EP2179956B1 - Spulvorrichtung für eine Kreuzspulen herstellende Textimaschine und Verfahren zum Betreiben der Spulvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a winding device for a cheese-producing textile machine with a pivotally mounted coil frame for holding a cross-wound bobbin and with a damping device for damping coil frame vibrations, wherein the damping is effected by the magnetic force between an electric coil and a ferromagnetic component.
- the invention further relates to a method for operating the winding device.
- the known winding devices of winding or spinning machines usually have a device for damping the frame vibrations.
- the Swiss patent CH-PS 374 003 describes, for example, a damping device which has a current-supplyable electromagnet instead of a hydraulic damping cylinder which acts on an armature plate.
- the anchor plate stands in turn via a rod with the coil frame to be damped in connection.
- a force component is generated by means of an electromagnet, which is known to include a Bestrombare coil, which presses the connected to the coil frame ferromagnetic armature plate to a stationary abutment.
- the damping behavior of this damping device thus results from the mechanical friction between the armature plate and abutment.
- the CH-PS 374 003 means may be provided to arbitrarily regulate the power supply to the electromagnet and to adjust the force of the magnetic field to the required coil attenuation.
- the regulation of the force effect of the magnetic field for all winding units is advantageously carried out from a central location.
- the described means do not allow individual adaptation of the bobbin frame attenuation at a winding station.
- a damping device which has a movable, electrically conductive component which is at least indirectly connected to the coil frame and arranged such that the component without contact intersects the magnetic field of a magnet system arranged stationary.
- the effect of the damping device is based on the formation of eddy currents in the electrically conductive component.
- the movement or the oscillation of the coil frame is transmitted to the electrically conductive component.
- the magnetic field penetrating the component changes, which induces a voltage in the component.
- the resulting so-called eddy currents counteract according to the Lenz rule the cause of their formation, so that the vibrations are damped. Due to the principle, the damping effect adapts to the occurring vibrations. Furthermore, due to the non-contact design in conjunction with the damping no friction forces, whereby the disadvantages described above are avoided.
- the present invention seeks to provide a reliable damping for the creel of high-performance textile machines, which is characterized by short reaction times and also allows the damping of small vibrations.
- the current through the electric coil is continuously adjusted in response to the coil frame oscillation.
- the coil frame vibrations are measured for this purpose.
- Even small vibrations can be reliably damped.
- By a suitable control of the damping current short reaction times can be realized.
- the damping is adjusted individually on each winding device of the cheese-producing textile machine. In addition, no further damping devices are required.
- the coil is de-energized as long as a predetermined value representing the coil frame oscillation is not exceeded. This makes it possible to define in which vibrations a damping is required and which vibrations are still tolerable.
- a current is impressed into the coil when the predetermined value representing the coil frame oscillation is exceeded.
- the current is switched off again when a second predetermined value representing the coil frame oscillation is undershot.
- a hysteresis is provided, wherein the second value at which the current is switched off again to the hysteresis is smaller than the value at which the current is turned on.
- a constant current can always be impressed into the coil.
- a winding device is further proposed with a damping device having an electrical coil and a ferromagnetic component, wherein the coil frame, a sensor for measuring the coil frame vibrations is arranged and the sensor is connected to a control unit and the control unit is adapted to To energize coil depending on the sensor signal.
- a sensor for measuring the coil frame vibrations is arranged and the sensor is connected to a control unit and the control unit is adapted to To energize coil depending on the sensor signal.
- an accelerometer sensor can be used.
- control unit has a two-position controller whose input signal is formed by the sensor signal, wherein the current through the coil by means of the two-point controller is switched on and off.
- the two-position controller can be designed, for example, as a Schmitt trigger.
- the two-point controller can also be realized digitally.
- a linear regulator can be used instead of the discontinuous two-step controller.
- the ferromagnetic component of the damping device is designed as a rod.
- the electric coil is advantageously penetrated by the rod.
- the rod may for example be designed as a lifting rod and connected to the coil frame.
- the lifting rod then follows the movement of the coil frame and the electric coil is fixedly mounted on the winding device.
- the electric coil is mounted on the coil frame and the rod is fixed to the winding device.
- the rod and the electric coil move relative to each other, a touch of the two components does not occur.
- the coil is energized, a holding force is exerted on the rod in the direction of penetration.
- the rod is endeavored by the action of the magnetic field to center itself within the electrical coil. Thus, the freedom of touch is still supported.
- the Fig. 1 shows a winding device 1 according to the invention of a cheese-producing textile machine.
