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Die Erfindung betrifft eine Bandführung zum Führen und/oder Umlenken eines Metallbandes, als Zuführungsvorrichtung zu einer Stanz- und/oder Biegemaschine, mit einer Bandführungsrolle, die um eine Bandführungsachse drehbar ist und zur Anlage des Metallbandes eine Mantelfläche aufweist. Eine derartige Bandführungsrolle ist z. B. aus der
DE 836 744 bekannt geworden.
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Darin sind u. a. Bandführungsrollen beschrieben, die bei der Speisung einer Verarbeitungsmaschine mit mehreren Werkstoffbändern zur Führung und Umleitung der Werkstoffbänder genutzt werden. Diese Bandführungsrollen sind an Seitengestellen drehbar gelagert und dienen z. B. als Umlenkrolle für das zu transportierende Werkstoffband.
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Als Verarbeitungsmaschinen in einem solchen Verarbeitungsprozess kommen grundsätzlich abhängig von der Art des Werkstoffbands unterschiedliche Maschinentypen in Betracht. Bei metallischen Werkstoffbändern, also bei Metallbändern, sind es vor allem Stanz- und oder Biegemaschinen, die eine absatzweise, zeitlich und räumlich regelmäßig erfolgende Zuführung des Werkstoffbands erfordern.
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Hierzu werden in der Praxis so genannte Zuführvorrichtungen eingesetzt, die das Metallband von einer Werkstoffrolle, auf die das Bandmaterial zunächst aufgewickelt ist, zunehmend abspulen und der Stanz- und/oder Biegemaschine schrittweise zuführen. Beim Zuführen wird das Metallband typischerweise zwischen zwei rotierenden Vorschubwalzen hindurchgeführt, wobei die Vorschubwalzen jeweils eine Seite des Metallbandes berühren und über die dadurch entstehende Kontaktreibung das Metallband in eine Richtung transportieren.
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Um den Verarbeitungsprozess kosteneffizient zu gestalten, erfolgt die Zuführung des Metallbandes in die Stanz- und/oder Biegemaschine in der Regel mit sehr hoher Geschwindigkeit. Da das Metallband aber im Zeitpunkt der Bearbeitung, also im Moment des Stanz- und/oder Biegevorgangs, ruhen muss, sind kurzzeitig sehr hohe Beschleunigungen und Verzögerungen des Metallbandes notwendig, um dennoch einen schnellen Stanz- und/oder Biegeprozess zu ermöglichen.
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Die Werkstoffrolle, von der das Metallband zunehmend abgespult wird, weist vor allem im noch aufgespulten Zustand des Metallbandes eine vergleichsweise hohe Massenträgheit auf, die von der Zuführvorrichtung beim Abspulen des Metallbandes jedoch nur schwerlich beschleunigt bzw. verzögert werden kann. Daher wird in der Praxis die Werkstoffrolle aktiv nachgeführt, sodass das Metallband zwischen der Werkstoffrolle und der Zuführvorrichtung eine Art durchhängende Schlaufe ausbildet. Dieser begrenzte Metallbandabschnitt kann dann von der Zuführvorrichtung problemlos auch sehr schnell beschleunigt und verzögert werden.
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Um einen Verlauf des Metallbandes in Form einer durchhängenden Schlaufe zu ermöglichen, sind typischerweise im Anfangs- und Endbereich der Schlaufe zylindrische Bandführungsrollen gemäß der oben genannten Druckschrift vorgesehen, auf denen das Metallband flächig auf- bzw. anliegt und die das Metallband zumindest einseitig führen bzw. umlenken.
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Da die verwendeten Metallbänder häufig an ihren seitlichen Rändern Grate also bei Trenn- oder Formverfahren entstehende scharfkantig hervorstehende Bereiche aufweisen, und sich aus den oben genannten Beschleunigungen bzw. Verzögerungen des Metallbandes kurzzeitig auch sehr hohe Anlage- bzw. Anpresskräfte des Metallbandes auf den Bandführungsrollen ergeben, werden die Bandführungsrollen, insbesondere deren Mantelflächen, zunehmend beschädigt. Als Beschädigung stellen sich insbesondere Rillen bzw. scharfe Kanten in der Mantelfläche der Bandführungsrolle ein.
