DE2203473C2 - Betätigungsvorrichtung für lineare Bewegungen mit Kolbenverriegelung - Google Patents
Betätigungsvorrichtung für lineare Bewegungen mit KolbenverriegelungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Bei einer bekannten Betätigungsvorrichtung dieser Art (US-PS 30 92 082) ist zur den Hub begrenzenden
Verriegelung eine kugelgelagerte Gewindespindel und eine axial verschiebbare und drehbare Verriegelungsstange
vorgesehen. Zur Verriegelung dient jeweils nur ein Zahn, wobei verriegelt ist, wenn die Zähne der
Verriegelungsstange und der Kolbenstange mit ihren Flanken aufeinander liegen. Daraus folg* u. a. eine hohe
Belastung des Zahnfuß-Querschnittes und eine Torsion der gesamten Verriegelungsstange.
Zur Verriegelung von hydraulischen Motoren ist es bekannt (US-PS 28 11 136), am einen Ende des Zylinders
in diesem einen verdrehbaren Verriegelungsring mit Innenverzahnung vorzusehen, der ein Zahnkranz auf
der Kolbenstange nahe dem Kolben entspricht Je nach Drehstellung des Verriegelungsringes kann der Zahnkranz
der Kolbenstange die Innenverzahnung passieren oder wird an einem Durchgang gehindert. Dadurch läßt
sich der Kolben in seiner Endlage außerhalb des
5n normalen Arbeitsbereiches verriegeln. Für eine Verriegelung des Kolbens in mehreren axialen Stellungen
würde dieses Verriegelungsprinzip zu einer größeren axialen Baulänge des Zylinders und der Kolbenstange
führen.
Zur Verriegelung eines pneumatischen Arbeitszylinders ist es ferner bekannt (DE-OS 20 34 634), mit Hilfe
eines mit Druckluft beaufschlagbaren Kolbens und Schrägführungen Verriegelungsstücke in eine Innenverzahnung
der Kolbenstange hineinzudrücken. Diese
ho Verriegelung ist wenig präzise und erfordert eine
komplizierte Bauweise. Auch sind keine unterschiedlichen Verriegelungsstellungen für den Kolben vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
si Betätigungsvorrichtung mit gegenüber dem Stand der
Technik einfacherer, besonders steifer, auch für hohe Kräfte geeigneter, mit wenigen bewegbaren Bauteilen
ausgestatteter Kolbenverriegelungseinrichtung zu
J 4
schaffen, ohne daß die Vorrichtung insgesamt größer und auch durch diese Kanäle wieder ausströmt Vom
baut. Kolben 3 geht eine hohle Kolbenstange 6 aus, die sich
tung gelöst, welche die Merkmale des kennzeichnenden s trägt, um die Betätigungsvorrichtung an einen bewegba-
staltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran- Einrichtung anzuschließen. Ein nicht dargestelltes
sprüche. geeignetes Lager kann am Kopfende 10 des Zylinders 2
einfacher als die vorbekannten Vorrichtungen dieser io der zu betätigenden Einrichtung anzuschließen.
