EP1020786A2 - Vorrichtung zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen - Google Patents

Vorrichtung zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen Download PDF

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EP1020786A2
EP1020786A2 EP99125177A EP99125177A EP1020786A2 EP 1020786 A2 EP1020786 A2 EP 1020786A2 EP 99125177 A EP99125177 A EP 99125177A EP 99125177 A EP99125177 A EP 99125177A EP 1020786 A2 EP1020786 A2 EP 1020786A2
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rod
handle element
signal generation
movement
electrical signal
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    • G05G2009/04755Magnetic sensor, e.g. hall generator, pick-up coil

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling crane systems, hoists or the like by converting a pivoting movement into an electrical signal with a fixedly arranged bar, at the free end of the bar a handle element is pivotally mounted in the X, Y and Z directions.
  • This device has a pivotable spherical shell-shaped element that covered by a protective cap and firmly connected to it.
  • the spherical shell-shaped element corresponds to a grip element.
  • Such a device is used in industrial joystick applications for switchgear and control stands used.
  • a movable element is the central element of the construction of the device
  • a handle element stationary is arranged at the free rod end.
  • the rod is pivoted.
  • the Swiveling movement of the rod in the X, Y and Z directions is converted into electrical signals implemented, which are then used to control crane systems, hoists or the like Devices can be used.
  • the pivotable mounting of the rod leads to that a more or less long rod is always deflected for signal generation must, and the user must move his entire arm. Out For this reason, the user may experience prolonged operation of the Device felt pain in the wrist or forearm.
  • the US-PS 4,738,417 relates to a device with a frame on the free End two spherical shells to hold the funds to implement the Pivotal movement and for generating electrical signals are rigidly arranged. Inside the lower spherical shell are bearings for a small swiveling one Lever with the handle element. Due to the well-known technical teaching only Storage of the pivotable lever to the free end of a rigidly arranged Frame or rod. It is proposed to use a smaller lever (motion sensing arm) in a pivotable manner. The load when supporting the Handle hand and when operating the handle element always rests on the motion sensing poor.
  • the object of the invention is a more compact structure of the device without To achieve using a pivoting lever.
  • the grip element according to the invention contains all for converting the swivel movement into electrical signals relevant means. About replacing and simply pulling off the grip element can quickly and easily make changes to the device for controlling Attachments are made. Due to the type of arrangement, the movable Handle element can also be used as a holding or support handle because there is no lever is pressurized. The swivel movement is direct without using a pivoted lever (motion sensing arm) implemented, the handle element with the Frame or rod connects.
  • the brackets ensure that the handle element in X, Y and Z directions can be moved. When the bracket is moved in the X and Y directions the bead is forcibly raised in its bearing shell, so that a Movement in the Z direction occurs.
  • the pivotable mounting of the handle element prevents a Part of the device, for example a rod, must be moved.
  • the fulcrum of the Movable part of the device will go as far up towards the palm of your hand the user placed that only one emerging from the wrist Pivotal movement must be generated.
  • the movable handle element has ideally its pivot axis in its center. However, the pivot axis can can also be placed further outwards in the direction of the edge of the grip element, so that the deflection angle of the grip element with its associated pivot axis the respective application and the respective user can be coordinated.
  • the pivoting movement of the grip element is realized in that the Device part is connected to the handle element via a kind of ball joint.
  • the ball held under spring tension in a pan allows the Handle element always returns to its original position.
  • the means for signal generation can by at least one sliding contacts having code carrier and by at least one with the sliding contacts in Connectable grinder be formed. In this way, a Converting the pivoting movement of the handle element into an electrical signal. Here the grinder comes into contact with the sliding contacts, so that an electrical Circuit is closed. By the number of pulses each time generated when the grinder is connected to one of the sliding contacts brought, the pivoting movement of the grip element can be determined.
  • the means for signal generation can for example inductive or capacitive means for signal generation may be provided.
