DE1452238A1 - Vorrichtung zum Miteinanderverschweissen von Metallblechen laengs ihrer Kanten - Google Patents

Description

A 14 892 w/Ma

Neue Gesamtbeschreibunp;

M¹KE DE RSCEERCHES DE PONT-A-MOUSSON, AVoCamille-Cavallier PONT-A-MOUSSON (Meurthe-et-Moselle), Frankreich

Vorrichtung zum kontinuierlichen Miteinanderverschweißen

von Blechen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Miteinanderverschweißen von Blechen durch Aufeinanderpressen der erhitzten miteinander zu verschweissenden Kanten derselben, mit wenigstens einem Paar von schräggerichtet auf einem gemeinsamen Kopf auf den beiden Seiten der zu schweißenden Verbindung angeordneten Schmiederollen.

ist bereits eine derartige Vorrichtung bekannt, siehe beispielsweise die deutsche Patentschrift 1 078 074, die jedoch den Nachteil eines schnellen Verschleisses zeigt, der an den Zapfen und Lagerbuchsen der erwähnten bchmiederollen auftritt. Dies hat seine Ursache darin, daß in dem bekannten !''alle die Lagerbuchsen und der Zapfen infolge von Gleitreibung verhältnismäßig schnell verschleißen, wodurch deren Lebensdauer stark begrenzt ist. Ein weite-

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rer Nachteil tritt dadurch, ein, daß es bei der Bearbeitung der bekannten Rollen erforderlich ist, nicht nur die die Rollen tragenden Zapfen und Lager einzurichten, sondern auch mit Präzision die tragenden Köpfe dieser Rollen einzurichten, was eine schwierige und zeitraubende jiinrichtarbeit bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß zu reduzieren.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art darin, daß jede dieser richmiederollen einen zylindrischen Ansatz und eine Abstützfläche, die beide koaxial zu dem Drehzapfen der Rolle angeordnet sind, aufweist, in solcher Anordnung, daß der zylindrische Ansatz jeder Rolle auf der zugeordneten Abstützfläche der anderen Holle des Rollenpaares abrollt. Dadurch werden die bekannten G-leitvorgänge durch ein Abrollen der zugeordneten Abstützflächen ersetzt, und es ist klar, daß durch das Abrollen der Verschleiß wesentlich reduziert ist, weil die Gleitreibung dadurch ganz vermieden ist, die selbstverständlich einen erhöhten Verschleiß erzeugt.

Jiiin weiterer Vorteil tritt bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Rollen auf, weil es hierbei genügt, eine

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kleine Anzahl von Flächen einzurichten, bei denen es sich im wesentlichen um die erwähnten tragenden abrollenden Abstützflächen handelt.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Maschinen zum kontinuierlichen Schweißen von Rohren nach einer schraubenförmigen Naht, wozu der Erfindungsgegenstand besonders gut geeignet ist, stellt sich sehr rasch zwischen den Rohren und den Lageroberflächen sowie den Zapfen ein erhebliches Spiel ein, und die Hollen liegen dann nur mit den erwähnten Abstützflächen oder den abrollenden Flächen aufeinander. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Abstützflächen jeder Rolle entweder plan- oder kegelstumpfförmig gestaltet sein. Auf Grund dieser Oberflächengestalt stellen sich nun die Rollen automatisch auf das gewünschte Niveau ein und halten so die zu schweißenden Ränder stirnseitig gegeneinander.

Die mit einer der Schweißraupen in Kontakt stehenden Rollen, die eine Temperatur von etwa 500 G aufweisen, sowie die gleichfalls sehr warmen Kontakte müssen gekühlt werden. Durch die Erfindung tritt nun der weitere Vorteil ein, daß diese Kühlung nicht mehr durch innenliegende Leitungen kompliziert gestaltet werden muß, sondern daß es durch die Erfindung wesentlich einfacher ist, die Anordnung mit Wasser von außen zu besprühen. Da es infolge

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der höhen, Temperaturen und Drücke unmöglich ist, Schmiermittel in fester Form zu verwenden, können die erwähnten Abstützflächen im Rahmen des erwähnten Sprühvorganges mit einem löslichen ül benetzt werden* Durch die Befeuchtung oder Benetzung der Rollen durch Wasser und lösliches Ol kann sich keinerlei Verschmutzung einstellen. Die Oberflächen werden hierbei in gewissem Sinne abgewaschen und der Staub aufgrund des Abziehens des Wassers und des löslichen üls mitgenommen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der

Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Rollenanordnung in kleinerem Maßstab;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform gleichfalls in kleinerem Maßstab gegenüber Fig. 1;

Fig. 4- die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Maschine zur Herstel-

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lung von Rohren mit schraubenförmiger Schweißnaht;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Maschine zur Herstellung von längsnahtgeschweißten Rohren.

