DE2748145A1 - Hydraulische schnittschlagdaempfung bei pressen - Google Patents

Hydraulische schnittschlagdaempfung bei pressen

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DE2748145A1 DE19772748145 DE2748145A DE2748145A1 DE 2748145 A1 DE2748145 A1 DE 2748145A1 DE 19772748145 DE19772748145 DE 19772748145 DE 2748145 A DE2748145 A DE 2748145A DE 2748145 A1 DE2748145 A1 DE 2748145A1
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    • B21D28/00Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/20Applications of drives for reducing noise or wear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/44Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Hans Lar.gocch Dr.-Ing. Heinz Hosenthien 7000 Stuttgart 1 her t/wag 62 Telefon (0711) 29S523
w G" 27A8H5
Anmelderin: Hartmann + Lämmle KG Schuckertstr. 15
7255 Ruteshelm
Hydraulische Schnittschlagdämpfung bei Pressen
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schnittschlagdämpfung bei Pressen mit mindestens einem unter Solldruck stehenden, von einer Pumpe gespeisten Dämpfungszylinder, dessen Druckraum mit einem Dämpfungsventil verbunden ist. Beim Schneiden von Materialien baut sich der Preßdruck im ersten Drittel der zu schneidenden Materialstärke voll auf. Reißt dann das zu schneidende Material ab (SoIl-
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bruchverhalten), nimmt die Schneidkraft schlagartig ab, bei dämpfungslosen Pressen wird die ganze aufgespeicherte Energie in den Werkzeugen und im Maschinengestell nahezu trägheitslos frei· Damit ergibt sich eine sehr schnelle Relativbewegung zwischen Maschinenbett und Preßbär, der Entspannurigsenergleverlauf erfolgt im ms-Bereich. überaus starke Geräusche und hoher Verschleiß bei Presse und Werkzeug sind die Folge.
Um diesen Entspannungseffekt abzudämpfen und den negativen Pressenkraftverlauf zum Abfangen der beschleunigten Massen zu verhindern, ist es bekannt, das Oberwerkzeug gegen das Unterwerkzeug durch hydraulische Dämpfungszylinder abzustützen. Diese Zylinder werden über einen elektronisch-hydraulischen Regelkreis so gesteuert, daß sie beim Durchbruch die vorher aufgebaute Schnittkraft sofort übernehmen und Über eine einstellbare Zeit hinweg langsam wieder abbauen. Im Regelkreis ist als Dämpfungsventil ein rotatorisches Servoventil vorgesehen. Die Notwendigkeit eines kompletten Regelkreises mit Servoventilen und nachgeschalteten Verstärkerstufen, Druckaufnehmern, elektronischen Bauteilen, Schaltschwellen und kraftbewegten Blenden erfordert einen hohen Bauaufwand, die Störanfälligkeit ist groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schnittschlagdämpfung zu schaffen, die einfach
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und preisgünstig gebaut und leicht, gegebenenfalls auch nachträglich, montiert werden kann und die funktionssicher bei geringer Verschmutzungsgefahr arbeitet·
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Dämpfungsventil ein Verschiebeelement zur druckabhängigen Einstellung des Drosselspaltes aufweist und das Verschiebeelement unter einer in Richtung auf Verengung des Drosselspaltes wirkenden Gegendruckbelastung steht. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich dann, wenn das Verschiebeelement aus einem Kolben besteht, an den ein Drosselglied angeschlossen ist, das mit einem feststehenden Teil den Drosselspalt bildet und der feststehende Teil und das Drosselglied so aufeinander abgestimmt sind, daß sich bei der Axialbewegung des Drosselgliedes der Querschnitt des Drosselspaltes ändert. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Dämpfungsventil als Laminardrossel ausgebildet, wobei vorzugsweise das Drosselglied aus einem Kegel und der feste Teil aus einem Konus bestehen, Kegel und Konus gleiche Neigungswinkel haben und schlank und lang ausgebildet ineinander eingepaßt sind. Der Querschnitt des Drosselspaltes ist über eine Länge von mindestens der 50-fachen Spaltbreite konstant gehalten. Auf diese Weise wird die Strömungsgeschwindigkeit des Öles so weit heruntergesetzt, daß im Drosselspalt selbst keine Turbulenz entstehen kann. Durch den Laminareffekt der Drossel wird der Durchfluß durch den Drossel-
