EP2155414A1 - Vorrichtung zum randseitigen verbinden von blechen - Google Patents

Vorrichtung zum randseitigen verbinden von blechen

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EP2155414A1
EP2155414A1 EP08735121A EP08735121A EP2155414A1 EP 2155414 A1 EP2155414 A1 EP 2155414A1 EP 08735121 A EP08735121 A EP 08735121A EP 08735121 A EP08735121 A EP 08735121A EP 2155414 A1 EP2155414 A1 EP 2155414A1
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EP
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lever
folding
joining tool
welding
joining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08735121A
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Inventor
Peter Cornelius
Uwe Feis
Michael Klos
Stefan Leidinger
Thomas Ralle
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ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Drauz Nothelfer GmbH
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Publication date
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    • B23K11/14—Projection welding
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y10T29/53791—Edge binding

Definitions

  • the invention relates to a device for edge-side joining of sheets, in particular body panels in automobiles.
  • WO 99/03634 discloses a method and apparatus for welding interconnecting overlapping metal parts.
  • a resistance welding process is proposed for weld joining sheets with one end portion of a sheet folded around the other sheet.
  • In the area of the folding machine is at least one welding head, including an electrode with welding tip.
  • one of the sheets has a kind of hump.
  • the connection is now made by a force is exerted on the fold by the welding head, so that the fold between the electrode and a pad is fixed. Subsequently, a pulsating welding current is generated, which connects the two sheets together.
  • EP 1 038 627 B1 has disclosed a method and a device for producing a projection welding connection between sheet metal parts.
  • a hump of triangular cross-section is preformed.
  • the plates are superimposed so that they overlap.
  • a fold is created.
  • the welding together of the plates takes place at the location of the hump with a surge of a short Duration, wherein the current is supplied from the side of the printing unit to the top plate and derived from the underlying plate.
  • DE 199 27 208 B4 discloses a method and a device for edge-side joining of sheets, especially of body panels in the automotive industry, wherein the edge of an outer panel is folded over the edge of an inner panel, the edges are pressed together and before folding the edge of at least one of Sheets is provided with embossed protrusions.
  • the projections are connected during compression by a arranged on the flared cheek by projection welding with the other sheet.
  • the invention is, starting from DE 199 27 208 B4, based on the object to provide an alternative structural design of a folding and joining machine, which nevertheless allows a simplified connection of the same in the region of the fold with optimal handling of the sheets within the device.
  • a device for edge-side joining of sheets, in particular car body panels in automobiles at least including a folding bed for receiving at least two sheets, folding jaws, which are in operative connection with associated Falzbackenarmen and at least one thermal joining tool and at least one ground electrode, wherein at least the Joining tool is not attached to the folding jaws and includes as a linear feed device directed away from the folding bed lever and the lever outside of the folding bed has a pivot about which the joining tool in the manner of a toggle lever in an operating or inoperative position is pivotally.
  • the sheets to be folded can be handled and folded easily within the device, since no disturbing joining elements are given
  • Soldering tools can also be used instead of positioning several welding tools in the area of tool parts.
  • Figure 1 is a plan view of a portion of a folding machine
  • FIGS. 2 to 4 Various partial views or sections of the joining tool.
  • FIG. 1 shows a partial area of a folding device 1 in plan view.
  • the joining tool 5 can be formed in the same way by a soldering tool.
  • a welding electrode 7 is provided at the free end of a lever 6 (welding arm), see Fig. 4, a welding electrode 7 is provided at the free end of a lever 6 (welding arm), see Fig. 4, a welding electrode 7 is provided.
  • a lever element 8 mass arm
  • the lever 6 and the lifting element 8, 8 1 are arranged on a common axis 10.
  • FIGS. 2 to 4 show various partial views or sections of the joining tool 5.
  • the following components are recognizable: the folding bed 2, folding jaws 3, folding jaw carrier 4, lever 6, lifting element 8, welding electrode 7, ground electrode 9 and the common axis 10
  • Lever element 8 are tiltable about the pivot axis 10 'of the axis 10 in the manner of a toggle lever.
  • Figure 2 shows the inoperative position of the joining tool 5.
  • a Vorhubzylinder 11 is used, which is in operative connection with a, a first inclined plane 12 having lower wedge 13.
  • a vertically arranged guide pin 14 with upper cap 15 cooperates with a second wedge 17 containing a second inclined plane 16.
  • coil springs 18 are provided in the region of the guide pin 14 .