Das in Fig. Λ dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Schmiederollenanordnung gemäß der Erfindung in Anwendung auf das kontinuierliche Miteinanderverschweißen der Kanten von zwei Blechen t^, und tp. Die abgeschrägten Kanten der Bleche werden in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Beheizungsvorrichtung, z.B. auf widerstandselektrischem Wege, oder durch Hochfrequenz, erhitzt. Die Bleche werden kontinuierlich mittels einer mit Rollen aus gerüsteten, nicht dargestellten Vorrichtung zugeführt und aneinander durch Druckvorrichtungen, die in Richtung der pfeile fy,, fp wirken, z.B. seitliche Rollen, die ebenfalls in der Abbildung nicht dargestellt sind, angelegt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist in an sich bekannter Weise zwei obere Schmiederollen G^ und G₂ sowie zwei untere Abstütz- und Schmiederollen G^ und G^ auf. Alle diese vier Rollen werden an die Oberflächen der Bleche im Bereich der Kanten angedrückt.

Die oberen Rollen G. und G₂ werden von einem zylindrischen

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Kopf 1 getragen, der an einen Rahmen aufgehängt ist, von dem in der Abbildung nur ein Teil in Form der Platte 2 dargestellt ist. Zu diesem Zwecke ist der zylindrische Kopf 1 durch eine die Aufhängeplatte 2 durchdringende Schraube 3 verlängert und wird an die Platte 2 durch eine auf die Schraube aufgeschraubte Mutter 4- angepreßt. Auf die Schraube 3 sind federnde Stahlscheiben 5, z.B. Belleville-Scheiben, aufgefädelt, die zwischen dem zylindrischen Kopf 1 und der Aufhängeplatte 2 zusammengedrückt werden und derart eine elastische Abstützung der oberen Rollen G^, und G^ ³^ &^ev oberen Stirnfläche der Blechkanten sicherstellen. Diese Kanten stützen sich ihrerseits auf den unteren Rollen G-, und G^ ab. Der zylindrische Kopf 1 kann sich um seine vertikale Achse 3 drehen, so daß die Rollen G^, und G~ in die Zuführungsrichtung der Bleche eingestellt werden können.

Der zylindrische Kopf 1 trägt zwei Zapfen 6 mit aufeinander zu konvergierenden Achsen T-I' und V-V, die beispielsweise um 45° gegenüber der Vertikalen geneigt sind. Diese Zapfen tragen ihrerseits Lagerbuchsen 7» auf welchen die Rollen G^ und Gp lose drehbar sind. Eine an jedem Zapfen 6 durch eine Schraube 9 befestigte Haltescheibe 8 verhindert ein Herabfallen der zugeordneten Rolle, während diese nicht an das Blech t^oder to angelegt ist.

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Infolge dieser Anordnung konvergieren die Rollen Q^ und G~ in Richtung von oben nach unten. Die an der Seite der abgefaßten Kante des Bleches t^, die einen spitzen Winkel mit der oberen Fläche des Bleches bildet, liegende Rolle Gxj besitzt eine wirksame kegelstumpfförmige Fläche 10 mit der Achse T-T, die zu dieser Fläche des Bleches tangential liegt, sowie eine wirksame kegelstumpfförmige Fläche 11, die rechtwinklig zu dieser Fläche liegt und eine mit der kegelstumpfförmigen Fläche 10 gemeinsame große Basisfläche aufweist.

Die Breite der Kegelstumpffläche 10 ist erheblich grosser als die der örtlich erhitzten Zone des Bleches, so daß sie diese heiße Zone übergreift und in Kontakt mit der benachbarten kalten Zone steht. Die obere auf der anderen Seite der Verbindung, d.h. der anderen der zu verschweißenden Kanten liegende Rolle Go weist die gleichen Kegelstumpfflächen auf.

Die unteren die Gegenabstützung bildenden Rollen G* und G^ sind auf einem um seine Achse in einer in einem Rahmen, von dem in der Abbildung nur ein Teil in Gestalt der Platte 14 dargestellt ist, sitzenden Buchse I3 drehbaren vertikalen Kopf 12 gelagert. Die Platte 14· kann auf einem nicht dargestellten elastischen Träger aufruhen. Infolge dieser Anordnung des Kopfes 12 können sich

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die Rollen Q₇, und G^, wie die Rollen G,, und G₂ in die Zuführungsrichtung der Bleche t^ und t₂ einstellen.

