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Maschine zur Herstellung geblasener Kunststoff#Hohlkörper
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Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung geblasener Kunststoff-Hohlkörper
mit einer Abgabevorrichtung für einen Vorformling, insbesondere zur Abgabe über
einen Extruderkopf, mit einer durch einen Hubantrieb zwischen einer oberen, unterhalb
der Abgabevorrichtung befindlichen Vorforrriling-Übergabeposition und einer unteren,
gegenüber der Ubergabeposition abgesenkten Blasposition bewegbaren Blasformschließeinheit.
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Maschinen dieser Art sind in sehr verschiedenartigen Bauformen bekannt.
Dabei sind-neben der erwähnten Heb- und Senkbewegung der Blasformschließeinheit
bekanntlich noch
Endschaltern und dergleichen nicht verzichtet werden,
so daß sich insgesamt ein sehr großer Bauaufwand mit einer der Kompliziertheit entsprechenden
Störanfälligkeit ergibt. Im Interesse der Betriebssicherheit können voneinander
abhängige Arbeitsschritte häufig erst eingeleitet werden, wenn durch entsprechende
Überwachungseinrichtungen angezeigt wird, daß der vorangehende Arbeitsschritt programmgemäß
vollendet ist, wodurch sich eine zusätzliche Belastung der Nebenzeiten ergibt.
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Das ständige Beschleunigen und Abbremsen großer Massen führt zu einem
hohen Anfall an Verlustwärme, so daß derartige Maschinen den heutigen Anforderungen
an einen sparsamen Energieeinsatz nicht gerecht werden.
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Durch die schnellen Bewegungen werden die hydraulischen bzw.
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pneumatischen Einrichtungen einem hohen Verschleiß unterworfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs
erwähnten Art so auszugestalten, daß bei Verringerung des gesamten Bauaufwands die
Massenkräfte verringert und sicher beherrschbar werden, wobei zugleich der Energieaufwand
gesenkt und die Arbeitsgenauigkeit verbessert werden soll.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß eine Hauptantriebswelle
durch einen intermittierenden Antrieb in einzelnen Antriebsperioden mit jeweils
exakt gleichem
zahlreiche weitere Bewegungsvorgänge vorhanden, so
z.B. das Öffnen und Schließen der Formen, die Bewegung des Blasdorns in die geschlossene
Form und nach Abschluß des Blasvorgangs aus dieser zurück, sowie gegebenenfalls
Bewegungsabläufe bei der positionierten Entnahme der geblasenen Hohlkörper aus der
Form und bei ihrer Überführung in Nachbehandlungsvorrichtungen, z.B. einer Entgratungsvorrichtung,
einer Dichtheitsprüfung, usw., wie auch die Betätigung dieser Vorrichtungen.
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Alle diese Bewegungen müssen innerhalb eines Bewegungszyklus exakt
aufeinander abgestimmt und mit konstanter Wiederkehr stattfinden. Dabei ist schon
mit Rücksicht auf den kontinuierlich arbeitenden Extruder die Summe der Nebenzeiten
möglichst gering zu halten, um die Blasform möglichst rasch wieder in die Übergabeposition
bewegen zu können Dies führt zum Auftreten hoher Beschleunigungs- und Verzögerungswerte,
wobei jede einzelne Bewegung im Beschleunigungs- und Verzögerungsverlauf konstant
gehalten werden muß. Erschwerend kommt hinzu, daß von diesen hohen Geschwindigkeiten
Beschleunigungen und Verzögerungen teilweise beträchtliche Massen betroffen sind,
wie z.B. insbesondere die Blasformschließeinheit.
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Man hat versucht, für derartige Maschinen einen hydraulischen Antrieb
vorzusehen, dabei muß die Temperatur des hydraulischen Mediums konstant gehalten
werden, um die Viskosität konstant zu halten und damit wiederum eine konstante Wiederkehr
der Arbeitspositionen und der Besch#eunigungs- und Verzögerung 5-werte zu erreichen.