- a cross-wound bobbin 3 is rotatably mounted in a creel 2 pivotally mounted about the axis 5 .
- On the cheese 3 is a thread wound, which is withdrawn from a spinning device or from a delivery bobbin.
- the cross-wound bobbin 3 is driven by the drum 4 by means of frictional engagement.
- a loading means 6, here a spring is provided in order to ensure a sufficient contact pressure of the cross-wound bobbin 3 on the drum 4.
- the spring 6 exerts a torque on the Spulerahmen 2, which presses the cheese 3 on the output drum 4.
- the creel pivots about the axis 5 and the force exerted on the creel 2 by the spring 6 torque reverses its direction and pushes the cheese 3 away from the drive drum 4. In this way, the increasing weight of the cheese is compensated.
- the winding device 1 has a damping device, which includes a coil 7, a lifting rod 8 made of iron and an acceleration sensor 11 and a control unit 10.
- the lifting rod 8 penetrates in its longitudinal direction, the cross-sectional area of the coil 7.
- the coil 7 is fixed outside of the coil frame 2 to the winding device 3.
- the lifting rod 8, however, is connected via the hinge 9 with the coil frame 2.
- the accelerometer 11 is attached to the creel 2 and thus measures the creel vibrations.
- the acceleration sensor 11 transmits the measured acceleration values a via the control line 12 to the control unit 10. In dependence on these measurement signals, the control unit impresses a current i via the lines 13 and 14 into the coil 7.
- the Fig. 2 shows on the one hand a profile of the acceleration detected by the acceleration values a 11 over the time t and on the other analog time course of the current through the coil 7 are i Prior to time t 1 Acceleration values below a permissible value and the coil is de-energized. The damping device exerts no force. At time t 1 , the acceleration reaches a value a . This is the turn-on threshold for the controller of the control unit 10, which is formed in the embodiment as a two-step controller. Thus, the controller switches the current i 0 to the coil 7 at time t 1. The current builds up a magnetic field around the conductors of the coil. Thus, a holding force is exerted on the lifting rod, which counteracts the coil frame oscillation.
- the controller has a hysteresis, so that a shutdown of impressed in the coil 7 current i 0 takes place only after falling below an acceleration value a out , which is reached at time t 2 .
- the acceleration value a out is smaller than the switch-on value a on .
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Spulvorrichtung für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen zum Halten einer Kreuzspule sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen, wobei die Dämpfung durch die magnetische Kraftwirkung zwischen einer elektrischen Spule und einem ferromagnetischen Bauteil bewirkt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der Spulvorrichtung.
- Bei Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen, beispielsweise Kreuzspulautomaten, deren Spulvorrichtungen mit Spulgeschwindigkeiten von bis zu 2.000 m/min arbeiten, besteht stets die Gefahr, dass es beim Spulen der Kreuzspulen zu starken Schwingungen der Spulenrahmen kommt. Auch bei Spinnmaschinen, die ebenfalls zu den Kreuzspulen herstellenden Textilmaschinen zählen, ist das Problem der Spulenrahmenschwingung bekannt. Insbesondere zu Beginn einer Spulenreise sowie bei der Herstellung sehr harter Kreuzspulen besteht dabei die Gefahr, dass die Amplitude der Rahmenschwingung so groß wird, dass der Spulprozess entscheidend beeinträchtigt wird. Das heißt, dass Kreuzspulen gefertigt werden, die kaum noch abspulbar und damit unbrauchbar sind.
- Aus diesem Grunde besitzen die bekannten Spulvorrichtungen von Spul- oder Spinnmaschinen in der Regel eine Vorrichtung zum Dämpfen der Rahmenschwingungen.
- In der
DE 195 34 333 A1 ist beispielsweise eine Spulenrahmendämpfungseinrichtung für eine Spulmaschine beschrieben, die einen linear arbeitenden, hydraulischen Dämpfungszylinder aufweist. Das als Öldämpfer ausgebildete Dämpfungselement ist dabei über einen Hebel an den Spulenrahmen angeschlossen. - Bei diesen bekannten Dämpfungseinrichtungen wird ein Austreten des Dämpferöles entlang der Kolbenstange durch eine Dichtung verhindert. Da diese Dichtung ständig gegen die bewegte Kolbenstange drückt und somit eine beträchtliche Haftreibung verursacht, ist stets ein recht großes Losbrechmoment zu überwinden, bevor sich der Dämpfer bewegt. Daraus resultiert eine gewisse Reaktionsträgheit und bei kleinen Schwingungen fehlt die Dämpfung nahezu völlig. Da das Losbrechmoment in beiden Richtungen auftritt, ist die Kontaktkraft zwischen der Kreuzspule und der die Kreuzspule über Reibschluß antreibenden Fadenführungstrommel durch die sogenannte Rahmenkompensation nicht eindeutig definiert und daher nicht genau einstellbar.
