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Die Erfindung betrifft eine Auslenkvorrichtung für ein in eine Bandlaufrichtung bewegtes Band gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Auslenken eines in eine Bandlaufrichtung bewegten Bandes gemäß Oberbegriff des Anspruchs 15. Solche Vorrichtungen und Verfahren finden beispielsweise beim Walzen von Metallbändern, insbesondere beim Kaltwalzen, Anwendung. Hier ist die Zugspannungsverteilung eine entscheidende Größe für die Regelung der Planheit des Metallbandes, die eine Zielgröße des Walzprozesses ist.
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Aus
DE 198 03 260 A1 ist eine derartige Vorrichtung zum Auslenken des bewegten Bandes bekannt. Die Vorrichtung weist eine sich im wesentlichen quer zur Bandlaufrichtung erstreckende Saugöffnung in einer dem Band zugewandten Oberfläche der Vorrichtung auf. Ferner weist diese Vorrichtung einen Verbindungskanal auf, der eine Unterdruckpumpe saugseitig mit der Saugöffnung verbindet, um einen Saugdruck zwischen Band und Saugöffnung zu erzeugen. Darüber hinaus ist in dem Verbindungskanal eine Drehklappe vorgesehen, die durch ihre Rotation den eingesaugten Luftstrom moduliert. Abhängig von der Frequenzmodulation des Luftstromes kann auf diese Weise eine fast quasistatische Auslenkung des Bandes erreicht werden, so dass es auch ohne zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen zu einer im wesentlichen zur anregenden Kraft proportionalen und zur Zugspannungsverteilung umgekehrt proportionalen Auslenkung kommt.
DE 198 03 260 offenbart ferner eine Einrichtung zur Messung der Zugspannungsverteilung in einem Metallband, bei der der Auslenkvorrichtung in Bandlaufrichtung Auslenkungssensoren nachgeschaltet sind, die als Wirbelstromsensoren, kapazitive Abstandssensoren, optische Wegsensoren oder Ultraschallabstandssensoren ausgebildet sein können. Ferner wird dort ein Verfahren beschrieben, mittels dem aufgrund der ermittelten Auslenkungssignale die Zugspannungsverteilung über die Bandbreite ermittelt werden kann.
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Im praktischen Einsatz hat es sich gezeigt, dass die zuvor beschriebene Vorrichtung mit Nachteilen behaftet ist. So werden mit der bekannten Vorrichtung im Randbereich des Bandes fehlerhafte Spannungswerte ermittelt. Diese fehlerhaften Messwerte führen innerhalb der Planheitsregelung zu teilweise schwerwiegenden Problemen und Instabilitäten.
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Aus
DE 198 39 286 B4 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung der Zugspannungsverteilung in einem Metallband bekannt, bei dem bzw. bei der zur Auslenkung des Metallbands eine mit einem Unterdruck arbeitende Saugvorrichtung vorgesehen ist.
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Aus
DE 15 73 831 C3 ist eine Einrichtung zum Bestimmen von in dünnen Kaltbändern auftretenden Zugkräften bekannt, bei der mittels mit Pressluft beaufschlagter Austrittsdüsen ein Unterdruck erzeugt wird, mit dem das zu messende Kaltband ausgelenkt wird. Zur Erzielung eines homogenen Strömungsfelds kann eine ungleichmäßige Teilung der Austrittsdüsen über die Breite des Kaltbandes vorgesehen sein.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Auslenkvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Auslenken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 15 derart fortzubilden, dass über die Bandbreite Spannungswerte ermittelt werden können, die mit keinem oder nur einem sehr geringen Messfehler behaftet sind.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Auslenkvorrichtung mit den Merkmalen gemäß des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Auslenken mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, das Band über seine Bandbreite, insbesondere auch im Bandkantenbereich, einer gleichen Saugkraft auszusetzen. Dabei haben die Erfinder erkannt, daß bei herkömmlichen Verfahren beim Ansaugen mit gleichem Saugdruck im Bereich der Bandkanten ein undefinierter Mischdruckbereich entsteht, der zu einer über die Bandbreite variierenden Saugkraft führt. Der Mischdruckbereich entsteht unter anderem dadurch, daß Fluid aus Bereichen neben dem Band zusätzlich aufgenommen wird. Die Erfindung baut nun auf dem Gedanken auf, Maßnahmen zu ergreifen, um die Differenz in der auf das Band wirkenden Ansaugkraft zwischen Bandkante und Bandmittenbereich zu beseitigen oder zu verringern.