Trotzdem kann auf eine Überwachung der einzelnen Schritte mittels einer Vielzahl
von Fühlern,
Drehwinkel antreibbar ist und die Stillstandsphasen
von einem einstellbaren Zeitglied steuerbar sind, daß der Hubantrieb als im Zwanglauf
arbeitender, in sich geschlossener Kurventrieb ausgebildet und von der Hauptantriebswelle
derart abgeleitet ist, daß während einer Antriebsperiode der "Hubantrieb seinen
Zyklus einmal vollendet, und daß die Kurve des Hubantriebs zwischen den das Heben
und Senken der Blasformschließeinheit bewirkenden Kurvenabschnitten gegenläufiger
Steigung jeweils Abschnitte mit der Steigung Null aufweist.
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Da durch einen Kurventrieb der Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungs-
und Verzögerungsverlauf mit mathematisch berechenbarer und fertigungstechnisch realisierbarer
Genauigkeit und bei weitgehendem Ausschluß von durch Spiel bedingten Ungenauigkeiten
beherrscht werden kann, können durch einen solchen Antrieb die Beschleunigungs-
und Verzögerungswerte optimal gestaltet und damit die Massenkräfte auf das geringstmögliche
Maß reduziert werden, wodurch sich insbesondere auch ein weitgehend schwingungsfreier
Antrieb ergibt. Hierdurch können beachtliche Einsparungen bei dem der Stabilität
dienenden Bauaufwand erzielt werden. Da der kurvenabhängige Zwanglauf die genaueste
Einhaltung der vorgegebenen Positionen bei genauester Wiederkehr ermöglicht, können
zusätzliche Steuerungs- und Überwachungseinrichtungen entfallen. Der kurvenabhängige
Zwanglauf ermöglicht es außerdem, weitere Bewegungsabläufe über synchron arbeitende
Kurventriebe abzuleiten und mit diesen Bewegungsabläufen in zeitlicher Uberschneidung
zu arbeiten, d.h. es können durch teilweise Überdeckung Nebenzeiten verkürzt werden.
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Es ist zwar bereits bekannt, bei einer Kunststoff-Blasmaschine eine
Hubbewegung durch eine Exzenterkurve abgeleitet von einer Hauptantriebswelle zu
erzeugen. Bei dieser bekannten Maschine wird ein um eine vertikale Achse schrittweise
zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitspositionen angetriebener, im Abstand der Arbeitspositionen
mehrere Blasformschließeinheiten tragender Drehtisch abgeleitet von einer ständig
mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetriebenen Haupt antriebswelle über eine
Exzenterkurve und einen mit dieser Exzenterkurve zusammenwirkenden Schwinghebel
in eine kontinuierlich auf und abgehende Schwingbewegung versetzt, wobei in der
obersten Position des Drehtellers die Schlauchübernahme vom Extruder erfolgt, während
mit der anschließenden Periode der Schwingbewegung zugleich eine Winkelbewegung
des Drehtisches in die nächste Arbeitsposition erfolgt, so daß eine weitere Blasformschließeinheit
in die Schlauchübernahmeposition bewegt wird. Jeder Blasformschließeinheit ist auf
dem Drehtisch ein gesonderter Blasdorn zugeordnet, so daß der Blasvorgang erfolgt,
während der Drehtisch seine Schwingbewegung und seine schrittweise Winkelbewegung
fortsetzt.
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Je nach Art des hergestellten Hohlkörpers und des verwendeten Materials
sind unterschiedliche Kühl zeiten erforderlich. Die Betriebsweise der bekannten
Maschine mit einer kontinuierlichen Schwingbewegung des Drehtisches ist deshalb
nur mit mehreren aufeinanderfolgend eingesetzten Blasformschließeinheiten möglich,
weil so mehrere aufeinanderfolgende Taktschritte des Drehtisches für die Kühlzeit
ausnützbar sind. Trotzdem
werden die wenigen für die Kühlzeit zur
Verfügung stehenden Taktschritte nicht in-allen Fällen ausreichend sein, so daß
die erforderliche Kühlzeit nur dadurch erhalten werden kann, daß man die Taktzeit
des Drehtisches verlängert. Dies kann nur in der Weise geschehen, daß man die Drehzahl
der Hauptantriebswelle entsprechend reduziert.
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Diese Verringerung der Geschwindigkeit der Hauptantriebswelle hat
aber zur Folge, daß sich alle von der Hauptantriebswelle abgeleiteten Bewegungen
verzögern, also in unerwünschter Weise auch die Nebenzeiten. Dies beeinträchtigt
die wirtschaftliche Betriebsweise der Maschine.
