EP1872879B1 - Innenform-Werkzeug zum Biegen eines Blechs zu einem Rohr durch Rollen - Google Patents

Innenform-Werkzeug zum Biegen eines Blechs zu einem Rohr durch Rollen Download PDF

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EP1872879B1
EP1872879B1 EP07011527A EP07011527A EP1872879B1 EP 1872879 B1 EP1872879 B1 EP 1872879B1 EP 07011527 A EP07011527 A EP 07011527A EP 07011527 A EP07011527 A EP 07011527A EP 1872879 B1 EP1872879 B1 EP 1872879B1
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EP
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rollers
carrier element
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mould tool
inner mould
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EP07011527A
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Bernhard Dr. Heimann
Johannes Kamps
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SMS Group GmbH
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SMS Meer GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
    • B21D5/12—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes making use of forming-rollers

Definitions

  • the invention relates to an inner mold tool for forming a sheet to a tube, with at least two symmetrically pivotable about pivot axes arranged rollers which start at one side of the sheet for the purpose of reshaping same.
  • a flat sheet usually unwound from a coil, is used to form a tubular element which is welded in a final operation at the forming seam of the sides of the sheet or sheet metal strip.
  • the geometry of the shaped body to be produced depends on the final dimensions that are to be achieved, as well as on the material properties of the sheet, ie. H. on the tensile strength, the yield strength, but also on the thickness of the sheet.
  • rollers which are either fixed to a carrier element in a defined position or are arranged rigidly or in linearly adjustable carrier elements, for example from US Pat JP 56066323 A known.
  • it can only be reacted to the change in the geometric data of the pipe or molding to be formed with considerable effort.
  • the pivot point is namely chosen arbitrarily and is unrelated to the geometry to be formed, which can not be compensated by the contour of the roles.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an inner mold tool of the type mentioned, with which can be avoided the mentioned negative effects. It should therefore be ensured in particular that in an easier, faster and thus in an economical way optimal carrying the rollers can be ensured on their full width, even if the geometric relationships of the molding change.
  • the pivot axes are provided at the scene, in the center of the rollers themselves, can be done in an easy way adjustment or employment of the roles of exactly the shape geometry, since the roles for forming a specific sheet in the optimum position located.
  • the rollers can thus be pivoted so that they always rest with their full width on the plate. An edge support can be reliably prevented.
  • the two pivot axes are arranged symmetrically to a center plane of a common carrier element.
  • means for synchronizing the pivoting movements of the pivotally arranged in or on the carrier element rollers are provided. These means allow a mirror-image pivoting of the pivotally arranged in or on the carrier element rollers relative to the center plane of the support element.
  • the means be formed by toothed segments, one of which is fixedly connected to the roll holder of the rollers and which mesh with each other.
  • at least one movement element can be provided which acts between the carrier element and the roller holder in order to pivot the roller holder together with the roller about the pivot axis.
  • a preferred embodiment provides that only a single movement element is provided for this purpose.
  • a non-pivotable center roller may be arranged on the carrier element or on a further carrier element adjoining the carrier element.
  • the non-pivotable center roller may be arranged on the carrier element or on the further carrier element such that it lies in the center plane of the carrier element.
  • the middle role can continue to be arranged adjustable in a direction lying in the middle plane, for example in the vertical direction.
  • the adjustability can be achieved by a shim.
  • the adjusting element can preferably be designed as a screw-nut element: Alternatively, an eccentric or a rocker can be provided for adjusting and adjusting the center roller.
  • an inner mold tool can be achieved in a simple and economical manner that the position of the lateral rollers can be adapted to the desired geometrical conditions, so that there is an optimal start-up of the sheet to be formed for this. This makes it easy to react to a changed geometry of the molded body.
  • an inner mold tool 1 is shown, wherein only in Fig. 1 the reshaped sheet 2 is shown with.
  • the sheet 2 is reshaped in the direction R, ie from a first flat sheet, a tubular structure is produced, as it turns out Fig. 1 results.
  • the inner mold tool 1 on a support member 3 in the present case a total of three rollers 4, 5 and 6, namely the two side rollers 4, 5 and the center roller 6, are arranged. All three rollers 4, 5, 6 abut on one side 7 of the sheet 2. Not shown are on the other side of the sheet starting rollers, which are arranged on side roller beams in a known manner.