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Werden nun, wie sehr häufig bei Stanz- und/oder Biegeprozessen, aufeinander folgend unterschiedlich breite Metallbänder bearbeitet, so stellen sich die oben genannten Beschädigungen über die gesamte Breite der Bandführungsrollen ein. Dies hat in nachteiliger Weise zur Folge, dass zu einem späteren Zeitpunkt bearbeitete breitere Metallbänder über die Beschädigungen, insbesondere Rillen und Kratzer von vorher bearbeiteten schmäleren Metallbändern geführt werden. Dabei kommt es auf der Seite, auf der diese Metallbänder auf der beschädigten Bandführungsrolle anliegen, an den Metallbändern selbst zu Beschädigungen, insbesondere zu Kratzern in der Oberfläche des zu verarbeitenden Metallbandes. Eine verkratzte Oberfläche mindert jedoch die Güte des im Stanz- und/oder Biegeprozess hergestellten Endproduktes.
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Aus
DE 538 630 C ist eine Führungseinrichtung bekannt, bei der die Führungswalzen stets zickzackförmig angeordnet sind. Dies hat zur Folge, dass das zu fördernde Walzgut in seine Querrichtung beim Fördern gebogen wird und stets auf der Außenoberfläche der Führungswalzen vollflächig aufliegt.
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Aus
DE 1 502 669 C ist eine Bandführung bekannt geworden, bei der das Metallband vollflächig auf der Außenfläche einer Rolle aufliegt und gleichzeitig wird eine spurtreue des zu fördernden Metallbandes durch zwei seitlich angeordnete Führungsscheiben sichergestellt. Ohne die Führungsscheiben ist eine spurgerichtete Förderung eines Metallbandes allein durch die Rolle nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bandführungsrolle bereitzustellen, die die Nachteile herkömmlicher Bandführungsrollen mit einfachen Mitteln vermeidet und vereinfacht eine sichere Metallbandführung ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Von der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle geführte und/oder umgelenkte Metallbänder liegen aufgrund der erfindungsgemäßen Form der Mantelfläche lediglich über ihre Ränder bzw. über ihre Kanten an der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle an bzw. auf ihr auf. Daher ergibt sich ein Freiraum zwischen dem Metallband und der erfindungsgemäß ausgebildeten Mantelfläche über die gesamte Breite des Metallbands, der verhindert, dass das Metallband auf der der Bandführungsrolle zugewandten Seite in irgendeiner Form beschädigt, insbesondere verkratzt werden kann. Somit können ohne Weiteres zunächst schmälere Metallbänder über die erfindungsgemäße Bandführungsrolle geführt werden, wobei diese gegebenenfalls ihre Spuren auf der erfindungsgemäßen Mantelfläche hinterlassen können. Anschließend können breitere Metallbänder mit derselben Bandführungsrolle transportiert werden, ohne dass die breiteren Metallbänder durch den vorherigen Transport der schmäleren Metallbänder beeinträchtigt werden. Es versteht sich, dass im Anschluss das Führen und Umlenken von schmalen Metallbändern nach wie vor ohne jedwede Beeinträchtigung möglich ist.
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Des Weiteren bewirkt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Mantelfläche der Bandführungsrolle, dass das mit ihr geführte bzw. umgelenkte Metallband zentriert wird. Einer Tendenz des Metallbandes, zunehmend zu einem der Ränder der Bandführungsrolle hin zu drängen, wird durch die wannenartige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mantelfläche entgegengewirkt. Denn die von der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle einem aufliegenden Metallband entgegengebrachten Reaktionskräfte (Lagerkräfte) weisen aufgrund der gekrümmten Form der Mantelfläche immer eine zur Mitte der Bandführungsrolle ausgerichtete Komponente auf.
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Die Mantelfläche der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle ist im Vergleich zu den herkömmlichen zylindrischen Mantelflächen ausgehend von den radial nach außen hervorstehenden Außenrändern der Mantelfläche radial nach innen gekrümmt ausgebildet bzw. weist zwischen den Außenrändern eine Senke auf.
