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Die
Erfindung betrifft ein Oberwerkzeug zum Bearbeiten von Bogen gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Als
Stanzen wird das Schneiden mit in sich geschlossenen geometrischen
Zuschnittsformen bezeichnet, die kreisförmig, oval oder
mehreckig sowie Phantasieformen aller Art sein können.
Auch die in der Druckweiterverarbeitung geübten Praktiken,
wie Stanzen mit Locheisen, Eckenabstoßen und Registerstanzen
werden zu diesem Bereich gezählt. Die Stanzung erfolgt
gegen eine Stanzunterlage oder gegen Stempel, teilweise sind es
auch Schervorgänge. Verpackungsmaterialien aus Papier,
Karton, Pappe oder Wellpappe werden hauptsächlich im Bogenformat
gestanzt. Beim Stanzvorgang können zusätzlich aber
auch Rilllinien oder Blindprägungen in den Nutzen eingebracht
werden. Dieser komplexe Prozess macht es unabdingbar, die Bogen
einzeln zu stanzen. Da es sich bei den Endprodukten um anspruchsvolle Verpackungen
hinsichtlich technischer und graphischer Ausführung handelt
(etwa Verpackungen für Kosmetik, Zigaretten, Pharmazie,
Lebensmittel, etc.), werden besondere Anforderungen nicht nur an
die Verpackungsmaterialien selbst gestellt, sondern es sind für
optimale Resultate auch Stanzwerkzeuge mit geringsten Toleranzen
und äußerst präzise und zuverlässig
arbeitende Stanzmaschinen erforderlich. Diesen Ansprüchen
wird das Flachbettstanzen am besten gerecht. Dabei werden die gedruckten
und auf einer Palette gestapelten Bogen der Stanzmaschine zugeführt.
In der Maschine werden in einer Ausrichteinrichtung die zu stanzenden
Bogen passgenau ausgerichtet, von einem Greiferwagen übernommen
und exakt in der Stanzeinrichtung zwischen einem fest gelagerten
Untertisch und einem über einen Kniehebel oder Exzentergetriebe
vertikal bewegbaren Obertisch positioniert.
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In
bekannten Bogenstanz- und Prägemaschinen, die zum Stanzen,
Ausbrechen, Prägen und Ablegen von Bögen aus Papier,
Pappe und der gleichen eingesetzt werden, ist es bekannt die Bögen mittels
Greiferwagen durch die einzelnen Stationen der Maschine zu bewegen.
An den Greiferwagen sind Greifer befestigt, die die Bögen
an einem vorderen Ende ergreifen, wobei die Greiferwagen selbst
an endlosen Ketten durch die Maschine bewegt werden. Durch diese
Art der Bewegung der Bögen durch die Maschine wird ein kontinuierliches
Arbeiten in den einzelnen hintereinander angeordneten Stationen der
Maschine ermöglicht.
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Eine
derartige Flachbettstanze ist beispielsweise aus der
DE 30 44 083 A1 bekannt.
Die beiden Tische sind mit Schneid- und Rillwerkzeugen bzw. entsprechenden
Gegenwerkzeugen bestückt, mit denen aus dem taktweise zwischen
die Tischfläche geführten Bögen die Nutzen
ausgestanzt und gleichzeitig die zum sauberen Falten notwendigen
Rillen eingedrückt werden. In der nachfolgenden Ausbrecheinrichtung
wird der Abfall über Ausbrechwerkzeuge maschinell entfernt.
Je nach Ausstattung der Maschine können schließlich
die gestanzten Nutzen in einer hierfür vorgesehenen Nutzentrenneinrichtung
separiert werden.
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Ein
Ausbrechwerkzeug besteht dabei in der Regel aus einem Oberwerkzeug
und einem Unterwerkzeug, die jeweils mit Ausbrechstiften bestückt sind.
