CNC-Fräse.mw

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   3 {{Projekt|verantwortlich= |status=aktiv|beschreibung=CNC-Fräse im Space|bild=CNC_mill_meeting.jpg|bildbeschreibung=|interessenten={{Benutzer|adnc}}, {{Benutzer|comawill}}, {{Benutzer|larsan}}|source=|lizenz=|download=|version=}}
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   5 Uns wurde am 28.03.2014 eine CNC-Maschine überlassen. Nachdem wir sie unter Verwendung des mitgelieferten Industrierechners ansteuern konnten, stellten wir fest, dass diese Methode nicht viel Zukunft haben würde. Kein USB, beschränkte Geschwindigkeit, laut, Win98 will man nicht im Netzwerk haben, etc.
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   7 Da die Fräse alle ihre Anschlüsse über D-Sub-Buchsen herausführt, wollen wir einen anderen Controller verwenden, der die Motoren direkt ansteuert. Am 24.05.2014 haben wir mit einem [http://smoothieware.org/smoothieboard Smoothieboard] erfolgreich die ersten Schritte in diese Richtung gemacht.
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   9 Stand 27.06.2014: Wir haben uns ein eigenes Smoothieboard 5X zugelegt, das wird derzeit in Betrieb genommen.
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  11 == Überblick ==
  12 === Fräse ===
  13 Es handelt sich um eine etwa 15 jahre alte Isel Automation Flachbett Tischfräse CNC Multi K.
  14 Kaum gebraucht und vermutlich seit ~9 Jahren nicht mehr in Betrieb gewesen.
  15 * Arbeitsbereich: x*y*z mm
  16 * Kugelgewindetriebe
  17 * Zwei Endschalter pro Achse
  18 * Derzeit zwei Frässpindeln verfügbar
  19 ** [[CNC-Fräse#HF-Spindel|Hochfrequenzspindel]]
  20 ** [[CNC-Fräse#Proxxon|Proxxon]]
  21 * NEMA23 Schrittmotoren der Firma Nanotec [http://de.nanotec.com/fileadmin/files/Datenblaetter/Schrittmotoren/ST5918/ST5918M3008-A.pdf 4T5618M3300]
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  23 ==== Motoranschlüsse an der Fräse ====
  24 Die Fräse führt an der Hinterseite 3 D-Sub DE-9 Buchsen heraus, die je für die Ansteuerung der X-, Y- und Z-Achse zwei Polepaaranschlüsse bereitstellt.
  25 Pinbelegung D-Sub DE-9 Buchsen
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  27  1. Pol A
  28  2. Pol /A
  29  3. Pol B
  30  4. Pol /B
  31  5.
  32  6.
  33  7.
  34  8.
  35  9.
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  38 In der Fräse selbst steckt keine Logik, die Achsen werden über drei D-Sub-Buchsen aus der Fräse herausgeführt.
  39 [[Datei:CNC-Pinbelegungen auf dem 25Pin-Kabel.pdf|thumb|Die etwas komische Belegung der CNC-Fräse]]
  40 ==== Endschalter ====
  41 * X-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  42 * Y-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  43 * Z-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
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  45 Die Entschalter mit NC (Normally Connected) an den jeweiligen D-Sub DE-9 Buchsen mit den Pins 5 (Common), 7 und 9 angeschlossen.
  46 Auf dem 25-Pol Kabel ist allerdings Pin 9 Common. Das sollte sich durch umlöten der Stecker an der CNC-Fräse aber ändern lassen.
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  48 === Werkzeuge ===
  49 ==== Proxxon ====
  50 * 230V, 100W
  51 * 20k 1/min direkt am Gerät stufenlos verstellbar
  52 * Wird direkt an den Rechner angeschlossen
  53 * Mit Aufnahmen für verschiedene Einsatz-Durchmesser bis 3.2 mm
  54 * Das vordere Lager wurde durch Proxxon kostenlos getauscht und ist somit wieder i.O.
