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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines Druckproduktes
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 7.
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Bei
Bogendruckmaschinen ist es bekannt, Bogen mit Blasluft und/oder
Saugluftvorrichtungen berührungsfrei
entlang von Führungselementen,
wie Leitblechen, zu fördern.
Bei diesen Vorrichtungen wird ein Bogen mit Luft angeströmt und damit
vom Führungselement
angehoben. Nachteilig ist, dass abströmende Luft Abweichungen von
einer gewünschten
Förderbahn
verursacht. Wenn z. B. Bogen entlang eines Leitblechs mit Luftdüsen gefördert wird,
dann kann die Schwebehöhe
der Bogen an den Rändern
des Leitblechs höher
liegen als im inneren Bereich des Leitblechs. Um die gewünschte Förderbahn
annähernd
zu erreichen, wird die Geometrie des Leitblechs und die Geometrie,
Anzahl, Lage und Orientierung der Luftdüsen so gestaltet, dass die
Störungen
durch die abströmende
Luft gemindert werden.
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Beim
Fördern
von Bogen auf Zylindern können
Blasluftrohre vorgesehen werden, aus denen in gerichteter Form Luft
ausströmt,
mit der ein Bogen auf der Mantelfläche des jeweiligen Zylinders
gehalten werden soll. Auch hier wirkt die abströmende Luft störend, in
dem die Lage eines Bogens in Teilbereichen instabil wird.
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Aus
der
DE 100 28 667
A1 ist ein Verfahren zum Ablösen eines Bedruckstoffs von
einem Druckfarbe führenden
Zylinder bekannt, wobei Ultraschallwellen in einem zwickelförmigen Raum
zwischen dem Bedruckstoff und dem Zylinder gerichtet. Mit den Ultraschallwellen
werden Abrissfäden
feuchter Druckfarbe zertrennt, die sich zwischen dem Zylinder und
dem Bedruckstoff bilden, wenn der Bedruckstoff den Druckspalt verlässt.
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Aus
der JP-36237 (A) ist ein Ultraschallförderer bekannt, bei dem zum
Fördern
eines flachen Artikels in einem Führungselement Längs- und
Biegeschwingungen erzeugt werden. Der Artikel liegt beim Fördern auf
den Führungselementen
auf.
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Bei
einer Ultraschalltransportvorrichtung nach JP 6-14159 (U) werden
eine Vielzahl von Ultraschalltriebsystemen verwendet, die in einer
Ebene angeordnet sind. Durch Ansteuern der Triebsysteme erhalten
Bogen in direktem Kontakt Bewegungsimpulse in eine gewünschte Richtung.
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Bei
der Lösung
gemäß JP 3-21044
(U) ist eine Transportvorrichtung mit einem Ultraschallmotor ausgestattet,
der zum Fördern
eines Transportgutes durch phasenmäßiges Ansteuern von Piezoelementen
in einem elastischen Tranportband Wanderwellen erzeugt.
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Aus
der JP 7-304534 (A) ist eine Bogentransportvorrichtung bekannt,
bei der Ultraschallvibratoren so angesteuert werden, dass diese
eine eliptische Bewegung ausführen.
Die Vibratoren wirken mit Gegendruckelementen zusammen.
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Bei
der Vorrichtung zum Transport von Bogen nach JP 2-52852 (U) wirken
Reibrollen mit einer Ultraschallvibrationsplatte zusammen.
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Bei
den oben angeführten
Lösungen
befindet sich das zu transportierende Werkstück zumindest teilweise im Kontakt
mit Förderelementen,
die mit Ultraschall beaufschlagt sind. Hierbei besteht die Gefahr,
dass das Werkstück
beschädigt
wird. Insbesondere beim Fördern
von Bogen kann die Qualität eines
Aufdruckes beeinträchtigt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fördern eines
Druckproduktes anzugeben, welche ein berührungsloses Fördern eines
Druckproduktes mit Ultraschall ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Eine
Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Druckprodukt so mit Ultraschall beaufschlagt, dass es berührungslos
entlang eines Förderweges
bewegt wird. Dabei entsteht keine gerichtete Luftströmung. Ein
Ultraschallsender kann so angesteuert werden, dass eine Schallwelle
mit einem von Null verschiedenen Gesamtimpuls erzeugt wird, der
eine Kraftwirkung so auf das Druckprodukt ausübt, dass es von einem Leitelement
abhebt und Förderrichtung
bewegt wird. Es ist vorteilhaft, wenn die für einen Impuls nötige Luftmenge
von einem Ultraschallsender ausgehend durch eine Leitebene hindurchgefördert wird.