  • the two side rollers 4 and 5 are not rigidly arranged on the carrier element 3 - as is true for the center roller 6 - but they are pivotable about a respective pivot axis 8 and 9, said pivot axis 8, 9 directly in each side roller 4, the fifth is formed and has in the forming direction R.
  • Fig. 1 shows, the two side rollers 4, 5, which are each mounted in a roller holder 14 and 15, thereby pivoted symmetrically to a central plane 10 of the common support member 3.
  • means 11 for synchronizing the pivoting movements of the side rollers 4, 5 are present. These means 11 are in the embodiment according to a preferred embodiment of tooth segments 12 and 13, wherein each segment 12, 13 fixed to the respective roller holder 14, 15 is connected. The teeth of both tooth segments 12, 13 mesh with each other.
  • the means 11 for synchronization ensure a symmetrical position of the rollers 4, 5, which favors a stable forming process. In particular, twisting of the shaped body, that is to say the sheet 2 to be formed, is prevented.
  • a single movement element 16 is present, which may be formed, for example, as a screw-nut adjustment system.
  • the one end of the movement element 16 is arranged in a hinge point 20 on the carrier element 3.
  • the other end of the movement element 16 is also articulated at a hinge point 21 with one of the two roll holders, namely with the roll holder 14, connected.
  • the actuation of the movement member 16 results in a change in the distance between the hinge points 20 and 21 result, which causes the desired pivoting of the roller holder 14 and thus the side roller 4 about the pivot axis 8.
  • this pivotal movement is simultaneously transmitted to the other roller holder 15 and thus to the other side roller 5, so that both side rollers 4, 5 are pivoted symmetrically to the center plane 10.
  • the trained as a central role further role 6 is located in the center plane 10. It can be arranged directly on the carrier element 3 or also - as it is from the FIGS. 2 and 3 it can be seen - on a separate adjacent support member 17.
  • the support member 17 may be arranged by means of a vertical guide 22 on the carrier element 3, but be relatively displaceable relative to this.
  • the center roller 6 is adjustable in the vertical direction perpendicular to the forming direction R.
  • the setting is made in this direction by a correspondingly selected shim 18.
  • an adjusting element 19 is provided, which is designed as a screw-nut system and enables the adjustment of the central roller 6 in a simple manner.
  • the rollers can be easily and quickly adapted to a modified molding body geometry. It ensures a precise adjustment to the geometry requirements of the molding.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Innenform-Werkzeug zum Umformen eines Blechs zu einem Rohr, mit mindestens zwei um Schwenkachsen symmetrisch verschwenkbar angeordneten Rollen, die an der einen Seite des Blechs zwecks Umformung desselben anlaufen.
  • Bei der Rohrherstellung wird gemäß einer üblichen Technologie zunächst aus einem ebenen Blech, in der Regel abgewickelt von einem Coil, ein rohrförmiges Element ausgeformt, das in einem abschließenden Arbeitsgang an der sich bildenden Nahtstelle der Seiten des Blechs bzw. des Blechstreifens verschweißt wird. Die Geometrie des herzustellenden Formkörpers ist abhängig von den Endabmessungen, die erzielt werden sollen, sowie von den Materialeigenschaften des Blechs, d. h. von der Zugfestigkeit, der Streckgrenze, aber auch von der Dicke des Blechs.
  • Die vorbekannten Innenform-Werkzeuge setzen dabei Rollen ein, die entweder an einem Trägerelement in einer definierten Stellung fest bzw. starr oder in linear verstellbaren Trägerelementen angeordnet sind, wie beispielsweise aus der JP 56066323 A bekannt. Es kann aber nur mit erheblichem Aufwand auf die Veränderung der geometrischen Daten des zu formenden Rohrs bzw. Formkörpers reagiert werden.
  • Bei einem durch die US 3 472 053 A bekannt gewordenen Werkzeug der eingangs genannten Art besitzen Tragrahmen der Rollen zu deren symmetrischen Verschwenkbarkeit eine gemeinsame Zapfenaufhängung. Um den rotierbar auf starren Achsen von Gehäusen oder Rahmen gelagerten Rollen einen weiteren Bewegungs-Freiheitsgrad zu ermöglichen, sind den aktiven Rollen in einem Träger vorgesehene sphärische Gleitlager mittelbar zugeordnet.
