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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollfalzverfahren zum Falzen eines Randbereiches eines Blechbauteils, insbesondere eines Außenverkleidungsteils eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Falzrolle für eine Rollfalzvorrichtung zum Falzen eines Randbereiches eines Blechbauteils, insbesondere eines Außenverkleidungsteils eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
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Falze kommen insbesondere in der Automobiltechnik zur Anwendung, um Blechbauteile an ihrem Rand zu verstärken. Ferner kann mit einem Falz der Randbereich eines Blechbauteils mit einer qualitativ hochwertigen Optik versehen werden. Des Weiteren ist es möglich, mit Hilfe eines Falzes zwei Blechbauteile miteinander randseitig zu verbinden. Hierzu wird im Randbereich des äußeren Blechbauteils ein Falz ausgebildet, derart, dass er an der Innenseite des äußeren Blechbauteils eine Falztasche ausbildet, in welche ein Randbereich des inneren Blechbauteils eingesetzt ist. Eine derartige kraft- oder reibschlüssige Falzverbindung kann optional zusätzlich mit einer Kleb- und/oder Schweißverbindung kombiniert sein, um die Festigkeit der Verbindung zu verbessern und/oder um die Verbindung zur Reduzierung der Korrosionsgefahr zu versiegeln. Falze mit besonders hoher optischer Qualität zeichnen sich durch einen Falzbogen mit kleinem Falzradius sowie durch ein möglichst konstantes Packmaß entlang des Falzes aus. Das Packmaß entspricht dabei der Öffnungsweite der zuvor genannten Falztasche und ist durch den Abstand des umgefalzten Falzbereiches vom gegenüberliegenden, nicht gefalzten Abstützbereich des Blechrands definiert. Des Weiteren charakterisiert sie eine optisch vorteilhafte scharfe Abkantung durch einen vergleichsweise klein dimensionierten Radiuseinsatzbereich, der durch einen Abstand zwischen demjenigen Punkt des umzufalzenden Randbereichs, an dem der Falzbogen beginnt und das Blech vom ebenen Abstützbereich abhebt, und einem Scheitelpunkt des Falzbogens definiert ist. Je kleiner dieser Radiuseinsatzbereich gestaltet werden kann, desto kleiner ist auch der Falzradius und desto enger ist auch der Falzbogen.
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Aus der
DE 10 2009 024 344 A1 ist eine Rollfalzvorrichtung zum Herstellen eines Falzes im Randbereich eines Blechbauteils bekannt, die ein Falzbett, eine Falzrolle und eine Stützrolle aufweisen kann. Bei der bekannten Falzvorrichtung wird in einem Randbereich eines Blechbauteils, bei dem ein Innenblech zumindest im Randbereich flächig an einem Außenblech anliegt, ein Falz hergestellt. Hierzu wird zunächst im Randbereich ein Endbereich abgewinkelt, an dem anschließend am Außenblech der Falzbereich um den abgewinkelten Endbereich des Innenblechs umgefalzt wird. Hierzu liegt das Blechbauteil in seinem Randbereich mit einem nicht abgewinkelten Abschnitt auf dem Falzbett auf. Der Endbereich ist dabei um einen Winkel größer 60° abgewinkelt. Die Falzrolle stützt sich mit einer scheibenförmigen axialen Stirnfläche außen am Falzbereich axial ab. Die Stützrolle stützt sich mit einer zylindrischen radial außen liegenden Stützrollenfläche am nicht umgefalzten Abstützbereich radial ab. Die radiale Abstützung der Stützrollenfläche liegt dabei der axialen Abstützung der Stirnfläche der Falzrolle gegenüber. Somit kann sich die Falzrolle mit ihrer Stirnfläche über den Falzbereich, das Innenblech und den nicht umgefalzten Abstützbereich des Außenblechs an der Stützrollenfläche abstützen. Ein Falzbogen, der den umgefalzten Falzbereich mit dem nicht umgefalzten Abstützbereich verbindet, ist dabei an einem zylindrischen Fortsatz der Falzrolle radial abgestützt.