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Im Querschnitt durch die erfindungsgemäße Bandführungsrolle stellt sich die Senke als der Scheitelpunkt der erzeugenden Kurve und die Außenränder als die Anfangs- und Endpunkte der erzeugenden Kurve dar. Die Mantelfläche ist ferner rund umlaufend ausgebildet.
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Dass die Metallbänder an der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle nur über die Kanten anliegen, ist u. a. deshalb der Fall, weil Metallbänder, die in Stanz- und/oder Biegeprozessen verarbeitet werden, in der Regel eine Dicke von 0,1 mm bis 5 mm und eine Breite von maximal 1 m aufweisen. Daher sind sie ausreichend steif, um einen Durchhang und eine flächige Auflage des Metallbandes im nach innen zurück versetzten Bereich der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle (im Bereich der Senke bzw. des Scheitelpunkts der erzeugenden Kurve) zu verhindern.
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In jedem Fall sind als zu verarbeitende Metallbänder solche mit einer Mindeststeifigkeit zu wählen, die sicherstellt, dass bei einer Auf- bzw. Anlage des Metallbandes auf der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle das Metallband nicht übermäßig durchhängt und es zu einer flächigen Auf- oder Anlage des Metallbandes auf der Mantelfläche der Bandführungsrolle kommt. Ein geringfügiger Durchhang des Metallbandes beim Transportieren über eine erfindungsgemäße Bandführungsrolle ist jedoch nicht grundsätzlich nachteilig.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Bevorzugt ist eine Bandführungsrolle, bei der die erzeugende Kurve ein Kreisbogen, ein Abschnitt einer Ellipse, ein Abschnitt einer Parabel oder ein Abschnitt einer Hyperbel ist. Dadurch kann der Mantelfläche z. B. eine Wannenform mit konstanter Krümmung (Kreisbogen) verliehen werden oder modifizierte Mantelflächenformen mit einer im Bereich des Scheitelpunkts (bzw. der Senke) im Vergleich zu den Bereichen der Anfangs- und Endpunkte (bzw. der Außenränder) veränderten Krümmung (Ellipse, Parabel oder Hyperbel). Somit können je nachdem welche Metallbandbreiten am häufigsten verwendet werden, Mantelflächenformen genutzt werden, die günstige Anlagewinkel ermöglichen. Unter Anlagewinkel wird erfindungsgemäß der Winkel zwischen der Tangente an die erzeugende Kurve im Anlagepunkt des Metallbandes und der Querrichtung des Metallbandes verstanden. Weist das Metallband bei beidseitiger Auf- bzw. Anlage an die Bandführungsrolle einen Durchhang, also ebenfalls eine Krümmung, auf, so ist anstelle der Querrichtung des Metallbandes die Tangente zum Rand des Metallbandes hin heranzuziehen. Günstige Anlagewinkel sind solche, die zum einen eine erfindungsgemäße Anlage des Metallbandes erlauben, und zum anderen nicht zu einer Verkeilung des Metallbandes in der Bandführungsrolle führen. Im Falle, dass die Kurve ein Abschnitt einer Hyperbel ist, ist die Mantelfläche ein einschaliges Hyperboloid.
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Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform der Bandführungsrolle, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Scheitelpunkt der erzeugenden Kurve in der Mitte zwischen den Anfangs- und Endpunkten liegt. Somit ist die Bandführungsrolle im Querschnitt symmetrisch, wodurch erreicht wird, dass das beförderte Metallband durch den zentrierenden Effekt der Mantelflächenform immer in der Mitte der Bandführungsrolle läuft. Unter Mitte wird im Sinne dieser Ausführungsform die Mitte der kürzesten Strecke zwischen Anfangs- und Endpunkt der erzeugenden Kurve verstanden.
