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Die
Erfindung betrifft eine Abwickelvorrichtung zur Abwicklung eines
Etikettenbandes oder dgl. von einer Etikettenrolle, bei welcher
Vorrichtung ein federbeaufschlagter Pendelarm vorgesehen ist, der zur
Führung
des Etikettenbandes ausgebildet ist und der durch seine Lage die
Zugspannung in diesem Etikettenband steuert.
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Besonders
bei Hochleistungs-Etikettiergeräten
ist es für
die Erzielung eines exakten Etikettierergebnisses wichtig, dass
das Etikettenband beim Etikettieren ruckfrei in Bewegung gesetzt
werden kann, und dass die sich drehende Etikettenrolle definiert abgebremst
wird mit dem Ziel, das Etikettenband im Stillstand der Etikettenrolle
durch die Federanordnung des Pendelarms unter Spannung zu halten.
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Das
gilt besonders für
Etikettiergeräte,
die ein sehr schnelles Etikettieren gestatten. Auch in diesem Fall
müssen
die Etiketten absolut präzise
auf das sog. Etikettiergut aufgebracht werden, also z.B. auf Flaschen,
Dosen, Beutel etc., wobei die Toleranzen meistens Bruchteile von
Millimetern betragen.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Abwickelvorrichtung
bereit zu stellen.
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Nach
der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Abwickelvorrichtung
gemäß Anspruch 1.
Dadurch, dass die Bandspannung des Bremsbandes von der Stellung
des Pendelarms gesteuert wird, kann die Bremskraft feinfühlig durch
die Lage des Pendelarms gesteuert werden. Dies ermöglicht es, das
Etikettenband ruckfrei in Bewegung zu setzen, da hierbei durch die
erhöhte
Zugspannung die Bremse geöffnet
wird, und es ermöglicht
ein definiertes Abbremsen der sich drehenden Etikettenrolle, wenn die
Zugkraft im Etikettenband abnimmt, da hierbei die Bremse geschlossen
wird, wobei das Etikettenband im Stillstand der Etikettenrolle durch
das federbeaufschlagte Pendel unter Spannung gehalten wird, wie das
für ein
exaktes Etikettierergebnis wichtig ist.
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Weitere
Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten,
in keiner Weise als Einschränkung
der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus
den Unteransprüchen.
Es zeigt:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abwickelvorrichtung
mit Bandbremse, wobei in 1A der
typische Aufbau eines Etikettenbands schematisch angedeutet ist; 1 zeigt
die Vorrichtung von der Seite der Etikettenbandrolle,
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2 eine
Darstellung der Vorrichtung nach 1, gesehen
von ihrer Rückseite
und bei geöffnetem
Gehäuse,
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3 eine
Darstellung analog 2, welche die drei Zugfedern
zeigt, die den Pendelarm 58 in Richtung nach oben ziehen,
um eine ausreichende Spannung im Etikettenband 22 aufrecht
zu erhalten,
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4 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 2, welcher verschiedene Einzelheiten zeigt,
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5 einen
Schnitt, gesehen längs
der Linie V-V der 4,
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6 einen
Schnitt, gesehen längs
der Linie VI-VI der 4,
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7 einen
stark vergrößerten Ausschnitt aus 2,
welcher eine Schwinge zeigt, die von der Lage des Pendelarms 58 gesteuert
wird und ihrerseits über
ein Bremsband das Bremsmoment steuert, welches im Betrieb auf die
Etikettenrolle wirkt,
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8 eine
raumbildliche Darstellung der Schwinge gemäß 7 und des
an ihr befestigten Bremsbandes,
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9 eine
Darstellung analog 8, aber gesehen aus einem anderen
Blickwinkel,
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10 eine
Darstellung analog 8 und 9, aber
gesehen aus einem anderen Blickwinkel,
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11 einen
Schnitt, gesehen längs
der Linie XI-XI der 7,
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12 eine
Darstellung analog 11, wobei aber die Exzenterbuchse 138 gegenüber 11 verdreht
ist, und
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13 eine
Darstellung, welche zeigt, wie ein umgestülpter Zahnriemen an einer Schwinge spielfrei
befestigt ist.
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1 zeigt
schematisch ein Etikettiergerät 20,
dem im Betrieb ein Etikettenband 22 zugeführt wird.
