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Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für ein hydraulisches Spannsystem einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Insbesondere wird die Drehdurchführung für ein hydraulisches Spannsystem eines schnell drehenden Tisches zur Aufnahme eines, auf einer Palette aufgenommenen, Werkstückes eingesetzt.
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In schnell drehenden Achsen mit Durchleitung von Hydraulikleitungen sind Drehdurchführungen mit Spaltdichtungen notwendig. Über die Spaltdichtungen entsteht Leckage-Öl, wobei dieses Öl aufgefangen und im System zurückgeführt wird. Durch das auftretende Leckage-Öl kommt es zur Beeinflussung der Nachbarkanäle. Dies muss, besonders für hydraulische Spannfunktionen und deren Kontrollleitungen, vermieden werden. Um eine Beeinflussung der Funktionen der Nachbarkanäle durch Leckage zu verhindern, sind nach dem Stand der Technik Leckagekanäle zwischen den druckölführenden Leitungen erforderlich, welche jedoch die Drehdurchführung erheblich verlängern oder die Anzahl der verfügbaren Leitungen des Spannsystems einschränken.
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Über die Drehdurchführung können Fluide zwischen der Palettenaufnahme und dem Träger der Palettenaufnahme übergeben werden. Dadurch können beispielsweise Spannkonen mittels Hydraulikdruck gelöst werden.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2019 211 472 A1 ist beispielsweise ein drehbarer Werkstücktisch mit einer Drehdurchführung bekannt. Die Drehdurchführung dient als abgedichteter Übergang zwischen einer Hydraulikflüssigkeitsversorgung, einer Gasversorgung oder einer Vakuumversorgung und einem drehbaren Bauteil für Gase und/oder Flüssigkeiten.
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Die Druckschrift
WO 2009/147534 A1 zeigt eine Drehdurchführung einer Kühlflüssigkeitszuführung für eine Spindelvorrichtung mit einem Gehäuse, wobei die Drehdurchführung einen, eine Leckage ausbildenden Dichtspalt aufweist. Eine derartige Leckage muss über zugehörige Leckagekanäle abgeführt werden.
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Entscheidender Nachteil dieser Lösung ist, dass die erforderliche hohe Anzahl der Kanäle, bedingt durch die notwendigen Leckagekanäle, eine sehr große Baulänge erfordert, welche in Kompaktmaschinen nicht realisierbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehdurchführung für hydraulische Spannsysteme, insbesondere an einem schnell drehenden Tisch einer Werkzeugmaschine für die Aufnahme von, auf Paletten aufgenommenen, Werkstücken zu schaffen, welche keine zusätzlichen Leckagekanäle zwischen jedem Kanal mit hydraulischer Funktion benötigt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für ein hydraulisches Spannsystem einer Werkzeugmaschine, insbesondere für ein hydraulisches Spannsystem eines Drehtisches zur Aufnahme eines Werkstückes, wobei die Drehdurchführung ein erstes Element und ein, relativ zu dem ersten Element drehbares zweites Element aufweist, wobei zwischen dem ersten und zweiten Element eine Spaltdichtung ausgebildet ist derart, dass ein Hydrauliköl mittels einzelner getrennt regelbarer Hydraulikkanäle von dem ersten zu dem zweiten Element übertragbar ist. Die Drehdurchführung weist schaltbare mit einem Öldruck beaufschlagbare Hydraulikkanäle und öldrucklose Leckagekanäle auf. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Hydraulikkanal in einem drucklosen Schaltzustand zum Auffangen und Abführen von, aus der Spaltdichtung austretendem Hydrauliköl ausgebildet derart, dass der Hydraulikkanal als Leckagekanal wirkt, wobei unter wenigstens einem öldruckführenden Hydraulikkanal ein drucklos geschalteter Hydraulikkanal angeordnet ist.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine Hydraulikkanal mit einem Ventil schaltbar, wobei der Hydraulikkanal mit einem Tank und einer Druckleitung in Abhängigkeit der Schaltstellung des Ventils verbunden ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwei Hydraulikkanäle mittels des Ventils in einer ersten Schaltstellung miteinander verschaltet derart, dass ein Hydraulikkanal mit einem Druck aus der Druckleitung beaufschlagt und der andere mit einem Tank verbunden ist. In einer zweiten Schaltstellung sind die Hydraulikkanäle gegensätzlich verschaltet.