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Beim bekannten Falzverfahren wird somit ein Bereich des Blechbauteils, nämlich der Falzbereich des Außenblechs gegenüber einem daran angrenzenden Bereich, nämlich dem nicht umgefalzten Abstützbereich über 180° umgebogen. Dabei stützt sich die Falzrolle an diesem Falzbereich ab, während das Blechbauteil im Übrigen am Falzbett und an der Stützrolle abgestützt ist. Beim bekannten Verfahren lässt sich ein konstantes Packmaß dadurch realisieren, dass das Innenblech randseitig in der Falztasche angeordnet ist, sodass sich der umgefalzte Falzbereich des Außenbereich über den Randbereich des Innenblechs am Abstützbereich des Außenblechs abstützen kann. Beim bekannten Falzrollverfahren führt die Falzrolle mit ihrer axialen Stirnfläche während des Falzvorgangs eine Scherbewegung relativ zum Falzbereich des Außenblechs durch, was in Verbindung mit den entsprechenden Anpressdrücken zu einer vergleichsweise hohen Reibung führt. Diese hohe Reibung kann einerseits zu einer Beschädigung, also zu einer optischen Beeinträchtigung des umgefalzten Falzbereichs führen. Andererseits ist dadurch die Falzrolle an ihrer Stirnseite einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Falzverfahren bzw. für eine hierfür geeignete Falzrolle eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Oberflächenqualität im Flanschbereich und/oder durch einen reduzierten Verschleiß der Falzrolle auszeichnet. Des Weiteren sollen insbesondere qualitativ bzw. optisch hochwertige Falze realisiert werden können, die insbesondere einen Falzbogen mit kleinem Falzradius aufweisen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Falzrolle zu verwenden, die eine radial außen liegende, umlaufende Falzfläche aufweist, sodass das Rollfalzverfahren so durchgeführt werden kann, dass die Falzrolle beim Falzrollen mit ihrer Falzfläche am Falzbereich anliegt und daran mehr oder weniger abrollt. Durch das Abrollen der Falzrolle über ihre radial außen liegende Falzfläche am Falzbereich reduzieren sich die wirksamen Scherkräfte, wobei bestenfalls nur noch Rollreibungskräfte auftreten. Durch die Reduzierung der Scherwirkung reduziert sich der Verschleiß der Falzrolle. Gleichzeitig kann dadurch die Oberflächenqualität im Falzbereich verbessert werden.
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Dabei kann die Falzfläche grundsätzlich bzgl. einer Falzrollendrehachse konisch geformt sein, sodass sie sich koaxial zur Falzrollendrehachse erstreckt und parallel dazu verjüngt. In diesem Fall können zwar noch Scherkräfte auftreten, diese sind jedoch gegenüber einer axialen Falzfläche signifikant reduziert.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Falzfläche bzgl. der Falzrollendrehachse zylindrisch ausgestaltet sein und sich diesbezüglich koaxial erstrecken. In diesem Fall kann die Falzrolle über ihre außen liegende, zylindrische Falzfläche vollständig abrollen, wodurch im Wesentlichen nur noch Rollreibung auftritt und die Scherkräfte minimiert werden.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Falzrolle beim Falzen außerdem mit einer axial an die Falzfläche anschließenden, radial außen liegenden Stützfläche am Falzbogen anliegen. Somit lässt sich mit Hilfe der Falzrolle sowohl der Falzbereich als auch der Falzbogen ausformen, sodass insbesondere auf eine Stützrolle verzichtet werden kann. Die Stützfläche kann bspw. bezüglich der Falzfläche einen 90°-Bogen besitzen. Dabei kann die Stützfläche an der Falzrolle durch eine außen liegende Ringstufe gebildet sein.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften anderen Ausführungsform kann die Falzrolle beim Falzen mit einer ersten Falzfläche einen zum Falzbogen distalen ersten Falzbereichsabschnitt und mit einer zur ersten Falzfläche axial und radial versetzten zweiten Falzfläche einen zum Falzbogen proximalen zweiten Falzbereichsabschnitt erzeugen, wobei die Falzrolle beim Falzen mit einer umlaufenden, insbesondere konisch konfigurierten, Umfangsstufe, über welche die erste Falzfläche in die zweite Falzfläche übergeht, im Falzbereich eine Falzstufe erzeugt, über welche der erste Falzbereichsabschnitt in den zweiten Falzbereichsabschnitt übergeht. Mit anderen Worten, die Falzrolle ist hier so konfiguriert, dass im Falz ein gestufter Falzbereich erzeugt werden kann. Dies kann insbesondere zur Ausbildung besonders enger Falzradien im Falzbogen genutzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann dementsprechend der Randbereich des Blechbauteils so gefalzt werden, dass der Falz im ersten Falzbereichsabschnitt vom Abstützbereich einen ersten Abstand aufweist und im zweiten Falzbereichsabschnitt am Abstützbereich anliegt oder vom Abstützbereich einen zweiten Abstand aufweist, der kleiner ist als der erste Abstand. Somit lassen sich im Falz besonders enge Falzbögen mit minimalen Falzradien generieren, was eine besonders scharfkantige Außenkontur für das Blechbauteil bietet.
