CH620617A5 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Vielpunkt-Widerstandsschweissmaschine zum Herstellen von geschweissten Gitterrosten durch Einschweissen von Querstäben in die Schmalseiten paralleler, hochkant stehender Flacheisenbänder in einer waagrechten Schweisszone, unter Verwendung eines am Maschinengestell lotrecht geführten, motorisch zum Schweissgut hin absenkbaren, bzw. in Richtung vom Schweissgut weg anhebbaren, Anpressbalkens zur Erzeugung des Schweissdruckes, und unter Anwendung der Doppelpunktschweissmethode in der Weise, dass quer zur Vorschubbahn der Flacheisenbänder in der Schweisszone zwei Elektrodenreihen vorgesehen sind, wobei jeweils zwei in Vorschubrichtung der Flacheisenbänder hintereinanderliegende Elektroden der beiden Reihen mit den gegenpoligen Sekundärklemmen des gleichen Schweisstransformators verbunden sind und eine Doppelpunktschweissstrecke bilden.
Elektrische Vielpunkt-Schweissmaschinen für die Schweis-sung von Gitterrosten haben im allgemeinen ähnlichen Aufbau wie die bekannten Gitterschweissmaschinen zum Herstellen von geschweissten Gittern für Betonbewehrungen od. dgl. aus Längs- und Querstäben. Vorteilhaft wird bei der Gitterrost-schweissung die bei normalen Gitterschweissmaschinen bereits bekannte Doppelpunktschweissmethode (vgl. z. B. OE-PS 267 293) in der Weise angewendet, dass von zwei in Vorschubrichtung der Längsstäbe hintereinanderliegenden Elektroden, die vom Schweissstrom in Serie durchflössen werden, im Zusammenwirken mit einer den Elektroden gegenüber angeordneten passiven Strombrücke zwei Querdrähte gleichzeitig an einen Längsstab angeschweisst werden.
Unabhängig davon, ob die Gitterschweissung nach der Einzelpunktmethode oder nach der Doppelpunktmethode erfolgt, muss der erforderliche Schweissdruck mit einem sogenannten Anpressbalken aufgebracht werden. Bei den bekannten Gitterschweissmaschinen für Einzelpunktschweissung enthält der Elektrodenbalken eine von zwei zusammenwirken-40 den Elektrodenreihen (vgl. z. B. OE-PS 214 747), wogegen bei den bekannten Gitterschweissmaschinen für Doppelpunkt-schweissung am beweglichen Elektrodenbalken die passiven Strombrücken montiert sind (vgl. z. B. OE-PS 267 293 und OE-PS 298 204).
45 Wenn nun bei einer Gitterrost-Schweissmaschine in Analogie zu den bekannten Gitterschweissmaschinen ein Anpressbalken verwendet und die Doppelpunktschweissmethode angewendet wird, so ergeben sich besondere Probleme.
Ein Problem ergibt sich daraus, dass beim Herstellen von so Gitterrosten die Querstäbe in die Schmalseiten der Flacheisenbänder in ihrer vollen Dicke eingeschweisst werden müssen, wogegen die Einschweisstiefen bei den bekannten Gitterschweissmaschinen stets nur gering sind und nur einen Bruchteil des Durchmessers des dünneren Stabes betragen. Daraus 55 folgt, dass sowohl die Hubwege des Anpressbalkens als auch die Schweissdrücke und die zum Schweissen erforderliche elektrische Leistung bei Schweissmaschinen zum Herstellen von Gitterrosten wesentlich grösser als bei den bekannten Gitterschweissmaschinen sein müssen.
60 Die grossen Hubwege des Anpressbalkens erfordern entsprechend grosse Kurbelradien der üblicherweise die Bewegung erzeugenden Kurbeln oder Exzenter, woraus sich, zusammen mit den hohen Anpressdrücken, das Erfordernis nach sehr leistungsstarken, grosse Drehmomente aufbringenden 65 Motoren ergibt.