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Vorteilhafter Weise sind zwischen den Kanälen des ersten und zweiten Elements eine oder mehrere Spaltdichtungen vorhanden. Das dadurch auftretende Leckageöl wird mittels der Leckagekanäle zurückgeführt.
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Das erste Element ist vorzugsweise in Form einer Achse und das zweite Element in Form einer, die Achse umschließenden Hülse ausgebildet, wobei zwischen der Achse und der Hülse eine Spielpassung in Bezug auf die Spaltdichtung ausgebildet ist. Mittels der Nutzung der Spaltdichtungen können höhere Drehzahlen des Drehtischs gefahren werden.
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Durch die Nutzung des drucklos geschalteten Hydraulikkanals als Leckagekanal ist dieser vorzugsweise mit einem Tank verbunden. Dies erfolgt entweder durch ihre Funktion oder durch eine Schaltlogik der Wegeventile zu dem Tank.
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In einer Ausgestaltung der Drehdurchführung weist diese einen ersten Hydraulikkanal und einen darunter angeordneten zweiten Hydraulikkanal zum Spannen eines Werkstücks auf, wobei die Hydraulikkanäle mittels eines Ventils mit einer Druckleitung und einer Leitung zu einem Tank schaltbar sind derart, dass in einem ersten Schaltzustand der erste Hydraulikkanal mit einem Druck beaufschlagt und der zweite Hydraulikkanal mit dem Tank verbunden ist derart, dass der zweite Hydraulikkanal als Leckagekanal des ersten Hydraulikkanals fungiert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Drehdurchführung weist diese zwei Hydraulikkanäle zum Spannen eines Werkstücks und einen Hydraulikkanal in Form eines Kontrollkanals auf, wobei die Hydraulikkanäle während einer Drehbewegung der Drehdurchführung einen ersten Öldruck aufweisen. Dieser Öldruck liegt bei 25 bis 35 bar, insbesondere bei 30 bar. Die Umdrehungsdrehzahl der Drehdurchführung beträgt 800 bis 1250 U/min, insbesondere 1000 U/min. Des Weiteren weist die Drehdurchführung einen, in Drehbewegung drucklos geschalteten Hydraulikkanal zum Lösen auf. Dieser Hydraulikkanal in Ruhe, also bei 0 U/min bei 80 bis 120 bar, insbesondere 100 bar. Der drucklose Hydraulikkanal zum Lösen kann bevorzugt zwischen dem Kontrollkanal und dem ersten Hydraulikkanal zum Spannen angeordnet sein derart, dass er als Leckagekanal fungiert. Der Hydraulikanal zum Lösen weist einen gleichen Druck und Drehzahl wie die weiteren öldruckführenden Hydraulikkanäle auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Hydraulikkanal zum Spannen zwischen dem ersten Hydraulikkanal zum Spannen und einem Leckagekanal angeordnet. Der Leckagekanal ist mit einem Tank verbunden. Bevorzugt ist der Kontrollkanal zwischen dem Hydraulikkanal zum Lösen und einem zweiten Leckagekanal angeordnet, wobei der Hydraulikkanal zum Lösen wie bereits zuvor genannt in drucklosem Zustand als zusätzlicher Leckagekanal ausgebildet ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Drehdurchführung ist diese für ein hydraulisches Spannsystem einer Werkzeugmaschine, insbesondere für ein hydraulisches Spannsystem eines Drehtisches zur Aufnahme eines, auf einer Palette aufgenommenen Werkstückes vorgesehen, wobei eine, drehbar auf einem Tischgehäuse gelagerte, Planscheibe zur Spannung einer Palette vorhanden ist und die Palette mittels hydraulisch betätigbarer Spannkonen auf der Planscheibe spannbar und lösbar ist. Durch den Tisch und die Planscheibe führt eine feststehende Achse, wobei die Achse von einer mit der Planscheibe rotierenden Hülse umringt ist, über welche Hydraulikmedium über Hydraulikkanäle von der Achse an Funktionselemente des hydraulischen Spannsystems führbar/leitbar ist. Die Achse ist dabei in Form des ersten Elements und die Hülse in Form des zweiten Elements ausgebildet, wobei zwischen der Achse und der Hülse eine oder mehrere Spaltdichtungen vorhanden sind. Jeder Hydraulikkanal weist wenigstens einen, in einer Drehbewegung des Drehtisches drucklos geschalteten, angrenzenden Kanal mit einer Anbindung an einen Tank auf derart, dass der angrenzende Kanal als Leckagekanal fungiert. Neben Hydraulikkanälen kann eine derartige Anordnung auch für Kanäle zur Führung anderweitiger Fluide wie Kühlmittel ausgebildet sein.