Wie in 1 schematisch dargestellt, hat das Etikettenband 22 eine
Trägerbahn 24,
gewöhnlich aus
Papier oder Kunststofffolie und mit einer Silikonbeschichtung 26,
und auf dieser sind einzelne Etiketten 28 mittels eines
Haftklebers 30 lösbar
befestigt. Diese Etiketten 28 können die verschiedensten Formen
haben und z.B. auch aus mehreren Lagen bestehen. In manchen Fällen befindet
sich zwischen den Etiketten 28 ein Zwischenraum 29,
in anderen nicht.
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4 zeigt
zwei Varianten der Wicklung des Etikettenbandes, nämlich eine
sogenannte Außenwicklung,
bei der die Etiketten außen
liegen, und eine Innenwicklung, bei der die Etiketten innen liegen. Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich bevorzugt für
beide Wicklungsarten.
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Etikettenbänder 22 können sehr
schmal sein, z.B. 1 cm, aber auch sehr breit, z.B. 30 cm, je nach
der Größe des zu
etikettierenden Gegenstandes (nicht dargestellt), auf den im Etikettiergerät 20 ein
Etikett 28 gespendet wird.
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Etikettenbänder werden
gewöhnlich
in Form einer großen
Rolle 32 verkauft, die auf einen Wickelkern 34 aufgewickelt
ist. Diese Rollen bezeichnet man als Etikettenbandrollen oder kurz:
Etikettenrollen. Der Wickelkern hat meistens die Form einer stabilen
Papphülse,
an der das innere Ende 38 des Etikettenbandes 22 mittels
eines Kleberstücks 36 so
angeklebt ist, wie das 1 schematisch zeigt. Wenn eine
Rolle 32 verbraucht ist, reißt das innere Ende 38 vom
Wickelkern 34 ab, wodurch die Zugspannung im Etikettenband 22 kurzzeitig
ansteigt.
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Auf
dem Etikettiergerät 20 ist
mittels eines Gehäuses 40 eine
Abwickelvorrichtung 42 befestigt. Sie hat eine Anlagescheibe 33,
gegen welche die Rolle 32 im Betrieb mit einer Seite anliegt
und abgestützt
wird, und mit dieser ist ein Aufspanndorn 44 drehfest verbunden,
der mittels eines Handrades 45 betätigt werden kann. Der Wickelkern 34 wird
in der dargestellten Weise auf den Spanndorn 44 aufgeschoben
und dort mittels des Handrads 45 fest gespannt, so dass
zwischen ihm und dem Spanndorn 44 ein Drehmoment in beiden
Richtungen übertragen werden
kann. Ggf. ist auch ein motorischer Antrieb des Dorns 44 möglich, besonders
für sogenannte Hochleistungs-etikettierer, bei
denen das Etikettenband 22 sehr schnell transportiert und
angehalten werden muss.
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Die
Abwickelvorrichtung 42 hat eine stationäre Umlenkrolle 48,
die am freien Ende eines Umlenkarms 50 drehbar befestigt
ist, welcher Arm etwa in seiner Mitte am Gehäuse 40 fixiert ist.
Der Arm 50 ist seinerseits an einer feststehenden Achse 52 am Gehäuse 40 angelenkt,
vgl. 11. Um die Rolle 48 herum wird gemäß 1 das
Etikettenband 22 im Uhrzeigersinn umgelenkt und geht dann
in 1 längs
einer Bewegungsbahn 54 schräg nach links oben zu einer
Umlenkrolle 56, die am freien Ende eines Pendelarms 58 angeordnet
ist. Von dort geht das Band 22 längs einer Bewegungsbahn 58 zum
Etikettiergerät 20,
wo eine Führungs-
und Abstützfeder 60 vorgesehen
ist.
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2 zeigt
die Vorrichtung 42 der 1 von ihrer
Rückseite.
Diese enthält
eine Bremsscheibe 66, die abhängig von der Stellung des Pendelarms 58 gebremst
wird, wie das nachstehend erläutert
wird. Die Drehrichtung der Bremsscheibe 66 für Innenwicklung
der Etikettenrolle 32 ist mit 68 bezeichnet, die
für Außenwicklung
mit 69. Die Vorrichtung 42 eignet sich in gleicher
Weise für
beide Arten von Etikettenrollen.
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Zur
besseren Erläuterung
von 2 zeigt 3 nur die
Zugfedern, welche den Pendelarm 58 nach oben ziehen.