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Hierzu sieht die Erfindung insbesondere vor, den an der Saugöffnung anliegenden Saugdruck über die Erstreckung der Saugöffnung zu variieren, insbesondere im Bandkantenbereich anders einzustellen als im Bandmittenbereich. Bei geeigneter Einstellung des Saugdruckverlaufs wird das Band auch im Bandkantenbereich mit der gleichen Saugkraft angezogen wie im Bandmittenbereich. Bevorzugt ist der Unterdruck an der Saugöffnung in dem der Bandkante zugeordneten Bereichen größer, als im Bandmittenbereich. Hierdurch wird kompensiert, daß im Bandkantenbereich Fluid aus Bereichen neben dem Band aufgenommen wird.
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Der Saugdruck wird mindestens über eine Unterdruckpumpe erzeugt, wobei jegliche Vorrichtung mit umfaßt wird, die das zwischen dem Band und der Saugöffnung befindliche Fluid ansaugen kann.
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Der erfindungsgemäß über die Erstreckung der Saugöffnung unterschiedliche Saugdruck kann kontinuierlich variieren. Vorzugsweise ist die Erstreckung der Saugöffnung jedoch in Bereiche untergliedert, die innerhalb des Bereichs einen gleichen, zu dem angrenzender Bereiche unterschiedlichen Saugdruck aufweisen. So kann insbesondere über einen großen, bandmittigen Bereich ein erster Saugdruck erzeugt werden, während in angrenzenden, bandkantenwärts gelegenen Bereichen ein größerer Saugdruck (größerer Unterdruck) erzeugt werden kann.
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Vorzugsweise ist der Saugdruckverlauf über die Erstreckung der Saugöffnung zur in Bandlaufrichtung weisenden Mittenachse des Bandes symmetrisch. Hierdurch können Bänder gleicher Dicke bezüglich der Mittenachse symmetrisch ausgelenkt werden. In Abhängigkeit der Form des Bandes, beispielsweise bei einer Keilform des Bandes, ist es jedoch vorteilhaft, den Saugdruckverlauf über die Erstreckung der Saugöffnung an die Form des Bandes anzupassen.
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Die Saugöffnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann als durchgängiger, sich im wesentlichen quer zur Bandlaufrichtung erstreckender Schlitz ausgebildet sein. Bevorzugt wird diese Saugöffnung jedoch durch mehrere Einzelöffnungen gebildet. Diese können parallel zueinander angeordnete schlitzartige Einzelöffnungen gleicher oder unterschiedlicher Erstreckung, mit gleicher oder unterschiedlicher Schlitzbreite und/oder Öffnungsgeometrie sein. So können auch einzelne Öffnungen, beispielsweise eine in der Bandmitte und zwei im Bereich der Bandkante vorgesehen sein. Besonders bevorzugt wird die Saugöffnung aus einer Mehrzahl von im wesentlichen runden Löchern gebildet. Diese Ausbildung, insbesondere nach Art eines Lochblech, weist unter anderem den Vorteil auf, dass größere Gegenstände nicht in den Verbindungskanal eingesaugt werden.
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Insbesondere um die Art der Saugöffnung rasch ändern zu können, kann die Saugöffnung in ein den Verbindungskanal nach außen abschließendes Blech eingebracht sein. Durch Auswechslung dieses Bleches kann auf einfache Weise die Geometrie der Saugöffnung (Größe, Breite, Erstreckung, Form, Anzahl etc.) schnell geändert werden.
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Insbesondere bei der Ausgestaltung der Saugöffnung in Form von einer Vielzahl von lochartigen Einzelöffnungen kann die Variation des Saugdrucks durch die Zahl der Einzelöffnungen eingestellt werden. So können für einen kleineren Saugdruck (kleineren Unterdruck) im Bereich der Bandmitte weniger Einzelöffnungen vorgesehen sein, während an der Bandkante zur Erzeugung eines größeren Saugdrucks mehr Öffnungen vorgesehen sein können. Insbesondere bei einer solchen Ausgestaltung kann die Variation des Saugdrucks über die Erstreckung der Saugöffnung mit einer einzigen Unterdruckpumpe erzeugt werden. Wird die Auslenkvorrichtung zur Auslenkung eines Bands anderer Maße (anderer Breite) verwendet, so kann durch Öffnen oder Schließen einzelner Einzelöffnungen der Unterdruck auf die vorliegende Bandbreite angepaßt werden.