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Besonders bevorzugt ist ferner eine Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform, bei der der Scheitelpunkt im Verhältnis zum Abstand von Anfangs- und Endpunkt um Sechs von Hundert radial nach innen versetzt ist. Der Abstand von Anfangs- und Endpunkt (kürzeste Verbindungslinie) wird auch Bezugsbandbreite genannt. Ein Versatz nach innen (auch Hohlraumtiefe genannt) von dieser relativen Größe hat sich in der Praxis bei einem Kreisbogen als erzeugende Kurve besonders bewährt. Denn dann werden Anlagewinkel von 13° bis 14° erreicht, die sich als optimal herausgestellt haben.
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Schließlich ist eine weitere, bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugende Kurve stetig ist. Unter stetig wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die erzeugende Kurve keine Stufen oder Kanten aufweist. Ist die Kurve stetig in diesem Sinne, so kann sich befördertes Metallband nicht an Stufen oder dergleichen verkanten. Somit werden Schäden und Ausfallszeiten in der Produktion vermieden.
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In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren die Verwendung einer Bandführungsrolle nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen zum zeitlich aufeinander folgenden Führen und/oder Umlenken von unterschiedlich breiten Metallbändern in einem Verarbeitungsprozess, insbesondere in einem Stanz- und/oder Biegeprozess, wobei die Metallbänder zur ausschließlichen An- oder Auflage an der Bandführungsrolle über ihre Kanten eine Mindeststeifigkeit aufweisen. Bei einer Verwendung derartiger Bandführungsrollen werden Beschädigungen auf der Manteloberfläche, die von Graten an Rändern von vorher beförderten schmäleren Metallbändern herrühren, nicht auf später beförderte breitere Metallbänder übertragen, weil sich zwischen der Seite des zu fördernden Metallbandes, die der Bandführungsrolle zugewandt ist, und der Bandführungsrolle immer ein Freiraum ausbildet und das Metallband nur über seine Kanten auf der Bandführungsrolle anliegt. Hierzu sind Metallbänder mit einer solchen Mindeststeifigkeit zu wählen, die sicherstellt, dass bei einer Auf- bzw. Anlage des Metallbandes auf der erfindungsgemäßen Bandführungsrolle das Metallband nicht übermäßig durchhängt und es zu einer flächigen Auf- oder Anlage des Metallbandes auf der Mantelfläche der Bandführungsrolle kommt. Hierzu zählen Metallbänder, die Dicken von 0,1 mm bis 5 mm und eine Breite von maximal 1 m aufweisen.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Zeichnung und detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Maschinenanordnung umfassend eine Stanz- und/oder Biegemaschine, eine Zuführvorrichtung, eine Werkstoffrolle sowie erfindungsgemäße Bandführungsrollen;
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2 eine erfindungsgemäße Bandführungsrolle im Querschnitt; und
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3 die Bandführungsrolle aus 2 in einer Seitenansicht.
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In der 1 ist schematisch eine Maschinenanordnung 10 dargestellt, wie sie zum Verarbeiten von Metallbändern 12 in beispielsweise Stanz- und/oder Biegeprozessen Anwendung findet. Das Metallband 12 ist zu Beginn des Stanz- und/oder Biegeprozesses auf einer Werkstoffrolle 14, auch „coil” genannt, aufgerollt, und wird über Bandführungsrollen 16 zunächst einer Zuführvorrichtung 18 und anschließend einer Stanz- und/oder Biegemaschine 20 zugeführt. In der Stanz- und/oder Biegemaschine 20 erfolgen die eigentlichen Verarbeitungsvorgänge, also das Stanzen und/oder das Biegen des Metallbandes 12.
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Da die Verarbeitungsgeschwindigkeit bzw. die Zuführgeschwindigkeit im Allgemeinen sehr hoch ist, das Metallband 12 während der Verarbeitungsvorgänge jedoch ruhen muss, wird das Metallband 12 von der Zuführvorrichtung 18 in kurz aufeinander folgenden Schritten stark beschleunigt und wieder abgebremst. Damit dies möglich ist, wird die Werkstoffrolle 14 kontinuierlich aktiv nachgeführt, sodass zu jedem Zeitpunkt zwischen der Zuführvorrichtung 18 und der Werkstoffrolle 14 eine überschüssige Schlaufe 22 vorliegt, die leichter beschleunigt und verzögert werden kann als die gesamte Werkstoffrolle 14. Im Bereich der Schlaufe 22 des Metallbandes 12 sind die Bandführungsrollen 16 angeordnet und führen bzw. lenken das Metallband 12.