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Insbesondere für eine Kunststoffblasmaschine mit nur einer einzigen
Blasformschließeinheit ist das Antriebs system der bekannten Maschine überhaupt
nicht verwendbar.
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Demgegenüber bietet die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil,
daß praktisch alle Bewegungsabläufe zeitlich genau synchronisierbar sind, weil die
von der Form des Hohlkörpers und dessen Material abhängige Kühlzeit durch ein Zeitglied
genau einstellbar ist und während dieser Kühlzeit die Hauptantriebswelle stillgesetzt
ist Es wird somit insbesondere für Kunststoffblasmaschinen mit nur einer einzigen
Blasformschließeinheit ein äußerst präzise arbeitender, die Massenkräfte voll beherrschender,
schwingungsarmer Antrieb geschaffen, der wegen der möglichen Verkürzung der Nebenzeiten
eine besonders wirtschaftliche Arbeitsweise ermöglicht und der zudem durch die genau
beherrschten Beschleunigungen und Verzögerungen in Abhängigkeit von
Steuerkurven
den Aufwand für die Überwachung und Steuerung der Bewegungsvorgänge stark reduziert,
wobei zugleich durch die Verringerung der Massenkräfte eine leichtere und damit
kostengünstigere Bauweise möglich ist.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung besteht dabei darin, daß
das Gewicht der Blasformschließeinheit über eine hydropneumatische Ausgleichsvorrichtung
abgestützt wird, was eine weitere Einsparung an Antriebsenergie und einen weiteren
Fortschritt in Richtung auf eine Leichtbauweise ermöglicht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer auf einer Schrägführung
linear beweglichen Blasformschließeinheit mit der zugehörigen Antriebsvorrichtung,
wobei die obere Endstellung der Blasformschließ einheit in unterbrochenen Linien
einerseits im Bereich der Schrägführung und in der Höhe etwas versetzt zur Darstellung
des Extruderkopfes in der rechten Hälfte der Figur nochmals gesondert gezeigt ist,
Fig.
2 eine schematische Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. l, Fig. 3 eine schematische
Ansicht der hydropneumatischen Gewichtsausgleichsvorrichtung, Fig. 4 eine schematische
Darstellung des Schwenktriebs, Fig. 5a eine schematische Darstellung eines Kurventriebs
für eine Entnahmevorrichtung, Fig. 5b eine teilweise geschnittene Seitenansicht
des in Fig. 4a gezeigten Antriebs und Fig. 6 eine schematische Darstellung einer
Kurvenscheibe zur Erzeugung einer Hubbewegung.
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In Fig. 1 ist eine Blasformschließeinheit 10 gezeigt, die auf einem
längs einer Schrägführung 12 zwischen einer oberen, in unterbrochenen Linien dargestellten
Schlauchübernahmepositon und einer unteren, in vollen Linien dargestellten Blasposition
beweglichen Schlitten 13 angeordnet ist. In Anbetracht der vertikalen Bewegungskomponente
wird diese Bewegung der Einfachheit halber als "Hubbewegung" bezeichnet.
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Die Blasformschließeinheit 10 besitzt zwei Formträger 14 und 16 (Fig.
2) die jeweils eine Formhälfte 18 bzw. 20 tragen und die auf horizontalen Führungen
22 und 24 durch einen an sich bekannten und hier nicht näher dargestellten Antrieb
bewegbar sind, damit sie sich in der oberen Schlauchübernahmeposition um ein von
einem Extruderkopf 24 extrudiertes Schlauchstück schließen können.
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Unmittelbar nach der Stchlauchübernahme wird der Schlauch durch eine
geeignete Vorrichtung abgetrennt und die Blasformschließeinheit 10 wird in ihre
untere Endstellung bewegt. Diese Bewegung geschieht durch einen insgesamt mit 26
bezeichneten Schwenktrieb.
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Dieser Schwenktrieb besteht aus einem tyristorgesteuerten, drehzahlgeregelten
Gleichstrommotor 28, der über ein nur schematisch angedeutes Schneckengetriebe 30
eine Hauptantriebswelle 32 antreibt (Fig. 4) Auf der Hauptantriebswelle ist eine
Kurvenwalze 34 mit einer in sich geschlossenen Antriebskurve 36 koaxial angeordnet,
wobei diese Antriebskurve zwei Abschnitte mit gegenläufiger Steigung aufweist, zwischen
welchen jeweils Abschnitte mit der Steigung Null eingefügt sind. In diese Antriebskurve
36 greifen die Rollen 38 eines Rollensterns 40 ein, dessen Achse rechtwinklig zur
Achse der Hauptantriebswelle 32 verläuft. Der Rollenstern 40 ist drehfest mit einer
Schwinge 42 verbunden, die an ihrem freien Ende einen Längsschlitz 44 aufweist,
in den eine am Schlitten 13 angeordnete Mitnehmerrolle 46 eingreift.