- Außerdem besteht bei den bekannten Öldämpfern stets die Gefahr, dass Dämpferöl austritt, was sowohl zu einer Verschmutzung des Umfeldes, als auch oft zu einer nicht sofort bemerkten Verschlechterung des Dämpfungsvermögens führt.
- In der Vergangenheit sind bereits verschiedenste Versuche unternommen worden, diese Öldämpfer durch andere Dämpfungseinrichtungen zu ersetzen.
- Die schweizerische Patentschrift
CH-PS 374 003 - Die Ankerplatte steht dabei ihrerseits über eine Stange mit dem zu dämpfenden Spulenrahmen in Verbindung.
- Das heißt, bei dieser bekannten Dämpfungseinrichtung wird mittels eines Elektromagneten, der bekanntermaßen eine bestrombare Spule beinhaltet, eine Kraftkomponente erzeugt, die die an den Spulenrahmen angeschlossene ferromagnetische Ankerplatte an ein stationäres Widerlager preßt. Das Dämpfungsverhalten dieser Dämpfungseinrichtung ergibt sich folglich aus der mechanischen Reibung zwischen Ankerplatte und Widerlager.
- Da auch die Dämpfungseinrichtung gemäß
CH-PS 374 003 CH-PS 374 003 - Gemäß der
CH-PS 374 003 - Aus der
DE 100 12 005 B4 ist eine Dämpfungseinrichtung bekannt, die ein bewegliches, elektrisch leitfähiges Bauelement aufweist, das zumindest mittelbar mit dem Spulenrahmen verbunden und derart angeordnet ist, dass das Bauelement berührungslos das Magnetfeld eines stationär angeordneten Magnetsystems schneidet. Die Wirkung der Dämpfungseinrichtung beruht dabei auf der Entstehung von Wirbelströmen in dem elektrisch leitfähigen Bauteil. Die Bewegung beziehungsweise das Schwingen des Spulenrahmens wird auf das elektrisch leitfähige Bauteil übertragen. Durch die Bewegung ändert sich das das Bauteil durchdringende Magnetfeld, wodurch eine Spannung in dem Bauteil induziert wird. Die dadurch entstehenden sogenannten Wirbelströme wirken gemäß der Lenzschen Regel der Ursache ihrer Entstehung entgegen, so dass die Schwingungen gedämpft werden. Prinzipbedingt passt sich die Dämpfungswirkung an die jeweils auftretenden Schwingungen an. Weiterhin treten durch die berührungslose Ausführung in Verbindung mit der Dämpfung keinerlei Reibungskräfte auf, wodurch die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden. - In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer Dämpfungseinrichtung, die auf dem Wirbelstromprinzip beruht, die durch die Spulenrahmenschwingung in das leitfähige Bauteil induzierte Spannung nicht ausreicht, um eine zufriedenstellende Dämpfung zu erreichen.
- Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Dämpfung für die Spulenrahmen von Hochleistungstextilmaschinen zu ermöglichen, die sich durch kurze Reaktionszeiten auszeichnet und auch die Dämpfung kleiner Schwingungen ermöglicht.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Zur Lösung der Aufgabe wird der Strom durch die elektrische Spule fortlaufend in Abhängigkeit der Spulenrahmenschwingung eingestellt. Vorteilhafterweise werden dazu die Spulenrahmenschwingungen gemessen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch kleine Schwingungen zuverlässig gedämpft werden. Durch eine geeignete Regelung des dämpfenden Stromes können kurze Reaktionszeiten realisiert werden. Die Dämpfung wird an jeder Spulvorrichtung der Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine individuell eingestellt. Darüber hinaus sind keine weiteren Dämpfungseinrichtungen erforderlich.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Spule stromlos, solange ein vorgegebener die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert nicht überschritten wird. Damit ist es möglich, zu definieren, bei welchen Schwingungen eine Dämpfung erforderlich ist und welche Schwingungen noch tolerierbar sind.