Die Frequenz der vom Ultraschallsender ausgehenden Wellen kann dabei
auf einen Abstand zum Druckprodukt abgestimmt sein. Der Arbeitsabstand
kann laufend von einem Sensor erfasst werden, wobei der Sensor baulich
mit dem Ultraschallsender vereinigt sein kann.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens werden Ultraschallwandler in ein Leitblech integriert
oder gegenüber
einem bogenführenden
Zylinder angeordnet. Die Ultraschallwandler erzeugen ein Schallfeld, das
mit seinem Schalldruck auf einen Bogen wirkt. In jedem Fall besteht
das Schallfeld aus einer schwingenden Luftsäule, so dass keine Luft abströmt. Ein Ultraschallwandler
kann mit einer oder mehreren Frequenzen abstrahlen. Im Extremfall
kann ein Ultraschallwandler Rauschen abstrahlen.
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Druckprodukte
im Sinne der Erfindung sind einzelne Bogen, mehrfach liegende Bogen
oder Falz- oder Faltprodukte, die einen Aufdruck besitzen oder erhalten
sollen.
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Die
Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen
noch näher
erläutert
werden, es zeigen:
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1:
ein Bogenleitblech mit integrierten Ultraschallwandlern,
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2:
eine Schnittdarstellung durch das Leitblech nach 1,
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3:
eine Anordnung von Abstandssensoren am Rand des Bogenleitblechs
nach 1,
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4:
ein Schema zum Fördern
eines Bogens auf einem Zylinder,
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5:
ein Schema zum Fördern
eines Bogens mit Ultraschall und Mehrfachreflektion,
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6:
ein Schema einer Ultraschallschwebeführung im Durchstrahlbetrieb,
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7:
eine Bogenführung
mit Ultraschallmotoren und gleichförmigen Transversalwellen,
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9:
ein Schema mit Kopplung zweier Ultraschallwandler zur Erzeugung
bestehender Wellen,
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10:
ein Schema zur Verwendung eines Ultraschallmotors im Anlegertisch
einer Bogendruckmaschine,
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11:
ein Detail des Ultraschallmotors nach 10,
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12:
ein Leitblech mit Luftdüsen
und Ultraschallmotoren, und
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13:
eine gegenüberliegende
Anordnung von Ultraschallmotoren.
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1 zeigt
ein bogenförmiges
Leitblech 1 mit integrierten Ultraschallwandlern 2.
Die Ultraschallwandler 2 sind über eine Bogenbreite 3 entlang der
Förderrichtung 4 in
mehreren gleichabständigen Reihen 5 angeordnet.
Das Leitblech 1 ist geschlossen aufgebaut und weist an
einem Rand Zinken 6 auf.
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Wie
aus der Schnittdarstellung in 2 hervorgeht,
sind die zylindrischen Ultraschallwandler 2 so im Leitblech 1 angeordnet,
dass sie bündig
mit der Leitebene 7 des Leitblechs 1 abschließen. Jeder
Ultraschallwandler 2 sendet Schallwellen 8 aus,
die zwischen der Leitebene 7 und einem zu fördernden Bogen 9 mehrfach
reflektiert werden. Die Schallwellen 8 besitzen einen von
Null verschiedenen Gesamtimpuls mit einer Kraftwirkung auf den Bogen 9, dass
er um einen Abstand 10 von der Leitebene 7 abgehoben
und in Förderrichtung 4 bewegt
wird.
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Weil
das Leitblech 1 mit schalltechnisch relevanten Zinken 6 versehen
ist, sind, wie in 3 dargestellt, zur Sicherstellung
des Abstandes 10 am Rand Abstandssensoren 11 in
das Leitblech 1 eingebettet. Mit den Abstandssensoren 11 wird
laufend der Istabstand 10 der Bogen 9 von der
Leitebene 7 erfasst. Die Signale der Abstandssensoren 11 werden in
einer Steuereinrichtung zu Stellsignalen speziell für die am
Rand liegenden Ultraschallwandler 2 verarbeitet.
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4 zeigt
eine Anwendung bei einer Bogendruckmaschine. Gezeigt ist ein Detail
aus einem Druckwerk mit einem Übertragungszylinder 12,
einem Druckzylinder 13 und Bogenleitblechen 14, 15. Am
Druckzylinder 13 befinden sich Greifer 16, in
denen ein Bogen 17 gehalten ist. Der Bogen 17 wird entlang
einer Bahn 18 gefördert.
