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Die
Erfindung betrifft ein Presswerkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks,
mit einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil, wenigstens
einem an einem ersten der Werkzeugteile befestigten Stempel, wenigstens
einem Abstreifer, durch welchen sich der Stempel hindurch erstrecken
kann, und wenigstens einem an einem zweiten der Werkzeugteile befestigten
Gegenstück mit einem Loch, in welches der Stempel eintauchen
und dabei ein Loch in dem Werkstück ausbilden kann.
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Die
EP 1 384 535 A1 offenbart
eine Abstreifeinrichtung zur Verwendung mit einem Schneidwerkzeug
mit einem schneidenden Element, insbesondere einem Lochstempel,
zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Blechs,
wobei zumindest ein Befestigungsstück zum Befestigen an
dem Schneidwerkzeug und ein federelastisches Element vorgesehen
sind. Ein mit dem Werkstück in Kontakt tretendes und das
schneidende Element umgebendes Abstreifelement und zumindest ein
das Abstreifelement führendes Führungselement
sind vorgesehen, wobei das federelastische Element außerhalb des
Werkstück-Kontaktbereichs angeordnet ist. Der Anschrägungswinkel
des Abstreifelements kann bis zu 10° betragen.
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Dieser
Abstreifer ist vergleichsweise komplex aufgebaut und somit teuer.
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Aus
der
DE 1 452 936 B ist
eine Abstreifhülse für Stanzstempel mit gegen
den Stempelschaft abgestuftem Schneidschaft bekannt, wobei der Stempelschaft
in einer harten Kunststoffmasse der Abstreifhülse gleitet
und der Schneidschaft beim Stanzhub den Boden der büchsenförmigen
Abstreifhülse durchdringt, die insgesamt aus Polyurethan
be steht. Bei Gebrauch nähert sich der Stanzstempel einem
Werkstück an, das auf einer Lochmatrize liegt. Die Schneidkante
des Stanzstempels liegt dabei oberhalb der unteren Stirnfläche
der Abstreifhülse, sodass diese zunächst das Werkstück
berührt, ehe der Stanzstempel mit seiner Schneidkante am
Werkstück zur Anlage kommt.
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Nachteilig
bei dieser Lösung ist, dass die Abstreifhülse
relativ stark gestaucht wird. Bei Pressen im Automobilbau kann diese
Stauchung bis zu 7 bis 8 mm betragen, sodass die Abstreifhülsen
rasch verschleißen. Ferner sind nur geringe Querkräfte
zulässig.
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Aus
der
DE 298 04 632
U1 ist eine Lochpresse mit einem Pressenstößel
bekannt, welcher zum Lochen eines Werkstückes ein Lochwerkzeug
trägt, und die einen das Lochwerkzeug umfassenden, beim Lochvorgang
auf das Werkstück aufsitzenden Abstreifer hat, der am Pressenstößel
befestigt ist und bis zu einem Kontakt mit dem Werkstück
zur Seite des Werkstückes hin über die Schneidkante
des Lochwerkzeuges hinausragt. Der Abstreifer ist zur Ermöglichung
eines weiteren Hubes des Lochwerkzeuges nach dem Aufsetzen des Abstreifers
auf das Werkstück elastisch verformbar ausgebildet.
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Auch
dieser Abstreifer verschleißt aufgrund der starken Stauchung
relativ schnell und kann nur geringe Querkräfte aufnehmen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
bei einem Presswerkzeug der eingangs genannten Art den Verschleiß des
Abstreifers zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Presswerkzeug
nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Das
erfindungsgemäße Presswerkzeug zur Bearbeitung
eines Werkstücks weist ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeugunterteil,
wenigstens einen an einem ersten der Werkzeugteile befestigten Stempel,
wenigstens einen Abstreifer, durch welchen sich der Stempel hindurch
erstrecken kann, wenigstens ein an einem zweiten der Werkzeugteile
befestigtes Gegenstück mit einem Loch, in welches der Stempel eintauchen
und dabei ein Loch in dem Werkstück ausbilden kann, und
wenigstens einen in einer Hubrichtung verschiebbar an dem ersten
Werkzeugteil geführten Niederhalter auf, der eine dem Gegenstück zugewandte
Werkstückanlagefläche mit einer den Niederhalter
durchdringenden und von dem Stempel durchdringbaren Ausnehmung aufweist,
in welcher der Abstreifer fest sitzt, der von der Werkstückanlagefläche
in Richtung auf das Gegenstück hervorsteht.