- In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Strom in die Spule eingeprägt, wenn der vorgegebene, die Spulenrahmenschwingung repräsentierende Wert überschritten wird. Der Strom wird wieder ausgeschaltet, wenn ein zweiter vorgegebener, die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert unterschritten wird. Vorteilhafterweise ist eine Hysterese vorgesehen, wobei der zweite Wert, bei dem der Strom wieder ausgeschaltet wird, um die Hysterese kleiner ist als der Wert, bei dem der Strom eingeschaltet wird. Ein solches Regelungskonzept ist einfach, aber trotzdem wirkungsvoll.
- Insbesondere kann in die Spule immer ein konstanter Strom eingeprägt werden.
- Natürlich kann die Einstellung des Dämpfungsstromes in Abhängigkeit von der Spulenrahmenschwingung auch durch andere bekannte Regelungskonzepte realisiert werden.
- Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin eine Spulvorrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung vorgeschlagen, die eine elektrische Spule und ein ferromagnetisches Bauteil aufweist, wobei am Spulenrahmen ein Sensor zur Messung der Spulenrahmenschwingungen angeordnet ist und der Sensor mit einer Steuereinheit verbunden ist und die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Spule in Abhängigkeit vom Sensorsignals zu bestromen. Als Sensor kann dabei ein Beschleunigungsaufnehmer verwendet werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Zweipunktregler auf, dessen Eingangssignal durch das Sensorsignal gebildet wird, wobei der Strom durch die Spule mittels des Zweipunktreglers ein- und ausschaltbar ist. Der Zweipunktregler kann zum Beispiel als Schmitt-Trigger ausgebildet sein. Alternativ kann der Zweipunktregler auch digital realisiert sein.
- Zur Einstellung des Stromes durch die Dämpferspule in Abhängigkeit der Rahmenschwingung können auch andere bekannte Regler verwendet werden. So kann anstelle des unstetigen Zweipunktreglers zum Beispiel auch ein linearer Regler verwendet werden.
- Vorteilhafterweise ist das ferromagnetische Bauteil der Dämpfungseinrichtung als Stange ausgebildet. Die elektrische Spule wird vorteilhafterweise von der Stange durchdrungen.
- Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Dämpfungseinrichtung reibungsfrei zu realisieren. Die Stange kann zum Beispiel als Hubstange ausgebildet und mit dem Spulenrahmen verbunden sein. Die Hubstange folgt dann der Bewegung des Spulenrahmens und die elektrische Spule ist ortsfest an der Spulvorrichtung montiert. Es ist aber auch die umgekehrte Anordnung denkbar. Das heißt, die elektrische Spule ist am Spulenrahmen montiert und die Stange ortsfest an der Spulvorrichtung. Beim Aufbau der Kreuzspule und bei Schwingungen des Spulenrahmens bewegen sich die Stange und die elektrische Spule relativ zueinander, eine Berührung der beiden Komponenten erfolgt nicht. Wenn die Spule bestromt wird, wird auf die Stange in Richtung der Durchdringung eine Haltekraft ausgeübt. Weiterhin ist die Stange durch die Wirkung des Magnetfeldes bestrebt, sich innerhalb der elektrischen Spule zu zentrieren. Dadurch wird die Berührungsfreiheit noch unterstützt.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Spuleinrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung;
- Fig. 2
- eine grafische Darstellung des Messsignals eines Beschleunigungsaufnehmers und den zugehörigen Spulenstrom.
- Die
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Spuleinrichtung 1 einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine. In einem um die Achse 5 schwenkbar gelagerten Spulenrahmen 2 ist eine Kreuzspule 3 drehbar gelagert. Auf die Kreuzspule 3 wird ein Faden aufgewickelt, der aus einer Spinnvorrichtung oder von einer Ablaufspule abgezogen wird. Die Kreuzspule 3 wird mittels Reibschluss von der Trommel 4 angetrieben. Um einen ausreichenden Auflagedruck der Kreuzspule 3 auf die Trommel 4 zu gewährleisten, ist ein Belastungsmittel 6, hier eine Feder, vorgesehen. In dem inFig. 1 dargestellten Zustand übt die Feder 6 ein Drehmoment auf den Spulerahmen 2 aus, das die Kreuzspule 3 auf die Abtriebstrommel 4 drückt. Mit dem weiteren Aufbau der Kreuzspule 3 schwenkt der Spulenrahmen um die Achse 5 und das auf den Spulenrahmen 2 von der Feder 6 ausgeübte Drehmoment kehrt seine Richtung um und drückt die Kreuzspule 3 von der Antriebstrommel 4 weg. Auf diese Weise wird das zunehmende Gewicht der Kreuzspule kompensiert. - Die Spuleinrichtung 1 weist eine Dämpfungseinrichtung auf, welche eine Spule 7, eine Hubstange 8 aus Eisen sowie einen Beschleunigungsaufnehmer 11 und eine Steuereinheit 10 beinhaltet. Die Hubstange 8 durchdringt in ihrer Längsrichtung die Querschnittsfläche der Spule 7. Die Spule 7 ist außerhalb des Spulenrahmens 2 an der Spuleinrichtung 3 befestigt. Die Hubstange 8 ist dagegen über das Gelenk 9 mit dem Spulenrahmen 2 verbunden. Der Beschleunigungsaufnehmer 11 ist am Spulenrahmen 2 angebracht und misst so die Spulenrahmenschwingungen. Der Beschleunigungsaufnehmer 11 übermittelt die gemessenen Beschleunigungswerte a über die Steuerleitung 12 an die Steuereinheit 10. In Abhängigkeit dieser Messsignale prägt die Steuereinheit einen Strom i über die Leitungen 13 und 14 in die Spule 7 ein.