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Durch die konstruktive Lösung ist es infolge der Verbindung der Funktionalität der Hydraulikkanäle mit deren Anordnung in der Drehdurchführung möglich, Kanäle, die durch ihre Funktion oder Schaltlogik der Wegeventile zu Tank geschaltet sind, zugleich als Leckagekanäle zu nutzen.
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Dies kann beispielsweise wie zuvor beschrieben bei Spannfunktion mit Drucküberwachung mittels eines Kontrollkanales realisiert werden. Die Anordnung des Kanales der Lösen Funktion erfolgt dann vorteilhafter Weise zwischen dem Kanal der Spannfunktion und dem Kontrollkanal.
Durch die Vermeidung zusätzlicher Leckagekanäle ist es möglich, die Baulänge der Drehdurchführung mit Spaltdichtung erheblich zu reduzieren und somit Bauraum, Material und Gewicht einzusparen.
Weiterhin kann die Anzahl der nutzbaren Kanäle für Funktionen bei
begrenzten Bauraum erhöht werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 den drehbaren Werkstückspanntisch im Längsschnitt,
- 2 die Drehdurchführung im Längsschnitt.
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In 1 wird der Werkstückspanntisch 1 mit hydraulischer Spannung für ein nicht dargestelltes Werkstück im Längsschnitt gezeigt.
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Eine Planscheibe 2 dient zur Aufnahme einer nicht dargestellten Palette, auf welcher das zu bearbeitende Werkstück (ebenfalls nicht dargestellt) aufgespannt ist. Die Palette wird dabei mittels hydraulisch betätigbarer Spannkonen 3 auf der Planscheibe 2 befestigt.
Die Planscheibe 2 ist drehbar auf einem Tischgehäuse 4 gelagert. Axial durch das Tischgehäuse 4 und die Planscheibe 2 führt eine feststehende Achse 5, die über nicht bezeichnete Befestigungsmittel am Tischboden 4.1 befestigt ist.
Es ist eine ebenfalls rotierende Drehdurchführung für die Hydraulikübertragung vorgesehen, wobei die Drehdurchführung von einem ersten Element und einem zweiten Element gebildet wird. Das erste Element ist in Form der Achse 5 und das zweite Element in Form einer die Achse 5 umschließenden Hülse 6 ausgebildet. Die Achse 5 und Hülse 6 sind relativ zueinander verdrehbar ausgestaltet.
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In 2 ist die Drehdurchführung 5, 6 mit der durchreichenden Achse 5 dargestellt. Gemäß der Schnittdarstellung der Drehdurchführung weist die feststehende Achse 5 zwei untere Zuführungen 5.1, 5.2 für ein Hydraulikfluid, sowie eine zentrische Durchgangsbohrung 5.3 auf. Weitere Zuführungen sind aufgrund der Schnittebene nicht sichtbar. Eine weitere nicht dargestellte Zuführung führt dabei in einen Ringkanal Kühlung Vorlauf 6.1. Über dem Ringkanal 6.1 ist der Ringkanal Kühlung Rücklauf 6.2 ausgebildet, der mit einem, aufgrund der Schnittebene, nicht dargestellten Rücklauf in der feststehenden Achse 5 verbunden ist. Unterhalb des Ringkanals 6.1 ist ein Leckagekanal Kühlung 6.3 vorgesehen, wobei dieser Kanal austretendes Kühlmittel des Vorlaufs und Rücklaufs aufnimmt und mit einem Tank verbunden ist. Der Vorlauf und Rücklauf des Kühlmittels weisen bevorzugt einen Druck von 4 bis 6 bar, insbesondere 5 bar bei 1000 U/min auf. Der Leckagekanal Kühlung 6.3 ist drucklos.