werden muß. Die Verriegelungsstange wird axial nal 5 in das hintere Ende des Zylinders 2 einleitet, wobei
belastet und zwar beim Verriegeln durch die Stimflä- noch im vorderen Ende des Zylinders befindliches
chen einer Vielzahl eng benachbarter, fiber den ganzen 15 Druckmittel durch den Einlaßkanal 4 aus den Zylinder 2
und verhältnismäßig großflächige Belastung umgibt und ren, wenn man Druckmittel durch den Einlaßkanal 4 in
dementsprechend auch hohe Kräfte aufgenommen den Zylinder 2 einleitet wodurch das im hinteren Ende
werden können und eine besonders steife Bauweise des Zylinders befindliche Druckmittel durch den
möglich ist Ferner sind nur Weine Schaltwege 20 Einlaßkanal 5 aus den Zylinder her* ^gedrückt wird,
erforderlich, so daß die Betätigungsvorrichtung, trotz Bei normalem Betrieb der Betäugurgsvorrichtung 1
der Möglichkeit der Verriegelung des Kolbens in kann die Kolbenstange 6 ungehindert zwischen der
mehreren axialen Positionen desselben, nicht länger vollständig eingezogenen Lage, wobei der Kolben 3 am
baut als für die Betätigungsfunktion erforderlich. Kopfende 10 des Zylinders 2 zur Anlage kommt und der
möglicht auch eine begrenzte Bewegung des Kolbens in mit dem hinteren Ende 7 des Zylinders 2 in Kontakt
den einzelnen Verriegelungslagen, wenn die entspre- kommt hin- und hergefahren werden. Es ist jedoch in
chenden zahnfreien Abschnitte der Innenverzahnung manchen Fällen erwünscht die Betätigungsvorrichtung
eine entsprechende Länge aufweisen. gegen jegliche gradlinige oder lineu-e Bewegung zu
durchzuführen, da zu diesem Zweck lediglich die Abschnitte oder Teile eines vollen Hubes der Betäti-
werden braucht was mit der notwendigen Präzision oder Betriebsabschnitte zu begrenzen. Dies ermöglicht
ohne weiteres durchgeführt werden kann. eine an der Betätigungsvorrichtung angebrachte Verrie-
einer erfindungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvor- welche drehbar im Kopfende 10 des Zylinders 2
richtung dargestellt und zwar zeigt gelagert ist und sich durch eine zentrale öffnung 13 in
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer in Längsrich- die hohle Kolbenstange 6 erstreckt Am in di? hohle
tung aufgeschnittenen Betätigungsvorrichtung nach Kolbenstange 6 ragenden freien Ende der Verriegeeiner Aushjhrungsform der Erfindung, wobei diese 40 lungsstange 12 befindet sich ein auf der Außenseite mit
Betätigungsvorrichtung in der entriegelten Lage darge- eiaer Verzahnung oder Verkeilung versehenes Verriestellt ist, in welcher sie vollständig aus- und eingefahren gelungselement 14 und die Innenwand 15 der hohlen
werden kann, Kolbenstange 6 ist mit einer entsprechenden Verzah-
wobei die Verriegelung jedoch eingerastet ist und Wenn die auf dem Verriegelungselement 14 befindli-
lineare Bewegungen der Betätigungsvorrichtung ver* ehe Verzahnung oder Verkeilung genau mit der an der
hindern, Innenwand 15 der hohlen Kolbenstange 6 befindlichen
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, wiederum stange 12 zwischen der am weitesten ausgefahrenen und
im Längsschnitt, am weitesten zurückgezogenen Stellung verschoben
schnitten, einer weiteren Ausführungsform der Erfin- 55 Kolbenstange 6 btfindlichen Verzahnung oder Verkei-
dung, lung ausgesparte Abschnitte, die Aussparungen 16 an
weiterer Ausführungsform der Erfindung und Kolbenstange β verteilt vorgesehen, wobei jeder dieser
noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsge· so gleich groß wie die Länge des Yerriegelungselementes
mäßen Betätigungsvorrichtung. 14 ist Wenn daher eine in der hehlen Kolbenstange 6
einen Zylinder 2 mit einem Kolben 3 besitzt, der im stange 12 dann gegenüber der Kolbenstange 6 aus der in
herbewegt werden kann, das in den Zylinder durch an Lage verdreht wird, so daß die Verzahnungen bzw.
entgegengesetzten Enden desselben angeordnete Ein- Verkeilungen nicht mehr miteinander fluchten, sondern
laßkanäle 4 und 5 wahlweise eingeleitet werden kann gegeneinander verdreht sind, wird die Bewegbarkeit der
Kolbenstange 6 auf den Spalt zwischen den Enden des Verriegelungselement 14 und den anstoßenden Enden
17 und 18 der betreffenden Aussparung 16 begrenzt. Die Kolbenstange 6 läßt sich nicht verdrehen, da sie mit
einem der beiden von der Betätigungsvorrichtung relativ zueinander bewegbaren Teilen verbunden ist.