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Beim
Einsatz des Presswerkzeugs wird der Abstreifer gegen das Werkstück
gedrückt, wobei von dem Abstreifer im Wesentlichen nur
der von der Werkstückanlagefläche hervorstehende
Bereich verformt wird. Da der Abstreifer bevorzugt lediglich geringfügig
von der Werkstückanlagefläche hervorsteht, wird
auch nur ein relativ kleiner Bereich des Abstreifers verformt, sodass
sein Verschleiß vergleichsweise gering ist. Bevorzugt steht
der Abstreifer einige zehntel Millimeter, z. B. ca. 0,3 bis 0,5
mm von der Werkstückanlagefläche hervor. Das erfindungsgemäße
Presswerkzeug hat insbesondere dann einen Kostenvorteil gegenüber
herkömmlichen Presswerkzeugen, wenn diese einen Niederhalter aufweisen.
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Zwar
wird als Stand der Technik in der
DE 298 04 632 U1 eine Lochpresse mit einem
Niederhalter beschrieben, der sich beim Absenken des Pressenstößels
auf das Werkstück setzt, wobei der Abstreifer am Niederhalter
befestigt wird, sodass er beim Lochen auf dem Werkstück
aufsitzt, diese Lösung wurde dort aber als nachteilig beschrieben.
Insbesondere ist dieser Schrift nicht entnehmbar, dass der Abstreifer
in einer Ausnehmung des Niederhalters fest sitzt und von einer Werkstückanlagefläche des
Niederhalters hervorsteht.
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Durch
den Abstreifer erstreckt sich bevorzugt, insbesondere in Hubrichtung,
ein Loch hindurch, durch welches sich der Stempel, z. B. während
eines Stanzvorgangs, hindurch erstrecken kann. Der Abstreifer bildet
vorzugsweise ein eigenständiges und insbesondere austauschbares
Bauteil und besteht bevorzugt aus Kunststoff. Insbesondere ist der
Abstreifer elastisch verformbar.
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Vorzugsweise
kann der Abstreifer zum Auswechseln aus der Ausnehmung entfernt
werden. Insbesondere sitzt der Abstreifer reibschlüssig
in der Ausnehmung. Bevorzugt ist der Abstreifer in Hubrichtung in
der Ausnehmung formschlüssig festgelegt. Dazu weist die
die Ausnehmung begrenzende Wandung z. B. eine Schulter auf, an welcher
der Abstreifer anliegt, insbesondere mit einer dem Gegenstück abgewandten
Anlagefläche. Die Schulter verläuft bevorzugt
senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung. Die Ausnehmung
ist, insbesondere durch die Schulter, bevorzugt in wenigstens zwei
in Hubrichtung hintereinander liegende Bereiche unterteilt, von
denen ein dem Gegenstück zugewandter und den Abstreifer
aufnehmender Abstreiferaufnahmebereich senkrecht zur Hubrichtung
größerer Abmessungen als ein anderer der Bereiche
aufweist. Insbesondere sind die Außenabmessungen des Abstreifers
senkrecht zur Hubrichtung größer als die Abmessungen
des anderen Bereichs. Bevorzugt sind senkrecht zur Hubrichtung die
Außenabmessungen des Abstreifers an die Abmessungen der
Ausnehmung, insbesondere an die Abmessungen des Abstreiferaufnahmebereichs,
angepasst. Der Abstreifer weist z. B. die Form eines Hohlzylinders
auf, sodass z. B. auch der Abstreiferaufnahmebereich zylinderförmig
ausgebildet ist.