Ein weiteres Problem ergibt sich aus den hohen erforderlichen Schweissleistungen, die stark dimensionierte Leitungen zwischen den Sekundären der Schweisstransformatoren und
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den Schweisselektroden bedingen, welche möglichst kurz sein sollten, aber biegsam sein müssen, wenn mit relativ gegenüber den Schweisstransformatoren beweglichen Elektroden gearbeitet wird. Bei der Doppelpunktschweissung mit feststehenden Elektroden und beweglichen passiven Strombrücken wird das Erfordernis von biegsamen und relativ langen Stromzuleitungen zu den Elektroden vermieden, was zunächst für die Anwendung von beweglichen passiven Strombrücken spricht, zumal diese in bekannter Weise leicht so gelagert werden können, dass sie den Druck des Anpressbalkens gleichmässig auf die beiden Schweisspunkte verteilen (vgl. z. B. OE-PS 298 204).
Die Erfindung befasst sich nun aber mit der Aufgabe, bei einer Gitterrost-Schweissmaschine der einleitend angegebenen Gattung, bei der also in bekannter Weise ein Anpressbalken verwendet und die Doppelpunktschweissmethode angewendet wird, die installierte Gesamtleistung möglichst gering zu halten, wobei sie davon ausgeht, dass sich die installierte Leistung der Maschine aus zwei Teilkomponenten zusammensetzt, nämlich der motorischen Antriebsleistung zur Erzeugung des Schweissdruckes und der eigentlichen Schweissleistung, und auf der Erkenntnis beruht, dass beide Teilkomponenten bei Montage der Schweisstransformatoren am Anpressbalken reduziert werden können.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete elektrische Viel-punkt-Widerstandsschweissmaschine der einleitend angegebenen Bauweise ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden im Anpressbalken angeordnet sind, wobei die beiden jeweils eine Doppelpunktschweissstrecke bildenden Elektroden voneinander unabhängig in Bewegungsrichtung des Anpressbalkens gleitend in diesem geführt und an diesem federnd abgestützt sind, und dass der Anpressbalken, die Schweisstransformatoren und gegebenenfalls vorhandene, von den Sekundärwicklungen der Transformatoren gespeiste Sammelschienen zu einer gemeinsam absenkbaren und anhebbaren Baueinheit verbunden sind, wobei biegsame Zuleitungen vorgesehen sind, welche die gegenüber dem Anpressbalken beweglichen Elektroden mit den Transformatoren bzw. Sammelschienen leitend verbinden.
Durch die Montage der Schweisstransformatoren am Anpressbalken wird dessen Gewicht um ein Vielfaches erhöht, wodurch wider Erwarten das vom Antriebsmotor der Maschine aufzubringende Drehmoment aber reduziert wird. Der Antriebsmotor braucht nämlich jetzt maximal nur noch ein Drehmoment aufzubringen, welches dem um das gezielt erhöhte Balkengewicht reduzierten Anpressdruck entspricht. Zwar nimmt mit zunehmendem Balkengewicht auch das für das Abheben des Balkens vom Schweissgut erforderliche Drehmoment zu, was jedoch solange nicht ins Gewicht fällt, als das zum Andrücken erforderliche Drehmoment noch grösser als das zum Anheben erforderliche ist. Das optimale Balkengewicht ist in dieser Beziehung dann erreicht, wenn der Balken so schwer gemacht wird, dass das zum Andrücken des Balkens erforderliche Kurbeldrehmoment gleich dem zum Abheben des Balkens vom Schweissgut erforderliche Kurbeldrehmoment ist.
Wegen der Montage der Schweisstransformatoren am Anpressbalken werden erfindungsgemäss auch die beiden von den Transformatoren gespeisten Elektrodenreihen am Anpressbalken angeordnet, so dass sich sehr kurze Zuleitungen für die Schweissströme ergeben. Durch voneinander unabhängige gleitende Führung und federnde Abstützung der zu einer Doppelpunktschweissstrecke gehörenden Elektroden am Anpressbalken wird die Ausübung eines Schweissdruckes auf beide Schweisspunkte der Doppelpunktschweissstrecke bei Schweissbeginn gesichert, wobei der weitere Schweissdruck beim Druckhub des Anpressbalkens durch eine Vorspannung der Federn erzeugt wird und während des Einschweissens der
Querstäbe in die Flacheisenbänder weitgehend aufrecht erhalten bleibt. Die Elektroden führen dabei gegenüber dem Anpressbalken nur kleine Relativbewegungen aus, so dass entsprechend kurze biegsame Abschnitte in den Zuleitungen für die Schweissströme zu den Elektroden für die Aufnahme dieser Relativbewegungen genügen.