Die Bahn 18 verläuft im
Bereich der Bogenleitbleche 14, 15 parallel zur Oberfläche der
Bogenleitbleche 14, 15. Im Bereich 19 der
Mantelfläche
des Druckzylinders 13 liegt der Bogen 17 in einem
Teilbereich glatt auf der Mantelfläche auf und in einem anderen
Teilbereich ist im Bogen 17 eine Welle 20 ausgebildet.
Zum Ausstreichen der Welle 20 ist vor dem Druckspalt 21 zwischen Übertragungszylinder 12 und
Druckzylinder 13 eine Glättvorrichtung mit einem Leitblech 22 und
zwei Reihen Ultraschallwandlern 23 angeordnet. Die Form des
Leitblechs 22 ist in Umfangsrichtung 24 der Kontur
der Mantelfläche
des Druckzylinders 13 und dem Verlauf der Welle 20 angepasst.
Die Ultraschallwandler 23 senden Schallwellen in Richtung
der Mantelfläche
des Druckzylinders 13 bzw. in Richtung der Welle 23 aus,
so dass der Bogen 17 an der Mantelfläche eng anliegt und die Welle 20 ausgestrichen
wird. Der Druckzylinder 13 ist mit einer ultraschallabsorbierenden
Schicht versehen.
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Für den Fall,
dass ein Bogen 17 auch im Bereich des Spaltes 21 geglättet werden
soll, kann, wie in 5 gezeigt, ein Leitblech 26 mit
einer Reihe Ultraschallwandlern 27 vorgesehen sein. Die
Ultraschallwandler 27 des Leitblechs 26 sind in
der Nähe des
Spaltes 21 so angeordnet und ausgerichtet, dass es zur
mehrfachen Reflektion von Schallwellen 28 am Leitblech 26,
dem Übertragungszylinder 12 und dem
Bogen 17 kommt. Das Leitblech 26 bildet vor dem
Spalt eine Kammer, in der sehr hohe Schalldrücke auftreten, die den Bogen 17 auf
die Mantelfläche des
Druckzylinders 13 drücken.
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6 zeigt
eine Variante, bei der eine Vielzahl von Ultraschallwandlern 29 gegenüber einem Leitblech 30 angeordnet
sind. Wenn ein Bogen 31 in Greifern 32 gehalten
unter den Ultraschallwandlern 29 gefördert wird, dann wird der Bogen 31 von
den Schallwellen 33 abhängig
von der Bogendicke zu einem bestimmten Anteil durchstrahlt. Unterhalb
des Bogens 31 entstehen zwischen dem Leitblech 30 und dem
Bogen 31 Mehrfachreflektionen, so dass sich unter dem Bogen 31 ein
hoher Schalldruck aufbaut, der den Bogen 31 zum Abheben
von dem Leitblech 30 bringt.
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In 7 ist
eine Vorrichtung zum Fördern von
Bogen 34 mit mehreren in Förderrichtung 35 hintereinander
angeordneten Ultraschallmotoren 36 dargestellt. Ein Ultraschallmotor 36 besteht
jeweils aus einem Ultraschallwandler 37 und einem sich
in Förderrichtung 35 erstreckenden
Leitblech 38. Die Leitebenen 39 der Leitbleche 38 haben
keinen Höhenversatz.
Die Leitbleche 38 sind jeweils am stromabwärts gelegenen
Ende mit den Ultraschallwandlern 37 gekoppelt. Das vom
Leitblech 38 abgewandte Ende des Ultraschallwandlers 37 ist über einen
Halter 40 mit dem Gestell 41 einer drucktechnischen
Maschine verbunden. Beim Fördern
der Bogen 34 werden die Ultraschallwandler 37 angesteuert,
so dass in den Leitblechen 38 jeweils stehende Transversalwellen 42 entstehen. Über den
Leitblechen 38 entstehen Schalldrücke, die den Bogen 34 über den
Leitblechen 38 schweben lassen. Die Anordnung der Leitbleche 38 ist
in 7 nur beispielhaft in einer Ebene dargestellt.
Die Leitbleche 38 kömmen
auch entlang einer gekrümmten
Bahn angeordnet sein.
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8 zeigt
eine besondere Ausführungsform
eines Ultraschallmotors 36 nach 7. Ein Leitblech 43 ist
entgegen der Förderrichtung 35 spitz
zulaufend ausgeführt.