  55
  56 ==== HF-Spindel ====
  57 * Wird von einem externen Netzteil mit Strom versorgt, das wiederum über "Fußpedal"-Anschluss mit Rechner ("HF-Spindel") verbunden wird. (Kann kurzgeschlossen werden, die Spindel ohne den Rechner zu betreiben.
  58 * 50k 1/min
  59
  60 ==== Werkzeug-Einsätze ====
  61 * Siehe Bilder
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  63
  64 === Misc ===
  65 * Produktnr. 148508
  66 * Ident 9911 00042
  67
  68 * [https://www.dropbox.com/sc/48b807yucui78j6/YiSdTUa890 Unsortierte Bilder]
  69
  70 == Erste Experimente ==
  71 [[Datei:CNC-Experimente.JPG|thumb|Erste CNC Experimente]]
  72 * Anschluss an ein [http://smoothieware.org/ SmoothieBoard]
  73 * Config angepasst (Siehe Upload von larsan)
  74 * Mit Eagle und [http://www.pcbgcode.org/ pcb-gcode] gcode erzeugt, auf SmoothieBoard übertragen und ausgeführt
  75 * Noch einige Probleme mit der Einstellung der Höhe(Z-Achse), da der Kleber unter der Platine etwas uneben war
  76
  77 === Smoothieboard config ===
  78 [[Datei:Smoothieboard 5x new.jpg|thumb|Smoothieboard 5X frisch aus der Verpackung, ohne aufgelötete Kontakte.]]
  79 Eine erste config fürs Smoothieboard, liegt als ''config'' im Rootverzeichnis der µSD-Karte:
  80
  81 <pre style="height:200px;overflow-y:scroll;">
  82 # NOTE Lines must not exceed 132 characters
  83 # Robot module configurations : general handling of movement G-codes and slicing into moves
  84 default_feed_rate                            100             # Default rate ( mm/minute ) for G1/G2/G3 moves
  85 default_seek_rate                            100             # Default rate ( mm/minute ) for G0 moves
  86 mm_per_arc_segment                           0.5              # Arcs are cut into segments ( lines ), this is the length for
  87                                                               # these segments.  Smaller values mean more resolution,
  88                                                               # higher values mean faster computation
  89 mm_per_line_segment                          5                # Lines can be cut into segments ( not usefull with cartesian
  90                                                               # coordinates robots ).
  91
  92 # Arm solution configuration : Cartesian robot. Translates mm positions into stepper positions
  93 alpha_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for alpha stepper
  94 beta_steps_per_mm                            800             # Steps per mm for beta stepper
  95 gamma_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for gamma stepper
  96
  97 # Planner module configuration : Look-ahead and acceleration configuration
  98 planner_queue_size                           32               # DO NOT CHANGE THIS UNLESS YOU KNOW EXACTLY WHAT YOU ARE DOING
  99 acceleration                                 3000             # Acceleration in mm/second/second.
 100 acceleration_ticks_per_second                1000             # Number of times per second the speed is updated
 101 junction_deviation                           0.05             # Similar to the old "max_jerk", in millimeters,
 102                                                               # see https://github.com/grbl/grbl/blob/master/planner.c#L409
 103                                                               # and https://github.com/grbl/grbl/wiki/Configuring-Grbl-v0.8
 104                                                               # Lower values mean being more careful, higher values means being
 105                                                               # faster and have more jerk
 106 #minimum_planner_speed                       0.0              # sets the minimum planner speed in mm/sec
 107
 108 # Stepper module configuration
 109 microseconds_per_step_pulse                  1                # Duration of step pulses to stepper drivers, in microseconds
 110 minimum_steps_per_minute                     1200             # Never step slower than this
 111 base_stepping_frequency                      100000           # Base frequency for stepping, higher gives smoother movement
 112
 113 # Cartesian axis speed limits
 114 x_axis_max_speed                             30000            # mm/min
 115 y_axis_max_speed                             30000            # mm/min
 116 z_axis_max_speed                             300              # mm/min
 117
 118 # Stepper module pins ( ports, and pin numbers, appending "!" to the number will invert a pin )
 119 alpha_step_pin                               2.0              # Pin for alpha stepper step signal
 120 alpha_dir_pin                                0.5              # Pin for alpha stepper direction
 121 alpha_en_pin                                 0.4              # Pin for alpha enable pin
 122 alpha_current                                1.0              # X stepper motor current