Eine besonders günstige Ausgestaltung einer Schweissma-schine nach der Erfindung ergibt sich, wenn beidseits der Querreihen von Elektroden eine zumindest annähernd gleich grosse Anzahl von Schweisstransformatoren am Anpressbalken montiert ist.
Um sicherzustellen, dass trotz der getrennten federnden Abstützung der beiden eine Doppelpunktschweissstrecke bildenden Elektroden (die auch bei Durchmessertoleranzen der Querstäbe ein Anliegen beider Elektroden an den zugeordneten Querstab bei Beginn des Schweissvorganges und daher die Einleitung eines Schweissstromüusses sichert) bei den grossen erforderlichen Einschweisstiefen die Querstäbe vollständig in die Schmalseite alle Flacheisenbänder eingeschweisst werden und in einer gemeinsamen Ebene zu liegen kommen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im Anpressbalken eine sich über die ganze Maschinenbreite erstreckende, relativ zum Anpressbalken in dessen Bewegungsrichtung verschiebbar gelagerte Elektroden-Anpressschiene vorgesehen, die gegenüber dem Anpressbalken durch Federn in Richtung der Anpressbewegung der Elektroden belastet und in einer Grenzlage durch Anschläge gegen die Federkraft abgestützt ist, und längs der Elektroden-Anpressschiene sind zwei gegenüber dieser und gegeneinander isolierte Reihen von in Vorschubrichtung der Flacheisen hintereinander angeordneten Elektrodenträgern vorgesehen, welche ihrerseits gegenüber der Elektro-den-Anpressschiene in Richtung der Anpressbewegung der Elektroden begrenzt verschiebbar geführt und durch Federn belastet sind.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine bei weggenommenem Seitenschild mit einem Schnitt durch den Anpressbalken,
Fig. 2 in grösserem Massstab einen Schnitt durch den unteren Bereich des Anpressbalkens,
Fig. 3 eine Ansicht der Elektroden-Anpressschiene und der Elektrodenträger,
Fig. 4 eine diagrammatische Darstellung des Hubes des Anpressbalkens in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Anpresskurbel.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der allgemein mit 1 bezeichnete Anpressbalken in Seitenschilden 4 der Schweissma-schine mit je zwei einarmigen Hebeln 2 und 3 gelagert. Diese beiden Hebel 2 und 3 sind sowohl in den Maschinenseiten-schilden 4, als auch am Anpressbalken 1 schwenkbar gelagert und bilden, da die Abstände der Anlenkpunkte voneinander bei beiden Hebeln gleich gross und die Hebel zueinander parallel sind, eine Parallelführung für den Anpressbalken 1.
Der einarmige Hebel 3 ist über seinen Anlenkpunkt an den Anpressbalken 1 hinaus verlängert und an seinem Ende mit einem Lenker 5 verbunden. Das andere Ende des Lenkers 5 ruht drehbar in dem verbreiterten Ende 8 einer Pleuelstange 9 und ist drehfest mit einem Schneckenrad 6 verbunden. An dem verbreiterten Ende 8 der Pleuelstange 9 ist drehbar und unverschiebbar eine Schnecke 7 angeordnet, welche mit dem Schneckenrad 6 in Eingriff steht.
Bei stillstehender Maschine kann durch Drehung der Schnecke 7, die motorisch oder von Hand erfolgen kann, der Lenker 5 um seinen Lagerpunkt in dem verbreiterten Ende 8 der Pleuelstange 9 geschwenkt werden. Dadurch ist es möglich, den Anpressbalken 1 und alle mit diesem verbundenen
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Teile über die in Betriebszustand der Maschine erreichbare Höhenlage hinaus anzuheben, um beispielsweise die Elektroden auszuwechseln oder Reparaturen durchführen zu können.