Wenn die axiale Länge des Verriegelungselements die dieses aufnehmende Aussparung 16 gleich ist, wird
die Betätigungsvorrichtung durch Verdrehen des Verriegelungselements 14 innerhalb der betreffenden in
Aussparung 16, so daß die Verzahnungen oder Verkeilungen nicht mehr in Flucht miteinander sind, in
einer bestimmten festen Lage verriegelt. Wenn die Länge der Aussparung 16 hingegen größer als die des
Verriegelungselements 14 ist. bewirkt eine Verdrehung π des Verriegelungselements 14 innerhalb der Aussparung
16 in die Verriegelungslage nur eine Begrenzung ucr ucwcgbarkeit der Kolbenstange 6, und zv/sr suf
eine Strecke, die gleich der Länge der Aussparung 16 abzüglich der Länge des Verriegelungselements 14 ist. 2η
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß man in einfacher Weise unterschiedliche Verriegelungen
dadurch erhält, daß man einfach die Länge der Aussparungen und auch deren relative Länge gegenüber
der Länge oder der Dicke des an der ;>i
Verriegelungsstange befindlichen Verriegelungselements entsprechend wählt. Ist die zwischen den Enden
der mit Innenverzahnung oder Keilen versehenen Innenwand 15 befindliche Aussparung 16 verhältnismäßig
lang, so kann man die Betätigungsvorrichtung 1 zwischen der vollständig ausgefahrenen und vollständig
eingefahrenen Lage verriegeln. In ähnlicher Weise kann man die Betätigungsvorrichtung in der vollständig
ausgefahrenen oder vollständig eingefahrenen Lage dadurch verriegeln, daß man an den Enden der mit einer
Verzahnung oder Keilen versehenen Innenwand 15 Aussparungen 16 vorsieht.
Somit kann in Abhängigkeit von der Anzahl der Verriegelungsbereiche und bei entsprechender Verdrehung
der Verriegelungsstange eine unterschiedliche jo Hubbegrenzung der Betätigungsvorrichtung während
verschiedener Betriebsabschnitte der Betätigungsvorrichtung erzielt werden.
Die linear wirkende Betätigungsvorrichtung 20 aus Fig. 4 kann mit einer ähnlichen Verriegelung 11'
versehen sein. Diese Betätigungsvorrichtung besitzt eine Gewindespindel 21, die in eine hohle Stange 22
hineinragt und in einen Kolben 23 eingeschraubt ist. Die Gewindespindel 21 ist im Kopfende 24 eines Zylinders
25 drehbar gelagert u-..d trägt ein Schneckenrad 26. das
mit einer Schnecke 27 kämmt, die drehbar in einer Querbohrung 28 im Kopfende 24 der Betätigungsvorrichtung
gelagert ist. Von der Schnecke 27 geht eine Antriebswelle 29 aus, an welcher eine andere Betätigungsvorrichtung
angeschlossen ist.
Die Gewindespindel 21 ist mit einer zentralen Bohrung 30 versehen, durch welche eine Verriegelungsstange 12' hindurchragt, die an ihrem äußeren Ende
einen auf der Außenseite verzahnten oder mit Keilen versehenes Verriegelungselement 14' trägt, das am
äußeren Ende der Gewindespindel 21 sitzt und in die hohle Stange 22 hineinragt. Wenn die Teile in dieser
Weise angeordnet sind, kann die normalerweise sowieso vorhandene synchrone Gewindespindel 21
verwendet werden, um die Druckbelastung der Verriegefung
W aufzunehmen, welche von dem am Ende der Ve'riegelungsstange 12' befindlichen Verriegelungselement
14' direkt auf das entsprechende Ende der Gewindespindel 21 übertragen wird, so daß man als
Verriegelungsstange eine Stange mit verhältnismäßig geringem Durchmesser verwenden kann. Im übrigen
sind die einzelnen Konstruktionsmerkmale und die Arbeitsweise der Verriegelung aus F i g. 4 dieselben wie
bei der Verriegelung aus Fig. 1, so daß auch gleiche
Positionsziffern hierfür verwendet werden.