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spalt praktisch konstant gehalten. Nach der Erfindung 1st dem Drosselspalt ein von der einen Kolbenseite abgeschlossener Abflußraum nachgeschaltet, die andere Kolbenseite begrenzt eine Steuerkammer, in der die Gegendruckbelastung aufgebaut ist. Auf diese Weise steigt die Preß kraft beim Eintauchen in das Material an, fällt aber beim Durchbruch nicht auf null oder darunter ab, vielmehr wird die Pressenhubbewegung verzögert, aber noch bis zum unteren Totpunkt der Presse ein Druck ausgeübt. Dies hat die Folge, daß der Dämpfeffekt zu einem geräuscharmen Lauf der Presse führt und die Beanspruchung von Presse und Werkzeugen stark herabgesetzt wird. Dabei erfordert die erfindungsgemäße Lösung nur einen geringen Aufwand. Es wird störungsfrei gearbeitet, insbesondere sind keine verschmutzungsgefährdeten Teile notwendig.
Es ist baulich von besonderer Einfachheit, wenn in eine Verbindungsleitung von Dämpfungszylinder und Dämpfungsventil eine von der Pumpe kommende Zuführleitung mündet, in der ein Rückschlagventil angeordnet ist. Der Abflußraum des Dämpf ungs vent lies ist über eine Leitung mit dem Tank verbunden, aus dem die Pumpe ansaugt und die Steuerkammer des Dämpfungsventlies wird ebenfalls von der Pumpe beaufschlagt, wobei in die Leitung zwischen Pumpe und Steuerkammer ein Druckminderventil geschaltet ist.
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Es 1st von besonderem Vorteil, wenn der Drosselspalt von außen eingestellt werden kann. In der Regel wird man den Spalt ursprünglich sehr klein wählen, damit die Vorrichtung auch beim Anfahren der Presse wirksam wird. An den Kolben ist zu diesem Zweck auf der dem Drosselglied gegenüberliegenden Seite eine Stange angeschlossen, die ein Schraubgewinde mit Stellmuttern trägt.
Insbesondere beim mechanischen Pressen ist vorgesehen, daß alle Dämpfungszylinder gemeinsam von einer Pumpe gespeist werden und jedem Dämpfungszylinder ein eigenes Dämpfungsventil, Rückschlagventil und Druckminderventil zugeordnet ist. Der Dämpfungszylinder ruht hier vorteilhafterweise am Maschinengestell auf, der Pressenbär greift an der Stirnseite einer Kolbenstange an. Bei hydraulischen Pressen ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Pressenbär den Kolben für den Dämpfungszylinder abgibt. Hier weist der Pressenbär eine Kolbenstange auf, die von einem Ringkolben umgeben ist, der im Dämpfungszylinder geführt ist. Vom Ringkolben gehen Stutzbolzen aus, die sich auf ortsfesten, aber höheneinstellbaren Stutzgliedern abstutzen. Es genügt in diesem Fall, ein Dämpfungsventil anzuordnen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die beispielsweise AusfUhrungsformen darstellt, näher erläutert.
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Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Presse ■it der hydraulischen Schnittschlagdämpfung in schematischer Darstellung,
Fig· 2 einen Längsschnitt durch ein
Dämpfungsventil und ein Druckminderventil nach der Erfindung in größerer Darstellung in einer ersten Dämpfungsphase,
ig. 3 eine entsprechende Darstellung in einer zweiten Dämpfungsphase,
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend der
Fig· I nit einer hydraulischen anstatt einer mechanischen Presse,
Fig. 5 und 6 Schaubilder des zeitlichen Verlaufs des Hubes und der Kräfte bei Pressen mit Schnittschlagdämpfung.