Dabei ergreifen die Stifte des Oberwerkzeuges und die deckungsgleich
dazu angeordneten Stifte des Unterwerkzeuges die Zuschnittabfälle
zwischen sich und drücken sie durch eine Ausbrechbrett,
auf der die abfallfreien Zonen ungelocht und die Abfallzonen durch
entsprechende Ausnehmungen ausgespart sind. Dadurch reißen
die Haltepunkte zwischen Zuschnittabfällen und Nutzen ab.
Die Anzahl der notwendigen Ausbrechstifte variiert dabei in Abhängigkeit
vom Stanzmuster der Nutzenanordnung zwischen unter 10 und mehr als
500. Bei einer großen Anzahl von Ausbrechstiften ist der
Zeitaufwand zum Einrichten des Werkzeugs sehr hoch, was die Produktivität
der Bogenstanz- und -prägemaschine beeinträchtigt.
Ausbrechwerkzeuge sind beispielsweise in der
DE 600 12 833 T2 und der
DE 40 24 137 A1 beschrieben.
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Auch
das Nutzentrennwerkzeug muss individuell entsprechend der Stanzform
und der Nutzenaufteilung erstellt werden. Im Gegensatz zum Ausbrechwerkzeug
kommen hier in der Regel keine Ausbrechstifte, sondern Ausstoßkörper
zum Einsatz. Diese Ausstoßkörper drücken
aus dem Kartonbogen die einzelnen Nutzen durch ein gitterartiges
Widerlager und lösen dabei die Kartonbrücken zwischen
Bogen und Nutzen, d. h. die sogenannten Haltepunkte. Nutzentrennwerkzeuge
sind beispielsweise in der
DE 20 2007 003 974 U1 und der
DE 202 13 236 U1 beschrieben.
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Die
Oberwerkzeuge von Ausbrechwerkzeugen und Nutzentrennwerkzeugen bestehen
gemäß dem Stand der Technik in der Regel aus Holzplatten oder
Kunststoffplatten, auf welchen Ausbrechelemente bzw. Nutzentrennelemente,
wie beispielsweise Bandstahlabschnitte oder Stempel, aufgebracht sind.
Nachteilig daran ist zum Ersten, dass durch das Anbringen der Stempel
bzw. das Einbringen von Schnitten zur Aufnahme der Bandstahlwerkzeuge
die Querschnittskontur der Platte beeinträchtigt wird und damit
die Festigkeit der Platte wesentlich reduziert wird. Weiter nachteilig
ist das komplizierte Fertigungs- und Herstellungsverfahren der Oberwerkzeuge.
Während das Auslasern von Schlitzen in der Platte zur anschließenden
Aufnahme von Bandstahlwerkzeugen noch automatisiert erfolgen kann,
müssen die Bandstahlwerkzeuge von Hand eingesetzt werden.
Insbesondere bei kompliziert ausgeformten Nutzen ist der Fertigungsaufwand
dabei erheblich. Auch die Herstellung von Ablagewerkzeugen ist aufwendig
und kompliziert, da hierbei die Ablagekontur mit einem gewissen
Abstand auf die Grundplatte geschraubt werden muss.
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Ein
weitere Nachteil besteht darin, dass die Grundplatte bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten
strömungstechnisch ungünstig ist. So kann durch die
Hubbewegung der Grundplatte ein Luftzug entstehen, welcher bewirkt,
dass die Abfälle im Ausbrecher bzw. die Nutzen in der Ablage
teilweise mit dem sich nach oben zurückziehenden Werkzeug
mit nach oben gezogen werden bzw. dass die Nutzen in der Ablage
nicht exakt auf einem Stapel abgelegt werden können. Dem
wird in der Praxis dadurch begegnet, dass die Grundplatte mit Löchern
und Ausfräsungen versehen wird. Dies bewirkt jedoch eine
weitere Schwächung der Grundplatte und beeinträchtigt
damit deren Stabilität und Festigkeit.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Oberwerkzeug zum
Ausbrechen bzw. Nutzentrennen bzw. Ablegen zu beschreiben, welches
strömungstechnisch günstig ausgeformt ist, kostengünstig
herstellbar ist und eine hohe Stabilität aufweist.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch ein Oberwerkzeug mit den kennzeichnenden
Merkmalen von Anspruch 1.