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Die Drehdurchführung weist neben den Kanälen für die Kühlung zusätzliche Kanäle für ein Hydraulikfluid für weitere Funktionen wie Spannen und Lösen von beispielsweise Paletten auf.
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Die Drehdurchführung weist gemäß der 2 eine erste Zuführung 5.1 für einen ersten Hydraulikkanal 6.4 und eine zweite Zuführung 5.2 für einen zweiten Hydraulikkanal 6.5 auf, wobei die Hydraulikkanäle 6.4, 6.5 übereinander liegend angeordnet sind. Die Hydraulikkanäle sind schaltbar mittels eines Ventils V mit einem Öldruck beaufschlagbar. Je nach Schaltzustand des Ventils können die Zuführungen 5.1, 5.2 auch als Rückführung genutzt werden. Das Ventil V ist gemäß 2 in Form eines 4/3-Wege Ventils ausgebildet und mittels einer ersten Leitung A mit der ersten Zuführung 5.1 und mittels einer zweiten Leitung B mit der zweiten Zuführung 5.2 verbunden. Auf der anderen Seite des Ventils ist ein Anschluss für eine Druckleitung P und ein, zu einem Tank führender Ablauf T angeordnet. Unterhalb der Hydraulikkanäle 6.4 und 6.5 ist ein weiterer Leckagekanal 6.6 für den Hydraulikkanal 6.5 vorgesehen, der das austretende Leckageöl aufnimmt. Die Hydraulikkanäle 6.4, 6.5 weisen einen Druck von bevorzugt 25 bis 30 bar, insbesondere 30 bar bei 1000 U/min auf. Der Leckagekanal 6.6 ist drucklos und führt zu einem Tank für das Hydraulikfluid. Gemäß der Schaltlogik des 4/3-Wegeventils kann der erste oder zweite Hydraulikkanal 6.4, 6.5 mit einem Druck beaufschlagt werden, wobei der nicht mit einem Druck beaufschlagte Hydraulikkanal mit dem Ablauf T und damit dem Tank verbunden ist. In der Schaltstellung gemäß 2 sind beide Hydraulikkanäle 6.4, 6.5 mit dem Tank verbunden.
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Des Weiteren ist ein Hydraulikkanal Lösen 6.7 und ein Hydraulikkanal Kontrolle 6.8 in der Drehdurchführung vorgesehen, wobei der Hydraulikkanal Kontrolle 6.8 über dem Hydraulikkanal Lösen 6.7 angeordnet ist. In einer Drehbewegung von 1000 U/min weist der Hydraulikkanal einen Druck von bevorzugt 25 bis 30 bar, insbesondere 30 bar auf, welcher dem Druck der Hydraulikkanäle 6.4 und 6.5 entspricht. Der Hydraulikkanal Lösen 6.7 ist in einer Drehbewegung drucklos geschaltet. In einer stationären Position des Tisches von 0 U/min beträgt dabei der Druck in dem Hydraulikkanal Lösen 80 bis 120 bar, insbesondere 100 bar.
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Eine derartige Ausgestaltung bringt den Vorteil, dass der, während einer Drehbewegung des Drehtisches, drucklos geschaltete Hydraulikkanal Lösen 6.7 als Leckagekanal zwischen den zwei öldruckführenden Hydraulikkanälen 6.4 und 6.8 nutzbar ist. Oberhalb des Hydraulikkanals Kontrolle 6.8 ist ein weiterer Leckagekanal 6.9 vorgesehen.