Das andere Ende der Pleuelstange 9 wird von einer Exzenterscheibe 10 durchsetzt, die drehfest an einer motorisch angetriebenen Welle 14 angeordnet ist. Dadurch wird eine Rotation der Welle 14 in eine rhythmische Auf- und Abbewegung des Anpressbalkens und der mit diesem verbundenen Teile umgewandelt.
Vorzugsweise beidseits des Anpressbalkens und starr mit diesem verbunden, sind Transformatoren 15, 16 montiert, deren Sekundärwicklungen Sammelschienen 17, 18, 19, 20 speisen, welche über kurze, biegsame Zuleitungen 22, 23, 24, 25 mit starren, leitenden Bügeln 26, 27, 28, 29 verbunden sind, welche an Elektrodenträger 30, 31 leitend angeschlossen sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 2 nur die Teile 24, 25, 28, 29 dargestellt. Die Elektroden 40, 41 bilden paarweise eine Doppelpunktschweissstrecke. Die zugehörige passive Strombrücke kann durch eine metallische Auflage für die hochkant stehenden Flacheisenbänder oder durch die Flacheisenbänder selbst gebildet werden.
Im Inneren des hohl ausgebildeten Anpressbalkens 1 ist eine Elektroden-Anpressschiene 35 gleitend geführt. Sie ist durch Schraubenfedern 36, deren Vorspannung durch Stellschrauben 37 einstellbar ist, gegenüber dem Anpressbalken federnd abgestützt und durch am unteren Ende der Seitenteile des Anpressbalkens 1 als Schultern ausgebildete Anschläge 38, 39 gegen die Federkraft abgestützt. Anstelle der Schraubenfedern können natürlich auch andere geeignete Federelemente vorgesehen werden.
Die Elektroden-Anpressschiene, welche sich über die ganze Maschinenbreite erstreckt und von allen Schraubenfedern 36 belastet wird, überträgt den Druck dieser Schraubenfedern auf die Elektrodenträger 30, 31 und damit mittelbar auf die Elektroden 40, 41. Diese starre Schiene bewirkt, dass alle Elektroden in einer Linie bleiben müssen, wenn das Schweissgut unter der Wirkung des Schweissstromes örtlich verflüssigt wird und der Querstab unter der Wirkung der Federn 36 in die Flacheisenbänder eindringt. Es kann somit nicht etwa eine Elektrode gegenüber den anderen vorauseilen oder zurückbleiben und so den von ihr belasteten Querstababschnitt tiefer oder weniger tief in das darunter liegende Flacheisen hineindrücken als die übrigen Elektroden.
An den als Schultern ausgebildeten unteren Bereichen der beiden Seitenteile des Anpressbalkens 1 sind innen Futterbleche 45, 46 angeordnet, die unten über die beiden Seitenteile vorstehen und Bohrungen aufweisen, in welchen Bolzen 47 eingesetzt sind.
Zwischen den Futterblechen 45, 46 sind die Elektrodenträger 30, 31 verschiebbar geführt. Die Elektrodenträger sind gegeneinander, gegen die Futterbleche, gegen die Elektroden-Anpressschiene und gegen die Bolzen 47 isoliert. Diese Isolierungen sind nur in Fig. 2 durch dicke schwarze Linien angedeutet.
Theoretisch könnte für jede Elektrode ein eigener Elektrodenträger vorgesehen werden. Praktisch empfiehlt es sich jedoch, einen gemeinsamen Elektrodenträger für eine grössere Anzahl von Elektroden einer Elektrodenreihe vorzusehen. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jede der beiden zueinander parallelen Schweisslinien in drei etwa gleich breite, an je eine Phase eines Drehstromnetzes anschliessbare Abschnitte unterteilt, wobei alle E.lektroden eines solchen Abschnittes an einem gemeinsamen Elektrodenträger angeordnet werden. Fig. 3 zeigt drei derartig ausgebildete Elektrodenträger, bei welchen die eigentlichen Elektroden der Einfachheit halber weggelassen wurden.