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Das
erfindungsgemäße Oberwerkzeug dient dem Bearbeiten
von gestanzten Formen aus einem Bogen aus Papier, Pappe und dergleichen
in einer Weiterverarbeitungsmaschine, insbesondere einer Bogenstanz-
und/oder -prägemaschine. Das Oberwerkzeug ist hubbeweglich
in der Maschine gelagert und kann so eine Hubbewegung auf den Bogen
zu durchführen. Bei Kontakt des Oberwerkzeugs mit dem Bogen
erfolgt dessen Bearbeitung. In vorteilhafter Weise besteht das Oberwerkzeug
aus einem einzelnen, insbesondere quaderförmigen Grundkörper mit
Ausfräsungen.
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In
einer ersten vorteilhaften Variante ist das Oberwerkzeug als Werkzeug
zum Ausbrechen von gestanzten Formen ausgebildet. Es befindet sich
parallel zu einem sich unterhalb des Bogens bzw. der Bogentransportebene
befindlichen Gegenwerkzeug und wirkt beim Ausbrechen mit diesem
zusammen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Oberwerkzeugs zum Ausbrechen
bilden die Ausfräsungen die Kontur der gestanzten Formen
ab.
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In
einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante ist das
Oberwerkzeug als Werkzeug zum Nutzentrennen ausgebildet. Es befindet
sich parallel zu einem sich unterhalb des Bogens bzw. der Bogentransportebene
befindlichen Gegenwerkzeug und wirkt beim Nutzentrennen mit diesem
zusammen. Dabei kann in vorteilhafter Weise ein bereits vorhandenes,
dem Stand der Technik entsprechendes, als Nutzwentrenngitter ausgebildetes
Unterwerkzeug auch weiter eingesetzt werden. Die Ausfräsungen des
Oberwerkzeugs bilden vorteilhafterweise die Kontur des mindestens
einen Nutzens ab. Während dem Nutzentrennen greifen die
Stege des Nutzentrenngitters in die Ausfräsungen des Oberwerkzeugs ein.
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In
einer dritten vorteilhaften Variante des Oberwerkzeugs ist dieses
als Werkzeug zum Ablegen von Nutzen ausgebildet. Die Ausfräsungen
im Grundkörper des Oberwerkzeugs bilden die Kontur des
mindestens einen Nutzens ab.
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In
einer für alle Varianten vorteilhaften Weiterbildung des
Oberwerkzeugs besitzt der Grundkörper in seiner oberen
horizontalen Oberfläche erste Ausfräsungen und
in seiner unteren horizontalen Oberfläche zweite Ausfräsungen.
Eine jeweilige mit Ausfräsungen versehene Oberfläche
ist dabei je einem Auftrag zugeordnet. Ein Oberwerkzeug kann damit
für zwei verschiedene Aufträge verwendet werden.
Dazu muss dieses lediglich aus der Weiterverarbeitungsmaschine ausgebaut,
gedreht und wieder eingebaut werden. In vorteilhafter Weise spart
dies zum einen Kosten für die Anschaffung von Werkzeugen,
zum zweiten ist ein geringerer Platzbedarf für die Einlagerung
von gerade nicht benutzten Oberwerkzeugen notwendig.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Oberwerkzeugs besteht der
Grundkörper aus einem Kunststoffblock, welcher insbesondere
eine poröse Struktur aufweist. Der Kunststoffblock kann
beispielsweise geschäumt sein, so dass dieser den Prinzipien des
Leichtbaus entspricht: er kann bei geringem Gewicht gleichzeitig
eine hohe Stabilität aufweisen.