  • Aber auch bei den über ihre Trägerelemente verschwenkbaren Rollen läßt sich bei der Schwenkverstellung keine gewünschte Anstellung an die Rohrgeometrie erreichen. Der Schwenkpunkt ist nämlich willkürlich gewählt und steht in keinem Zusammenhang mit der zu formenden Geometrie, was auch durch die Konturgebung der Rollen nicht ausgeglichen werden kann.
  • In der Praxis hat es sich daher bestätigt, dass aufgrund der ungenügenden Anpassbarkeit des Innenform-Werkzeugs die Rollen oft nicht auf ihrer vollen Breite tragen, sondern es zu einem Kantentragen kommt. Dies wiederum hat negative Oberflächenbeeinträchtigungen des umzuformenden Blechs zur Folge.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Innenform-Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich die erwähnten negativen Effekte vermeiden lassen. Es soll also insbesondere dafür Sorge getragen werden, dass in einfacher, schneller und damit in wirtschaftlicher Weise ein optimales Tragen der Rollen auf ihrer vollen Breite sichergestellt werden kann, auch wenn sich die geometrischen Verhältnisse des Formkörpers ändern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unmittelbar in jeder der beiden Rollen im Mittelpunkt der Rollen selbst eine Schwenkachse ausgebildet ist. Die Schwenkachsen weisen dabei in die Blech-Umformrichtung.
  • Indem erfindungsgemäß die Schwenkachsen am Ort des Geschehens, und zwar im Mittelpunkt der Rollen selbst vorgesehen sind, kann in einfacher Weise eine Anpassung bzw. Anstellung der Rollen an exakt die Formgeometrie erfolgen, da sich die Rollen für das Umformen eines spezifischen Blechs in der optimalen Position befindet. Die Rollen können hierdurch nämlich so geschwenkt werden, daß sie stets mit ihrer vollen Breite auf dem Blech aufliegen. Ein Kantentragen kann zuverlässig verhindert werden.
  • Bevorzugt sind die beiden Schwenkachsen symmetrisch zu einer Mittenebene eines gemeinsamen Trägerelements angeordnet.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführung sind Mittel zur Synchronisation der Schwenkbewegungen der schwenkbar im oder am Trägerelement angeordneten Rollen vorgesehen. Diese Mittel ermöglichen eine spiegelbildliche Verschwenkung der schwenkbar im oder am Trägerelement angeordneten Rollen relativ zur Mittenebene des Trägerelements.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Mittel durch Zahnsegmente gebildet werden, von denen jeweils eines fest mit dem Rollenhalter der Rollen verbunden ist und die miteinander kämmen. Dabei kann weiterhin mindestens ein Bewegungselement vorgesehen werden, das zwischen dem Trägerelement und dem Rollenhalter angreift, um den Rollenhalter samt Rolle um die Schwenkachse zu verschwenken. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass nur ein einziges Bewegungselement hierfür vorgesehen wird.
  • Außer den verschwenkbaren Rollen kann eine nicht verschwenkbare Mittelrolle am Trägerelement oder an einem an das Trägerelement angrenzenden weiteren Trägerelement angeordnet sein. In diesem Falle kann die nicht verschwenkbare Mittelrolle am Trägerelement oder an dem weiteren Trägerelement so angeordnet sein, dass sie in der Mittenebene des Trägerelements liegt. Die Mittelrolle kann weiterhin in einer in der Mittenebene liegenden Richtung einstellbar angeordnet sein, beispielsweise in vertikaler Richtung. In diesem Falle kann die Einstellbarkeit durch ein Beilagelement erreicht werden. Eine Alternative hierzu sieht vor, dass die Einstellbarkeit durch ein Verstellelement erreicht wird. Das Verstellelement kann vorzugsweise als ein Schrauben-Mutter-Element ausgebildet werden: Alternativ läßt sich zur Ver- und Einstellung der Mittelrolle ein Exzenter oder eine Schwinge vorsehen.
  • Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Innenform-Werkzeugs kann in einfacher und wirtschaftlicher Weise erreicht werden, dass die Lage der seitlichen Rollen an die gewünschten geometrischen Verhältnisse angepasst werden können, so dass für diese ein optimaler Anlauf am umzuformenden Blech gegeben ist. So kann auf eine veränderte Formkörpergeometrie leicht reagiert werden.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    das teilweise im Schnitt dargestellte Innenform-Werkzeug, in Umformrichtung eines Blechs betrachtet;
    Fig. 2
    die Seitenansicht des Innenform-Werkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
    Fig. 3
    die Seitenansicht des Innenform-Werkzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • In den Figuren ist ein Innenform-Werkzeug 1 dargestellt, wobei nur in Fig. 1 das umzuformende Blech 2 mit dargestellt ist. Das Blech 2 wird in Richtung R umgeformt, d. h. aus einem zunächst ebenen Blech wird ein rohrförmiges Gebilde erzeugt, wie es sich aus Fig. 1 ergibt.
  • Um das Blech 2 in die gewünschte Form zu bringen, weist das Innenform-Werkzeug 1 ein Trägerelement 3 auf, an dem vorliegend insgesamt drei Rollen 4, 5 und 6, nämlich die zwei Seitenrollen 4, 5 und die Mittenrolle 6, angeordnet sind. Alle drei Rollen 4, 5, 6 liegen an der einen Seite 7 des Blechs 2 an. Nicht dargestellt sind auf der anderen Seite des Blechs anlaufende Rollen, die an Seitenwalzenbalken in bekannter Weise angeordnet sind.
  • Die beiden Seitenrollen 4 und 5 sind dabei nicht starr am Trägerelement 3 angeordnet - wie es für die Mittelrolle 6 gilt -, sondern sie sind um je eine Schwenkachse 8 bzw. 9 verschwenkbar, wobei diese Schwenkachse 8, 9 direkt in jeder Seitenrolle 4, 5 ausgebildet ist und in Umformrichtung R weist. Wie es am besten aus Fig. 1 hervorgeht, werden die beiden Seitenrollen 4, 5, die jeweils in einem Rollenhalter 14 und 15 gelagert sind, dabei symmetrisch zu einer Mittenebene 10 des gemeinsamen Trägerelements 3 verschwenkt. Um dies zu gewährleisten, sind Mittel 11 zur Synchronisation der Schwenkbewegungen der Seitenrollen 4, 5 vorhanden. Diese Mittel 11 bestehen im Ausführungsbeispiel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus Zahnsegmenten 12 und 13, wobei je ein Segment 12, 13 fest mit dem jeweiligen Rollenhalter 14, 15 verbunden ist. Die Verzahnungen beider Zahnsegmente 12, 13 kämmen miteinander.
  • Die Mittel 11 zur Synchronisation stellen eine symmetrische Stellung der Rollen 4, 5 sicher, was einen stabilen Umformprozess begünstigt. Insbesondere wird ein Verdrallen des Formkörpers, also des zu umzuformenden Blechs 2 verhindert.
  • Um die beiden Seitenrollen 4, 5 auf einen gewünschten Schwenkwinkel schnell und einfach einstellen zu können, ist ein einziges Bewegungselement 16 vorhanden, das beispielsweise als Schrauben-Mutter-Einstellsystem ausgebildet sein kann. Das eine Ende des Bewegungselements 16 ist dabei in einem Gelenkpunkt 20 am Trägerelement 3 angeordnet. Das andere Ende des Bewegungselements 16 ist ebenfalls gelenkig an einem Gelenkpunkt 21 mit einem der beiden Rollenhalter, nämlich mit dem Rollenhalter 14, verbunden. Die Betätigung des Bewegungselements 16 hat eine Veränderung des Abstands zwischen den Gelenkpunkten 20 und 21 zur Folge, was die gewünschte Verschwenkung des Rollenhalters 14 und damit der Seitenrolle 4 um die Schwenkachse 8 hervorruft. Durch den Eingriff der beiden Zahnsegmente 12, 13 wird diese Schwenkbewegung gleichzeitig auch auf den anderen Rollenhalter 15 und damit auf die andere Seitenrolle 5 übertragen, so dass beide Seitenrollen 4, 5 symmetrisch zur Mittenebene 10 verschwenkt werden.
  • Die als Mittelrolle ausgebildete weitere Rolle 6 liegt in der Mittenebene 10. Sie kann direkt am Trägerelement 3 angeordnet sein oder auch - wie es aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist - an einem separaten angrenzenden Trägerelement 17. Das Trägerelement 17 kann dabei mittels einer vertikalen Führung 22 am Trägerelement 3 angeordnet, jedoch relativ zu diesem vertikal verschiebbar sein.