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In der 2 ist die Bandführungsrolle 16 in einem Querschnitt gemäß 3 dargestellt (Vgl. Schnitt A-A). Dadurch ist die erzeugende Kurve 24, die hier als Kreisbogen ausgebildet ist, ersichtlich. Die erzeugende Kurve 24 weist in ihrer Mitte M den geringsten radialen Abstand 25 zu einer Bandführungsrollenachse 26 auf. Dieser Punkt auf der erzeugenden Kurve 24 ist der Scheitelpunkt S. Die Anfangs- und Endpunkte A, E der erzeugenden Kurve 24 sind dagegen weiter von der Bandführungsrollenachse 26 beabstandet.
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Im Inneren der Bandführungsrolle 16 ist ein durchgehendes zylindrisches Loch bzw. eine durchgehende zylindrische Bohrung 28 vorgesehen, die das Aufschieben der Bandführungsrolle 16 auf eine entsprechende Welle oder dergleichen ermöglicht. In den Randbereichen der Bandführungsrolle 16 sind vergrößerte Ausnehmungen 30 zur Aufnahme von Kugellagern oder ähnlichem vorgesehen. Die Bandführungsrolle 16 ist bezüglich einer Bandführungsdrehachse 26 rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Der Radius R des die erzeugende Kurve 24 bildenden Kreisbogens beträgt 211 mm und die effektive Bezugsbandbreite B (kürzester Abstand zwischen Anfangs- und Endpunkt A, E der erzeugenden Kurve 24) beträgt 100 mm. Die Hohlraumtiefe H (kürzester Abstand vom Scheitelpunkt S zu einer Geraden durch den Anfangs- und Endpunkt A, E der erzeugenden Kurve 24) beträgt dann 6 mm.
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Die 3 zeigt die Bandführungsrolle 16 in einer Seitenansicht, wodurch die als Rotationsfläche ausgebildete Mantelfläche 32 ersichtlich ist. In der Mitte der Mantelfläche 32 befindet sich eine dem Scheitelpunkt aus 2 entsprechende kreisförmige Scheitellinie 34. Ebenso entsprechen die Anfangs- und Endpunkte der erzeugenden Kurve aus 2 in der Seitenansicht den kreisförmigen Außenrändern 36, 38 der Mantelfläche 32. Direkt an die Außenränder 36, 38 der Mantelfläche 32 grenzen jeweils Breitenbegrenzungszylinder 40 an, die ein ungewolltes Herausspringen von zu beförderndem Metallband verhindern.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Bandführungsrolle 16 zum Führen und/oder Umlenken eines Metallbandes 12, in einem Verarbeitungsprozess, wobei die Bandführungsrolle 16 um eine Bandführungsachse 26 drehbar ist und zur Anlage des Metallbandes 12 eine Mantelfläche 32 aufweist, wobei die Mantelfläche 32 als eine Rotationsfläche gebildet ist, die bei der Rotation einer erzeugenden Kurve 24 um die Bandführungsachse 26 entsteht, wobei die erzeugende Kurve 24 eine gekrümmte Kurve mit einem Anfangs- und Endpunkt A, E sowie einem dazwischen angeordneten Scheitelpunkt S ist, der bezüglich des Anfangs- und Endpunkts A, E in radialer Richtung nach innen versetzt ist. Durch die erfindungsgemäßen Bandführungsrollen 16 ist es möglich auch Metallbänder 12 unterschiedlicher Breite zeitlich nacheinander zu fördern, ohne dass sich Beschädigungen der Mantelfläche 32 beim Führen und/oder Umlenken des Metallbandes 12 auf das Metallband 12 übertragen. Ferner wird durch die Mantelflächenform ein Zentriereffekt erreicht, der das Metallband 12 in der Mitte M der Bandführungsrolle 16 laufen lässt.