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In
einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung weist der Grundkörper
eine wabenförmige Struktur auf. Die Waben können
insbesondere rechteckig, polygon oder rund ausgebildet sein. In
anderen Worten: Der Grundkörper ist durch eine gitterförmige
Struktur gekennzeichnet. Luft kann einen derartigen Grundkörper
besonders gut durchströmen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die wabenförmige
Struktur durch miteinander verbundene Leisten gebildet. Die Leisten können
durch Steckverbindungen miteinander verbunden sein. Als Material
für die Leisten bietet sich Metallblech an, insbesondere
Aluminium oder Stahlblech. An ihren Verbindungsstellen können
die Leisten vorteilhafter Weise miteinander verschweißt,
verlötet, verklebt oder anderweitig miteinander verbunden
sein. In einer besonders vorteilhaften alternativen Ausführungsform
des Oberwerkzeugs kann der wabenförmige Grundkörper
als Spritzgussteil hergestellt sein, insbesondere aus Kunststoff.
Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige
Fertigung.
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In
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Oberwerkzeugs sind in dem Grundkörpers Elemente zur aktiven
Luftführung angebracht. Dabei kann es sich insbesondere um
Leitbleche und/oder in die Waben einklemmbare elastische Körper
handeln. Durch deren Einsatz lässt sich die Luftströmung
durch den Grundkörper bei der Hubbewegung des Oberwerkzeugs
gezielt optimieren. Bei den Elementen zur aktiven Luftführung
kann es sich auch um Blasluftdüsen handeln, welche von innerhalb
des Oberwerkzeugs oberhalb des Grundkörpers angebracht
sind und von oben auf den Bogen zu eine Blasluft erzeugen, welche
ein Abheben von ausgebrochenen Abfällen oder der Nutzen
zusammen mit dem Oberwerkzeug verhindern.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Bogenstanz- und/oder -prägemaschine
mit einem wie oben stehend beschriebenen Oberwerkzeug.
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Weiter
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Oberwerkzeugs
mit nachfolgenden Schritten: Die Stanzkontur bzw. die Nutzenkontur
wird aus in der Druckvorstufe erzeugten und in einem Datenspeicher
hinterlegten Daten abgerufen. Diese Daten werden in eine Werkzeugmaschine
zur Bearbeitung des Grundkörpers eingespeist. Anhand dieser
Daten kann dann ein Fräskopf oder ein Laser der Werkzeugmaschine
angesteuert werden und Ausfräsungen in den Grundkörper
einbringen.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels noch
näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer
Darstellung
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1 eine
Flachbett-Bogenstanz- und/oder -prägemaschine
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2a ein
Bearbeitungswerkzeug nach dem Stand der Technik
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2b eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Oberwerkzeuges
und eines bekannten Unterwerkzeuges
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2c einen
Schnitt durch ein Oberwerkzeug
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2d eine
Draufsicht auf ein Oberwerkzeug vor dem Einbringen von Ausfräsungen
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2e einen
Ausschnitt aus einer Leiste
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2f einen
Bogen mit mehreren Nutzen
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2g eine
Draufsicht auf ein Oberwerkzeug mit eingebrachten Ausfräsungen
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In 1 ist
der prinzipielle Aufbau einer Bogenstanz- und -prägemaschine 100 zum
Stanzen, Ausbrechen und Ablegen von Bögen aus Papier, Pappe
und dergleichen dargestellt. Die Stanz- und Prägemaschine 100 besitzt
einen Anleger 1, eine Stanzstation 2, eine Ausbrechstation 3 und
einen Ausleger 4, die von einem gemeinsamen Maschinengehäuse 5 getragen
und umschlossen werden.
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Die
Bögen 6 werden durch einen Anleger 1 von
einem Stapel vereinzelt, dem Bogentransportsystem 7 zugeführt
und von an Greiferbrücken eines Greiferwagens 8 befestigten
Greifern an ihrer Vorderkante ergriffen und in Bogentransportrichtung
B intermittierend durch die verschiedenen Stationen 2, 3 und 4 der
Stanz- und Prägemaschine 100 hindurchgezogen.
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Das
Bogentransportsystem besitzt 7 mehrere Greiferwagen 8,
so dass mehrere Bögen 6 gleichzeitig in den verschiedenen
Stationen 2, 3 und 4 bearbeitet werden
können.