  • Die Mittelrolle 6 ist dabei in vertikale Richtung senkrecht zur Umformrichtung R einstellbar. Im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 erfolgt die Einstellung in diese Richtung durch ein entsprechend ausgewähltes Beilagelement 18. Die Lösung gemäß Fig. 3 sieht statt dessen ein Verstellelement 19 vor, das als Schrauben-Mutter-System ausgebildet ist und in einfacher Weise die Einstellung der Mittelrolle 6 ermöglicht.
  • Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Innenform-Werkzeugs können die Rollen einfach und schnell an eine veränderte Formkörpergeometrie angepasst werden. Es wird eine präzise Einstellung auf die Geometrieerfordernisse des Formkörpers gewährleistet.
  • Möglich ist es auch, in Abhängigkeit des Einsatzfalles mit der Schwenkverstellung lediglich eine Grundeinstellung vorzunehmen. Die Rollen haben dann einen gewissen Freiheitsgrad, sich optimal frei anzustellen, was insbesondere durch eine Verzahnung als Übertragungsmittel erreichbar ist, die eine symmetrische Anstellung bewirkt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Innenform-Werkzeug
    2
    Blech
    3
    Trägerelement
    4
    Seitenrolle
    5
    Seitenrolle
    6
    Mittelrolle
    7
    Seite des Blechs
    8
    Schwenkachse
    9
    Schwenkachse
    10
    Mittenebene des Trägerelements
    11
    Mittel zur Synchronisation der Schwenkbewegungen
    12
    Zahnsegment
    13
    Zahnsegment
    14
    Rollenhalter
    15
    Rollenhalter
    16
    Bewegungselement
    17
    Trägerelement
    18
    Beilagelement
    19
    Verstellelement
    20
    Gelenkpunkt
    21
    Gelenkpunkt
    22
    Führung
    R
    Umformrichtung

Claims (10)

  1. Innenform-Werkzeug (1) zum Umformen eines Blechs (2) zu einem Rohr, mit mindestens zwei um Schwenkachsen (8, 9) symmetrisch verschwenkbar angeordneten Rollen (4, 5, 6), die an der einen Seite (7) des Blechs (2) zwecks Umformung desselben anlaufen, wobei unmittelbar in jeder der beiden Rollen (4, 5) selbst eine Schwenkachse (8, 9) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schwenkachsen (8, 9) im Mittelpunkt der Rollen (4, 5) in Blech-Umformrichtung (R) ausgebildet sind.
  2. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die beiden Schwenkachsen (8, 9) symmetrisch zu einer Mittenebene (10) eines gemeinsamen Trägerelements (3) angeordnet sind.
  3. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    Mittel (11) zur Synchronisation der Schwenkbewegungen der Rollen (4, 5).
  4. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mittel (11) als miteinander kämmende Zahnsegmente (12, 13) ausgebildet sind, von denen jeweils eines fest mit einem Rollenhalter (14, 15) der Rollen (4, 5) verbunden ist.
  5. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4,
    gekennzeichnet durch
    mindestens ein Bewegungselement (16), das zwischen dem Trägerelement (3) und dem Rollenhalter (14, 15) angreift, um die Rollenhalter (14, 15) samt Rollen (4, 5) um die Schwenkachsen (8, 9) zu verschwenken.
  6. Innenform-Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zusätzlich zu den verschwenkbaren Rollen (4, 5) eine nicht verschwenkbare Mittelrolle (6) am Trägerelement (3) oder an einem an das Trägerelement (3) angrenzenden weiteren Trägerelement (17) angeordnet ist.
  7. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mittelrolle (6) am Trägerelement (3) oder an dem weiteren Trägerelement (17) so angeordnet ist, dass sie in der Mittenebene (10) des Trägerelements (3) liegt.
  8. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mittelrolle (6) in einer in der Mittenebene (10) liegenden Richtung anstellbar angeordnet ist.
  9. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 8,
    gekennzeichnet durch
    ein Beilagelement (18) zur Anstellung.
  10. Innenform-Werkzeug nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Verstellelement (19) als ein Schrauben-Mutter-Element ausgebildet ist.
EP07011527A 2006-06-27 2007-06-13 Innenform-Werkzeug zum Biegen eines Blechs zu einem Rohr durch Rollen Active EP1872879B1 (de)

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