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Ferner können andere Mittel zur Anpassung einer gegebenen Saugöffnungsgeometrie vorgesehen sein. Insbesondere kann die Variation des Saugdrucks über die Erstreckung der Saugöffnung gut durch die Querschnittsgröße der Einzelöffnungen eingestellt werden. Insbesondere kann zumindest auf einen Teil eines ersten Lochblechs mindestens ein weiteres Lochblech aufgelegt werden und durch die Verschiebung der Lochbleche zueinander die Querschnittsgeometrie einer durch beide Lochbleche freigelassenen Öffnung beeinflusst werden. Es kann ein einzelnes Lochblech mittig auf ein größeres Lochblech aufgelegt werden, genauso wie jeweils in den Bandkantenbereichen ein Lochblech auf ein größeres Lochblech aufgelegt werden können.
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Insbesondere um den Saugdruck über die Erstreckung der Saugöffnung variieren zu können, können ferner mehrere Unterdruckpumpen vorgesehen sein, die insbesondere über ihnen zugeordnete Verbindungskanäle mit unterschiedlichen Bereichen der Saugöffnung verbunden sind. Durch Einstellen der Saugkraft der jeweiligen Unterdruckpumpe kann dadurch ein über die Erstreckung der Saugöffnung variierender Saugdruck erzeugt werden.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen in dem Verbindungskanal vorgesehenen Durchflussunterbrecher auf, der den Durchfluss durch den Verbindungskanal zeitweise unterbricht. Hierdurch kann – wie in
DE 198 03 260 A1 bereits beschrieben – der eingesaugte Luftstrom moduliert werden. Vorzugsweise ist dieser Durchflussunterbrecher derart ausgebildet, dass er als einziger Durchflussunterbrecher bei einer Vorrichtung mit mehreren Verbindungskanälen den in diesen Verbindungskanälen strömenden Luftstrom gleichzeitig modulieren kann, vorzugsweise zu gleichen Zeiten unterbrechen kann. Dabei kann die Unterbrechung periodisch erfolgen. Sie kann jedoch auch in anderen Intervallen erfolgen.
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Um bei einer Vorrichtung mit mehreren Unterdruckpumpen, die über ihnen zugeordnete Verbindungskanäle mit unterschiedlichen Bereichen der Saugöffnung verbunden sind, die Variation des Drucks über die Erstreckung der Saugöffnung zu ändern, werden in einer bevorzugten Ausführungsform die den Unterdruckpumpen jeweils zugeordneten Verbindungskanäle durch Trennwände in einer Verbindungskammer ausgebildet, welche Trennwände zur Variation des Verbindungskanalquerschnitts verschiebbar oder verschwenkbar ausgebildet sind. So weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Verbindungskammer auf, die endseitig durch die Saugöffnung abgeschlossen wird und in der verschiebbar und/oder verschwenkbare Trennwände vorgesehen sind, die die Verbindungskammer in einzelne Verbindungskanäle verteilt. An dem der Saugöffnung gegenüberliegenden Ende dieser Verbindungskammer sind dann die Saugseiten der jeweiligen Unterdruckpumpen angeschlossen.
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Die Vorrichtung kann ferner ein Abschottblech aufweisen, mit dem der durch die Saugöffnung unten und das Band oben begrenzte Zwischenraum seitlich begrenzt wird. Durch ein solches Abschotten wird verhindert, daß Ansaugkraft dadurch verloren geht, daß ”Falschluft” in den Zwischenraum gelangt.
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Als Abschottblech ist dabei jegliches Element, insbesondere auch ein Abschottsystem, zu verstehen, das ein Einsaugen von Fluid verhindern oder reduzieren kann. Vorzugsweise sind dies plattenförmige Körper. Sind die Abschottbleche für zusätzliche Aufgaben vorgesehen, beispielsweise zur Korrektur der Bandlaufrichtung, so kann eine hierfür entsprechende, beispielsweise Kräfte aufnehmende und ableitende Form gewählt werden.
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Das Abschottblech ist derart ausgebildet, daß es den Zwischenraum zwischen Band und Saugöffnung seitlich begrenzt. Davon mitumfasst ist eine Anordnung, bei der das Abschottblech mit Abstand neben der Bandkante angeordnet ist, also außerhalb des unmittelbaren, durch die an der Bandkante fußende Lotrechte zur Bandoberfläche begrenzten Zwischenraums zwischen Saugöffnung und Band. Das Abschottblech kann auf einer über die Bandbreite hinausragenden Saugöffnung angeordnet sein. Ferner kann es einen Sockel aufweisen, der den über die Bandbreite hinausragenden Teil der Saugöffnung verschließt.
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Vorzugsweise ist das Abschottblech im Bereich der Bandkante angeordnet. Besonders dort wird die ”Falschluft” in den Bereich zwischen Band und Saugöffnung eingesaugt.