Durch die Nutzung der Hydraulikkanäle 6.4 und 6.5 als Leckagekanäle bei druckloser Schaltung sowie für den Hydraulikkanal 6.8 sind keine weiteren mit dem Tank zu verbindenden Leckagekanäle erforderlich, wodurch die Bauhöhe reduziert wird.
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Zwischen den einzelnen ausgebildeten Kanälen 6.1 bis 6.9 sind Spaltdichtungen vorgesehen, wobei der radiale Spalt, der zwischen zwei Kanälen gebildet wird, von der Achse 5 zur Hülse 6 0,005 mm bis 0,01 mm beträgt. Das entspricht einer Spielpassung zwischen der Achse 5 und Hülse 6 von 20 - 30 µm.
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Des Weiteren sind am oberen und unteren Ende der Kanäle der Drehdurchführung Druckluftkanäle 6.10 vorgesehen, wobei die Druckluftkanäle insbesondere einen Druck von 6 bar bei 1000 U/min aufweisen.
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Neben den vorgenannten Beispielen ist es möglich, die Drehzahl bis auf 1200U/min zu erhöhen und ggf. auch darüber.
Der Druck, insbesondere der Druck für die Lösefunktion, kann ebenfalls bis auf über 100 bar eingestellt werden.
Die rotierende Hülse 6 der Drehdurchführung gemäß der 2 stützt sich am unteren Ende über ein erstes Lager 7 und am oberen Ende über ein zweites Lager 8 an der drehfesten Achse 5 ab.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, Kanäle, die durch ihre Funktion oder Schaltlogik von Wegeventilen zu Tank geschaltet sind, zugleich als Leckagekanäle zu nutzen. Dies betrifft in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere den Hydraulikanal Lösen 6.7 sowie den ersten und zweiten Hydraulikkanal 6.4, 6.5 in Abhängigkeit der Schaltstellung des vorgeschalteten Ventils V.
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So kann zum Beispiel bei einer Spannfunktion mit Drucküberwachung dies mittels des Hydraulikkanals Kontrolle 6.8 realisiert werden derart, dass die Anordnung des Hydraulikkanals Lösen 6.7 vorteilhafter Weise zwischen dem ersten Hydraulikkanal 6.4 und dem Hydraulikkanal Kontrolle 6.8 erfolgt. Der zweite Hydraulikkanal 6.5 ist hier ebenfalls drucklos geschaltet.
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Durch die Drehdurchführung 6 mit Spaltdichtungen ist es möglich, eine erhebliche Reduzierung der Baulänge zu realisieren, beispielsweise weist die in 2 dargestellte Drehdurchführung lediglich eine Baulänge von 10 cm auf.
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Alternativ oder zusätzlich ist es trotz eines begrenzten Bauraums durch die Verwendung der Spaltdichtungen und die Reduzierung der Anzahl der Leckagekanäle möglich, die Anzahl der nutzbaren Kanäle für Funktionen zu Erhöhen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstückspanntisch
- 2
- Planscheibe
- 3
- Spannkonen
- 4
- Tischgehäuse
- 4.1
- Tischboden
- 5
- Achse
- 5.1
- Zuführung
- 5.2
- Zuführung
- 5.3
- Durchgangsbohrung
- 6
- Hülse
- 6.1
- Ringkanal
- 6.2
- Ringkanal Kühlung Rücklauf
- 6.3
- Leckagekanal Kühlung
- 6.4
- erster Hydraulikkanal
- 6.5
- zweiter Hydraulikkanal
- 6.6
- Leckagekanal
- 6.7
- Hydraulikanal Lösen
- 6.8
- Hydraulikanal Kontrolle / Kontrollkanal
- 6.9
- Leckagekanal
- 6.10
- Druckluftkanal
- 7
- erstes Lager
- 8
- zweites Lager
- A
- Leitung
- B
- Leitung
- P
- Druckleitung
- T
- Leitung zum Tank
- V
- Ventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015012280 B3 [0004]
- DE 19543612 C1 [0004]
- DE 102019211472 A1 [0005]
- WO 2009147534 A1 [0006]