  • a return cylinder 19 is positioned above the lever 6, the piston rod 20 carries a cover 21 at its free end.
  • FIG. 3 shows the placement of the welding electrode 7 on the fold 22. Also visible is the ground electrode 9, which rests on an inner plate 23.
  • the lever 6 together with the lever element 8 is now pivoted about the pivot axis 10 * in its operating position, in which case the greatest force is exerted on the fold 22.
  • FIG 4 shows the process of welding in that the welding electrode 7 compresses the fold 22 and this area is thermally joined.
  • the lever 6 has reached its maximum pivoting angle.
  • the lever 6 is guided in the direction of the fold 22 in the region of a recess 24 provided in the folding jaw 3.
  • the power supply is interrupted and the welding is completed.
  • the entire movement chain is set to zero power by moving back the Vorhubzylinders 11 up to the welding electrodes 7.9 and the lower wedge 13.
  • the return stroke cylinder 19 moves downwards and thus lifts the welding electrodes 7, 9 over the welding arms 6, 8 and the articulated levers 25 from the metal sheets 23, 23 'and arrests them.
  • the folding bed 2 moves down again and the folding process is terminated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Vorrichtung (1) zum randseitigen Verbinden von Blechen (23, 33' ), insbesondere Karosserieblechen in Automobilen, zumindest beinhaltend ein Falzbett (2) zur Aufnahme mindestens zweier Bleche, Falzbacken (3), die in Wirkverbindung mit zugehörigen Falzbackenträgern (4) stehen sowie mindestens ein thermisches Fügewerkzeug (5) und mindestens eine Masseelektrode (9, 9' ), wobei zumindest das Fügewerkzeug nicht am Falzbacken befestigt ist und als lineare Zustelleinrichtung einen vom Falzbett weg gerichteten Hebel beinhaltet und der Hebel (6) außerhalb des Falzbettes einen Drehpunkt ( 10 ) aufweist, um welchen das Fügewerkzeug nach Art eines Kniehebels in eine Betriebs- bzw. Außerbetriebsstellung schwenkbar ist.

Description

Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere Karosserieblechen in Automobilen.
Durch die US 5,611,133 A sowie die US 5,752,304 A ist einerseits ein Falzverfahren und andererseits eine Falzmaschine bekannt geworden. Ein äußeres und ein inneres Metallvorformteil werden zwischen unteren und oberen Formhälften positioniert, wobei die Formhälften anschließend zusammengefahren und die Vorformlinge innerhalb der Form eingespannt werden. Anschließend findet ein Vorfalzen eines Eckbereiches des äußeren Metallteiles statt. Im Anschluss daran findet ein Fertigfalzvorgang des vorgefalzten Bereiches statt. In einem nicht gefalzten Bereich ist mindestens eine Schweißeinrichtung vorgesehen, die die beiden Bleche durch Punktschweißen miteinander verbindet.
Die WO 99/03634 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zum schweißtechnischen Verbinden einander überlappender Metallteile. Vorgeschlagen wird ein Widerstandsschweißprozess zum schweißtechnischen Verbinden von Blechen, wobei ein Endbereich eines Bleches um das andere Blech herum gefalzt ist. Im Bereich der Falzmaschine befindet sich mindestens ein Schweißkopf, beinhaltend eine Elektrode mit Schweißspitze. Im gefalzten Bereich weist eines der Bleche eine Art Buckel auf. Die Verbindung erfolgt nun dadurch, dass durch den Schweißkopf eine Kraft auf den Falz ausgeübt wird, so dass der Falz zwischen der Elektrode und einer Unterlage fixiert ist. Im Anschluss daran wird ein pulsierender Schweißstrom generiert, der die beiden Bleche miteinander verbindet.
Durch die EP 1 038 627 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Buckelschweißverbindung zwischen Blechteilen bekannt geworden. In einer der zu schweißenden Platten wird ein Buckel von dreieckförmigem Querschnitt vorgeformt. Die Platten werden übereinander gelegt, so dass sie sich überlappen. Im Bereich des Buckels wird ein Falz erzeugt. Das Zusammenschweißen der Platten erfolgt an der Stelle des Buckels mit einem Stromstoß von einer kurzen Dauer, wobei der Strom von der Seite der Druckeinheit zur oben liegenden Platte zugeführt und von der unten liegenden Platte abgeleitet wird.