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Durch dieses Schwenkgetriebe wird der Schlitten 13 mit der Blasformschließeinheit
10 aus der unteren Blasposition mit einer mathematisch genau berechneten Beschleunigung
bzw.
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abschließenden Verzögerung in die obere Schlauchübernahmeposition
bewegt, worauf dann aufgrund des Kurvenabschnittes mit Steigung Null bei Fortsetzung
der gleichförmigen Drehbewegung der Hauptantriebswelle 32 ein Stillstand des Schlittens
13 eintritt.
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In dieser Stillstandsperiode wird die Blasformschließeinheit um den
Schlauch geschlossen und der Schlauch abgetrennt. Anschließend wird mit entsprechend
genau berechneter Beschleunigung und Verzögerung der Schlitten 13 in die untere
Blasposition überführt, worauf der zweite Abschnitt mit Steigung Null innerhalb
der Antriebskurve 36 für einen erneuten Stillstand des Schlittens 13 in der Blasposition
sorgt. Während der Rollenstern 40 in dieser Stillstandsphase in die Antriebskurve
36 eingreift, dreht sich die Hauptantriebswelle 32 weiter, bis eine von mehreren
auf der Hauptantriebswelle 32 drehfest angeordneten Kurvenscheiben 48 einen Endschalter
betätigt, der den Motor 28 stillsetzt und zugleich eine Kupplungs-Brems-Kombination
an sich bekannter und deshalb nicht näher dargestellter Bauform auslöst, die einen
sofortigen Stillstand der Hauptantriebswelle 32 bewirkt, so daß seit dem Anlaufen
der Hauptantriebswelle 32 die Hauptantriebswelle 32 eine Bewegung um genau 360°
durchgeführt hat. Zugleich wird ein Zeitglied betätigt, das entsprechend der gewünschten
Kühlzeit einstellbar ist und das nach Ablauf der vorgegebenen Kühlzeit den Motor
28 wieder einschaltet, so daß die Hauptantriebswelle 32 erneut eine Antriebsperiode
von 360° durchlaufen kann.
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Während der durch die Abschnitte mit Steigung Null der Antriebskurve
36 bedingten Zeitabschnitte, in welchen der Schlitten 13 in seiner oberen oder unteren
Endstellung stillsteht, bewegt sich die Hauptantriebswelle 32 weiter, so daß durch
die Kurvenscheiben 48 Nebenbewegungen gesteuert
oder Schaltvorgänge,
wie beispielsweise die Schnellentlüftung über den Blasdorn, eingeleitet werden können.
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Es ist offensichtlich, daß auf der Hauptantriebswelle 32 weitere Antriebskurven
vorgesehen werden können, durch welche Bewegungsabläufe gesteuert werden können,
die synchron zur Bewegung des Schlittens 13 ablaufen sollen. Lediglich beispielsweise
sei hier eine Transfereinrichtung zur positionierten Entnahme der Hohlkörper aus
der Blasform und zur positionierten Weitergabe dieser Hohlkörper an Nachbehandlungseinrichtungen,
wie beispielsweise eine Entgratstation und eine Station zur Dichtheitsprüfung erwähnt.
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Zur Betätigung dieser positionierten Entnahme kann mit der Hauptantriebswelle
32 eine Kurvenscheibe 50 verbunden sein, die in ihrer Stirnfläche eine Hubkurve
52 besitzt, in die eine Rolle 54 eingreift, die auf einem Hebel 56 gelagert ist.
