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Die Erfindung betrifft eine Folienspleißstation.
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Beim Verpacken mit Folie wird üblicherweise eine Folie von einer Vorratsrolle abgerollt. Wenn diese Folie zu Ende geht, wird sie mit der Folie einer neuen Rolle verbunden, also gespleißt, sodass der Anfang der neuen Folie durch das Ende der auslaufenden Folie mitgenommen wird. Dazu weist eine Folienspleißstation üblicherweise eine erste und eine zweite Abrollrichtung für je eine Folienrolle auf.
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Eine derartige Folienspleißstation wird beispielsweise beim Verpacken von Getränkegebinden mit Schrumpffolie eingesetzt. Hierbei kann die Folienspleißstation unterhalb der Förderlinie für die Gebinde angeordnet sein, um eine kompakte Verpackungsmaschine zu erhalten. Dies führt jedoch dazu, dass die Folienspleißstation nicht leicht zugänglich ist.
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Aus der
EP 0 464 003 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden einer ersten Bahn schweißbaren Folienmaterials an eine zweite Bahn bekannt. Hierbei wird der Anfang einer aufgerollten Folie um ein bewegliches Element mit einer Schweißschiene herumgelegt und anschließend in eine Position verschwenkt, in der die beiden Folienbahnen miteinander verschweißt werden können. Hierbei zeigt der Folienanfang an der Schweißstelle in Richtung auf die zuvor abgerollte Rolle, sodass jeweils die der Rollenmitte zugewandten Seiten der Folien miteinander verschweißt werden.
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Nachteilig ist hierbei, dass die Schweißschiene in einen Bereich schwenkbar sein muss, in den das Bedienpersonal leichten Zugang hat. Dies führt zu einer Verletzungsgefahr, da die Schweißschiene heiß sein kann. Weiterhin kann das andauernde Anliegen der Folie auf der Schweißschiene zu einem Verkleben und damit zu unerwünschten Störungen führen. Ungünstig ist auch die raumgreifende Bewegung der Schweißschiene und das Versetzen der Folienrollen nach dem Anspleißen aus einer ersten Position in eine zweite Position.
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Aus der
EP 0 749 924 A1 ist ein Verfahren zum Verschweißen zweier jeweils von einer Vorratsrolle kommenden Folienbahnen in einer Verpackungsmaschine, sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Hierbei muss vor dem Verschweißen der Folienanfang der neuen Rolle zwischen einer zylindrischen Schiene und zwei Andrückschienen hindurchgefädelt und anschließend zwischen der zylindrischen Schiene und einer Klemmleiste durchgeführt werden. Dann kann der Folienanfang zwischen der Klemmleiste und der zylindrischen Schiene festgeklemmt werden. Dies muss in unmittelbarer Nähe zu der ablaufenden Folie geschehen. Ein derartiger Einfädelvorgang ist sehr umständlich, sodass hier viel Zeit benötigt wird, und in sicherheitstechnischer Hinsicht bedenklich, wenn er bei laufender Folienbahn erfolgen muss.
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Weiterhin wird der Folienanfang um einen wegbewegbaren Stab geführt der dazu dient, die verschweißten Folien von zwei Heizleisten zu entfernen, um so ein Abkühlen der Schweißnaht durch die Umgebungsluft zu ermöglichen. Hierbei entsteht eine Zugkraft auch an derjenigen Schweißstelle der Folienbahn, die zur weiteren Verarbeitung abläuft. Dies kann leicht zu Fehlfunktionen führen, falls das Entfernen von der Heizleiste zu Beschädigungen (Reißen) der Schweißnaht führt.
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Aus der
AT 385 969 B ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer wärme- und zugfesten Verbindung zwischen den Enden von bahnförmigen Materialien bekannt und ein Ende von bahnförmigem Material kann zwischen einem festen und einem beweglichen Klemmbacken eingeklemmt werden.