  • the means for signal generation can also be optical sensors or Hall sensors Include detection of the pivoting movement of the grip element.
  • Means can also be provided for potentiometric signal generation.
  • the generated ones can be used Signals are transmitted using the multiplex method (2 wire or bus coupling).
  • the device 1 shows the manner in which a device 1 for converting a swiveling movement which can be carried out by hand into an electrical signal is constructed.
  • the device 1 comprises a movably mounted device part, a handle element 2, and a stationary device part, a rod 3a and a sleeve 3b surrounding the rod 3a, which are mounted on a control station, not shown in the figure.
  • the handle element 2 is pivotably mounted on the rod 3a by means of a type of ball joint.
  • the shape of the grip element 2 is such that it can be placed in the palm of a user's hand for actuation.
  • On the inside 4 of the grip element 2, a holder 5 is provided, which has a central bearing shell 6.
  • the rod 3a thickening spherical bead 7 is movably mounted and fixed against slipping out, so that the grip element 2 can be deflected in the X, Y and Z directions.
  • the bead 7 and the bearing shell 6 are designed to be complementary to one another.
  • a tension spring 9 is arranged, which is supported on the sections 10 and 11 which are displaceable on the rod 3a. For this reason, the bead 7 is always retracted into its rest position in the bearing shell 6.
  • a first bracket 12 is pivoted, which is rotatable on both sides on axes 14a and 14b is stored.
  • a grinder 16 is attached is deflected together with the first bracket 12.
  • cables 17 can be connected to a central, formed in the direction of the longitudinal axis bore rod 3a from the Handle element 2 are brought out to the outside.
  • the grinder 16 has a comb-like shape Finger 18 on, the sliding contacts on a code carrier 19 can scan. If the Finger 18 will come into contact with the sliding contacts of the code carrier 19 an electrical circuit is closed.
  • the number of generated electrical impulses corresponds to the rotational movement of the first bracket 12.
  • a Pivotal movement of the first bracket 12 out of the plane of the drawing can thus be recorded.
  • the pivoting movement of the grip element 2 is limited because of the Sleeve 3b serves as a cover for the rod 3a and as a stop for the grip element 2.
  • a second bracket 20 is formed, which is analogous to Bracket 12 is formed and also with a grinder, not shown in FIG. 1 connected is. This grinder is moved with the second bracket 20, so that a Scanning of another code carrier not visible in the figure comes about.
  • Additional pushbuttons or switches can be easily reached e.g. in the thumb area as Sliding switches can be arranged for forward-backward travel.
  • the simplified top view - for the sake of clarity, further housing parts of the grip element 2 are omitted - illustrates the arrangement of the first and second bracket 12 and 20 according to FIG. 2 .
  • the first bracket 12 is rotatably supported in its edge regions 15a and 15b.
  • the second bracket 20 is also pivotally mounted in its edge regions 21a and 21b. 1 can be moved in the X, Y and Z directions because both the first bracket 12 and the second bracket 20 have longitudinal slots 22 and 23 through which the free end 24 of the rod 3a passes is.
  • the brackets 12 and 20 are displaceable relative to the rod end 24 by means of the longitudinal slots 22 and 23.
  • the grinders 16 and 25 are firmly connected to the brackets 12 and 20. Cables 17 and 26 can be led out of the grip element 2 via the central bore in the rod 3a.
  • a grip element 2 is provided for a device 1 which is used to implement a Serves pivotal movement in an electrical signal and a fixedly arranged Device part 3 has. On the device part 3 that is with means for Signal generation 16 to 19 connected handle element 2 in the X, Y and Z directions pivoted. For this reason, only one from the wrist of the User pivotable movement of the handle element 2 in a electrical signal can be implemented.