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Besonders bevorzugt ist das Abschottblech im wesentlichen in Bandlaufrichtung ausgerichtet. Insbesondere um verhindern zu können, daß Fluid aus entlang der Bandlaufrichtung gelegenen Bereichen in den Bereich der Saugöffnung gesaugt wird, kann zudem oder alternativ ein Abschottblech vorgesehen sein, das senkrecht zur Bandlaufrichtung ausgerichtet ist.
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Insbesondere um die Vorrichtung auf verschiedene Bandbreiten anpassen zu können, kann das Abschottblech beweglich an der Vorrichtung gehalten sein.
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So kann es beispielsweise bei Ausrichtung in Bandlaufrichtung insbesondere senkrecht zur Bandkante bewegt werden.
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Insbesondere kann das Abschottblech den seitlichen Spalt zwischen Saugöffnung und Band teilweise oder ganz verschließen. Vorzugsweise erstreckt sich das Abschottblech senkrecht zur Saugöffnung über das Band hinaus. Dies bewirkt eine besonders gute Abschottung des Zwischenraums zwischen Band und Saugöffnung.
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Das erfindungsgemäße Auslenkverfahren sieht vor, an der Saugöffnung einen über die Erstreckung der Saugöffnung variierenden Saugdruck einzustellen, um eine über die quer zur Bandlaufrichtung weisende Bandbreite im wesentlichen gleiche, auf das Band wirkende Ansaugkraft zu erzeugen. Vorzugsweise wird in dem den Bandkanten zugeordneten Bereich der Saugöffnung ein größerer Saugdruck als in dem der Bandmitte zugeordneten Bereich erzeugt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können vorzugsweise bei der Bestimmung der Zugspannungsverteilung in ein Metallband, vorzugsweise beim Walzen von Metallbändern, insbesondere beim Kaltwalzen, eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können jedoch darüber hinaus überall dort eingesetzt werden, wo ein in Bandlaufrichtung bewegtes Band über seine Bandbreite gleichmäßig ausgelenkt werden muß. Dies kann insbesondere bei der Bestimmung anderer Eigenschaften des Bandes, beispielsweise der Bandelastizität sein. Eine erfindungsgemäße Verwendung ist auch für andere als gewalzte Metallbänder gegeben, beispielsweise zur Dickenermittlung von anderen Bändern/Bahnen, beispielsweise Kunststoff- oder Papierbahnen oder zur Bestimmung der Breite dieser Bänder und Bahnen. Besonders bevorzugt wird das Verfahren bei dünnen Bändern, insbesondere bei folienartigen Bändern, eingesetzt, da diese besonders gut durch einen Saugdruck ausgelenkt werden können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Rahmen einer größeren Einheit, beispielsweise einer Walzstraße, oberhalb, unterhalb oder seitlich des Bandes angeordnet sein, je nachdem wie das Band befördert wird.
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Der einzustellende Verlauf des Saugdrucks hängt von Material und Umgebungsfaktoren ab, insbesondere von atmosphärischen Luftströmungen im Meßsystembereich, vor allem Bandkantenbereich, von Hallenluftbewegungen, der Absaugung für Öl- und Emulsionsdämpfe, der Pulsfrequenz mit der der Unterdruck an das Band gebracht wird, der Bandform, vor allem der Bandform im Bandkantenbereich, der Banddicke und dem Bandzug. Er kann beispielsweise experimentell bestimmt werden, indem die ermittelten Messwerte beispielsweise mit Meßwerten einer sogenannten Messrolle, d. h. einer segmentierten Umlenkrolle, auf der in Abständen piezoelektrische Drucksensoren vorgesehen sind, verglichen werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnung näher erläutert.
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Darin zeigen:
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1 eine Auslenkvorrichtung nach dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung,
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2 erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Auslenkvorrichtung in einem seitlichen Querschnitt,
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3 die Ausführungsform gemäß 2 in einer geschnittenen, schematischen Teilansicht,
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4 eine weitere Ansicht der Ausführungsform gemäß 3,
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5 eine zweite Ausführungsform in einer geschnittenen, schematischen Teilansicht,
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6 eine dritte Ausführungsform in einer geschnittenen, schematischen Teilansicht,
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7 eine vierte Ausführungsform in einer geschnittenen, schematischen Teilansicht und
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8 eine fünfte Ausführungsform in einer geschnittenen, schematischen Teilansicht.
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Die in 1 dargestellte Auslenkvorrichtung nach dem Stand der Technik ist unterhalb des ausgelenkten Bandes 1 angeordnet. Sie weist eine aus mehreren lochartigen, gleichen Einzelöffnungen bestehende Saugöffnung 2 und einen Verbindungskanal 3 zur Verbindung des Saugöffnung mit einer nicht dargestellten Unterdruckpumpe auf. Die Unterdruckpumpe erzeugt einen über die Breite des Verbindungskanals 3 gleichmäßigen Saugdruck (Unterdruck), der in 1 durch Pfeile dargestellt wird. Oberhalb des Bandes und im Seitenbereich liegt im wesentlichen Atmosphärendruck 17 an.