Bei einer mechanischen Presse ist in einem Gestell 1 ein Pressenbär 2 geführt. Auf einem Maschinentisch 3
sind im äußeren Bereich Dämpfungszylinder 4 aufgestellt, aus denen jeweils eine Kolbenstange 5 eines Kolbens 6 herausragt· Ausleger 7 des Pressenbärs 2 können sich auf der Stirnseite 8 der Kolbenstange 5 abstutzen. Der Druckraum 9 des Dämpfungszylinders 4 ist über eine Verbin dungsleitung 10 mit einem Dämpfungsventil 11 verbunden, dessen Bauweise im einzelnen aus den Fig. 2 und 3 be-
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sonders deutlich erkennbar 1st. Das Gehäuse 12 des Ventils 11 gibt einen Zylinder 13 ab, In dem ein Steuerkolben 14 hin- und herbewegbar 1st. Aus der einen Kolbenseite 15 ragt ein Drosselglied 16 in Form eines Kegels heraus, der schlank und langgestreckt ausgebildet ist und, wie in der Fig. 2 angedeutet, Kreisquerschnitt hat. Von der anderen Kolbenseite 18 geht eine Stange 19 aus, deren Ende mit einem Schraubgewinde 20 versehen ist, auf dem Stellmuttern 21,22 einstellbar sind. Die Stange durchdringt einen Einsatz 23, der eine Steuerkammer nach der einen Seite abdichtet. Der Kegel 17 dringt in einen analog als Konus 25 ausgebildeten feststehenden Teil 26 ein, der durch das Gehäuse 12 selbst gebildet sein kann. Die Steigung des Konus 25 stimmt mit der des
Kegels 17 Uberein, so daß sich auf eine Länge 27 ein
Drosselspalt 28 mit einer bestimmten konstanten Spaltbreite 29 ergibt, die durch die Stellung des Drosselgliedes 16 in bezug auf den feststehenden Teil 26 festgelegt 1st. Die Länge 27 ist mindestens 50mal so groß wie die Spaltbreite 29, der angestrebte Laminareffekt ist damit gesichert. Der Abflußraum 30 auf der einen Kolbenseite 15 ist über eine Leitung 31 mit einem Tank 32 verbunden, die Steuerkammer 24 auf der anderen Kolbenseite 18 ist an eine Leitung 33 angeschlossen, die über ein Druckminderventil 34 mit einer Pumpe 35 in Verbindung steht, die aus dem Tank 32 ansaugt. Die von einem
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Motor 36 angetriebene Pumpe 35 1st über eine Zuführleitung 37 unter Einschaltung eines Ruckschlagventiles 38 mit der Verbindungsleitung 10 verbunden. Eine Druckbegrenzungsvorrichtung 39 1st vorzugsweise auf einen Speisedruck von 15 bar eingestellt. Das Druckminderventil 34 ist vorzugsweise auf 10 bar eingestellt, dieser Druck steht also als Gegendruckbelastung in der Steuerkammer 24 auf der Kolbenseite 18 an. Der Steuerkolben mit seinem Drosselglied 16 und der Stange 19 im Dämpfungsventil 11 wird insgesamt als Verschiebeelement 40 bezeichnet.
Die Kolben 6 in den Dämpfungszylindern 4 stehen über die Pumpe 35 und die Rückschlagventile 38 unter einem Druck wie angegeben von etwa 15 bar. Fährt der Pressenbär 2 ab, gelangt er mit seinen Auslegern 7 gegen die Stirnseiten 8 der Kolbenstange 5, die Kolben 6 werden in den Druckraum 9 hineingedruckt, das hydraulische Medium wird über die Verbindungsleitungen 10 zu den Dämpfungsventilen 11 gedrückt, die Rückschlagventile 38 haben geschlossen. Das Absenken der Kolben 6 bewirkt in den Druckräumen 9 einen Druckanstieg, der sich auf den Kegel 17 auswirkt, so daß das Verschiebeelement 40 gegen den in den Steuerkammern 24 anstehenden Druck von etwa 10 bar derart bewegt wird, daß sich die Drosselspalte 28 ver größern kann (siehe Fig. 3). Die Druckflächen sind so
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ausgewählt, daß zwischen der Steuerkammer 24 (Kolbenseite 18) und einer mittleren Fläche 41 (Fig. 2) des Kegels 17 ein Verhältnis 3:1 besteht. Ab einem Druck von 30 bar im Druckraum 9 an wird damit das Verschiebeelement 40 in Richtung Steuerkammer 24 bewegt, das hydraulische Medium aus der Steuerkammer 24 gelangt über die Leitung 33 und das Druckminderventil 34 und eine Rücklaufleitung 42 zum Tank 32. Abhängig von der Geschwindigkeit des Pressenbärs 2 tritt ein Regelprozeß ein, in dem sich druckabhängig die Größe des Drosselspaltes 28 ändert. Der Drosselspalt 28 wirkt aber stets als Laminarspalt mit der Wirkung, daß der Durchfluß nahezu konstant gehalten wird. Der Kegel 17 mit dem Steuerkolben 14 hat die Wirkung eines Differentialreglers.