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Besonders zweckmäßig ist nun eine Weiterbildung, bei welcher das Blechbauteil ein Außenblech und ein Innenblech aufweist, wobei der Randbereich des Außenblechs so gefalzt wird, dass der Falzbereich einen Randbereich des Innenbereichs umgreift, wobei der Randbereich des Innenblechs zwischen dem ersten Falzbereichsabschnitt und dem Abstützbereich angeordnet ist. Da der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand, ist in diesem Fall der zweite Abstand auch kleiner als eine Wandstärke des Innenblechs in dessen Randbereich. Da bei konventionellen Falzverbindungen zwischen einem Außenblech und einem Innenblech die Wandstärke des Innenblechs den minimalen Falzradius für den Falzbogen definiert, können bei der hier vorgeschlagenen Bauweise auch Falzbögen mit kleineren Falzradien realisiert werden, da das Innenblech nur im Bereich des ersten Abstands zwischen Falzbereich und Abstützbereich eingebracht ist, während im Bereich des zweiten Abstands kein Innenblech vorhanden ist. Somit kann der zweite Abstand ohne Weiteres bis unter die Wandstärke reduziert werden. Im Extremfall kann der zweite Abstand wie erläutert auf den Wert 0 reduziert werden, sodass schließlich der Falzbereich im zweiten Falzbereichsabschnitt unmittelbar am Abstützbereich aufliegt.
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Eine erfindungsgemäße Falzrolle zeichnet sich somit durch wenigstens eine Falzfläche aus, die radial außen an der Falzrolle ausgebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Falzrolle eine axial an die Falzfläche angrenzende radial außen liegende Stützfläche aufweisen, mit der sie beim Falzen am Falzbogen anliegt. Die Stützfläche kann dabei einen 90°-Bogen beschreiben, wodurch eine Überdeckung des Falzbogens von mindestens 50% erzielbar ist.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Falzfläche bzgl. einer Falzrollendrehachse konisch konfiguriert ist. Ebenso ist grundsätzlich eine zylindrische Ausgestaltung der Falzfläche denkbar.
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Des Weiteren kann die Falzrolle eine ringförmig umlaufende Umfangsnut aufweisen, die axial durch zwei Nutwände und radial durch einen Nutgrund begrenzt ist. Eine der beiden Nutwände bildet dabei die Falzfläche, die dabei insbesondere konisch gestaltet sein kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Nutgrund die zuvor genannte Stützfläche bilden. Die Falzrolle besitzt hierdurch einen vergleichsweise einfachen Aufbau und kann mit hoher Zuverlässigkeit gleichzeitig den Falzbereich und den Falzbogen erzeugen.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Falzrolle eine radial außen liegende erste Falzfläche und axial benachbart dazu eine zur ersten Falzfläche radial versetzte zweite Falzfläche aufweisen, wobei die beiden Falzflächen über eine Umfangsstufe der Falzrolle ineinander übergehen. Zweckmäßig sind die beiden Falzflächen jeweils zylindrisch ausgestaltet und koaxial zur Falzrollendrehachse angeordnet. Die Umfangsstufe kann dabei konisch ausgestaltet sein, um beim Falzen einen möglichst sanften Übergang zwischen den Falzbereichsabschnitten, die mit Hilfe der beiden Falzflächen erzeugt werden können, zu schaffen. Axial an die zweite Falzfläche angrenzend kann bei einer weiteren Ausführungsform eine radial außenliegende Stützfläche ausgebildet sein, mit der die Falzrolle beim Falzen am Falzbogen abgestützt ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 bis 3 jeweils eine stark vereinfachte Ansicht einer Rollfalzvorrichtung im Bereich eines Rollfalzwerkzeugs, bei verschiedenen Ausführungsformen.