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Abstract

Eine Vorrichtung (1) ist zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen durch Umsetzung einer Schwenkbewegung in ein elektrisches Signal vorgesehen. Die Vorrichtung (1) weist eine ortsfest angeordnete Stange (3a) auf, an deren freiem Stangenende (24) ein Griffelement (2) in X-, Y- und Z-Richtung schwenkbar gelagert ist .Die Stange (3a) weist unterhalb ihres freien Stangenendes (24) einen die Stange (3a) umgebenden, in einer Lagerschale (6) des Griffelements (2) gehaltenen Wulst (7) mit einer kugelförmigen Wulstfläche auf. Im Griffelement (2) sind zwei orthogonal zueinander angeordnete Bügel (12,20) schwenkbar gelagert, die Längsschlitze (22,23) zur Hindurchführung des freien Stangenendes (24) besitzen und mit Mitteln (16 bis 19) zur Erzeugung eines elektrischen Signals verbunden sind. Es wurde ein kompakterer Aufbau der Vorrichtung ohne Verwendung eines schwenkbaren Hebels erreicht. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen durch Umsetzung einer Schwenkbewegung in ein elektrisches Signal mit einer ortsfest angeordneten Stange, an deren freiem Stangenende ein Griffelement in X-, Y- und Z-Richtung schwenkbar gelagert ist.
Eine derartige Vorrichtung ist durch die US-PS 4,738,417 bekannt geworden.
Diese Vorrichtung weist ein schwenkbares kugelschalenförmiges Element auf, das durch eine Schutzkappe abgedeckt und mit dieser fest verbunden ist. Das kugelschalenförmige Element entspricht einem Griffelement. Eine derartige Vorrichtung wird in der industriellen Joystickanwendung bei Schaltgeräten und Steuerständen eingesetzt.
Bekannt ist auch, als zentrales Element des Aufbaus der Vorrichtung eine bewegliche Stange zu verwenden, an deren freiem Stangenende ein Griffelement ortsfest angeordnet ist. Anderenends ist die Stange schwenkbar gelagert. Die Schwenkbewegung der Stange in X-, Y- und Z-Richtung wird in elektrische Signale umgesetzt, die dann zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen Geräten eingesetzt werden können. Die schwenkbare Lagerung der Stange führt dazu, dass zur Signalerzeugung stets eine mehr oder minder lange Stange ausgelenkt werden muß, und der Anwender hierzu seinen gesamten Arm bewegen muß. Aus diesem Grund kann es vorkommen, dass der Anwender bei längerem Betrieb der Vorrichtung Schmerzen im Handgelenk oder Unterarm verspürt.
Die US-PS 4,738,417 betrifft eine Vorrichtung mit einem Gestell, an dessen freiem Ende zwei Kugelschalen zur Aufnahme der Mittel zur Umsetzung der Schwenkbewegung und zur Erzeugung elektrischer Signale starr angeordnet sind. Innerhalb der unteren Kugelschale befinden sich Lager für einen kleinen schwenkbaren Hebel mit dem Griffelement. Durch die bekannte technische Lehre wird lediglich die Lagerung des schwenkbaren Hebels an das freie Ende eines starr angeordneten Gestells oder Stange verlegt. Es wird vorgeschlagen, einen kleineren Hebel (motion sensing arm) auf eine Weise schwenkbar zu lagern. Die Last beim Abstützen der Griffhand und beim Betätigen des Griffelements ruht stets auf dem motion sensing arm.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakteren Aufbau der Vorrichtung ohne Verwendung eines schwenkbaren Hebels zu erreichen.