Die Elektrodenträger 30,31 nehmen in ihrem Oberteil Schraubenfedern 48, 49 auf, die sich gegen die Elektroden-Anpressschiene 35 abstützen. In der Ruhelage ist zwischen den oberen Flächen der Elektrodenträger 30, 31 und der unteren Fläche der Elektroden-Anpressschiene 35 ein geringer Zwischenraum und ebenso sind die Öffnungen in den Elektrodenträgern, durch welche die Bolzen 47 geführt sind, um die Elektrodenträger gegen den Druck der Schraubenfedern 48, 49 abzustützen, als Langlöcher ausgeführt, um eine geringe Ein-federung der Elektrodenträger in Richtung auf die Elektroden-Anpressschiene 35 zu gestatten.
Wesentlich ist dabei, dass die Federn 48, 49 nur so stark sind, dass sie die Elektroden mit hinreichender Kraft gegen die Querstäbe drücken, um eine Lichtbogenbildung gegenüber dem dünneren Stab zu vermeiden, wenn die beiden gleichzeitig zu verschweissenden Querstäbe zufolge der unvermeidlichen Durchmessertoleranzen nicht genau gleiche Durchmesser haben. Auf jeden Fall sind die Federn 48,49 schwächer als die Federn 36, so dass die Federn 48, 49 schon bei geringer Vorspannung der Federn 36 seitens des sich nach unten bewegenden Anpressbalkens 1 durch den Widerstand eines Querstabes soweit zusammengedrückt werden, dass die oberen Flächen der Elektrodenträger 30, 31 an der unteren Fläche der Elek-troden-Anpressschiene 35 anliegen. Auch die von den Bolzen 47 durchsetzten Langlöcher sind hinlänglich lang ausgebildet, um ein solches Anliegen zu ermöglichen.
Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Kurbeldrehwinkel KW und dem Hub H des Anpressbalkens. Von der oberen Totpunktlage ausgehend durchläuft die Kurbel einen Winkel von annähernd 90° C, bis die Elektroden beim Punkt I an den Querstäben zur Anlage kommen. Während der Anpressbalken 1 weiter nach unten läuft, werden die Elektroden von den Querstäben an einer Weiterbewegung gehindert. Die Federn 36 werden dabei gespannt und auch die Federn 48, 49 - oder bei ungleich dicken Querstäben wenigstens die Federn der am dickeren Querstab anliegenden Elektroden - werden zusammengedrückt, bis der betreffende Elektrodenträger 30, 31 an der Elektroden-Anpressschiene 35 zur Anlage kommt.
Sobald die Kurbel die dem Punkt II entsprechende Winkellage erreicht hat, wird der Schweissstrom auf an sich bekannter Weise eingeschaltet und die Elektroden beginnen, die Querstäbe in das sich örtlich verflüssigende Material der Flacheisenbänder hineinzudrücken, wobei die Federn 36 durch den sich schneller als die Elektroden nach unten bewegenden Anpressbalken weiter gespannt werden.
Bei einem Kurbelwinkel von beispielsweise ca. 176°, entsprechend dem Punkt m, haben die Federn 36 ihre maximale Vorspannung erreicht, und sie beginnen, sich mit zunehmender Geschwindigkeit zu entspannen, weil die Elektroden die Querstäbe stets weiter in das sich zunehmend plastifizierende Material drücken, der Anpressbalken jedoch in lotrechter Richtung zum Stillstand kommt und bei einem Kurbelwinkel von 180° seine Bewegungsrichtung sogar umkehrt.
Bei Punkt III wird der Schweissstrom in bekannter Weise abgeschaltet. Die Querstäbe sind nun zur vollen Tiefe T in die Flacheisenbänder eingeschweisst und die Elektroden bleiben stehen.
Bei Punkt IV, entsprechend etwa einem Kurbelwinkel von 270c, liegt die Elektroden-Anpressschiene 35 wieder auf den Anschlägen 38, 39, von denen sie bei Punkt 1 abgehoben wurde, auf und der sich weiter nach oben bewegende Anpressbalken hebt die Elektroden vom Schweissgut ab.