 123 alpha_max_rate                               30000.0          # mm/min
 124
 125 beta_step_pin                                2.1              # Pin for beta stepper step signal
 126 beta_dir_pin                                 0.11             # Pin for beta stepper direction
 127 beta_en_pin                                  0.10             # Pin for beta enable
 128 beta_current                                 1.0              # Y stepper motor current
 129 beta_max_rate                                30000.0          # mm/min
 130
 131 gamma_step_pin                               2.2              # Pin for gamma stepper step signal
 132 gamma_dir_pin                                0.20             # Pin for gamma stepper direction
 133 gamma_en_pin                                 0.19             # Pin for gamma enable
 134 gamma_current                                1.0              # Z stepper motor current
 135 gamma_max_rate                               300.0            # mm/min
 136
 137 # Serial communications configuration ( baud rate default to 9600 if undefined )
 138 uart0.baud_rate                              115200           # Baud rate for the default hardware serial port
 139 second_usb_serial_enable                     false            # This enables a second usb serial port (to have both pronterface
 140                                                               # and a terminal connected)
 141 #leds_disable                                true             # disable using leds after config loaded
 142
 143
 144 # Extruder module configuration
 145 extruder_module_enable                       true             # Whether to activate the extruder module at all. All configuration
 146                                                               # is ignored if false
 147 extruder_steps_per_mm                        140              # Steps per mm for extruder stepper
 148 extruder_default_feed_rate                   600              # Default rate ( mm/minute ) for moves where only the extruder moves
 149 extruder_acceleration                        500              # Acceleration for retracts, mm/sec^2
 150 extruder_max_speed                           1000             # mm/sec NOTE only used for retracts
 151
 152 extruder_step_pin                            2.3              # Pin for extruder step signal
 153 extruder_dir_pin                             0.22             # Pin for extruder dir signal
 154 extruder_en_pin                              0.21             # Pin for extruder enable signal
 155 delta_current                                1.5              # Extruder stepper motor current
 156
 157 # Laser module configuration
 158 laser_module_enable                          false            # Whether to activate the laser module at all. All configuration is
 159                                                               # ignored if false.
 160 #laser_module_pin                             2.5             # this pin will be PWMed to control the laser. Only P2.0 - P2.5
 161                                                               # can be used since laser requires hardware PWM
 162 #laser_module_max_power                       0.8             # this is the maximum duty cycle that will be applied to the laser
 163 #laser_module_tickle_power                    0.0             # this duty cycle will be used for travel moves to keep the laser
 164                                                               # active without actually burning
 165 #laser_module_pwm_period                      20              # this sets the pwm frequency as the period in microseconds
 166
 167 # Hotend temperature control configuration
 168 temperature_control.hotend.enable            true             # Whether to activate this ( "hotend" ) module at all.
 169                                                               # All configuration is ignored if false.
 170 temperature_control.hotend.thermistor_pin    0.23             # Pin for the thermistor to read
 171 temperature_control.hotend.heater_pin        2.7              # Pin that controls the heater
 172 temperature_control.hotend.thermistor        EPCOS100K        # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 173                                                               # for a list of valid thermistor names
 174 temperature_control.hotend.set_m_code        104              #
 175 temperature_control.hotend.set_and_wait_m_code 109            #
 176 temperature_control.hotend.designator        T                #
 177
 178 #temperature_control.hotend.p_factor         13.7             # permanenetly set the PID values after an auto pid
 179 #temperature_control.hotend.i_factor         0.097            #
 180 #temperature_control.hotend.d_factor         24               #
 181
 182 #temperature_control.hotend.max_pwm          64               # max pwm, 64 is a good value if driving a 12v resistor with 24v.