Die DE 199 27 208 B4 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere von Karosserieblechen im Automobilbau, wobei der Rand eines Außenbleches über den Rand eines Innenbleches gefalzt wird, die Ränder zusammengepresst werden und vor dem Falzen der Rand wenigstens eines der Bleche mit eingeprägten Vorsprüngen versehen wird. Die Vorsprünge werden während des Zusammenpressens durch eine an der Bördelbacke angeordnete Elektrode durch Buckelschweißen mit dem jeweils anderen Blech verbunden. Diese an sich kompakte Bauform bringt den Nachteil mit sich, dass die Handhabung der Bleche innerhalb der Vorrichtung erschwert wird.
Der Erfindung liegt, ausgehend von der DE 199 27 208 B4, die Aufgabe zugrunde, eine alternative konstruktive Bauform einer Falz- und Fügemaschine bereit zu stellen, die bei optimaler Handhabung der Bleche innerhalb der Vorrichtung dennoch eine vereinfachte Verbindung derselben im Bereich des Falzes erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere Karosserieblechen in Automobilen, zumindest beinhaltend ein Falzbett zur Aufnahme mindestens zweier Bleche, Falzbacken, die in Wirkverbindung mit zugehörigen Falzbackenträgern stehen sowie mindestens ein thermisches Fügewerkzeug und mindestens eine Masseelektrode, wobei zumindest das Fügewerkzeug nicht am Falzbacken befestigt ist und als lineare Zustelleinrichtung einen vom Falzbett weg gerichteten Hebel beinhaltet und der Hebel außerhalb des Falzbettes einen Drehpunkt aufweist, um welchen das Fügewerkzeug nach Art eines Kniehebels in eine Betriebs- bzw. Außerbetriebsstellung schwenkbar ist. Gegenüber dem Stand der Technik sind somit folgende Vorteile gegeben:
die zu falzenden Bleche lassen sich problemlos innerhalb der Vorrichtung handhaben und falzen, da keine störenden Fügeelemente gegeben sind
die thermische Verbindung der Bleche im Bereich des Falzes erfolgt bei geschlossenen Werkzeugteilen, d. h. in verspanntem Zustand der Bleche
direkte Integration einer thermischen Fügeeinheit in einer Falzvorrichtung
indirektes Fügen (Schweißen) eines Falzflansches durch einseitiges Aufsetzen der Schweißelektroden
Schweißkrafteinleitung über ein mechanisches Kniehebelprinzip
Erzeugung einer Nachsetzbewegung der Schweißelektroden durch mechanische Federn
anstelle von mehreren im Bereich von Werkzeugteilen positionieren als Schweißwerkzeuge ausgebildeten Fügewerkzeugen können auch Lötwerkzeuge zum Einsatz gelangen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 Draufsicht auf einen Teilbereich einer Falzmaschine;
Figuren 2 bis 4 Verschiedene Teilansichten bzw. Schnitte des Fügewerkzeuges.
Figur 1 zeigt in der Draufsicht einen Teilbereich einer Falzvorrichtung 1. Erkennbar ist ein Falzbett 2, Falzbacken 3, Falzbackenträger 4 sowie ein Fügewerkzeug 5, das in diesem Beispiel als Schweißwerkzeug ausgebildet ist. Das Fügewerkzeug 5 kann in gleicher Weise auch durch ein Lötwerkzeug gebildet werden. Am freien Ende eines Hebels 6 (Schweißarm), siehe Fig. 4, ist eine Schweißelektrode 7 vorgesehen. Neben dem Hebel 6 erstreckt sich ein Hebelelement 8 (Massearm), an dessen freiem Ende eine Masseelektrode 9, 9' angeordnet ist. Der Hebel 6 und das Hebelement 8, 81 sind auf einer gemeinsamen Achse 10 angeordnet.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen verschiedene Teilansichten bzw. Schnitte des Fügewerkzeuges 5. Erkennbar sind folgende Bauteile: das Falzbett 2, Falzbacken 3, Falzbackenträger 4, Hebel 6, Hebelement 8, Schweißelektrode 7, Masseelektrode 9 sowie die gemeinsame Achse 10. Hebel 6 und Hebelelement 8 sind nach Art eines Kniehebels um die Schwenkachse 10' der Achse 10 kippbar.