Die Rollen G₇, und G^ sind lose auf Lagerbuchsen 15 drehbar, die auf mit dem Kopf 12 fest verbundenen Zapfen sitzen. Die Achsen dieser Zapfen W-W und Z-Z laufen, z.B. um 30° gegenüber der Vertikalen geneigt, aufeinander zu. Die Rollen Q₇, und G^, weisen kegelstumpfförmige Schmiedeflächen auf, die ähnlich den Flächen 10 und 11 der Rollen G,, und G₂ ausgebildet und mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Gemäß der Erfindung weisen die Rollen G^, Go, Q₇- und G^ zueinander reziproke Abstützflächen auf.

Von den oberen Rollen G,, und G₂ weist die Rolle G^ eine plane Abstützwange 17 und einen zylindrischen Stützansatz 18, der der planen Wange 17 benachbart mit dieser gleichzeitig in der Achse T-T liegt, auf. Die Rolle G₂ weist eine plane Abstützwange 19 und einen der Wange benachbarten zylindrischen Abstützansatz 20, beide mit der Achse V-V, auf. Der zylindrische Ansatz 18 der Rolle G^ stützt sich auf der planen Wange 19 der Rolle G₂ und der zylindrische Ansatz 20 der Rolle Gp auf der planen Wange 17 der Rolle G^ und umgekehrt ab.

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Die unteren Rollen G, und G^ weisen ebenfalls denen der Rollen G- und Gp ähnliche Abstützflächen auf. Da jedoch ihre Achsen nicht wie der der oberen Rollen um 4-5 , sondern nur um 30° gegenüber der Vertikalen geneigt sind, sind die planen Abstützwangen durch Kegelstumpf flächen ersetzt. Die Rolle G, weist also einen zylindrischen Ansatz 21 und eine sich diesem anschliessende kegelstumpfförmige Abstützfläche 22 und die Rolle G^ einen zylindrischen Ansatz 23 und eine sich diesen anschließende Kegelstumpffläche 24 auf. Der zylindrische Ansatz 23 der Rolle G^ stützt sich auf der Kegelstumpffläche 22 der Rolle G₅. und der zylindrische Ansatz 21 der Rolle G₃, auf der Kegelstumpffläche 24- der Rolle G^ und umgekehrt ab.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Rollenanordnung ist wie folgt:

Die Rollen G.*, Gp, G, und G_x, werden in.an sich bekannter *eise durch die kontinuierlich zugeführten Bleche gedreht.

Sj,e erfassen den durch das Aufeinanderpressen der Blechkanten gebildeten Wulst B und halten hierbei die Kanten der Bleche in vollkommen miteinander fluchtender Anordnung. Im Zuge der Vorwärtsbewegung der Bleche rollt der

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zylindrische Ansatz 18 der Holle G^ auf der Fläche 19 . der Rolle Gp und der zylindrische Ansatz 20 der Rolle G₂ auf der fläche 18 der Rolle G^ ab. In gleicher Weise rollen die zylindrischen Ansätze der Rollen G₅, und G^ auf den ihnen zugeordneten Kegelstumpfflächen ab.

Die schmiedende Wirkung der"Rollen auf den Wulst B des Bleches wird gemäß„der Erfindung durch die zylindrischen Ansätze 18 und 20 der Rollen G^ und G₂ sowie die zugeordneten planen Wangen 17 und 19, sowie durch die zylindrischen Ansätze 21 und 23 der Rollen G^ und G^ und die zugeordneten Kegelstumpfflächen 22 und 24 unterstützt. Da die; zylindrischen Ansätze koaxial zu den Lagerbuchsen und den Zapfen, auf welchen die Schmiederollen drehbar gelagert sind, angeordnet sind, werden auf die Zapfen nur radiale Beanspruchungen ausgeübt.