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Die
dem Gegenstück zugewandte Stirnfläche des Abstreifers
verläuft insbesondere parallel zu einem den Abstreifer
unmittelbar benachbarten und/oder umgebenden Bereich der Werkstückanlagefläche
des Niederhalters. Ferner kann die dem Gegenstück zugewandte
Stirnfläche des Abstreifers mit der Hubrichtung einen Winkel
von 90° einschließen. Gemäß einer
Alternative schließt die dem Gegenstück zugewandte
Stirnfläche des Abstreifers mit der Hubrichtung aber einen
von 90° abweichenden Winkel ein. Da der Abstreifer in der
Ausnehmung, insbesondere in dem Abstreiferaufnahmebereich, sitzt
und lediglich geringfügig von der Werkstückanlagefläche hervorsteht,
wird der Abstreifer durch die Ausnehmung stabilisiert, sodass der
Abstreifer vergleichsweise hohe Querkräfte aufnehmen kann.
Somit kann die dem Gegenstück zugewandte Stirnfläche
des Abstreifers mit einer Senkrechten zur Hubrichtung einen Winkel
(Anschrägungswinkel) von bis zu 10° und mehr einschließen.
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Der
Niederhalter besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Niederhalter
eine an diesem befestigte Niederhalterbrücke auf, in der
die Ausnehmung vorgesehen ist. Die Niederhalterbrücke deckt
insbesondere eine Öffnung in dem Niederhalter ab, durch die
der Stempel, z. B. zu Wartungs- oder Austauschzwecken, zugänglich
ist. Dies hat den Vorteil, dass zum Austausch des Stempels nicht
der gesamte Niederhalter von dem Presswerkzeug abmontiert werden
muss. Die Niederhalterbrücke besteht bevorzugt aus Metall,
insbesondere aus Stahl.
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Der
Stempel, der insbesondere ein Lochstempel ist, besteht bevorzugt
aus Metall, insbesondere aus Stahl. Ferner weist der Stempel an
seine dem Gegenstück zugewandten Stirnseite vorzugsweise
eine Schneidkante auf. Das Gegenstück, das insbesondere
eine Lochbuchse ist, besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere
aus Stahl.
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Das
erste Werkzeugteil kann in Hubrichtung von dem zweiten Werkzeugteil
wegbewegt werden, sodass die Werkzeugteile auseinandergefahren werden
können. Ferner kann das erste Werkzeugteil in einer der
Hubrichtung entgegengesetzten Richtung gegen das zweite Werkzeugteil
gepresst werden. Bevorzugt bildet das erste Werkzeugteil das Werkzeugoberteil
und das zweite Werkzeugteil das Werkzeugunterteil. Das Werkzeugoberteil
kann mit einem Pressenstößel einer Presse fest
verbunden oder integriert ausgebildet sein. Ferner kann das Werkzeugunterteil
mit einem Pressentisch der Presse fest verbunden oder integriert
ausgebildet sein.
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Das
Werkstück besteht bevorzugt aus Blech. Insbesondere dient
das Werkstück zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils, das
z. B. ein Karosseriebauteil ist. Somit wird das Presswerkzeug bevorzugt
zur Herstellung von Fahrzeugbauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen,
eingesetzt.
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Der
Abstreifer wird somit bevorzugt in die Ausnehmung, deren Wandung
den Lochstempel umschließt, mit leichtem Übermaß eingebracht.
Im entspannten Zustand steht der Abstreifer von der Werkstückanlagefläche
ca. 0,5 mm vor. Während des Zurückziehens des
Lochstempels nach dem Lochvorgang bewegt sich der Schaft des Lochstempels
relativ zu dem Abstreifer. Möglicherweise an der Stirnseite
des Lochstempels anhaftende Abfallbutzen werden auf diese Weise
gelöst und einem Abfallkanal zugeführt.