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Die
Stanzstation 2 besteht aus einem unteren Tiegel, einem
sog. Untertisch 9, und einem oberen Tiegel, einem sog.
Obertisch 10. Der Obertisch 10 ist vertikal hin-
und herbewegbar gelagert und mit Stanz- und Rillmessern versehen.
Der Untertisch 9 ist fest im Maschinengestell gelagert
und mit einer Gegenplatte zu den Stanz- und Rillmessern versehen.
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Der
Greiferwagen 8 transportiert den Bogen 6 von der
Stanz- und Prägestation 2 in die nachfolgende
Ausbrechstation 3, die mit Ausbrechwerkzeugen bestehend
aus Oberwerkzeug 20 und Unterwerkzeug 21 (nicht
dargestellt) ausgestattet ist. Das Oberwerkzeug 20 befindet
sich wie dargestellt oberhalb der Bogentransportebene E, das Unterwerkzeug 21 unterhalb
der Bogentransportebene E. In der Ausbrechstation 3 werden
mit Hilfe der Ausbrechwerkzeuge die nicht benötigten Abfallstücke
aus dem Bogen 6 nach unten herausgestoßen, wodurch
die Abfallstücke 11 in einen unter der Station
eingeschobenen behälterartigen Wagen 12 fallen.
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Von
der Ausbrechstation 3 gelangt der Bogen 6 in den
Ausleger 4, wo der Bogen 6 entweder nur einfach
abgelegt wird, oder aber gleichzeitig mittels eines Werkzeugs bestehend
aus Oberwerkzeug 20 und Unterwerkzeug 21 (nicht
dargestellt) eine Trennung der einzelnen Nutzen erfolgt. Das Oberwerkzeug 20 befindet
sich wie dargestellt oberhalb der Bogentransportebene E, das Unterwerkzeug 21, beispielsweise
ein Nutzentrenngitter, unterhalb der Bogentransportebene E. Der
Ausleger 4 kann auch eine Palette 13 enthalten,
auf der die einzelnen Bögen 6, bzw. Nutzen eines
Bogens 6 in Form eines Stapels 14 aufgestapelt
werden, so dass nach Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe
die Paletten 14 mit den aufgestapelten Bögen 6 aus
dem Bereich der Stanz- und Prägemaschine 100 weggefahren
werden können.
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2a zeigt
schematisch ein Bearbeitungswerkzeug, bei dem es sich um ein Nutzentrennwerkzeug
handelt, bestehend aus einem Oberwerkzeug 20 und einem
Unterwerkzeug 21 in einer Ausführung gemäß dem
Stand der Technik. Ein Ausbrechwerkzeug bzw. ein Ablagewerkzeug
könnte ähnlich aufgebaut sein. Das Oberwerkzeug 20 besteht
aus einer Grundplatte, an welcher Stempel beabstandet angebracht
sind. Das Unterwerkzeug 21 besteht aus einem Nutzentrenngitter,
wobei bei der Hubbewegung des Oberwerkzeugs 20 Stempel
und Nutzentrenngitter zusammenwirken und damit eine Bearbeitung
des Bogens 6 bewirken: die Nutzen werden voneinander getrennt.
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2b zeigt
eine Ansicht eines Werkzeuges zum Nutzentrennen von bearbeiteten
Bogen 6, bestehend aus einem konventionellen Unterwerkzeug 21 und
einem erfindungsgemäßen Oberwerkzeug 20.
Ein Ausbrechwerkzeug bzw. ein Ablagewerkzeug könnte ähnlich
aufgebaut sein, wobei dem Ablagewerkzeug kein Unterwerkzeug zugeordnet
ist. Ein Bogen 6 wird durch ein nicht dargestelltes Bogentransportsystem 7 in
Bogentransportrichtung B in der Bogentransportebene E in den Wirkbereich
des Bearbeitungswerkzeugs 20, 21 bewegt. Das Oberwerkzeug 20 führt
eine Hubbewegung aus und bewirkt zusammen mit dem Unterwerkzeug 21 die
Bearbeitung des Bogens 6: die Nutzen werden voneinander
getrennt.