 183
 184 temperature_control.bed.enable               true             #
 185 temperature_control.bed.thermistor_pin       0.24             #
 186 temperature_control.bed.heater_pin           2.5              #
 187 temperature_control.bed.thermistor           Honeywell100K    # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 188                                                               # for a list of valid thermistor names
 189 temperature_control.bed.set_m_code           140              #
 190 temperature_control.bed.set_and_wait_m_code  190              #
 191 temperature_control.bed.designator           B                #
 192
 193 #temperature_control.bed.bang_bang            false           # set to true to use bang bang control rather than PID
 194 #temperature_control.bed.hysteresis           2.0             # set to the temperature in degrees C to use as hysteresis
 195                                                               # when using bang bang
 196
 197 # Switch module for fan control
 198 switch.fan.enable                            true             #
 199 switch.fan.input_on_command                  M106             #
 200 switch.fan.input_off_command                 M107             #
 201 switch.fan.output_pin                        2.6              #
 202 switch.fan.output_type                       pwm              # pwm output settable with S parameter in the input_on_comand
 203 #switch.fan.max_pwm                           255              # set max pwm for the pin default is 255
 204
 205 #switch.misc.enable                           true             #
 206 #switch.misc.input_on_command                 M42              #
 207 #switch.misc.input_off_command                M43              #
 208 #switch.misc.output_pin                       2.4              #
 209 #switch.misc.output_type                      digital          # just an on or off pin
 210
 211 # Switch module for spindle control
 212 #switch.spindle.enable                        false            #
 213
 214 # Endstops
 215 endstops_enable                              true             # the endstop module is enabled by default and can be disabled here
 216 #corexy_homing                               false            # set to true if homing on a hbit or corexy
 217 alpha_min_endstop                            1.24^            # add a ! to invert if endstop is NO connected to ground
 218 alpha_max_endstop                            1.25^            #
 219 alpha_homing_direction                       home_to_min      # or set to home_to_max and set alpha_max
 220 alpha_min                                    0                # this gets loaded after homing when home_to_min is set
 221 alpha_max                                    200              # this gets loaded after homing when home_to_max is set
 222 beta_min_endstop                             1.26^            #
 223 beta_max_endstop                             1.27^            #
 224 beta_homing_direction                        home_to_min      #
 225 beta_min                                     0                #
 226 beta_max                                     200              #
 227 gamma_min_endstop                            1.28^            #
 228 gamma_max_endstop                            1.29^            #
 229 gamma_homing_direction                       home_to_min      #
 230 gamma_min                                    0                #
 231 gamma_max                                    200              #
 232
 233 alpha_fast_homing_rate_mm_s                  50               # feedrates in mm/second
 234 beta_fast_homing_rate_mm_s                   50               # "
 235 gamma_fast_homing_rate_mm_s                  4                # "
 236 alpha_slow_homing_rate_mm_s                  25               # "
 237 beta_slow_homing_rate_mm_s                   25               # "
 238 gamma_slow_homing_rate_mm_s                  2                # "
 239
 240 alpha_homing_retract_mm                      5                # distance in mm
 241 beta_homing_retract_mm                       5                # "
 242 gamma_homing_retract_mm                      1                # "
 243
 244 #endstop_debounce_count                       100              # uncomment if you get noise on your endstops
 245
 246 # Pause button
 247 pause_button_enable                          true             #
 248
 249 # Panel
 250 panel.enable                                 false             # set to true to enable the panel code
 251 panel.lcd                                    smoothiepanel     # set type of panel
 252 panel.encoder_a_pin                          3.25!^            # encoder pin
 253 panel.encoder_b_pin                          3.26!^            # encoder pin
 254
 255 # Example for reprap discount GLCD
 256 # on glcd EXP1 is to left and EXP2 is to right, pin 1 is bottom left, pin 2 is top left etc.