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Aus der
US 3,769,124 A ist eine Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Spleißen von schichtartigem Schaummaterial bekannt. Mit einem bewegbarem Draht werden jeweils die Enden, die zu verbinden sind, abgeschnitten und dadurch erwärmt, sodass die geschnittenen Enden verbunden werden können.
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Die
DE 695 08 265 T2 offenbart eine Vorrichtung zum Verbinden von Folien bei der ein anzuspleißendes Ende von einem Dauermagneten und einem Halterahmen gehalten wird.
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DE 100 57 597 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Speichern und Abwickeln von Materialrollen in Buchbindermaschinen bei der ein Materialende in einer Klemm- und Schneideeinrichtung gehalten ist.
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Aus der
GB 1 184 591 A ist eine Vorrichtung zum Zuführen von Verpackungsmaterial aus thermoplastischem synthetischem Kunststoff offenbart. Hierbei ist der Anfang einer neuen Folienrolle um einen Schweißkopf
6 geschlagen, der zwei Einsatzseiten hat. Das umgeschlagene Ende wird zwischen zwei Schienen gehalten. Auch hierbei ist das Einfädeln des Folienanfangs an dem Schweißkopf vorbei sehr umständlich und mit Gefahren für das Bedienpersonal verbunden, da der Schweißkopf auch hier heiß sein kann und die ablaufende Folienbahn in Bewegung ist. Weiterhin kann die Folie beim Einfädeln um den Schweißkopf beschädigt werden, falls dieser noch heiß ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Bereitstellung neuer Folien für eine Folienspleißstation zu verbessern.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Folienspleißstation nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6.
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Bei der Folienspleißstation ist eine Halteeinrichtung zum ortsfesten Halten der Folie vorgesehen. Neben der ortsfesten Halteeinrichtung ist eine bewegbare Transfereinrichtung vorgesehen, mit der die Folie in die Spleißposition geführt werden kann.
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Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, die Folie durch das Bedienpersonal mit der Halteeinrichtung in ihrer Position zu fixieren und von einer anderweitig betätigbaren Transfereinrichtung in den Bereich der Spleißeinrichtung, also einen Gefahrenbereich, zu bringen.
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Es ist kein aufwendiges „Einfädeln” nötig.
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Die Halteeinrichtung kann aus einem Klemmstab bestehen, der an einer geeigneten Stelle des Folienanfangs die Folie einklemmt. Dieser Klemmstab ist hierbei lose, d. h. nicht fest mit der Folienspleißstation verbunden. Dies erleichtert die Handhabbarkeit beim Einklemmen der Folie in den Klemmstab. Der Klemmstab mit der darin eingeklemmten Folie seinerseits wird in eine passende Halterung oder Lagerung eingelegt werden, um so die Folie in Bezug auf die Folienspleißstation wohl definiert anzuordnen.
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Die Spleißeinrichtung ist beispielsweise eine Schweißstation, die eine Schweißung mit Wärme, Ultraschall oder ähnlichem erzeugen kann. Hierbei wird die Folie beim Schweißen zwischen einem Schweißelement und einem Wiederlager angeordnet, wobei das Wiederlager durch die Transfereinrichtung selbst gebildet wird. Das Schweißelement kann ein Heizelement sein.
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Ein Heizelement kann dazu mit zwei Heizflächen ausgebildet sein, die beabstandet sind. Diese beiden auf einer Seite der Folien angeordneten Heizflächen führen zum Erwärmen der Folie in zwei Zonen. Die eine erwärmte Zone kann dazu verwendet werden die abzutrennenden Folienreste von der gespleißten Folienbahn abzutrennen, wohingegen die andere erwärmte Zone dazu dienen kann, die Verschweißung zwischen dem Ende der auslaufenden und dem Anfang der beginnenden Folienbahn zu bilden.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen Sensor zum Erkennen von einem Muster auf der ablaufenden Folie vorzusehen, sodass das Muster der ablaufenden Folie in einer vorbestimmten Lage bezüglich der Spleißeinrichtung beim Spleißen liegt. Falls die Folie bedruckt ist, ist es beispielsweise von Vorteil, wenn das Verschweißen an einer unbedruckten Stelle stattfindet, da der Aufdruck beim Schweißen von Folie hinderlich sein kann.