Beim Ansteuern des mit dem Leitblech 43 verbundenen Ultraschallwandlers 37 entstehen
im Leitblech 43 stehende Transversalwellen 44 mit
steigender Amplitude entgegen der Förderrichtung 35. Dadurch
erhalten die Bogen 34 eine Kraftkomponente senkrecht zur
Förderrichtung 35 und
in Förderrichtung 35.
Der jeweilige Bogen 34 wird schwebend in Förderrichtung 35 bewegt.
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Bei
einer Variante nach 9 sind zwei Ultraschallwandler 45, 46 an
den Enden eines Leitblechs 47 vorgesehen. Die Ultraschallwandler 45, 46 sind
mit Haltern 48, 49 fest an einem Gestell 50 angeordnet.
Die Ultraschallwandler 45, 46 werden mit einer
zeitveränderlichen
Phasenverschiebung angesteuert, so dass im Leitblech 47 eine
in Förderrichtung 35 wandernde
stehende Welle 51 entsteht. Ein zu fördernder Bogen 34 schwebt über dem
Leitblech 47 und wird in Förderrichtung 35 bewegt.
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In 10 ist
eine Anwendung der Erfindung im Anleger einer Druckmaschine dargestellt.
Gezeigt ist ein Anlegertisch 52 auf dem ein Bogen 53 in
Förderrichtung 54 gegen
Vordermarken 55 und Seitenmarken 56 gefördert wird.
An dem den Vordermarken 55 zugewandten Rand des Auslegertisches 52 sind Ultraschallmotoren 57 bis 61 angeordnet.
Die Ultraschallmotoren 57 bis 61 besitzen den 11 gezeigten
Aufbau. Jeder Ultraschallmotor 57 bis 61 enthält zwei
Ultraschallwandler 62, 63 an den Enden eines rechteckförmigen Leitblechs 64.
Das Leitblech 64 liegt in der Ebene des Anlegertisches 52.
Zwischen dem Leitblech 64 und dem Anlegertisch 52 besteht ein
schmaler Spalt 65. Die längeren Seiten der Leitbleche 64 der
Ultraschallmotoren 57-59 liegen in Förderrichtung 54.
Die kürzeren
Seiten der Leitbleche 64 der Ultraschallmotoren 57-59 liegen
auf einer Geraden parallel zur Anschlaglinie 66 der Vordermarken 55 und
senkrecht zur Förderrichtung 54.
Das Leitblech 64 des Ultraschallmotors 58 liegt
auf Bogenmitte 67. Die Leitbleche 64 der Ultraschallmotoren 57, 59 liegen
symmetrisch zur Bogenmitte 67. Die längeren Seiten der Leitbleche 64 der
Ultraschallmotoren 60, 61 liegen parallel zur
Anschlaglinie 66. Die Ultraschallmotoren 60, 61 sind
symmetrisch zur Bogenmitte 67 zwischen den Ultraschallmotoren 57, 58 bzw. 58, 59 angeordnet.
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Die
Ultraschallmotoren 57-61 werden z. B. so angesteuert,
wie zu 9 beschrieben. Die stehenden Wellen in den Leitblechen 64 der
Ultraschallmotoren 57-59 lassen den Bogen 53 an
seiner Vorderkante vom Anlegertisch 52 abheben und bringen die
Vorderkante in Förderrichtung 54 zur
Anlage an die Vordermarken 55. Die stehenden Wellen in
den Leitblechen 64 der Ultraschallmotoren 60, 61 fördern den
Bogen 53 senkrecht zur Förderrichtung 54 gegen die
Seitenmarken 56.
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Optional
können
weitere Ultraschallmotoren oberhalb des Förderpfades der Bogen 53 vorgesehen
werden. Weiterhin können
Sensoren vorgesehen werden, die die Bogenlage erfassen und deren Signale
für eine
Regelung der Bogenlage verwendet werden.
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In 12 ist
ein Führungsblech 68 zum
Fördern
von Bogen dargestellt. In das Führungsblech 68 sind
drei Reihen 69-71 von Ultraschallmotoren 72 integriert.
Jeder Ultraschallmotor 72 besitzt einen Aufbau mit einem
rechteckförmigen
Leitblech und Ultraschallwandlern, wie zu 7-9 beschrieben. Die
Reihe 70 liegt auf Bogenmitte 73. Die Reihen 69, 71 verlaufen
symmetrisch zur Bogenmitte 73. Neben den Ultraschallmotoren 72 in
der Reihe 70 sind symmetrisch zwei Reihen 74, 75 Luftdüsen 76 in
das Führungsblech 68 integriert.