- Die
Fig. 2 zeigt zum einen einen Verlauf der vom Beschleunigungsaufnehmer 11 erfassten Beschleunigungswerte a über die Zeit t und zum anderen den analogen zeitlichen Verlauf des Stromes i durch die Spule 7. Vor dem Zeitpunkt t1 liegen die Beschleunigungswerte unterhalb eines zulässigen Wertes und die Spule ist stromlos. Die Dämpfungseinrichtung übt keine Kraft aus. Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Beschleunigung einen Wert aein. Das ist die Einschaltschwelle für den Regler der Steuereinheit 10, der im Ausführungsbeispiel als Zweipunktregler ausgebildet ist. Somit schaltet der Regler zum Zeitpunkt t1 den Strom i0 auf die Spule 7. Durch den Strom wird um die Leiter der Spule ein Magnetfeld aufgebaut. Damit wird auf die Hubstange eine Haltekraft ausgeübt, die der Spulenrahmenschwingung entgegenwirkt. Der Regler weist eine Hysterese auf, so dass eine Abschaltung des in die Spule 7 eingeprägten Stromes i0 erst nach Unterschreiten eines Beschleunigungswertes aaus erfolgt, der zum Zeitpunkt t2 erreicht ist. Der Beschleunigungswert aaus ist dabei kleiner als der Einschaltwert aein. Mit der beschriebenen Zweipunktregelung ist eine einfache aber wirkungsvolle Regelung der Dämpfungseinrichtung möglich.
Claims (8)
- Verfahren zum Betreiben einer Spulvorrichtung (1) für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen (2) zum Halten einer Kreuzspule (3) sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen, wobei die Dämpfung durch die magnetische Kraftwirkung zwischen einer elektrischen Spule (7) und einem ferromagnetischen Bauteil (8) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenrahmenschwingung gemessen und der Strom (i) durch die elektrische Spule (7) fortlaufend in Abhängigkeit von der Spulenrahmenschwingung eingestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (7) stromlos ist, solange ein vorgegebener die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert (aein) nicht überschritten wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom (i0) in die elektrische Spule (7) eingeprägt wird, wenn der vorgegebene, die Spulenrahmenschwingung repräsentierende Wert (aein) überschritten wird und dass der Strom (i0) wieder ausgeschaltet wird, wenn ein zweiter vorgegebener, die Spulenrahmenschwingung repräsentierender Wert (aaus) unterschritten wird.
- Spulvorrichtung (1) für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einem schwenkbar gelagerten Spulenrahmen (2) zum Halten einer Kreuzspule (3) sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Spulenrahmenschwingungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Dämpfungseinrichtung eine elektrische Spule (7) und ein ferromagnetisches Bauteil (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Spulenrahmen ein Sensor (11) zur Messung der Spulenrahmenschwingungen angeordnet ist, wobei der Sensor (11) mit einer Steuereinheit (10) verbunden ist und die Steuereinheit (10) dazu ausgebildet ist, die elektrische Spule (7) in Abhängigkeit vom Sensorsignal (a) zu bestromen.
- Spulvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Beschleunigungsaufnehmer (11) verwendet wird.
- Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) einen Zweipunktregler aufweist, dessen Eingangssignal durch das Sensorsignal (a) gebildet wird, wobei der Strom (i0) durch die elektrische Spule (7) mittels des Zweipunktreglers ein- und ausschaltbar ist.
- Spulvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Bauteil der Dämpfungseinrichtung als Stange (8) ausgebildet ist.
- Spulvorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (7) von der Stange (8) durchdrungen wird.
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