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Vorteile
der Erfindung liegen neben der kostengünstigen Anfertigung
des Abstreifers auch in der Reparatur- und Änderungsfreundlichkeit.
Kleinere Lochlagekorrekturen, z. B. nach einem Austausch der Lochbuchse,
oder ähnliche Anpassungsarbeiten können ohne aufwendige
Fräsarbeiten und anschließendes manuelles Nacharbeiten
(Tuschieren) des Druckbildes erfolgen. Auf diese Weise können
Kosten und Dauer von Änderungs- bzw. Korrekturschleifen
teilweise erheblich reduziert werden. Herkömmliche Kunststoff-Abstreifer,
die den Lochstempel umschließen, haben einen erhöhten
Verschleiß, weil sie bei jedem Hub in etwa um das Maß der
Eintauchtiefe gestaucht und wieder entspannt werden. Der erfindungsgemäße
Abstreifer macht nur einen Hub von ca. 0,5 mm und weist dadurch
eine erheblich längere Lebensdauer auf. Die Gratbildung
an dem Werkstück durch Aufzug des Lochstempels ist gegenüber
herkömmlichen Lösungen verringert.
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Die
Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Presswerkzeugs zum
Einsatz in einer Presse mit einem Pressenstößel
und einem Pressentisch, wobei das Werkzeugoberteil mit dem Pressenstößel und
das Werkzeugunterteil mit dem Pressentisch fest verbunden oder integriert
ausgebildet ist. Das Presswerkzeug ist bevorzugt ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug
und kann gemäß allen in diesen Zusammenhang beschriebenen
Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigen:
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1 eine
perspektivische Teilansicht einer Presse mit einem erfindungsgemäßen
Presswerkzeug,
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2 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Presswerkzeugs,
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3 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Presswerkzeugs
und
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4 eine
Schnittansicht eines bereits im Einsatz befindlichen Presswerkzeugs
ohne Abstreifer.
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Aus 1 ist
eine perspektivische Teilansicht einer Presse 1 mit einem
Pressenstößel 2 und einem Pressentisch 3 ersichtlich,
wobei zwischen dem Pressenstößel 2 und
dem Pressentisch 3 ein erfindungsgemäßes
Presswerkzeug 4 angeordnet ist, welches ein mit dem Pressenstößel 2 fest
verbundenes Werkzeugoberteil 5 und ein mit dem Pressentisch 3 fest
verbundenes Werkzeugunterteil 6 aufweist. Das Werkzeugoberteil 5 kann
mittels des Pressenstößels 2 in Hubrichtung 7 von
dem Werkzeugunterteil 6 abgehoben und in einer der Hubrichtung 7 entgegengesetzten
Richtung gegen das Werkzeugunterteil 6 gepresst werden.
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Aus 2 ist
eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Presswerkzeugs 4 ersichtlich,
welches einen Niederhalter 8 aufweist, der in Hubrichtung 7 verschiebbar
an dem Werkzeugoberteil 5 geführt ist. Der Niederhalter 8 weist
eine Öffnung 9 auf, die von einer Niederhalterbrücke 10 abgedeckt
ist, die mittels Schrauben 11 an dem Niederhalter 8 befestigt
ist. An dem Werkzeugoberteil 5 ist eine Stempelaufnahme 12 mittels
wenigstens einer Schraube 13 befestigt, wobei ein Lochstempel 14 in der
Stempelaufnahme 12 sitzt und mittels dieser an dem Werkzeugoberteil 5 festgelegt
ist.