Gegenstand und Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Integration der Mittel zur Umsetzung der Schwenkbewegung und Erzeugung elektrischer Signale in das Griffelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dies führt zu einem kompakteren Aufbau, so dass Freiräume unterhalb des Griffelements geschaffen werden. Das erfindungsgemäße Griffelement enthält sämtliche zur Umsetzung der Schwenkbewegung in elektrische Signale relevanten Mittel. Über den Austausch und ein einfaches Abziehen des Griffelements können schnell und einfach Veränderungen an der Vorrichtung zur Steuerung von Anlagen vorgenommen werden. Durch die Art der Anordnung kann das bewegliche Griffelement zusätzlich als Halte- oder Abstützgriff verwendet werden, weil kein Hebel druckbeaufschlagt wird. Die Schwenkbewegung wird direkt ohne Verwendung eines schwenkbaren Hebels (motion sensing arm) umgesetzt, der das Griffelement mit dem Gestell oder der Stange verbindet. Die Bügel gewährleisten, dass das Griffelement in X, Y- und Z-Richtung bewegt werden kann. Bei Verschiebung der Bügel in X- und Y-Richtung wird der Wulst zwangsweise in seiner Lagerschale angehoben, so dass eine Bewegung in Z-Richtung zustande kommt.
Durch die schwenkbare Lagerung des Griffelements wird vermieden, dass ein Vorrichtungsteil, beispielsweise eine Stange, bewegt werden muß. Der Drehpunkt des beweglichen Teils der Vorrichtung wird so weit nach oben in Richtung der Handfläche des Anwenders gelegt, dass nur noch eine aus dem Handgelenk entstehende Schwenkbewegung erzeugt werden muß. Das bewegliche Griffelement besitzt idealerweise seine Schwenkachse in seinem Zentrum. Die Schwenkachse kann jedoch auch weiter nach außen in Richtung des Randes des Griffelements gelegt werden, so dass der Auslenkwinkel des Griffelements mit seiner zugehörigen Schwenkachse auf die jeweilige Anwendung und den jeweiligen Anwender abgestimmt werden kann.
Die Schwenkbewegung des Griffelements ist dadurch realisiert, dass der Vorrichtungsteil mit dem Griffelement über eine Art Kugelgelenk verbunden ist. Die unter Federspannung in einer Pfanne gehaltene Kugel ermöglicht es, dass das Griffelement stets in seine Ausgangslage zurückkehrt.
Die Mittel zur Signalerzeugung können durch mindestens einen Schleifkontakte aufweisenden Codeträger und durch mindestens einen mit den Schleifkontakten in Verbindung bringbaren Schleifer ausgebildet sein. Auf diese Weise erfolgt eine Umsetzung der Schwenkbewegung des Griffelements in ein elektrisches Signal. Dabei kommt der Schleifer mit den Schleifkontakten in Verbindung, so dass ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird. Durch die Anzahl der Impulse, die jedesmal dann erzeugt werden, wenn der Schleifer mit einem der Schleifkontakte in Verbindung gebracht wird, kann die Schwenkbewegung des Griffelements ermittelt werden.
Bei alternativen Ausführungsformen der Mittel zur Signalerzeugung können beispielsweise induktive oder kapazitive Mittel zur Signalerzeugung vorgesehen sein. Die Mittel zur Signalerzeugung können auch optische Sensoren oder Hallsensoren zur Erfassung der Schwenkbewegung des Griffelements umfassen. Ebenso können Mittel zur potentiometrischen Signalerzeugung vorgesehen sein.
Zur Minimierung der Anzahl an nach unten zuführenden Kabeln können die erzeugten Signale im Multiplexverfahren (2 Draht- oder Buskopplung) übertragen werden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert.