Figur 2 zeigt die Außerbetriebstellung des Fügewerkzeuges 5. Zur simultanen Verschwenkung von Hebel 6 und Hebelelement 8 um die Schwenkachse 10' kommt in diesem Beispiel ein Vorhubzylinder 11 zum Einsatz, der mit einem, eine erste schräge Ebene 12 aufweisenden, Unterkeil 13 in Wirkverbindung steht. Ein vertikal angeordneter Führungsbolzen 14 mit oberer Kappe 15 wirkt mit einer eine zweite schräge Ebene 16 beinhaltenden Oberkeil 17 zusammen. Im Bereich des Führungsbolzens 14 sind Schraubenfedern 18 (nur angedeutet) vorgesehen. Des Weiteren ist ein Rückhubzylinder 19 oberhalb des Hebels 6 positioniert, dessen Kolbenstange 20 an ihrem freien Ende eine Abdeckung 21 trägt.
Figur 3 zeigt das Aufsetzen der Schweißelektrode 7 auf den Falz 22. Ebenfalls erkennbar ist die Masseelektrode 9, die auf einem Innenblech 23 aufliegt. Der Hebel 6 samt Hebelelement 8 ist nun um die Schwenkachse 10* in seine Betriebsstellung geschwenkt, wobei hier die größte Kraft auf den Falz 22 ausgeübt wird.
Figur 4 zeigt den Vorgang des Schweißens, indem die Schweißelektrode 7 den Falz 22 zusammendrückt und dieser Bereich thermisch gefügt wird. In diesem Zustand hat der Hebel 6 seinen maximalen Schwenkwinkel erreicht. Innerhalb der Vorrichtung 1 , d. h. auf dem Falzbett 2, liegen zwei Bleche 23,23' auf, die im Bereich des Falzes 22 miteinander verbunden werden. Der Hebel 6 wird im Bereich einer im Falzbacken 3 vorgesehenen Aussparung 24 in Richtung des Falzes 22 geführt. Unterhalb des Hebels 6, respektive des Hebelelementes 8, befindet sich ein Gelenkhebel 25, der mit der Achse 10 versehen ist.
Durch die Integration mehrerer Schweißeinheiten 5 in die Falzvorrichtung 1 ergibt sich folgender Prozessablauf:
Ausgehend von einem vorgefalzten Bauteilflansch am Außenblech 23' wird dieser am Falzbacken 3 durch eine Aufwärtsbewegung des Falzbettes 2 fertig gefalzt. Der Falz 22 wird am Innenblech 23 angelegt, mit Einschränkung der im Falzbacken 3 ausgesparten Schweißstelle 24, an der die Schweißelektrode 7 berührungsfrei in den Falzbacken 3 eintauchen kann.
Im Anschluss werden nun die Schweißelektroden 7 auf den Falz 22 aufgesetzt. Dies geschieht über das Ansteuern der zwei Zylinder 11,19 des Fügewerkzeuges 5. Während sich der Rückhubzylinder 19 nach oben bewegt und die Bewegung der Schweißarme 6 frei gibt, führt die Kolbenstange des Vorhubzylinders 11 eine Bewegung nach links aus. Durch diese Bewegung wird der Unterkeil 13 gegen den Oberkeil 17 gedrückt. Die über die Keilübersetzung umgelenkte Kraft drückt den Führungsbolzen 14 und die Kappe 15 gegen die stromführenden Arme 6,8,8". Dabei werden über diese, fixiert und drehend gelagert im Gelenkhebel 25, die Schweißelektroden 7 auf den Falz 22 des Außenblechs 23' aufgesetzt. Durch die anstehende Kraft des Vorhubzylinders 11 wird jeweils in den Schraubenfeder(n) 18 eine Vorspannkraft aufgebaut. Diese Kraft ist notwendig, um den Falz 22 am Außenblech auf eine Verprägung im Innenblech 23 zu drücken und einen zum Schweißen notwendigen elektrischen Kontakt zwischen beiden Blechen 23,23' herzustellen. Durch Anlegen eines Stromimpulses an alle stromführenden Arme 6,8,8' werden mittels ohmschen Übergangswiderstandes zwischen Falz 22 des Außenblechs 23' und Verprägung im Innenblech 23 beide Teile miteinander verschweißt. Dies geschieht durch Aufschmelzen der Verprägung, wobei diese zusammensackt. Die für das Widerstandsschweißen während des Schweißens notwendige Prozesskraft wird durch ein Nachsetzen aller stromführenden Bauteile der Schweißeinheit - Schweißelektroden 7,9,9' Schweißarme 6,8,8' sichergestellt. Alle stromführenden Teile sind elektrisch gegenüber dem Lagergestell isoliert. Nach dem Kollabieren der Verprägung liegt der Falz 22 des Außenbleches 23' auf dem Innenblech 23 auf, die Stromzufuhr wird unterbrochen und die Schweißung ist beendet. Im Anschluss wird durch ein Zurückbewegen des Vorhubzylinders 11 die gesamte Bewegungskette bis zu den Schweißelektroden 7,9 kraftlos gesetzt und der Unterkeil 13 freigefahren. Im Anschluss fährt der Rückhubzylinder 19 nach unten und hebt damit die Schweißelektroden 7,9 über die Schweißarme 6,8 und die Gelenkhebel 25 von den Blechen 23,23' ab und arretiert diese. Im Anschluss fährt das Falzbett 2 wieder nach unten und der Falzprozess wird beendet.