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Der
Pendelarm 58 ist über
eine drehbare Welle 62 am Gehäuse 40 angelenkt,
und auf dieser Welle 62 ist eine Formscheibe 70 befestigt,
die sich folglich zusammen mit dem Pendelarm 58 dreht.
Diese Formscheibe 70 hat drei vorstehende Ohren, in denen
sich Löcher 72, 74, 76 befinden,
die zum Einhängen
der Enden von drei Zugfedern 80, 82, 84 dienen,
deren andere Enden in Löchern 90, 92, 94 des Gehäuses 40 eingehängt sind.
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Der Übergang 96 vom
Loch 72 zum Loch 74 der Formscheibe 70 ist
konvex und im Durchmesser entgegen dem Uhrzeigersinn zunehmend,
so dass sich bei einer Auslenkung des Pendelarms 58 nach unten
die Zugfeder 80 gegen diese konvexe Seite 96 legt.
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Ebenso
ist der Übergang 98 vom
Loch 74 zum Loch 76 konvex und entgegen dem Uhrzeigersinn
im Durchmesser zunehmend, und schließlich ist der Übergang 100 vom
Loch 76 zum Loch 72 in der dargestellten Weise
konvex und entgegen dem Uhrzeigersinn im Durchmesser zunehmend.
An diesem Übergang
ist auch ein Anschlag 102 vorgesehen, der die Drehung des
Pendelarms 58 begrenzt und als Einstellhilfe bei der Montage
des Pendelarms 58 dient.
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Eine
solche Anordnung gestattet es in einfacher Weise, die Zugfedern 80, 82, 84 auszutauschen und
an die jeweilige Anwendung anzupassen. Z.B. benötigt ein breites Etikettenband 22 stärkere Federn als
ein schmales.
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Ferner
ist eine solche Anordnung mit einer mehrohrigen Formscheibe sehr
kompakt und gestattet es, die Federn 80, 82, 84 in
einem kleinen Bauvolumen unterzubringen, weil sich die Federn, wenn sich
die Welle 62 im Uhrzeigersinn dreht, gegen die konvexen
Seiten 96, 98, 100 legen und dadurch
gegenseitig nicht behindern. Gleichzeitig ergibt sich auf diese
Weise eine progressive Federkennlinie, d.h. bei einer starken Auslenkung
des Pendelarms 58 nach unten nimmt die Rückstellkraft überproportional zu,
was die Stabilität
der Vorrichtung 42 erhöht.
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4 zeigt
Etiketten 28, die in sogenannter Innenwicklung auf einem
Trägerband 24 befestigt sind,
und Etiketten 28',
welche in Außenwicklung
auf einem Trägerband 24' befestigt sind.
Beide Wicklungsarten kommen in der Praxis vor. Durch die Umlenkung
an der Umlenkrolle 48 ergibt sich ein einheitlicher Verlauf,
vgl. 1.
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Auf
der drehbaren Welle 62 ist eine Steuerscheibe 110 befestigt,
die auch als Nockenscheibe bezeichnet werden kann. Die Formscheibe 70 ist
mittels zwei Schrauben 112, 114 an der Steuerscheibe 110 befestigt
und dreht sich folglich mit dieser und dem Pendelarm 58.
Sie hat ein Exzenterprofil, welches im Außenbereich in eine Kreisform übergeht.
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5 zeigt
einen Schnitt durch die Bremsscheibe 66. Diese ist in einem
Lager 116 gelagert und drehfest mit dem Aufspanndorn 44 verbunden.
Ihre Drehachse ist mit 67 bezeichnet. Die Bremsscheibe 66 ist
von einem Bremsband oder Bremsriemen 118 zu etwa drei Vierteln
umschlungen. Bevorzugt wird als Bremsband ein umgedrehter Zahnriemen
verwendet, wie das die 8 bis 10 besonders
klar zeigen, wobei aber auch andere Bremsbänder nicht ausgeschlossen sind.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Zahnriemens
aus Polyurethan erwiesen, der in Längsrichtung mit Litzen aus Kevlar
oder Stahl verstärkt
ist. Bei einer Ausführungsform
wurde ein Zahnriemen der Marke Synchroflex T 5/200 verwendet, dessen
Eigenschaften sich als sehr vorteilhaft erwiesen haben. Die genaue Zusammensetzung
dieses Produkts ist nicht bekannt. Die spielfreie Befestigung des
Zahnriemens 118 in einer Formhöhlung 119 der Schwinge 124 ist in 13 dargestellt.