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Bei den Verfahren wird der Anfang einer Folie in einer Halteeinrichtung zum ortsfesten Halten der Folie fixiert. Dann wird die Folie mit einer Transfereinrichtung in die Spleißposition transferiert, um dort an das Ende einer auslaufenden Folie gespleißt zu werden. Die Spleißposition ist durch die Position definiert, an der das Spleißen durch die Vorrichtung stattfinden kann.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Spleißstation und des Verfahrens anhand der anliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1 bis 3, 5 und 6 eine schematische Darstellung einer Folienspleißstation in verschiedenen Verfahrenszuständen, und
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4 eine schematische Schnittzeichnung eines Schweißelements.
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1 zeigt eine Folienspleißstation, mit zwei Abrolleinrichtungen 4, 5 auf denen jeweils eine Folienrolle 6, 7 angeordnet ist. Bei dem in 1 gezeigten Zustand ist die Folienrolle 6 fast abgerollt, sodass die Folie der vollen Folienrolle 7 angespleißt werden soll. Die Folienspleißstation 1 verfügt über Umlenkrollen 8, 9 über die die Folien der Abrolleinrichtungen 4, 5 jeweils umgelenkt werden können. Eine im unteren Bereich der Folienspleißstation angeordnete Rolle 17 dient zum Umlenken der jeweils auslaufenden Folienbahn.
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Sowohl die Abrolleinrichtung 4 als auch die Abrolleinrichtung 5 können jeweils mit einem geeigneten Antrieb, als auch mit einer geeigneten Bremse ausgerüstet sein. Die Bremse dient dazu, eine gewisse Folienspannung in der Folienspleißstation zu ermöglichen. Ein Antrieb dient dazu, keine zu hohen Spannungen in der Folie entstehen zu lassen.
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Zwischen den Umlenkrollen 8, 9 sowie der Umlenkrolle 17 sind auf der rechten Seite ein Schweißkopf 13 und ein Schieber 15 angeordnet. Der Schweißkopf 13 und der Schieber 15 sind quer zum Folienlaufweg beweglich angeordnet. Der Schweißkopf kann in die Schweißposition (s. 3) bewegt werden. Der Schieber 15 kann in die Bahn der ablaufenden Folie 2 bewegt werden.
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Eine Klemmleiste 11, die wahlweise in der Halterung 12a oder 12b fixiert bzw. abgelegt werden kann, ist in 1 in einem Zustand dargestellt, in der die Folie 3 der Rolle 7 in die Klemmleiste 11 eingeklemmt ist.
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Die Folie 2 der Rolle 6 wird durch die Umlenkrollen 8 und 17 umgelenkt und läuft in Richtung 18 ab zu dem Folienverbraucher aus. Dies kann beispielsweise eine Verpackungsmaschine mit einer Folieneinschlagstation sein.
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Eine Transfereinrichtung 10, die ein fester Stab oder auch eine beweglich aufgehängte Rolle sein kann, ist oberhalb der Umlenkwalzen 8, 9 sowie den Halterungen 12a, 12b positioniert.
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Diese Transfereinrichtung 10 kann zwischen der Umlenkrolle 8 und dem Halter 12a auf der einen Seite sowie der Umlenkrolle 9 und dem Halter 12b auf der anderen Seite nach unten hindurchbewegt werden.