Bei den Ausführungsbeispielen aus F i g. 1 und 4 befinden sich die ausgesparten Abschnitte der Verzahnung
oder Verkeilung an der Innenwand der hohlen Stange. Es ergibt sich jedoch, daß ähnliche Ergebnisse
erzielt werden können, wenn man verhältnismäßig kurze, eine Innenverzahnung oder Innenverkeilung
aufweisende Stege 31 an der Innenwand der hohlen Stange 32 vorsieht und die Verriegelungsstange 34 mit
einer langgestreckten Verzahnung 33 versieht, die eine oder mehrere kreisförmige Aussparungen 35 in den
entSDrer%hpnr''»n »«"«"'in^rhten Verrieeelunesstelluneen
der Betätigungsvorrichtung 36 aufweist, wie Fig. 5 zeigt. Eine Verriegelung der Betätigungsvorrichtung 36
erzielt man dadurch, daß man die Verriegelungsstange 34 derart verdreht, daß die auf derselben befindlichen
Zähne 33 nicht mehr mit der an der Innenwand der Stange 32 befindlichen Verzahnung fluchten, wenn der
Steg 31 gerade im Bereich einer der ringförmigen Aussparungen 35 liegt.
Die mit K-r !'nuten oder einer Verzahnung versehenen
Abschnitte 37 und 38. welche auf entgegengesetzten Seiten einer Aussparung 39 an einem der beiden Teile, in
diesem Falle der Stange 40. angebracht sind, können so zueinander angeordnet sein, daß ihre Keile oder Zähne
nicht miteinander fluchten, wie Fig. 6 zeigt, so daß unterschiedliche Drehbewegungen der Verriegelungsstange 41 erforderlich sind, damit das mit einer
Außenverzahnung oder Außenverkeilung versehene Verriegelungselement 42 in einen dieser beiden
Abschnitte eingeschoben werden kann. Derartige Verzahnungen oder Verkeilungen kann man einfach
dadurch herstellen, daß man bestimmte Zähne an verschiedenen Stellen der Abschnitte 37 und 38 wegläßt,
damit dieselben unsymmetrisch werden. Dementsprechend muß man natürlich auch bestimmte Zähne auf der
Außenseite des Schiebers 42 weglassen. Wenn dann das an der Verriegelungsstange 41 angebrachte Verriegelungselement
42 im Bereich der Aussparung 39 derart verdreht wird, daß er mit der Verzahnung einer der
beiden Abschnitte 37 oder 38 fluchtet, befindet er sich nicht in Flucht mit der Verzahnung oder Verkeilung des
jeweils gegenüberliegenden anderen Abschnittes.
Auch kann eine in zwei oder mehr Lagen wirkent.:
Verriegelung 44 dadurch geschaffen werden, daß man Verriegelungselemente 45 und 46 vorsieht, die verzahnte
Außenflächen mit unterschiedlichem Durchmesser besitzen und auch auf verschiedenen Verriegelungsstangen
49 und 50 angeordnet sind. Diese beiden Verriegelungselemente 45 und 46 sind dazu bestimmt,
mit verschiedenen Abschnitten 47 und 48 unterschiedlichen Durchmessers mit entsprechender Innenverzahnung
oder Innenverkeilung zusammenwirken, die sich in einer hohlen Stange 51 befinden, wie F i g. 7 zeigt, und
denen jeweils ausgesparte Abschnitte 52 und 53 zugeordnet sind, die teilweise ineinander übergehen.
Das einen geringeren Durchmesser aufweisende Verriegelungselement 45 befindet sich am äußeren Ende der
innenliegenden Verriegelungsstange 49, welche sich durch eine zentrale Bohrung 54 der äußeren Vemegelungsstange
50 erstreckt. Die Verriegelungsstangen 49 und 50 können gleichzeitig und gemeinsam oder nach
Wunsch auch getrennt angetrieben werden, was von der relativen Lage der ihnen zugeordneten Aussparungen
oder Verriegelungsstellen abhängt.