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Die Erfinder haben erkannt, daß dieser Unterdruck im wesentlichen nur in einem dem Bandmittenbereich zugeordneten Bereich 15 des Zwischenraums zwischen Band und Saugöffnung besteht und in diesem Bandmittenbereich eine Ansaugkraft auf das Band 1 ausübt. In einem den Bandkantenbereichen zugeordneten Bereich 16 des Zwischenraums herrscht ein undefinierter Mischdruck, der eine zu dem Bandmittenbereich unterschiedliche Ansaugkraft auf die Bandkanten wirken läßt. Dadurch wird das Band über seine Bandbreite einer variierenden Ansaugkraft ausgesetzt.
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Die in 2 dargestellte erfindungsgemäße Auslenkvorrichtung ist ebenfalls unterhalb des ausgelenkten Bandes 1 angeordnet. Die Vorrichtung weist eine aus mehreren lochartigen Einzelöffnungen bestehende Saugöffnung 2, einen Verbindungskanal 3, eine mit einer Verengung des Verbindungskanals 3 zusammenwirkende Welle mit elliptischer Querschnittsgeometrie als Durchflussunterbrecher 4 und eine nicht näher dargestellte Unterdruckpumpe 5 auf. Ein Motor 6 treibt den Durchflussunterbrecher 4 rotierend an. Dargestellt sind ferner Auslenkungssensoren 7, die eine Auslenkung des Bandes 1 aufnehmen können.
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In 2 ist als unterbrochene Linie die Normallage des nicht ausgelenkten Bandes 1 dargestellt.
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Die Lochdurchmesser der Einzelöffnungen des Lochblechs sind über die Bandbreite unterschiedlich groß. Dadurch wird an der Saugöffnung in dem der Bandmitte zugeordneten Bereich B ein kleinerer Unterdruck erzeugt, als in den Bandkantenbereichen A (3, 4). Dies hat den Effekt, dass trotz dem Einsaugen von ”Falschluft” aus den Bereichen seitlich des Bandes auf das Band über seine gesamte Bandbreite und insbesondere im Bandkantenbereich eine gleichmäßige Ansaugkraft wirkt.
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5 zeigt eine Ausführungsform, die ebenfalls auf dem Gedanken beruht, den Öffnungsquerschnitt der Einzelöffnungen zu variieren. Um die Saugöffnung rasch auf Änderungen des Bandes einstellen zu können, ist neben dem Bereich B mit Einzelöffnungen konstanten Querschnitts im Bereich A ein System vorgesehen, bei dem der Öffnungsquerschnitt der Einzelöffnungen leicht geändert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß in diesen Bereichen ein zweites Lochblech auf das erste Lochblech gelegt wird und durch Verschieben der Lochbleche zueinander der Öffnungsquerschnitt verändert wird.
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Auf gleiche Weise wird in der in 6 dargestellten Ausführungsform der Öffnungsquerschnitt der im Bereich B befindlichen Einzelöffnungen variiert, während der Querschnitt der in den Bereichen A befindlichen Einzelöffnung konstant bleibt.
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Die Ausführungsform gemäß 7 sieht vor, Trennwände 8 vorzusehen, die den als Verbindungskammer zu verstehenden Verbindungskanal 3 in drei Verbindungskanäle 3A, 3B, 3C aufteilt. Diese Trennwände 8 sind beweglich angeordnet und können lateral verschoben werden, um den Querschnitt der jeweiligen Verbindungskanäle 3A, 3B, 3C zu variieren. An dem der Saugöffnung gegenüberliegenden Ende der Verbindungskanäle 3A, 3B, 3C sind Unterdruckpumpen vorgesehen, wobei für die Verbindungskanäle 3A und 3C die gleiche Unterdruckpumpe vorgesehen ist. Sie erzeugen in den Verbindungskanälen 3A, 3C einen größeren Unterdruck als in dem Verbindungskanal 3B.
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8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der an der Bandkante Abschottbleche 9 vorgesehen sind. Sie begrenzen den durch die Saugöffnung 2 unten und das Band 1 oben begrenzten Zwischenraum 10 seitlich. Die Abschottbleche 9 sind in Bandlaufrichtung ausgerichtet und erstrecken sich senkrecht zur Saugöffnung 2 über das Band 1 hinaus.