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Auf der linken Seite gegenüber von dem Schweißkopf 13 ist ein gleichartiger Schweißkopf 14 spiegelsymmetrisch angeordnet. Der Schweißkopf 14 kann auf die linke Seite der Transfereinrichtung 10 in der abgesenkten Position (s. 3) bewegt werden. Dies entspricht der Spleißposition, falls mit dem Schweißkopf 14 geschweißt wird. Ebenso ist gegenüber dem Schieber 15 spiegelsymmetrisch ein Schieber 16 angeordnet. Der Schieber 16 kann in die Bahn einer Folie 3 eingeschoben werden, die über die Rollen 9 und 17 abläuft.
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Bei der Umlenkrolle 17 ist ein weiterer Schieber 24 angeordnet, der mit der Umlenkrolle 17 so zusammenwirken kann, dass die Folie zwischen der Umlenkrolle 17 und dem Schieber 24 eingeklemmt und somit gehalten wird.
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Die Funktionsweise der Folienspleißstation 1 soll anhand der Figuren erläutert werden.
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In 1 ist der Zustand gezeigt, in dem eine neue Folie 3 einer neuen Folienrolle 7 soweit abgerollt ist, dass sie in die Klemmleiste 11 eingeklemmt werden konnte und die Klemmleiste 11 in die Halterung 12a gelegt wurde. Die Folie 3 ist hierbei leicht gespannt. Die Folie 3 könnte aber auch leicht durchhängen und auch Kontakt mit der Walze 9 haben.
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Die Folie 2 der alten Folienrolle 6 wird in Richtung 18 über die Umlenkrollen 8 und 17 abtransportiert.
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Der Transport kann intermittierend als auch kontinuierlich sein.
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Ein geeigneter Sensor kann die bevorstehende Erschöpfung der Folienrolle 6 erkennen. Dies kann beispielsweise ein Sensor zum Messen des Durchmessers der Rolle 6 sein, als auch ein Sensor der bestimmte Markierungen auf der Folie 2 erkennt, die das bevorstehende Ende der Folie 2 anzeigen.
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Wie in 1 zu erkennen, ist die Folie 3 nicht um beispielsweise einen Schweißkopf oder ähnliches herumgelegt oder herumgeführt worden, sodass ein kompliziertes Einfädeln oder Justieren der Folie nicht nötig ist. Lediglich in die leicht handhabbare Klemmleiste 11 muss die Folie 3 an einer geeigneten Position, z. B. passend zu einem Druckbild eingeklemmt sowie dann in die Halterung 12a eingelegt werden. Ein wie auch immer geartetes Einfädeln der Folie in einem vorbestimmten engen Raum ist hierbei nicht nötig, sodass das Vorbereiten der Folie 3 wenig Zeit beansprucht. Das Einbringen der Folie 3 in die in 1 gezeigte Position wird auch erheblich durch die Klemmleiste 11 erleichtert, die von der Folienspleißstation unabhängig, d. h. lose, ist. Dadurch, dass der Anfang der forminstabilen Folie 3 durch die feste Klemmleiste 11 fixiert ist, ist die Handhabung der Folie 3 deutlich erleichtert. So kann die Klemmleiste 11 an die Folie 3 außerhalb der Folienspleißstation angebracht werden, ohne dass die Walzen oder ähnliches hinderlich sind. Die in die Klemmleiste 11 eingeklemmte Folie 3 kann dann recht einfach durch Einlegen der Klemmleite 11 in die Halterung 12a positioniert werden.
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Die Klemmleiste 11 muss nicht wie in 1 am unmittelbaren Anffang der Folienbahn 3 angeordnet sein. Falls die Folie 3 beispielsweise ein Muster aufweist oder der unmittelbare Anfang der Folien 3 durch Transport oder ähnlichem beschädigt ist, kann die Klemmleiste auch an einer von dem unmittelbaren Anfang etwas beabstandeten Anfangsposition der Folie 3 angeordnet werden.
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Falls die Folie 3 ein beispielsweise aufgedrucktes Muster trägt, muss die Klemmleiste 11 an einer vorbestimmten Position in Bezug auf dieses Muster angeordnet werden, sodass die Folie anschließend beim Schweißen an einer vorbestimmten Stelle geschweißt werden kann. Diese Stelle ist vorzugsweise eine Stelle ohne Aufdruck.