Unabhängig von der Lage und Form der Aussparungen und der mit Verzahnung oder Keilen versehenen
Abschnitte an der Verriegelungsstange und in der hohlen Stange kann ein Antriebsdrehmoment auf die
Verri^elungsstange entsprechend einem Verriegelungssignal ausgeübt werden, das ein hydraulisches
Drucksignal, ein Druckverlustsignal, ein mechanisches oder elektrisches Signal oder ein andere geeignetes
Signal zum Erzeugen eines linearen oder drehenden Antriebes auf die Verriegelungsstange sein. Ob nun ein
drehendes Signal oder ein Drehmoment auf die Verriegelungsstange oder ein lineares Signal oder eine
lineare Kraft auf die Verriegelungsstange unter Verwendung einer Kurbel 55 (F i g. 1 und 4) ausgeübt
wird, in jedem Falle wirkt ein Antriebsdrehmoment auf
Verriegelungsstange und der Stange nicht mehr
miteinander fluchten und die Betätigungsvorrichtung somit verriegelt ist. Damit ein Signal einer linearen
Belastung auf die Verriegelungsstange übertragen
werden kann, wenn sich die Stange nicht in einer
Verriegelungslage befindet, ohne daß hierdurch die Zähne oder Keile beschädigt werden, wird ein
hydraulischer Zylinder 56 wie der in F i g. 1 und 4 gezeigte Zylinder verwendet, um das Verriegelungssi-
to gnal einzugeben. Ebenso kann man eine Feder 57
verwenden, um eine Kraft von einer die Belastung erzeugenden Vorrichtung auf die Antriebswelle zu
übertragen, um die von der die Kraft erzeugenden Vorrichtung auf die Verriegelungsstange übertragene
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die verschiedenen Formen der Verriegelung der
Betätigungsvorrichtung eine Bewegungsfreiheit der
uic ν cü icgciüugäSiärigc, w'ciCirc ι/65ιΓ€υΐ ist, ui€S€
Verriegelungsstange zu drehen. Wenn sich die Betätigungsvorrichtung zunächst nicht in der Verriegelungslage befindet und der verhältnismäßig kurze verzahnte
Abschnitt nicht in einer der Aussparungen liegt, werden die sowohl an der Verriegelungsstange als auch in der
Betätigungsstange befindlichen Zähne oder Keile durch den Torsionsantrieb belastet, so daß, sobald eine
Verriegelungsstellung erreicht ist, die Verriegelungsstange verdreht wird, so daß die Zähne oder Keile der
verriegelt ist, während eine wahlweise Verriegelung der Betätigungsvorrichtung in einer oder mehreren festen
Lage oder Lagen mit begrenzter Bewegbarkeit möglich sind. Die Verriegelungen sind verhältnismäßig einfach
aufgebaut und erfordern nur die Anwendung eines
Drehmomentes als Antrieb, um die gewünschte
Verriegelung und Entriegelung der Betätigungsvorrichtung hervorzurufen.