Auf den zylindrischen Ansatz 18 der Rolle G^ wirkt in radialer Richtung der axiale Andruck der Rolle G₂ über deren plane Wange 19. Auf den zylindrischen Ansatz 20 der Rolle Gp wirkt in radialer Richtung der axiale Andruck der Rolle G. über die plane Wange 17 der Rolle G^. .Ebenso wirkt auf den zylindrischen Ansatz 21 der Rolle G^ der Andruck der Rolle G^ über deren kegelstumpfförmige Fläche 24 und auf den zylindrischen Ansatz 23 der Rolle G₁, der Druck der Rolle G, über deren kegelstumpfförmige Fläche 23·

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Demzufolge wirkt also auf jede obere oder untere Rolle von Seiten der anderen auf dem gleichen Kopf gelagerten Rolle nur eine radiale Beanspruchung in bezug auf deren Drehzapfen. Da kein mehr oder weniger exzentrischer Druck auf die Buchsen 7 und 13 in axialer Richtung ausgeübt wird, besteht keine Gefahr eines Verkippens der Schmiederollen auf ihren Lagerbuchsen. Wegen der Wirkung der Abstützflächen 1? bis 24 der Rollen G,,, G₂, G₅ und G^ ist die einzige Folge des radialen Verschleisses der Lagerbuchsen und des dadurch entstandenen radialen Spiels der Schmiederollen auf diesen Lagerbuchsen eine gleichzeitige Axialverschiebung der Rollen auf ihren Zapfen· Für jedes Paar von Rollen G/i-G? ^un<* ^G5~^4 besitzt diese Verschiebung längs der Achsen !E-T, V-V, W-W und Z-Z den gleichen Wert. Es besteht damit keine Möglichkeit einer Schiefstellung einer Schmiederolle gegenüber der anderen auf dem gleichen Kopf gelagerten. Demzufolge besteht auch keine Möglichkeit mehr, daß sich die Blechksnten gegeneinander verschieben; sie bleiben vielmehr immer in vollkommen miteinander fluchtender Lage.

Der Verschleiß der Buchsen 7 und I5 wird ferner durch die Belleville-Scheibe oder eine beliebige andere zweckentsprechende elastische Unterstützung des Kopfes 1 oder 12, welche im Sinne eines Andrückens der Rollen G^, G^₁-Ck _; und Q₁, an die Bleche wirkt, ausgeglichen. Diese Anord-

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nung besitzt den Vorteil außerordentlicher Einfachheit und robuster Bauart.

Ferner liegen, da die unteren Schmiederollen G- und G^ gegenüber den Blechkanten t^, und tp nur um 30 geneigt sind, diese Rollen in verhältnismäßig großer Nähe der Bleche, wodurch es möglich wird, die Bleche der den Kopf 12 der Schmiederollen tragenden Platte 14- entsprechend zu nähern. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil sich dadurch eine Verringerung des Platzbedarfs unterhalb der Bleche ergibt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Rollen G^ und G,, durch die Rollen G₁- und G₁- ersetzt, die auf um 4-$°'gegenüber der Vertikalen geneigten Drehzapfen gelagert sind. Diese Rollen bilden also wie die oberen Schmiederollen G,, und Gp miteinander einen Winkel von 90°. Ihre Abstützflächen sind deshalb genau gleich denen der oberen Rollen. Falls es nicht darauf ankommt, den Platzbedarf unterhalb der Bleche möglichst zu verringern, ist diese Lösung von Vorteil, weil in diesem Falle nur zwei verschiedene Typen von Rollen anstelle von vier Rollentypen erforderlich sind. Die Schmiedeoder Halifewirkung, die auf den Wulst B ausgeübt wird, ist bei dieser Anordnung geringer als im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die unteren Schmiederollen durch eine einzige Rolle G„ von grundsätzlich zylindrischer Form ersetzt, die eine wirksame zylindrische Fläche 25 aufweist, welche eine Tangente zu den miteinander zu verschweißenden Blechkanten bildet und an der Stelle der Schweißwulst B eine kreisförmige Auskehlung 26 von trapezoidalem Querschnitt aufweist. Diese ein- i zige Rolle ist lose drehbar in den Schenkeln eines Rollenhalters 27, der an einem auf der Buchse 13 gelagerten vertikalen Drehzapfen sitzt, angeordnet. Diese Ausführungsform besitzt den doppelten Vorteil eines geringen Platzbedarfs unterhalb der Bleche und billigen Herstellungsmöglichkeit·

Die Figuren 4 und 5 veranschaulichen als Beispiele zwei Anwendungsmöglichkeiten der Schmiederollenanordnung gemäß der Erfindung.

Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung bei einer Maschine zum Schweißen von Rohren ty. mit schraubenförmiger Naht, welche durch kontinuierliches Wickeln eines Blechstreifens t geformt werden, angewendet. Diese Maschine von an sich bekannter Bauart ermöglicht es, im kontinuierlichen Betriebe die Kanten der jeweils letzten Windung s,. während der Herstellung des Rohres mit den Nachbarkanten der Windung S₂ zu verschweis-

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sen und derart das Rohr t. zu bilden.