 257 # +5v is EXP1 pin 10, Gnd is EXP1 pin 9
 258 #panel.lcd                                   reprap_discount_glcd     #
 259 #panel.spi_channel                           0                 # spi channel to use  ; GLCD EXP1 Pins 3,5 (MOSI, SCLK)
 260 #panel.spi_cs_pin                            0.16              # spi chip select     ; GLCD EXP1 Pin 4
 261 #panel.encoder_a_pin                         3.25!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 3
 262 #panel.encoder_b_pin                         3.26!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 5
 263 #panel.click_button_pin                      1.30!^            # click button        ; GLCD EXP1 Pin 2
 264 #panel.buzz_pin                              1.31              # pin for buzzer      ; GLCD EXP1 Pin 1
 265 #panel.button_pause_pin                      2.11^             # kill/pause          ; GLCD EXP2 Pin 8 either
 266 #panel.back_button_pin                       2.11!^            # back button         ; GLCD EXP2 Pin 8 or
 267
 268 # pins used with other panels
 269 #panel.up_button_pin                         0.1!              # up button if used
 270 #panel.down_button_pin                       0.0!              # down button if used
 271 #panel.click_button_pin                      0.18!             # click button if used
 272
 273 panel.menu_offset                            0                 # some panels will need 1 here
 274
 275 panel.alpha_jog_feedrate                     6000              # x jogging feedrate in mm/min
 276 panel.beta_jog_feedrate                      6000              # y jogging feedrate in mm/min
 277 panel.gamma_jog_feedrate                     200               # z jogging feedrate in mm/min
 278
 279 panel.hotend_temperature                     185               # temp to set hotend when preheat is selected
 280 panel.bed_temperature                        60                # temp to set bed when preheat is selected
 281
 282 # Example of a custom menu entry, which will show up in the Custom entry.
 283 # NOTE _ gets converted to space in the menu and commands, | is used to separate multiple commands
 284 custom_menu.power_on.enable                true              #
 285 custom_menu.power_on.name                  Power_on          #
 286 custom_menu.power_on.command               M80               #
 287
 288 custom_menu.power_off.enable               true              #
 289 custom_menu.power_off.name                 Power_off         #
 290 custom_menu.power_off.command              M81               #
 291
 292 # Only needed on a smoothieboard
 293 currentcontrol_module_enable                 true             #
 294
 295 return_error_on_unhandled_gcode              false            #
 296
 297 # network settings
 298 network.enable                               false            # enable the ethernet network services
 299 network.webserver.enable                     true             # enable the webserver
 300 network.telnet.enable                        true             # enable the telnet server
 301 network.ip_address                           auto             # use dhcp to get ip address
 302 # uncomment the 3 below to manually setup ip address
 303 #network.ip_address                           192.168.3.222    # the IP address
 304 #network.ip_mask                              255.255.255.0    # the ip mask
 305 #network.ip_gateway                           192.168.3.1      # the gateway address
 306 #network.mac_override                         xx.xx.xx.xx.xx.xx  # override the mac address, only do this if you have a conflict
 307
 308 ### Beim Anfahren der Endschalter wird das Programm angehalten
 309 ### Bitte mit einer Version nach 24. Juli 2014 verwenden
 310 alpha_limit_enable                          true            # set to true to enable X min and max limit switches
 311 beta_limit_enable                           true            # set to true to enable Y min and max limit switches
 312 gamma_limit_enable                        true            # set to true to enable Z min and max limit switches
 313
 314 </pre>
 315
 316 == Workflow ==
 317 * Model (CAD)
 318 *: Erzeugen des Models mittels einer CAD-Software. (QCAD)
 319 * Fräsanweisungen (CAM)
 320 *: Erzeugen der Fräsanweisungen/Maschinenanweisungen mit einer CAM. (CamBam)
 321 * Übertragen auf CNC-Controller Smoothieboard
 322 *: Per Dateiupload (Datenträger von Smoothieboard, SD-Karte)
 323
 324 === Parameter für verschiedene Werkstoffe ===
 325 {| border="1" cellpadding="10" cellspacing="0"
 326 ! Material
 327 ! Verfahrgeschwindigkeit
 328 ! Eintauchtiefe
 329 ! Eintauchgeschwindigkeit
 330 ! Fräskopf
 331 ! Spindeldrehzahl
 332 |-
 333 ! Aluminium
 334 | 90 mm/Min.