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Zwischen
dem Niederhalter 10 und dem Werkzeugunterteil 6 ist
ein von einem Blech gebildetes Werkstück 15 angeordnet,
in welchem mittels des Lochstempels 14 durch ein Stanzvorgang
ein Loch 16 ausgebildet ist. Dem Niederhalter 10 gegenüberliegend
ist in dem Werkzeugunterteil 6 ein als Lochbuchse ausgebildetes
Gegenstück 17 angeordnet, welches in einer Ausnehmung 18 des
Werkzeugunterteils 6 sitzt. Das Gegenstück 17 ist
mit einem Loch 32 versehen, in welches der Lochstempel 14 eingetaucht
ist. Der zum Ausbilden des Lochs 16 aus dem Werkstück 15 ausgestanzte
Abfallbutzen 19 ist in einem an der freien Stirnseite des
Lochstempels 14 anliegendem Zustand dargestellt. In dem
Werkzeugunterteil 6 ist ein durchgehendes Loch 20 ausgebildet, das
in einen Abfallkanal 21 mündet, sodass der Abfallbutzen 19 durch
das Loch 20 und den Abfallkanal 21 abgeführt
werden kann. Das Gegenstück 17 ist insbesondere
als Hohlzylinder ausgebildet.
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Die
Werkzeugteile 5 und 6 sind in 2 zusammengefahren,
sodass der Niederhalter 8 in einem gegenüber dem
oberen Ende 33 des Werkzeugoberteils 5 in Hubrichtung 7 verschobenem
Zustand dargestellt ist, in dem der Lochstempel 14 eine in
der Niederhalterbrücke 10 vorgesehene Ausnehmung 22 durchdringt
und in das Loch 32 des Gegenstücks 17 eintaucht.
In einem auseinandergefahrenen Zustand der Werkzeugteile 5 und 6 weist
der Niederhalter 8 einen größeren Abstand
zu dem oberen Ende 33 des Werkzeugoberteil 5 in
Hubrichtung 7 auf, sodass der Lochstempel 14 die
Ausnehmung 22 nicht durchdringt und gegenüber
einer Werkstückanlagefläche 23 des Niederhalters 10 zurücksteht,
mit der dieser im zusammengefahrenen Zustand der Werkzeugteile 5 und 6 an
dem Werkstück 15 anliegt. In dem Niederhalter 10 ist
ein Abstreifer 24 angeordnet, der beim Zurückfahren
des Lochstempels 14 den Abfallbutzen 19 von dem
Lochstempel 14 abstreift, sofern der Abfallbutzen 19 nicht
schon aufgrund seiner Schwerkraft heruntergefallen ist. Der ein
in Hubrichtung 7 durchgehendes Loch 34 aufweisende
und aus Kunstsoff bestehende Abstreifer 24 sitzt in der Ausnehmung 22 und
liegt an dem Werkstück 15 an. Im zusammengefahrenen
Zustand der Werkzeugteile 5 und 6 durchdringt
der Lochstempel 14 den Abstreifer 24 bzw. das
in diesem vorgesehene Loch 34, was in 2 dargestellt
ist. Im auseinandergefahrenen Zustand der Werkzeugteile 5 und 6 steht
der Lochstempel 14 gegenüber der dem Gegenstück 17 zugewandten
Stirnfläche des Abstreifers 24 zurück. Ferner
steht der Abstreifer 24 in Richtung auf das Gegenstück 17 geringfügig
von der Werkstückanlagefläche 23 hervor.
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Die
Niederhalterbrücke 10 dient insbesondere dazu,
den Lochstempel 14 auf einfache Weise warten oder austauschen
zu können, z. B. wenn dieser verschlissen ist, da hierfür
ohne Niederhalterbrücke der gesamte Niederhalter 8 von
dem Werkzeugoberteil 5 abgebaut werden müsste.
Die Niederhalterbrücke 10 ist somit dem Niederhalter 8 zuzurechnen. Alternativ
können die Ausnehmung 22 und der Abstreifer 24 aber
auch ohne Niederhalterbrücke in dem Niederhalter 8 vorgesehen
sein.