Diese Maschine weist folgende Einrichtungen auf:

eine Vorrichtung zur Zuführung des Blechstreifens t, die aus Gründen der Vereinfachung in der Abbildung nicht dargestellt ist;

eine Formgebungsvorrichtung, d.h. eine Vorrichtung zum Wickeln des Blechstreifens zu einer Spirale, die z.B_# aus einer zylindrischen Manschette mit der Achse x-x besteht, deren Innenfläche den Konturen der Außenfläche des herzustellenden Rohres t^ entspricht. Diese Manschette besteht z.B. aus im Abstand voneinander liegenden von dem Rahmen 29 der Maschine getragenen Plättchen 28;

eine örtlich auf die miteinander zu verschweißenden Blechkanten wirkende Erhitzungsvorrichtung, die z.B. aus zwei an die benachbarten Kanten der Windungen s^, und Sg angebrachten Kontakten JO zur Zuführung eines Wechselstroms von hoher Frequenz besteht, und

Schmiederollen für den Kantenwulst der Bleche, die strichpunktiert dargestellt und in der folgendei Weise angeordnet sind: Die Platte 2, an welcher der zylindrische obere Kopf aufgehängt ist, welche in !ig. 4- nicht dargestellt

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ist, bildet den Tragbalken des Rahmens 29 der Maschine. Der untere zylindrische Kopf 12 ist am Ende eines zu der Achse X-X parallelen horizontalen Trägers 31 im Inneren der in Bildung befindlichen Windung s^ gelagert. Dieser Träger ruht auf einem in vertikaler Richtung auf dem Rahmen verfahrbaren Wagen 32.

Fig. 5 veranschaulicht die Anordnung der neuen Schmiedevorrichtung bei einer Maschine zum Schweißen von Rohren mit Längsnaht. Das auf einer nicht dargestellten Biegepresse gebogene Rohr t- wird zwecks Einandernäherns und Verachweißens seiner sich gegenüberliegenden Kanten nach einer geradlinigen Erzeugenden in seiner Längsrichtung vorwärtsbewegt. Die Vorrichtung zum Erhitzen der miteinander zu verschweißenden Kanten kann aus zwei nicht dargestellten Zuführungskontakten für Hochfrequenzstrom bestehen. Die Rollen zum Sciimieden des Schweißwulstee sind z.B. gemäß Fig. 2 ausgebildet. Die Platte 2, an welcher der obere Kopf 1 aufgehängt ist, ist an dem Tragbalken des Rahmens 33 der Maschine befestigt. Der untere Kopf 12 wird von einer am Ende eines horizontalen Trägers 34 angeordneten Buchse 13 getragen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Abbildungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die nur als Beispiele anzusehen sind.

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So kann anstelle der federnden Stahlscheiben 5 iJede andere elastische Vorrichtung, z.B. ein hydraulischer Zylinder oder eine biegsame Aufhängeplatte 2, verwendet werden.

Ferner können die Schmiederollen auch je nach den Notwendigkekten, die vom Gesichtspunkt des tlatzbedarfs und der Intensität der Wirkung, die auf die Schweißnaht ausgeübt werden soll, um andere Winkel als oben angegeben geneigt sein.

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Claims (3)

1. Patentansprüche:

   M.)Vorrichtung zum kontinuierlichen Miteinanderverschweißen von Blechen durch Aufeinanderpressen der erhitzten miteinander zu verschweißenden Kanten derselben, mit wenigstens einem Paar von schräggerichtet auf einem gemeinsamen Kopf auf den beiden Seiten der zu schweißenden Verbindung angeordneten Schmiederollen, dadurch ™ gekennzeichnet , daß jede dieser Schmiederollen (G^-G^) einen zylindrischen Ansatz (18, 20, 21, 23) und eine Abstützfläche (17, 19, 22, 24), die beide koaxial zu dem Drehzapfen (T-O? .... Z-Z) der Holle angeordnet sind, aufweist, in solcher Anordnung, daß der zylindrische Ansatz (18 .... 23) jeder Rolle auf der zugeordneten Abstützfläche (17 .... 24) der anderen Rolle des Rollenpaares (G^-G₂ oder G₅-G₄) abrollt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstützfläche (1? oder 19) jeder Rolle (G^ oder G₂), auf welcher der zylindrische Ansatz (20 oder 18) der zugeordneten Rolle abrollt, plan ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche (22 oder 24) jeder Rolle (G^ oder G^), auf welcher der zylindrische Ansatz

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   (23 oder 21) der anderen Rolle abrollt, kegelstumpfförmig gestaltet ist.

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