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6 zeigt
einen Schnitt durch die Steuerscheibe 110. Gegen diese
liegt als Abtastglied ständig
der Außenring
eines Kugellagers 122 an, das an einer Schwinge 124 gelagert
ist. Die Schwinge 124 ist als Formstück aus Kunststoff ausgebildet
und aus Gründen
der besseren Herstellbarkeit mit mehreren Formhöhlungen 126 versehen,
vgl. 9 und 10. Diese Formhöhlungen
dienen auch dazu, das Gewicht der Schwinge 124 möglichst
niedrig zu halten. Die Formhöhlungen 126 sind
in 4 und 7 nicht dargestellt, um die
betreffende Figur nicht zu überladen.
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7 zeigt
eine vergrößerte Darstellung, etwa
im Maßstab
2 : 1. Diese zeigt, wie eine Schlaufe 130 des Bremsbandes 118 an
der Oberseite der Schwinge 124 mittels eines eingepressten
Formstücks 132 spielfrei
befestigt ist. 8, 9 und 10 zeigen
die Schwinge 124 in raumbildlicher Darstellung, um das
Verständnis
zu erleichtern.
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Das
Kugellager 122 ist wie dargestellt in einer Vertiefung
der Schwinge 124 angeordnet, ragt aus dieser heraus, und
hat eine Achse 134, welche im Innenring des Kugellagers
befestigt und in zwei gegenüberliegende
U-förmige
Ausnehmungen 136 der Schwinge 124 spielfrei eingepresst
ist.
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Zur
Lagerung der Schwinge 124 am Gehäuse 40 dient eine
Lagerbuchse 138, welche exzentrisch ausgebildet ist und
in einer zylindrischen Bohrung 150 der Schwinge 124 zwecks
Einstellung verdreht werden kann. Diese exzentrische Buchse 138 wird
bei der Montage justiert und anschließend mittels einer Schraube 142 in
dieser justierten Lage gesichert.
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11 zeigt
die Exzentrizität e einer in der Buchse 138 vorgesehenen
Bohrung 152, welche zur Lagerung an einem Lagerzapfen 154 dient,
der mit dem Teil 52 einstückig ausgebildet und wie dargestellt
im Gehäuse 40 befestigt
ist. Diese Exzentrizität e
kann z.B. etwa 0,5 bis 1,5 mm betragen. Der Lagerzapfen 154 hat
eine Gewindebohrung 156 (12), in
welche eine Schraube 158 eingeschraubt ist, die mit der
Unterseite ihres Kopfes gegen das obere Ende dieses Zapfens 154 anliegt,
so dass sich die Buchse 138 frei um den Zapfen 154 drehen
kann.
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Die
Buchse 138 kann für
die Einstellung der Exzentrizität
innerhalb der Bohrung 150 verdreht und anschließend mittels
der Schraube 142 gesichert werden, welche Schraube gegen
einen runden Flansch 162 der Buchse 138 anliegt
und dadurch letztere gegen Verdrehung relativ zur Schwinge 124 sichert.
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Der
Kopf der Buchse 138 hat bevorzugt vier Anlageflächen 164 für das Ansetzen
eines Schraubenschlüssels,
und in jeder dieser Anlageflächen
befindet sich eine radial verlaufende Bohrung 166, durch
die ein stiftförmiges
Werkzeug durchgesteckt werden kann, um die Buchse 138 bei
der Justierung zu verdrehen.
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Auf
diese Weise kann der Abstand zwischen der Drehachse 67 der
Bremsscheibe 66 und der Anlenkstelle der Schwinge 124 am
Gehäuse 40 verstellt werden,
und dadurch ist es möglich,
die Spannung des Bremsbandes 118 und damit die Bremswirkung zu
verändern.
Gleichzeitig ändert
sich hierdurch der Zeitpunkt, an welchem die Bremswirkung einsetzt bzw.
der Zeitpunkt, an dem die Bremsscheibe 66 durch das Lüften der
Bremse freigegeben wird. Auch ist es möglich, das Bremsmoment, welches
auf die Bremsscheibe 66 wirkt, innerhalb gewisser Grenzen auf
einen Grundwert einzustellen.