Nach der Druckerhöhung im Druckraum 9 auf etwa 30 bar durch das Einfahren der Kolben 6 trifft der Pressenbär 2 mit seinem Werkzeug auf das zu schneidende Material, der Schnittvorgang setzt ein. Beim Durchbruch wird die wesentliche Belastung durch die Kolben 6 aufgefangen, so daß die Preßkraft, wie sich aus der Fig. 6 ergibt, nicht schlagartig auf null absinkt, sondern erst nach einer erheblichen zeitlichen Verzögerung mit der Wirkung, daß der gefürchtete Schnittschlag praktisch ausbleibt. Der Bewegungsablauf des Pressenbärs 2 beim Hindurchführen durch ein Werkstück 43 über der Zeit ergibt sich im einzelnen aus der Fig. 5, die Preßkraft bzw. die Eilrück-
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zugskraft in diesem Zeitbereich ist der Flg. 6 zu entnehmen. Es wird also ein weiches Einfahren bzw. Hindurchfahren durch die Dämpfung erreicht. Entscheidend ist die Selbstregelung durch die einfache Anordnung und die besondere Ausbildung der Dämpfungsventile 11, wobei die Installation mit nur geringen Kosten verbunden 1st und Störungen gerade durch die Einfachheit der Bauelemente und den Strömungsverlauf ohne Verschmutzungsgefahr unterbleiben. Bei der mechanischen Presse nach Fig. 1 genügt die Aufstellung von zwei Dämpfungszylindern 4, die einfach wirkend ausgebildet sind, jedem Zylinder 4 ist ein eigenes Dämpfungsglied 11, ein Rückschlagventil 38 und ein Druckminderventil 34 zugeordnet, die Druckräume 9 werden in beiden Fällen von der Pumpe 35 gemeinsam ge speist. Die Axialbewegung des Verschiebeelementes 40 und damit die Größe des Drosselspaltes 28 wird dynamisch durch die Pressenbewegung festgelegt. Das Druckminderventil 34 ist in seiner Trägheit so abgestimmt, daß das Zeitverhalten dem im Ellgang abfahrenden Pressenbär 2 angepaßt ist.
Bei einer hydraulischen Presse (Fig. 4) kann der Dämpfungszylinder 4 mit dem Pressenbär integriert sein. Der Druckraum 9 wird in diesem Fall auf der einen Seite durch den in diesem Fall als Kolben ausgebildeten Pressenbär 2 und auf der anderen Seite durch einen besonderen Ringkolben 44 begrenzt. Von Ringkolben 44 gehen Stützbolzen
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aus, die sich auf Stützgliedern 46 am Maschinentisch 3 beim Niedergang des Pressenbärs 2 abstützen können. In der Flg. 4 1st ein Ellgangbereich 47 und ein maximaler Preßhub 48 angedeutet. An den Druckraum 9 ist wieder über eine Verbindungsleitung 10 ein Dämpfungsventil 11 angeschlossen, der Aufbau und die Funktionsweise entsprechen vollständig der bei der mechanischen Presse nach Fig. 1 angegebenen Beschreibung. Die Höhe der Stützglieder 46 ist einstellbar.