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In
den nachfolgenden 2c bis 2g ist das
erfindungsgemäße Oberwerkzeug näher dargestellt.
Wie in 2c dargestellt, besteht das
Oberwerkzeug 20 aus einem Grundkörper 28 mit
einer Höhe 25. Der Grundkörper 28 wurde
an seinen beiden Grundflächen mit Ausfräsungen 26 versehen. Die
Ausfräsungen 26 in der oberen Grundfläche
des Grundkörpers 26 sind dabei einem ersten Bearbeitungsauftrag
und die Ausfräsungen 26 in der unteren Grundfläche
des Grundkörpers 28 einem zweiten Bearbeitungsauftrag
zugeordnet.
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2d zeigt
eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Oberwerkzeug 20.
Benachbarte und parallele Leisten 20 haben den Abstand 24 voneinander.
Im Beispiel von 2d bilden die Leisten 22 quadratische
Waben. Die Leisten 22 können beispielsweise aus
Blech oder Kunststoff ausgeführt sein und, wie in 2e dargestellt,
Ausnehmungen 23 besitzen, mittels welcher die Leisten 22 ineinander gesteckt
werden können. (2e ist
keine maßstabsgetreue Darstellung.) Alternativ kann der
wabenförmige Grundkörper 28 auch als
Spritzgussteil, beispielsweise aus Kunststoff, gefertigt werden.
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2f zeigt
einen Bogen 6, welcher 6 Einzelnutzen 29 aufweist.
Die Kontur der Nutzenränder 27 stellt gleichzeitig
die Kontur dar, welcher zur Ausbildung der Ausfräsungen 26 im
Grundkörper 28 dient. Durch Punkte 26 auf
der Fräskontur bzw. Kontur der Nutzenränder 27 sind
die Stellen angedeutet, wo der wabenförmige Grundkörper 28 tatsächlich
bearbeitet werden muss, z. B. durch Fräsen oder Laser. Das
Ergebnis dieser Bearbeitung ist in 2g dargestellt.
Dabei wird deutlich, dass ein solches erfindungsgemäßes
Oberwerkzeug 20 schnell und einfach herzustellen ist, da
die Fräskontur 27 als Kontur der Nutzenränder
bereits bekannt ist und die Ausfräsungen 26 nur
an einzelnen Punkten in den Leisten 22 durchgeführt
werden müssen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Fräskontur 27 nicht
auf den Leisten 22 liegt, d. h. dass diese sich nicht überdecken
sondern nur schneiden, da dies sonst zu einer Schwächung
der Stabilität des Grundkörpers 28 führen
würde.
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- 1
- Anleger
- 2
- Stanzstation
- 3
- Ausbrechstation
- 4
- Ausleger
- 5
- Maschinengehäuse
- 6
- Bogen
- 7
- Bogentransportsystem
- 8
- Greiferwagen
- 9
- Untertisch
- 10
- Obertisch
- 11
- Abfallstücke
- 12
- Wagen
- 13
- Palette
- 14
- Auslagestapel
- 15
- Steuerung
mit Interface und Eingabegeräten
- 16
- Zuführtisch
- 20
- Oberwerkzeug
- 21
- Unterwerkzeug
- 22
- Leiste
(Blech oder Kunststoff)
- 23
- Ausnehmung
- 24
- Abstand
der Ausnehmungen und der Leisten des Grundkörpers
- 25
- Höhe
der Wabenstruktur
- 26
- Ausfräsung
- 27
- Fräskontur
und Kontur der Nutzenränder
- 28
- Grundkörper
- 29
- Einzelnutzen
- 100
- Bogenstanz-
und -prägemaschine
- B
- Bogentransportrichtung
- E
- Bogentransportebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3044083
A1 [0004]
- - DE 60012833 T2 [0005]
- - DE 4024137 A1 [0005]
- - DE 202007003974 U1 [0006]
- - DE 20213236 U1 [0006]