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Ausgehend von dem per Hand vorbereiteten Zustand der Folie 3, wie er in 1 gezeigt wird, wird die Folie 3 mit der Transfereinrichtung 10 in die Schweißposition geführt. Dies geschieht durch ein maschinelles Absenken der Transfereinrichtung 10. Das Absenken der Transfereinrichtung 10 kann elektrisch, pneumatisch, mit Handkurbelantrieb oder ähnlichem geschehen. Die Transfereinrichtung 10 fährt hierbei zwischen der Umlenkwalze 9 und der Klemmleiste 11 in der Halterung 12a hindurch und nimmt dabei die Folie 3 mit. Die Folie 3 wird dabei etwas weiter von der Rolle 7 abgerollt. Die Transfereinrichtung 10 zieht die Folie 3 hierbei soweit, bis die Transfereinrichtung 10 gegenüber von dem Schweißkopf 13, also vor dem aktiven Teil des Schweißkopfes 13, angeordnet ist. Die Folienbahn 2 kann währenddessen ungestört weiter abgefordert werden.
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In 2 ist der Zustand gezeigt, bei dem die Folie 3 nun vollends zum Spleißen vorbereitet ist. Die Transfereinrichtung fädelt durch das Hindurchführen zwischen der Klemmleiste 11 und der Umlenkwalze 9 die Folie in wohldefinierter Weise in die Spleißposition ohne dass es hierzu einer Positionierung der Folie per Hand bedarf.
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Soll die Folie 3 an die Folie 2 gespleißt werden, so fährt zunächst der Schieber 24 aus, um die ablaufende Folienbahn 2 mit der Umlenkwalze 17 zu fixieren. Anschließend fährt der Schweißkopf 13 aus und drückt die Folien 2 und 3 zusammen gegen die Transfereinrichtung 10 (siehe 3).
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4 zeigt eine Detailvergrößerung des Schweißkopfes 13.
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An dem vorderen Ende des Schweißkopfes 13 ist ein beheizbares Sickerband 19 angeordnet. Das Sickerband 19 weist eine Sicke 23 auf. Die Sicke 23 kann hohl oder gefüllt sein.
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Das Sickenband 19 ist durch externe Heizeinrichtungen beheizbar oder dadurch, dass es selber einen elektrischen Widerstand aufweist, der ausreicht, das Sickenband 19 durch elektrischen Strom zu heizen.
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Das Sickerband 19 weist zwei flache Bereiche 20, 21 auf, die sich in Richtung quer zu der Folienbahn auf die Folien 2, 3 legen können. Als Wiederlager dient die Transfereinrichtung 10.
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Durch das Sickerband 19 werden die Folien 2, 3 in den Bereichen 20, 21 erwärmt; im Bereich der Sicke 23 werden die Fallen nicht oder nicht so stark erwärmt.
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Bei dem in 4 gezeigten Zustand, der dem Zustand in 3 entspricht, ist das Sickenband 19 fest auf die Folien 2, 3 gedrückt. Auch ein Teil des Schweißkopfes 13 kann auf die Folien 2, 3 zur Fixierung drücken, auch wenn dies in 4 nicht dargestellt ist. Bei dem in 3, 4 dargestellten Zustand wird, während die Folien 2, 3 durch das Sickenband 19 bzw. den Schweißkopf 13 gehalten sind, der Schieber 15 ausgefahren (siehe 5). Durch das Einschieben des Schiebers 15 in die Bahn der Folien 2, 3 wird die Folienspannung erhöht. Dies geschieht auf derjenigen Seite des Schweißkopfes 15, auf der die Folienstücke angeordnet sind, die nicht weiter verwendet werden, sondern nach dem Spleißen in der Folienspleißstation zurückbleiben und auf andere Weise entfernt werden.