Fig. 1
einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Schwenkbewegung in ein elektrisches Signal;
Fig. 2
eine Draufsicht auf den Schwenkmechanismus der Vorrichtung nach Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Aus dem Längsschnitt gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, in welcher Weise eine Vorrichtung 1 zur Umsetzung einer per Hand ausführbaren Schwenkbewegung in ein elektrisches Signal aufgebaut ist. Die Vorrichtung 1 umfaßt ein beweglich gelagertes Vorrichtungsteil, ein Griffelement 2, und ein ortsfest angebrachtes Vorrichtungsteil, eine Stange 3a und eine die Stange 3a umgebende Hülse 3b, die an einem in der Figur nicht gezeigten Steuerstand montiert sind. An der Stange 3a ist das Griffelement 2 mittels einer Art Kugelgelenk schwenkbar gelagert. Das Griffelement 2 ist in seiner Form derart ausgebildet, dass es in der Handfläche eines Anwenders zur Betätigung Platz finden kann. An der Innenseite 4 des Griffelements 2 ist ein Halter 5 vorgesehen, der eine zentrale Lagerschale 6 besitzt. In der Lagerschale 6 ist ein die Stange 3a verdickender kugelförmiger Wulst 7 beweglich gelagert und gegen ein Herausrutschen fixiert, so dass das Griffelement 2 in X-, Y- und Z-Richtung ausgelenkt werden kann. Der Wulst 7 und die Lagerschale 6 sind komplementär zueinander ausgebildet. Zwischen dem Wulst 7 und einem an der Stange 3a fest angebrachten Stützring 8 ist eine Spannfeder 9 angeordnet, die sich an den auf der Stange 3a verschieblichen Abschnitten 10 und 11 abstützt. Aus diesem Grund wird der Wulst 7 stets in seine Ruhelage in der Lagerschale 6 zurückgezogen.
Wenn nun das Griffelement 2 aus der Zeichnungsebene der Fig.1 herausbewegt wird, wird ein erster Bügel 12 verschwenkt, der beidseitig an Achsen 14a und 14b drehbar gelagert ist. Im Randbereich 15a des Bügels 12 ist ein Schleifer 16 befestigt, der zusammen mit dem ersten Bügel 12 ausgelenkt wird. An dem Schleifer 16 zur elektrischen Kontaktierung vorgesehene Kabel 17 können über die mit einer zentralen, in Richtung der Längsachse verlaufenden Bohrung ausgebildete Stange 3a aus dem Griffelement 2 nach außen herausgeführt werden. Der Schleifer 16 weist kammartige Finger 18 auf, die Schleifkontakte an einem Codeträger 19 abtasten können. Wenn die Finger 18 mit den Schleifkontakten des Codeträgers 19 in Verbindung kommen, wird ein elektrischer Stromkreis geschlossen. Die Anzahl der dadurch erzeugten elektrischen Impulse entspricht der Drehbewegung des ersten Bügels 12. Eine Schwenkbewegung des ersten Bügels 12 aus der Zeichnungsebene heraus kann somit erfaßt werden. Die Schwenkbewegung des Griffelements 2 wird begrenzt, weil die Hülse 3b als Abdeckung der Stange 3a und als Anschlag für das Griffelement 2 dient.
Zur Umsetzung der Schwenkbewegung des Griffelements 2 innerhalb der Zeichnungsebene gemäß Fig. 1 ist ein zweiter Bügel 20 ausgebildet, der analog zum Bügel 12 ausgebildet ist und ebenfalls mit einem in der Fig. 1 nicht gezeigten Schleifer verbunden ist. Dieser Schleifer wird mit dem zweiten Bügel 20 mitbewegt, so dass eine Abtastung eines weiteren in der Figur nicht sichtbaren Codeträgers zustande kommt.
Zwei Drucktaster 21 und x-dahinterliegende ermöglichen es, dass der Anwender zusätzlich ein weiteres elektrisches oder mechanisches Signal hervorrufen kann.
Weitere Drucktaster bzw. Schalter können griffgünstig z.B. im Daumenbereich als Schiebeschalter für vorwärts-rückwärts Fahrt angeordnet werden.
Die vereinfachte Draufsicht - der Übersichtlichkeit halber sind weitere Gehäuseteile des Griffelements 2 weggelassen - veranschaulicht die Anordnung des ersten und zweiten Bügels 12 und 20 gemäß Fig. 2. Der erste Bügel 12 ist in seinen Randbereichen 15a und 15b drehbar gelagert. Der zweite Bügel 20 ist in seinen Randbereichen 21a und 21b ebenfalls schwenkbar gelagert. Das Griffelement 2 gemäß Fig. 1 kann deshalb in X-, Y- und Z-Richtung bewegt werden, weil sowohl der erste Bügel 12 als auch der zweite Bügel 20 Längsschlitze 22 und 23 besitzen, durch die das freie Ende 24 der Stange 3a hindurchgeführt ist. Die Bügel 12 und 20 sind relativ zum Stangenende 24 mittels der Längsschlitze 22 und 23 verschieblich. Mit den Bügeln 12 und 20 jeweils fest verbunden sind die Schleifer 16 und 25. Kabel 17 und 26 können über die zentrale Bohrung in der Stange 3a aus dem Griffelement 2 herausgeführt werden.