 335 | 0.6mm
 336 | 100 mm/Min.
 337 | 2mm
 338 |
 339 |-
 340 ! Polystyrol
 341 | 200 mm/Min.
 342 | 0.8mm
 343 | 100 mm/Min
 344 | 2mm
 345 | ~5500 1/Min (Stufe 3-4 Proxxon)
 346 |-
 347 ! Holz
 348 | <x>mm/Min.
 349 | <y>mm
 350 | <z>mm/Min.
 351 | <d>mm
 352 |
 353 |}
 354
 355 == Archiv ==
 356
 357 === Rechner ===
 358 * AT-Industrie-PC-Gehäuse
 359 * Full-size ISA Intel Rechner 233 MHz CPU
 360 ** PIA-652DV 2.4 [ftp://ftp.arbor.com.tw/pub/manual/Manuals/PIA%20Series/pia-652-20.pdf Manual]
 361 ** 48 MB RAM (werden nur erkannt, es stecken mehr drin, EDO, sowie SD-RAM)
 362 * [[CNC-Fräse#MPK3|MPK3-Karte]]
 363 * Netzwerk-Karte
 364 * Zu viele Lüfter
 365 * CD-Laufwerk
 366 * Disketten-Laufwerk
 367 * EIN/AUS-Schalter an der Front
 368 * POWER und NOT-AUS-Taster für die Spindel an der Front
 369
 370 * 15" TFT 1024*768
 371 * Cherry-Tastatur und Kugelmaus
 372
 373 ==== MPK3 ====
 374 * Full-size ISA-Karte mit zwei D-Sub-Ausgängen an der Slotblende, Die große Buchse -> Fräse, die Kleine -> ?
 375 * Versorgt die Motoren der Fräse (mit Ausnahme der Spindel) direkt mit Strom
 376 * Anschluss erfolgte mit einer Kabelpeitsche von einem 25-Pol D-Sub-Stecker auf drei 9-Pol D-Sub-Stecker (einer pro Achse)
 377
 378 === Software ===
 379 * Win 98 SE
 380
 381 ==== Trimeta EdiTasc ====
 382 * Steuert die Fräse, schaltet Spindel ein/aus etc.
 383 * Lädt .ncp ("Zwischenformat) und .plt (hpgl)
 384 * Zeigt Pfade und Position (Nullpunkt, Spindelposition)
 385 * Kann simulieren
 386 * Papierdoku vorhanden
 387
 388 ==== isy3 ====
 389 * neueste installierte Version der isy-Programme (es gibt noch isy, isy1 und isy2)
 390 * DOS-Software
 391
 392
 393 === ISA <-> LPT ===
 394 Schaltungsbasteleien - TU Chemnitz
 395
 396 http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/bastelecke/Rund%20um%20den%20PC/LPTISA/
 397
 398 http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/messtech/
 399
 400 === Kompatibilität der MPK3 mit [http://www.linuxcnc.org/ LinuxCNC] ===
 401 * [http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/wiki.pl?EMC2_Supported_Hardware Supported Hardware]
 402 * Zwei irc chatlogs, sucht nach "bagi"
 403 ** http://psha.org.ru/irc/%23emc/2005-04-05.html
 404 *** <bagi> the current for each coil of the motor (2 coils - bipolar ) has to be set with one 8-Bit Port per coil.
 405 *** <cradek> that should be an easy modification to emcmot.c
 406 ** http://psha.org.ru/irc/%23emc/2005-04-12.html
 407 *** <bagi>  at the moment there is no driver for this card. it is an ISA PCB for 3  Steppers. for each motor 2 L292 and 2 8Bit for the current of the 2  coils.
 408
 409 == Weblinks ==
 410 * [http://smoothieware.org/ Smoothieboard Projektwebseite]
 411 * [http://www.lipoly.de/index.php?main_page=product_info&products_id=277037 Regler für HF-Spindel]
 412
 413 [[Kategorie:Infrastruktur]]
 414 [[Kategorie:Hardware]]