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Zur
Lagerung der Schwinge 124 am Gehäuse 40 dient eine
Lagerbuchse 138, welche exzentrisch ausgebildet ist und
in einer (nicht dargestellten) Bohrung der Schwinge 124 verdreht
werden kann. Diese exzentrische Buchse 138 kann bei der
Montage justiert werden und wird anschließend mittels einer Sicherungsscheibe 140 und
einer Schraube 142 in dieser justierten Lage gesichert.
Dadurch kann der Abstand zwischen der Drehachse 67 der
Bremsscheibe 66 und der Anlenkstelle der Schwinge 124 am
Gehäuse 40 stufenlos
und ohne Spiel verstellt werden, und es ist deshalb möglich, die
Spannung des Bremsbandes 118 und damit die Bremswirkung zu
verändern.
Gleichzeitig ändert
sich hierbei der Zeitpunkt, an welchem die Bremswirkung einsetzt, ebenso
der Zeitpunkt, an dem beim Lüften
der Bremse die Bremsscheibe 66 freigegeben wird. Auch ist
es so möglich,
das Bremsmoment, welches auf die Bremsscheibe 66 wirkt,
innerhalb gewisser Grenzen auf einen Grundwert einzustellen.
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Das
Kugellager 122 dient als spielfreies Abtastglied für die Lage
der Steuerscheibe 110. Es wird durch eine Zugfeder 146 nach
oben gepresst, so dass das Kugellager 122 in ständigem,
spielfreiem Kontakt mit der Steuerscheibe 110 steht. Damit
werden kurze Reaktionszeiten beim Öffnen des Bremsbandes 118 durch
die Steuerscheibe 110 erreicht. Die Zugfeder 146 erstreckt
sich zwischen einer Öffnung 147 an
der Unterseite der Schwinge 124 und einem Federeinhängebolzen 149 des
Gehäuses 40, vgl. 2.
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Die
Steuerscheibe 110 hat in einem Winkelbereich γ (7)
einen etwa konstanten Abstand von der Längsachse der drehbaren Welle 62,
so dass in diesem Winkelbereich das Bremsmoment, das auf die Bremsscheibe 66 wirkt,
etwa konstant ist. Ferner wird hierdurch erreicht, dass nach Erreichen
der maximalen Zugspannung im Bremsband 118 der Pendelarm 58 frei
gehen und dasjenige Etikettenband aufnehmen kann, welches infolge
des sogenannten Nachlaufs der Etikettenrolle zugeführt wird.
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Dreht
sich der Pendelarm 58 in 7 im Uhrzeigersinn
nach unten, so kann sich die Schwinge 124 unter dem Einfluss
der Zugfeder 146 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, wodurch
die Spannung im Bremsband 118 abnimmt. Dadurch nimmt auch das
Bremsmoment ab, und es kann Etikettenband 22 von der Etikettenrolle 32 abgerollt
werden, so dass der Pendelarm 58 in 3 unter
der Wirkung der drei Federn 80, 82, 84 entgegen
dem Uhrzeigersinn nach oben geht, wodurch das Bremsmoment wieder
zunimmt, wie in 2 durch das Symbol "+" angedeutet ist, d.h. die Bremse wird
geschlossen. Umgekehrt wird dann, wenn das Etikettiergerät 20 viele
Etiketten verbraucht, der Pendelarm 58 nach unten gezogen und öffnet die
Bremse, so dass Etikettenband 22 von der Etikettenrolle 32 nachgeliefert
werden kann.
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Da
die Bremse hier innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereichs sehr
feinfühlig
auf die Stellung des Pendelarms 58 reagiert, kann die Bandspannung
im gesamten Abrollbereich nur in relativ engen Grenzen schwanken,
wie das für
eine exakte Etikettierung wichtig ist. (Der Abrollbereich ist der
Bereich, in dem Etikettenband von der Etikettenrolle abgerollt wird.)
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13 zeigt
die Befestigung des Zahnriemens 118 in einer Formhöhlung 119,
welche zum Riemen 118 komplementär ist und diesen dadurch spielfrei
festhält. Öffnungen 170, 172 dienen
zum Einrasten eines Deckels 132, der in 7 dargestellt ist.
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Naturgemäß sind im
Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen
möglich.