Ein Griffelement 2 ist für eine Vorrichtung 1 vorgesehen, die zur Umsetzung einer Schwenkbewegung in ein elektrisches Signal dient und ein ortsfest angeordnetes Vorrichtungsteil 3 aufweist. An dem Vorrichtungsteil 3 ist das mit Mitteln zur Signalerzeugung 16 bis 19 verbundene Griffelement 2 in X-, Y- und Z-Richtung schwenkbar gelagert. Aus diesem Grund kann lediglich eine aus dem Handgelenk des Anwenders heraus erzeugbare Schwenkbewegung des Griffelements 2 in ein elektrisches Signal umgesetzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Vorrichtung
2
Griffelement
3a
Stange
3b
Hülse
4
Innenseite
5
Halter
6
Lagerschale
7
Wulst
8
Stützring
9
Spannfeder
10
Abschnitt
11
Abschnitt
12
Erster Bügel
14a
Drehachse
14b
Drehachse
15a
Randbereich
15b
Randbereich
16
Schleifer
17
Kabel
18
Finger
19
Codeträger
20
Zweiter Bügel
21a
Randbereich
21b
Randbereich
22
Längsschlitz
23
Längsschlitz
24
Stangenende
25
Schleifer
26
Kabel

Claims (7)

  1. Vorrichtung (1) zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen durch Umsetzung einer Schwenkbewegung in ein elektrisches Signal mit einer ortsfest angeordneten Stange (3a), an deren freiem Stangenende (24) ein Griffelement (2) in X-, Y- und Z-Richtung schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (3a) unterhalb ihres freien Stangenendes (24) einen die Stange (3a) umgebenden, in einer Lagerschale (6) des Griffelements (2) gehaltenen Wulst (7) mit einer kugelförmigen Wulstfläche aufweist, und dass im Griffelement (2) zwei orthogonal zueinander angeordnete Bügel (12,20) schwenkbar gelagert sind, die Längsschlitze (22,23) zur Hindurchführung des freien Stangenendes (24) besitzen und mit Mitteln (16 bis 19) zur Erzeugung eines elektrischen Signals verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Signalerzeugung durch mindestens einen Schleifkontakte aufweisenden Codeträger (19) und durch mindestens einen mit den Schleifkontakten in Verbindung bringbaren Schleifer (16) ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass induktive Mittel zur Signalerzeugung vorgesehen sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kapazitive Mittel zur Signalerzeugung vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Signalerzeugung optische Sensoren zur Erfassung der Bewegung des Griffelements umfassen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Signalerzeugung Hall-Sensoren zur Erfassung der Bewegung des Griffelements umfassen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, *dass Mittel zur potentiometrischen Signalerzeugung vorgesehen sind.
EP99125177A 1999-01-15 1999-12-17 Vorrichtung zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen Withdrawn EP1020786A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE1999101330 DE19901330C2 (de) 1999-01-15 1999-01-15 Griffelement

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EP1020786A2 true EP1020786A2 (de) 2000-07-19
EP1020786A3 EP1020786A3 (de) 2002-12-18

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EP99125177A Withdrawn EP1020786A3 (de) 1999-01-15 1999-12-17 Vorrichtung zur Steuerung von Krananlagen, Hebezeugen oder dergleichen

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EP (1) EP1020786A3 (de)
DE (1) DE19901330C2 (de)
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