Bezugszeichenliste
1 Falzvorπchtung
2 Falzbett
3 Falzbacken
4 Falzbackenträger
5 Fügewerkzeug
6 Hebel (Schweißarm)
7 Schweißelektrode
8.8' Hebelelement (Massearm)
9.91 Masseelektrode
10 Achse
10" Schwenkachse (Schwenkpunkt)
11 Vorhubzylinder
12 erste schräge Ebene
13 Unterkeil
14 Führungsbolzen
15 Kappe
16 zweite schräge Ebene
17 Oberkeil
18 Schraubenfedern
19 Rückhubzylinder
20 Kolbenstange
21 Abdeckung
22 Falz
23 Innenblech
23' Außenblech
24 Aussparung
25 Gelenkhebel

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen (23,23'), insbesondere Karosserieblechen in Automobilen, zumindest beinhaltend ein Falzbett (2) zur Aufnahme mindestens zweier Bleche (23,23'), Falzbacken (3), die in Wirkverbindung mit zugehörigen Falzbackenträgern (4) stehen sowie mindestens ein thermisches Fügewerkzeug (5) und mindestens eine Masseelektrode (9), wobei zumindest das Fügewerkzeug (5) nicht am Falzbacken (3) befestigt ist und als lineare Zustelleinrichtung einen vom Falzbett (2) weg gerichteten Hebel (6) beinhaltet und der Hebel (6) raußerhalb des Falzbettes (2) einen Schwenkpunkt (10') aufweist, um welchen das Fügewerkzeug (5) nach Art eines Kniehebels in eine Betriebsbzw. Außerbetriebsstellung schwenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügewerkzeug (5) durch ein Schweiß- (7) oder ein Lötwerkzeug gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Falzbacke (3) mit einer Aussparung (24) versehen ist, in welche der mit dem Fügewerkzeug (5) zusammenwirkende Hebel (6) oder die lineare Zustelleinrichtung in Richtung des Falzes (22) zustellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) an Rahmenteilen der Vorrichtung (1) gelenkig gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (6) oder die lineare Zustelleinrichtung über Betätigungselemente (11,14,19) oder Hilfsmittel (13,15,17) aus einer Außerbetriebsstellung in eine Betriebsstellung und umgekehrt führbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein über ein Medium betätigbarer Zylinder (11) über Hilfsmittel (13,15,17) mit einem ersten Betätigungselement (14) in Wirkverbindung steht, so dass der Hebel (6) oder die lineare Zustelleinrichtung bei Aktivierung des Zylinders (11) in seine Betriebsstellung führbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein weiteres Betätigungselement (19,20) , das dem ersten Betätigungselement (14) gegenüberliegt und nach dem Fügen des Falzes (22) den Hebel (6) oder die lineare Zustelleinrichtung in seine Außerbetriebsstellung zurückbewegt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmittel (13,17) durch mit schrägen Ebenen (12,16) versehene Keile gebildet sind, von denen einer durch Bauteile (13) des Zylinders (11) in Richtung des anderen Keiles (17) zustellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Hebel (6) Federelemente (18) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (9) außerhalb des Hebels (6) an einen Hebelement (8) vorgesehen ist, das etwa parallel zum Hebel (6) verläuft und um die gleiche Schwenkachse (10') wie der Hebel (6) bewegbar ist.
EP08735121A 2007-06-01 2008-04-10 Vorrichtung zum randseitigen verbinden von blechen Withdrawn EP2155414A1 (de)

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DE102007025854A DE102007025854B3 (de) 2007-06-01 2007-06-01 Vorrichtung zum randseitigen Verbinden von Blechen
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EP (1) EP2155414A1 (de)
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BR (1) BRPI0812171A2 (de)
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