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Der Hebel 56 ist parallel zur Hauptantriebswelle 32 und damit zur
Achse der Kurvenscheibe 50 verschwenkbar gelagert, trägt mit gewissem Abstand von
der Lagerstelle 58 die Rolle 54 und mit wesentlich größerem Abstand von der Lagerstelle
58 eine weitere Rolle 60, die in einen Längsschlitz 62 eingreift, der mit einem
in vertikaler Richtung beweglichen Greifer zur Entnahme der Hohlkörper aus der Blasform
verbunden ist, dessen Konstruktion beliebig sein kann und der deshalb hier nicht
näher dargestellt ist
Eine solche Entnahme und Transfereinrichtung
kann beispielsweise in der Art ausgebildet sein, daß der Greifer in den Hohlkörper
eingreift und sich dort spreizt, worauf nach dem Öffnen der Blasform der Greifer
in eine Zwischenstellung angehoben wird, in der er zum Stillstand kommt, worauf
sich eine Formmaske um den Hohlkörper schließt, die ihn anschließend weiterbewegt.
Nachdem sich die Formmaske geschlossen hat, wird der Greifer nach oben aus dem Hohlkörper
herausgezogen.
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Um diese Bewegung durchzuführen, besitzt die Hubkurve 52 neben zwei
Abschnitten mit gegenläufiger Steigung, die durch jeweils einen Abschnitt mit der
Steigung Null voneinander getrennt sind, in dem Steigungsabschnitt, welcher der
Aufwärtsbewegung dient einen weiteren Abschnitt mit der Steigung Null, welcher den
Stillstand des Greifers in der Zwischenposition zur Abgabe des Hohlkörpers an die
Formmaske bewirkt.
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Bei besonderen Produktionsaufgaben kann es erwünscht sein, die Rastzeit
der Blasformschließeinheit 10 in der oberen Endstellung über die durch den Abschnitt
mit Steigung Null der Antriebskurve 36 für diese Rastzeit vorgegebene Dauer auszudehnen.
Dies ist ohne Beeinträchtigung der Vorteile der Konstruktion auf einfache Weise
durch eine weitere, hierfür bestimmte Kurvenscheibe aus der Gruppe der Kurvenscheiben
48 möglich, die zur von einem einstellbaren Zeitglied abhängigen Unterbrechung der
Antriebsperiode der Hauptantriebswelle 32 so angeordnet ist, daß sie einen
Endschalter
und das genannte Zeitglied auslöst, bevor die mit der Antriebskurve 36 in wirksamem
Eingriff stehende Rolle 38 des Rollensterns 40 den der oberen Rastzeit der Blasformschließeinheit
zugeordneten Abschnitt mit Steigung Null der Antriebskurve 36 verläßt Die in Fig.
3 näher dargestellte, auch in Fig 2 erkennbare Gewichtsausgieichsvorrichtung ist
insgesamt mit 64 bezeichnet und besteht aus einer bei 66 am Schlitten gelenkig angreifenden
Kolbenstange 68, die mit einem in einem Zylinder 70 verschieblichen Kolben 72 verbunden
ist. Der Zylinder 70 ist gelenkig bei 74 am Maschinensockel 76 befestigt. Auf der
von der Kolbenstange 68 abgewandten Seite wird der Kolben 72 von einer Druckölfüllung
beaufschlagt, die über eine Verbindungsleitung 78 mit einem Druckgasspeicher 80
in Verbindung steht; in diesem zylinderförmigen Druckgasspeicher 80 wird ein Druckgaspolster
durch einen schwimmend angeordneten Kolben 82 vom Drucköl getrennt. Die Kolbenfläche
des Kolbens 82 ist wesentlich größer als die Kolbenfläche des Kolbens 72, so daß
der Gegendruck des Druckgases über den gesamten Hub des Kolbens 72 nur wenig verändert
wird. Zur Ergänzung der Druckgasfüllung ist mit dem Druckgasspeicher 80 eine Druckgasflasche
84 verbunden.
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Die Fig. 6 zeigt nochmals deutlicher die mögliche Gestaltung einer
Steuerkurve für eine von Rastzeiten unterbrochene, hin und her gehende Bewegung.
Die Kurvenscheibe 86 ist an einer Stirnseite mit einer geschlossenen Kurve 88 versehen,
die Steigungsabschnitte 90 und 92 besitzt, die von Abschnitten
94
bzw, 96 getrennt sind, die gleichbleibende, jedoch unterschiedliche Radien rl und
r2 besitzen, also die Steigung NULL aufweisen, und die sich über unterschiedliche
Winkel bzw. ß erstrecken, also unterschiedliche Rastzeiten bewirken, während der
Hub der hin und hergehenden Bewegung h = rl - r2 beträgt.
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L e e r s e i t e