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Claims (18)

  1. mm
    Patentansprüche
    Γ 1.JHydraulIsche Schnittschlagdämpfung bei Pressen mit mindestens einem unter Solldruck stehenden, von einer Pumpe gespeisten Dämpfungszylinder, dessen Druckraum mit einem Dämpfungsventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (11) ein Verschiebeelement (40) zur druckabhängigen Einstellung eines Drosselspaltes (28) aufweist und das Verschiebeelement (40) unter einer in Richtung auf Verengung des DrosselSpaltes (28) wirkenden Gegendruckbelastung steht.
  2. 2. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (11) als Laminardrossel ausgebildet ist.
  3. 3. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeelement (40) aus einem Steuerkolben (14) besteht, an dem ein Drosselglied (16) angeschlossen ist, das mit einem feststehenden Teil (26) den Droaselepalt (28) bildet und feststehender Teil (26) und Drosselglied (16) so aufeinander abgestimmt sind, daß sich bei der Axialbewegung des Drosselgliedes (16) der Querschnitt des Drossel-
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    Spaltes (28) ändert.
  4. 4. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselglied (16) aus einem Kegel (17) und der feststehende Teil (26) aus einem Konus (25) bestehen.
  5. 5. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Teil (26) und der Zylinder (13) für den Steuerkolben (14) durch das Gehäuse (12) des Dämpfungsventiles (11) gebildet sind.
  6. 6. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (17) und der Konus (25) gleiche Neigungswinkel haben und lang und schlank ausgebildet und ineinander eingepaßt sind.
  7. 7. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drosselspaltes (28) über eine Länge (27) von mindestens der 50-fachen Spaltbreite (29) konstant gehalten ist.
  8. 8. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, Aß das Verschiebeelement (40) in seiner örtlichen Lage von Hand einstellbar ist.
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  9. 9. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da£ an den Steuerkolben (14) auf der dem Drosselglied (16) gegenüberliegenden Seite eine Stange (19) angeschlossen ist, die ein Schraubgewinde (20) ■it Stellmittel·!! (21,22) trägt.
  10. 10. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da£ in eine Verbindungsleitung (10) zwischen Dämpfung;,zylinder (4) und Dämpfungsventil (11) eine von der Pumpe (35) kommende Zuführleitung (37) mündet und in der Zufuhrleitung (37) ein Rückschlagventil (38) angeordnet ist.
  11. 11. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drossel spa It (28) ein von der einen Kolbenseite (15) abgeschlossener Abflußraum (30) folgt und die andere Kolbenseite (18) eine Steuerkammer (24) begrenzt, in der die Gegendruckbelastung aufgebaut ist.
  12. 12. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dafi der Abflußraum (30) über eine Leitung (31) ait einem Tank (32) verbunden ist, aus dem die Pumpe (35) ansaugt.
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  13. 13. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (24) von der Pumpe (35) beaufschlagt ist und in die Leitung (33) zwischen Pumpe (35) und Steuerkammer (24) ein Druckminderventil (34) geschaltet ist·
  14. 14. Schnittschlagdämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle Dämpfungszylinder (4) gemeinsam von einer Pumpe (35) gespeist sind und Jedem Dämpfungszylinder (4) ein eigenes Dämpfungsvent11 (11), Rückschlagventil (38) und Druckminderventil (34) zugeordnet ist.
  15. 15. Schnittschlagdämpfung bei einer mechanischen Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungszylinder (4) am Gestell (1) aufruht und der Pressenbär (2) an der Stirnseite (8) einer Kolbenstange (5) angreift.
  16. 16. Schnittschlagdämpfung bei einer hydraulischen Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenbär (2) den Kolben (6) für den Dämpfungszylinder (4) abgibt.
  17. 17. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenbär (2) eine Kolbenstange aufweist, die von einem Ringkolben (44)
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    umgeben ist, der im Dämpfungszylinder (4) geführt ist.
  18. 18. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ringkolben (44) Stützbolzen (45) ausgehen, die sich auf ortsfesten, aber höheneinstellbaren Stützgliedern (46) abstützen·
    Hartmann + Lämmle 1706 040
    909818/0208
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