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Durch das erhöhen der Folienspannung mit dem Schieber 15 reißen die Folien 2, 3 an der durch den Bereich 20 des Sickenbands 19 entstandenen erwärmten Stelle von den nach unten ausgehenden Folienteilen der Folien 2, 3 ab. Der Bereich 20 des Sickerbandes 19 dient also dazu, die Folie zum Trennen zu erwärmen wohingegen der Bereich 21 des Sickerbandes 19 dazu dient, die Verschweißung der Folien zu gewährleisten. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Folien 2, 3 zwischen dem Sickenband 19 und dem Schieber 15 nicht etwa auch durch den Schieber 13 festgehalten werden.
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Anschließend werden der Schweißkopf 13, der Schieber 15 und der Schieber 24 in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig in ihre jeweilige Ausgangsposition zurückgefahren. Der Folienabtransport in Richtung 18 kann dann weiter erfolgen. Hierbei wird nun die Folie 3 von der neuen Rolle 7 abgerollt.
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Wie in 6 zu erkennen ist, ist an der Schweißstelle 25 keine Lasche oder loser Überrest von anderer Folie vorhanden. Vielmehr kann die so geschweißte Folie ohne weitere Maßnahmen direkt in dem weiteren Verpackungsvorgang verwendet werden.
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Ebenso wie das Spleißen einer neuen Folie 3 an eine Folie 2 erläutert wurde kann mit dem Schweißkopf 14 und dem Schieber 16 in spiegelsymmetrischer Weise verfahren werden. Dabei wird eine rechts angeordnete neue Folie an eine Folie angespleißt, die von einer Rolle kommt die links angeordnet ist und sich erschöpft. Der Folienanfang der neuen Rolle wird ganz entsprechend mit der Klemmleiste 11 in der Halterung 12b fixiert.
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Falls Folien verwendet werden, die ein Muster aufweisen, beispielsweise durch einen periodischen Aufdruck, kann es gewünscht sein, die Folien 2 und 3 an vorbestimmten Stellen zu verbinden. Die Folie 3 kann dadurch mit einer vorbestimmten Stelle in die Spleißposition gebracht werden, dass die Halteeinrichtung an einer bestimmten Position der Folie 3 angebracht wird, sodass beim Transferieren der Folie zu der Spleißposition diese mit der gewünschten Position angeordnet wird.
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Für die auslaufende Folie 2 kann ein Sensor 22 vorgesehen sein, der das Muster bzw. charakteristische Teile des Musters oder sonstige der Periodizität des Musters entsprechende Markierungen, der Folie erkennt. Damit ist es möglich, die Folie mit einer gewünschten Stelle an die Spleißposition zu bringen. Der Sensor 22 kann beispielsweise eine Kamera oder eine Lichtschranke sein. Dabei kann der Sensor 22 stromab der Spleißposition vorgesehen sein, sodass unabhängig davon, von welcher Abrolleinrichtung eine Folie abgerollt wird, eine Erkennung mit ein- und demselben Sensor 22 möglich ist. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, den Sensor 22 stromauf der Spleißposition vorzusehen, sodass für jede Folie ein Sensor eingesetzt wird.
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Weiterhin ist es möglich, wenn zusätzlich zu dem Sensor 22 ein Wegmesssystem vorgesehen ist, mit dem es möglich ist, die Länge der Folie, die nach Erkennung einer bestimmten Position der Folie durch den Sensor 22 abgelaufen ist, zu bestimmen. Dieser Sensor kann beispielsweise bei der Umlenkwalze 17 vorgesehen sein, der aus der Rotation der Walze 17 die abtransportierte Länge der Folie durch beispielsweise Aufintegration des Signals eines Drehratensensors ermittelt. Durch Zusammenwirken des Sensors 22 mit dem Wegmesssystem kann die ablaufende Folie dann an jeder beliebigen Position in Bezug auf das Muster an der Spleißposition angeordnet werden.