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Entsprechend den 1 bis 3 umfasst eine Rollfalzvorrichtung 1, mit deren Hilfe in einem Randbereich 2 eines Blechbauteils 3 ein Falz 4 hergestellt werden kann, ein Falzwerkzeug 5, das eine Falzrolle 6 und ein Falzbett 7 aufweist. Die Falzrolle 6 ist dabei um eine Falzrollendrehachse 8 drehbar an einem hier nicht dargestellten Rollenträger des Falzwerkzeugs 5 gelagert. Das Falzbett 7 ist an einem Falzbettträger 9 ausgebildet. Im Betrieb der Falzvorrichtung 1 ist die Falzrolle 6 in einer Falzlängsrichtung relativ zum Falzbett 7 verstellbar. Besagte Falzlängsrichtung steht dabei senkrecht auf der jeweiligen Zeichnungsebene. Insbesondere steht eine Querschnittsebene, in welcher die Falzrollendrehachse 8 liegt, senkrecht zur Falzlängsrichtung.
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Der mit Hilfe der Falzvorrichtung 1 hergestellte Falz 4 besitzt einen Falzbereich 10, der über einen Falzbogen 11 in einen Abstützabschnitt 12 übergeht, der hierbei dem Falzbereich 10 gegenüberliegt. Der Falzbogen 11 beschreibt dabei einen 180°-Bogen, sodass Falzbereich 10 und Abstützbereich 12 parallel zueinander verlaufen, zumindest im jeweiligen Querschnitt senkrecht zur Falzlängsrichtung.
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Bei den hier gezeigten Beispielen der 1 bis 3 besitzt das Blechbauteil 3 zumindest im Randbereich 2 ein Außenblech 26 und ein Innenblech 27. Der Falz 4 wird dabei in einem Randbereich 28 des Außenblechs 26 so erzeugt, dass der Falz 4 einen Randbereich 29 des Innenblechs 27 umgreift.
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Die Falzrolle 6 besitzt zumindest eine Falzfläche 13, die bzgl. der Falzrollendrehachse 8 radial außen liegt und in der Umfangsrichtung umläuft. Beim Falzen liegt diese Falzfläche 13 am Falzbereich 10 an und kann dabei am Falzbereich 10 abrollen. Bei den Ausführungsformen der 1 und 2 besitzt die Falzrolle 6 außerdem eine Stützfläche 14, die axial an die Falzfläche 13 anschließt ebenfalls bzgl. der Falzrollendrehachse 8 radial außen liegend und in Umfangsrichtung umlaufend angeordnet ist. Beim Falzen liegt diese Stützfläche 14 am Falzbogen 11 an.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform besitzt die Falzrolle 6 eine ringförmig umlaufende Umfangsnut 15, die axial durch zwei Nutwände 16, 17 und radial durch einen Nutgrund 18 begrenzt ist. Die eine Nutwand 16 bildet die Falzfläche 13 und der Nutgrund 18 bildet die Stützfläche 14. Die in 1 gezeigte Ausführungsform der Falzrolle 6 charakterisiert sich außerdem dadurch, dass sich im Betrieb, also beim Falzen die Falzrollendrehachse 8 gegenüber dem Falzbett 7 geneigt erstreckt, zumindest in dem Querschnitt senkrecht zur Falzlängsrichtung. Im Beispiel entspricht der Neigungswinkel der Falzrollendrehachse 8 gegenüber der Senkrechten zum Falzbett 7 dem Konuswinkel der konischen Falzfläche gegenüber der Falzrollendrehachse 8 und beträgt beispielhaft etwa 45°. Bei dieser Ausführungsform ist außerdem vorgesehen, dass die Falzfläche 13, also hier die eine Nutwand 16 bzgl. der Falzrollendrehachse 8 konisch geformt ist. Hierbei verjüngt sich die Falzfläche 13 zur Stützfläche 14 hin.