Die Ausströmrichtungen 77 der
Luftdüsen 76 liegen
jeweils senkrecht zur Förderrichtung 78 der
Bogen. Wenn sich ein Bogen dem Führungsblech 68 nähert, dann
wird er durch die Wirkung der Ultraschallmotoren 72 gestützt und
in Förderrichtung 78 bewegt.
Die nach außen
gerichteten Düsen 76 bewirken
ein Straffen der Bogen.
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Das
in 12 gezeigte Führungsblech 68 kann
auch entlang einer gekrümmten
Bahn geformt sein. Es ist möglich,
Bogen ohne Luftunterstützung durch
Luftdüsen 76 zu
fördern.
Beim Fördern
können die
Bogen in Greifern gehalten sein. In diesem Fall halten die Ultraschallmotoren 72 einen
Bogen auf Distanz zum Führungsblech 68.
Weiterhin können Sensoren
genutzt werden, um die Bogenlage zu erfassen und zu regeln.
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13 zeigt
eine Vorrichtung zum Fördern von
Bogen 70 mit paarweise gegenüber liegend angeordneten Ultraschallmotoren 80.
Die Ultraschallmotoren 80 sind in Leitbleche 81, 82 integriert,
die parallel angeordnet einen Förderkanal 83 bilden.
Die Ultraschallwandler der Ultraschallmotoren 80 werden so
angesteuert, dass ein Bogen 79 im Förderkanal 83 berührungsfrei
schwebt und in Förderrichtung 84 bewegt
wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wenn
in obiger Beschreibung der Begriff Blech gebraucht ist, dann bezeichnet
dies Gegenstände
mit einer bestimmten Form und Funktion zum Halten von Ultraschallsendern
und zur Schallreflektion. Das Material dieser Gegenstände ist
beliebig. Die in ein Blech oder dergleichen eingebauten Ultraschallsender
haben entweder eine eigene Ultraschall abstrahlende Oberfläche oder
regen andere Gegenstände,
wie Bleche, zu Schwingungen an. Bei der Verwendung von schwingenden
Blechen oder dergleichen entstehen Transversalwellen, die bei geeigneter
Ausrichtung einen Bogen in der Schwebe halten und in eine bestimmte Richtung
antreiben oder Bremsen.
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- 1
- Leitblech
- 2
- Ultraschallwandler
- 3
- Breite
- 4
- Förderrichtung
- 5
- Reihe
- 6
- Zinken
- 7
- Leitebene
- 8
- Schallwelle
- 9
- Bogen
- 10
- Abstand
- 11
- Abstandssensor
- 12
- Übertragungszylinder
- 13
- Druckzylinder
- 14,
15
- Bogenleitblech
- 16
- Greifer
- 17
- Bogen
- 18
- Bahn
- 19
- Bereich
- 20
- Welle
- 21
- Spalt
- 22
- Leitblech
- 23
- Ultraschallwandler
- 24
- Umfangsrichtung
- 25
- Schallwelle
- 26
- Leitblech
- 27
- Ultraschallwandler
- 28
- Schallwelle
- 29
- Ultraschallwandler
- 30
- Leitblec
- 31
- Bogen
- 32
- Greifer
- 33
- Schallwelle
- 34
- Bogen
- 35
- Förderrichtung
- 36
- Ultraschallmotor
- 37
- Ultraschallwandler
- 38
- Leitblech
- 39
- Leitebene
- 40
- Halter
- 41
- Gestell
- 42
- Transversalwelle
- 43
- Leitblech
- 44,
46
- Ultraschallwandler
- 47
- Leitblech
- 48,
49
- Halter
- 50
- Gestell
- 51
- Welle
- 52
- Anlegertisch
- 53
- Bogen
- 54
- Förderrichtung
- 55
- Vordermarke
- 56
- Seitenmarke
- 57-61
- Ultraschallmotor
- 62,
63
- Ultraschallwandler
- 64
- Leitblech
- 65
- Spalt
- 66
- Anschlaglinie
- 67
- Bogenmitteh
- 68
- Führungsblech
- 69-71
- Reihe
- 72
- Ultraschallwandler
- 73
- Bogenmitte
- 74,
75
- Reihe
- 76
- Luftdüse
- 77
- Ausströmrichtung
- 78
- Förderrichtung
- 79
- Bogen
- 80
- Ultraschallmotor
- 81,
82
- Leitblech
- 83
- Förderkanal
- 84
- Förderrichtung