Claims (9)
1. Betätigungsvorrichtung, mit einem Zylinder,
einem axial in diesem verschiebbar geführten Kolben, einer aus dem Zylinder herausragenden, mit
dem Kolben verbundenen hohlzylindrischen Kolbenstange und einer am geschlossenen Ende des
Zylinders axial gehaltenen, durch den Kolben in die Kolbenstange hineinragenden Verriegelungsstange,
an deren in der Kolbenstange liegenden Ende koaxial ein im Durchmesser größeres scheibenförmiges
Verriegelungselement mit am Umfang befindlicher axial gerichteter Außenverzahnung angeordnet
ist, das mit einer entsprechenden, in der Kolbenstange befindlichen axial gerichteten Innenverzahnung
in Eingriff bringbar ist, daß die Verriegelungsstange um ihre Längsachse drehbar
gelagert ist und eine der Verzahnungen in axialer Richtung wenigstens eine Ringnut als Aussparung
enthält, deren axiale Lage die Verriegelungsposition bestimmt und deren Länge sowie axiale Tiefe größer
sind als die der entsprechenden Gegenverzahnung, damit die Gegenverzahnung dort außer Eingriff
kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsstange (12; 34; 41; 4S;50) unverschiebbar
und bei außer Eingriff der Verzahnung zum Verriegeln oder Entriegeln der Kolbenstange (6; 32;
40; 51) nach Maßgabe eines Eingangssignals um den Bruchteil einer Umdrehung in mindestens zwei
Stellungen verdrehbar ist, wobei in einer Stellung zum Verriegeln die Zähne- der Verzahnungen von
Kolbenstange und Verriegehngselementen (14; 31; 42; 45; 46) axial fluchtend ausge :-chtet und die
Stirnflächen der Zähne zum Obertragen der axial gerichteten Verriegelungskräfte gegeneinander gedrückt
werden, während in anderer Stellung entriegelt ist und die Zähne der einen Verzahnung
axial fluchtend zu den Zahnlücken der Gegenverzahnung ausgerichtet sind, und daß die beiden
Verzahnungen als einzige Kraftkopplung zwischen Verriegelungs- und Kolbenstange über den Umfang
verteilt eine Vielzahl von Zähnen aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Aussparungen (16; 35; 52,53)
in axialem Abstand voneinander in der Verzahnung entweder in der Kolbenstange (6; 40; 51) oder des
Verriegelungselementes (34) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (16; 35; 39)
eine geringfügig größere axiale Länge wie die zum Verriegeln bestimmten Gegenstücke (14; 31; 42)
aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (52, 53) eine
wesentlich größere axiale Länge als die zum Verriegeln bestimmten Gegenstücke (45,46) aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den entgegengesetzten
Enden der Aussparungen (16; 35; 39) anschließenden, einander gleichen Zähne gegeneinander
versetzt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der an
entgegengesetzten Enden einer Aussparung (39) anschließenden verzahnten Abschnitte (37, 38) über
den Umfang ungleichmäßig verteilt sind und beim gegenüber ihnen verschiebbaren Gegenstück auf
der Außenfläche eine entsprechende Anzahl von Zähnen fehlt,
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (51)
verzahnte Abschnitte (47, 48) unterschiedlichen Durchmessers enthält und das Verriegelungselement
(49, 50) zweiteilig ausgebildet ist, wobei jrdes Teil einen Verriegelungskörper (45,46) aufweist, der
unabhängig vom jeweils anderen Verriegelungskörper mit dem ihm zugeordneten verzahnten Abschnitt
(47 bzw. 48) in Eingriff bringbar oder aus diesem ausrückbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, uadurch gekennzeichnet, daß zum Verdrehen der
is Verriegelungsstange (12; 34; 41; 49, 50) an dieser
eine Kurbel (55) angeordnet ist, an die ein hydraulischer Zylinder (56) angeschlossen ist
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungsstange (12') in einer hohlen Gewindespindel (21), die in den Kolben (23)
eingeschraubt ist, steckt und ihr Verriegelungselement
(14') am inneren Ende der Gewindespindel (21) liegt
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DE19722203473 DE2203473C2 (de) | 1972-01-26 | 1972-01-26 | Betätigungsvorrichtung für lineare Bewegungen mit Kolbenverriegelung |
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DE2203473A1 DE2203473A1 (de) | 1973-08-02 |
DE2203473C2 true DE2203473C2 (de) | 1983-07-07 |
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ID=5834000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19722203473 Expired DE2203473C2 (de) | 1972-01-26 | 1972-01-26 | Betätigungsvorrichtung für lineare Bewegungen mit Kolbenverriegelung |
Country Status (1)
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1972
- 1972-01-26 DE DE19722203473 patent/DE2203473C2/de not_active Expired
Also Published As
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