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Aus 3 ist
eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Presswerkzeugs 4 ersichtlich,
wobei in den Ausführungsformen ähnliche und identische
Merkmale mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Abstreifer 24 steht
in Richtung auf das Gegenstück 17 von der Werkstückanlagefläche 23 hervor
und weist an seiner dem Gegenstück 17 zugewandten
Stirnfläche eine Abschrägung 35 auf,
der das Werkstück 15 folgt. Ferner steht der Abstreifer 24 auf
der Seite der Abschrägung 35 in Richtung auf das
Gegenstück 17 weiter von der Werkstückanlagefläche 23 hervor
als auf der gegenüberliegenden Seite. Abgesehen hiervon
wird zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform
auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
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Die
nun folgende Beschreibung betrifft beide Ausführungsformen
der Erfindung. Die dem Gegenstück 17 zugewandte
Stirnfläche des Abstreifers 24 schließt
mit einer senkrecht zur Hubrichtung 7 verlaufenden Geraden 25 einen
Winkel 26 ein, der in 2 etwa 7° und
in 3 etwa 10° beträgt. Die Ausnehmung 22 weist
eine umlaufende Schulter 27 auf, durch welche die Ausnehmung 22 in
einen Abstreiferaufnahmebereich 28 und einen anderen Bereich 29 unterteilt
ist, der senkrecht zur Hubrichtung 7 kleinere Abmessungen
als der Abstreiferaufnahmebereich 28 aufweist. Der Abstreifer 24 liegt
mit seiner dem Gegenstück 17 abgewandten Stirnseite
an der Schulter 27 an und ist dadurch in Hubrichtung 7 an
der Niederhalterbrücke 10 fixiert. Die in Hubrichtung 7 verlaufenden
Linie 30 repräsentiert die Längsachse
des Lochstempels 14.
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Aus 4 ist
eine Schnittansicht durch ein bereits im Betrieb befindliches Presswerkzeug 31 ersichtlich,
welches keinen separaten Abstreifer aufweist und somit nicht dem
Erfindungsgedanken unterfällt. Zu dem Presswerkzeug 4 identische
oder ähnliche Bauteile sind dabei mit denselben Bezugszeichen
wie bei dem Presswerkzeug 4 gekennzeichnet. Die Abstreiferfunktion
wird bei dem Presswerkzeug 31 von dem dem Gegenstück 17 zugewandten Rand
der Ausnehmung 22 an der Werkstückanlagefläche 23 übernommen.
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Nachteilig
an dem Presswerkzeug 31 ist, dass der Lochstempel 14 genau
zentrisch und mit geringem Spiel in der Ausnehmung 22 sitzen
muss, da andernfalls die Gefahr von Aufzug und Gratbildung am Werkstück 15 beim
Rückhub des Lochstempels 14 besteht. Ferner besteht
ein Nachteil darin, dass beim Austausch des Gegenstücks 17 ein
hoher Aufwand zum Tuschieren des Niederhalters 8 bzw. der Niederhalterbrücke 10 erforderlich
sein kann, was mit anstrengender Überkopfarbeit verbunden
ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Niederhalter 8 bzw.
der Niederhalterbrücke 10 nachbearbeitet werden
muss, wenn bei dem oben genannten Tuschieren versehentlich zuviel
Material abgetragen worden ist. Die dabei zu bearbeitende Fläche
kann erheblich ansteigen, wenn keine Niederhalterbrücke vorhanden
ist. Ein zusätzlicher Nachteil besteht darin, dass zum
oder nach dem Auswechseln des Lochstempels 14 und/oder
des Gegenstücks 17 ein hoher Aufwand bei der Korrektur
der Lochlage/Lochposition um wenige zehntel Millimeter anfallen
kann, sodass z. B. ein Schweißen und erneutes Auftuschieren
erforderlich ist.
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Diese
Nachteile können vermieden oder in ihrem Aufwand zumindest
reduziert werden, wenn ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug
eingesetzt wird, da der von der Werkstückanlagefläche 23 hervorstehende
Abstreifer 24 einen Toleranzausgleich bewirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1384535
A1 [0002]
- - DE 1452936 B [0004]
- - DE 29804632 U1 [0006, 0012]