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4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Elektrische Vielpunkt-Widerstandsschweissmaschine zum Herstellen von geschweissten Gitterrosten durch Ein-schweissen von Querstäben in die Schmalseiten paralleler, hochkant stehender Flacheisenbänder in einer waagrechten Schweisszone, unter Verwendung eines am Maschinengestell lotrecht geführten, motorisch zum Schweissgut hin absenkbaren bzw. in Richtung vom Schweissgut weg anhebbaren Anpressbalkens zur Erzeugung des Schweissdruckes, und unter Anwendung der Doppelpunktschweissmethode in der Weise, dass quer zur Vorschubbahn der Flacheisenbänder in der Schweisszone zwei Elektrodenreihen vorgesehen sind, wobei jeweils zwei in Vorschubrichtung der Flacheisenbänder hinter-einanderliegende Elektroden der beiden Reihen mit den gegenpoligen Sekundärklemmen des gleichen Schweisstransfor-mators verbunden sind und eine Doppelpunktschweissstrecke bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (40, 41) im Anpressbalken (1 ) angeordnet sind, wobei die beiden jeweils eine Doppelpunktschweissstrecke bildenden Elektroden voneinander unabhängig in Bewegungsrichtung des Anpressbalkens (1) gleitend in diesem geführt und an diesem federnd abgestützt sind, und dass der Anpressbalken (1), die Schweiss-transformatoren (15, 16) und gegebenenfalls vorhandene, von den Sekundärwicklungen der Transformatoren (15, 16) gespeiste Sammelschienen (17 bis 20) zu einer gemeinsam absenkbaren und anhebbaren Baueinheit verbunden sind, wobei biegsame Zuleitungen (22 bis 25) vorgesehen sind, welche die gegenüber dem Anpressbalken beweglichen Elektroden (40, 41) mit den Transformatoren bzw. Sammelschienen (17 bis 20) leitend verbinden.
2. Vielpunkt-Widerstandsschweissmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits der Querreihen von
Elektroden eine zumindest annähernd gleich grosse Anzahl von Schweisstransformatoren (15, 16) am Anpressbalken (1) montiert ist.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Vielpunkt-Widerstandsschweissmaschine nach Anspruch 5 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Anpressbalken (1) eine sich über die ganze Maschinenbreite erstreckende, relativ zum Anpressbalken (1) in dessen Bewegungsrichtung verschiebbar gelagerte Elektroden-Anpressschiene (35) vorgesehen ist, die gegenüber dem Anpressbalken (1) durch Federn io (36) in Richtung der Anpressbewegung der Elektroden belastet und in einer Grenzlage durch Anschläge (38, 39) gegen die Federkraft abgestützt ist, und dass längs der Elektroden-Anpressschiene (35) zwei gegenüber dieser und gegeneinander isolierte Reihen von in Vorschubrichtung des Schweissgutes 15 hintereinander angeordneten Elektrodenträgern (30, 31) vorgesehen sind, welche ihrerseits gegenüber der Elektroden-An-pressschiene (35) in Richtung der Anpressbewegung der Elektroden (40, 41) begrenzt verschiebbar geführt und durch Federn (48, 49) belastet sind. 20
4. Vielpunkt-Widerstandsschweissmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere nebeneinanderliegende Elektrodenträger (30, 31) einer Querreihe von Elektroden (40, 41) zu einer gegenüber der Elektroden-An-pressschiene (35) gemeinsam verschiebbaren und federnd 25 abgestützten Einheit zusammengefasst sind.
5. Vielpunkt-Widerstandsschweissmaschine nach Anspruch ■ 4 für den Anschluss an ein Dreiphasennetz, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträger jeder Querreihe von Elektroden (40,41) zu drei gegeneinander isolierten, gegenüber 30 der Elektroden-Anpressschiene (35) gemeinsam verschiebbaren und federnd gegen diese abgestützten Einheiten zusammengefasst sind.
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