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform besitzt die Stützfläche 14 eine Kreisbogenkontur, die sich über einen 90°-Bogen erstreckt, wodurch der Falzbogen 11 ausgeformt werden kann.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform besitzt die Falzrolle 6 zwei axial zueinander beabstandete Falzflächen, nämlich eine erste Falzfläche, die weiterhin mit 13 bezeichnet wird, und axial benachbart dazu eine zweite Falzfläche 19, die ebenfalls radial außen liegt und in der Umfangsrichtung umläuft. Des Weiteren ist die zweite Falzfläche 19 zur ersten Falzfläche 13 radial nach außen versetzt angeordnet. Die beiden Falzflächen 13, 19 gehen über eine Umfangsstufe 20 der Falzrolle 6 ineinander über. Diese Umfangsstufe 20 kann bspw. konisch konfiguriert sein, wobei abgerundete Übergänge zur ersten Falzfläche 13 und zur zweiten Falzfläche 19 vorgesehen sein können. Beim Falzen erzeugt die in 3 gezeigte Falzrolle 6 einen gestuften Falzbereich 10. In der Folge umfasst der Falzbereich 10 einen zum Falzbogen 11 distalen, also davon entfernten ersten Falzbereichsabschnitt 21 und einen zum Falzbogen 11 proximalen, also dazu angenäherten zweiten Falzbereichsabschnitt 22, der gegenüber dem ersten Falzbereichsabschnitt 21 einen Versatz aufweist. Dementsprechend besitzt der Falzbereich 10 außerdem eine Falzstufe 23, die den Übergang zwischen den beiden Falzbereichsabschnitten 21, 22 bildet. Die erste Falzfläche 13 erzeugt den ersten Falzbereichsabschnitt 21, die zweite Falzfläche 19 erzeugt den zweiten Falzbereichsabschnitt 22 und die Umfangsstufe 20 erzeugt die Falzstufe 23.
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Im Beispiel der 3 erfolgt die Falzung derart, dass der Falz 4 im ersten Falzbereichsabschnitt 21 einen ersten Abstand 24 vom Abstützbereich 12 aufweist, während der zweite Falzbereichsabschnitt 22 vom Abstützbereich 12 einen zweiten Abstand 25 aufweist, der offensichtlich kleiner ist als der erste Abstand 24. Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der zweite Abstand 25 auf den Wert 0 reduziert ist, sodass der zweite Falzbereichsabschnitt 22 unmittelbar auf dem Abstützbereich 12 aufliegen kann.
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Bei der in 3 gezeigten speziellen Ausführungsform ist nun der Randbereich 29 des Innenblechs 27 zwischen dem ersten Falzbereichsabschnitt 21 und dem Abstützbereich 12 angeordnet. Ein tieferes Eindringen des Innenblechs 27 in eine durch den umgefalteten Falzbereich 10 und den Abstützbereich 12 gebildete Falztasche 30 ist dabei nicht möglich, da in diesem Fall der zweite Abstand 25, der im zweiten Falzbereichsabschnitt 22 herrscht, kleiner ist als eine Wandstärke 31 des Innenblechs 27 in dessen Randbereich 29, wobei die Wandstärke 31 des Innenblechs 27 den ersten Abstand 24 definiert, der im ersten Falzbereichsabschnitt 21 herrscht.
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Auch bei der in 3 gezeigten Ausführungsform kann an der Falzrolle 6 zur seitlichen Abstützung des Falzbogens 11 an die zweite Falzfläche 19 an einer von der ersten Falzfläche 13 abgewandten Seite axial anschließend eine Stützfläche 14 wie bei der in 2 gezeigten Ausführungsform vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009024344 A1 [0003]
