DE3406264A1

DE3406264A1 - Verfahren und vorrichtung zum querfalten von bahnen

Info

Publication number: DE3406264A1
Application number: DE3406264A
Authority: DE
Inventors: Allen James Greenbay Wis. DuFresne
Original assignee: Paper Converting Machine Co
Current assignee: Paper Converting Machine Co
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1984-10-25
Also published as: US4521209A; FR2544704A1; BE899145A; GB8409957D0; GB2138786A; JPS59207366A; SE8402123D0; SE8402123L; BR8400837A; IT8447759A0; IT1180675B; AU2454484A

Description

340626Α

Verfahren und Vorrichtung zum Querfalten von Bahnen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Querfalten von Bahnen bzw. Papierbahnen, die bei der Herstellung von Servietten, Taschentüchern oder dergleichen angewandt werden. In den der Anmelderin gehörenden US-PS'en 1 566 079, 3 689 061 und 3 870 292 sind Vorrichtungen und Verfahren dieser Art beschrieben.

Beim Verfahren zum Herstellen von Stapeln aus quer gefalteten Servietten ist es erforderlich, die Bewegung der Servietten in der Richtung parallel zur Ebene der Servietten zu stoppen. Das Stoppen dieser Bewegung verursacht ein unregelmäßiges Stapeln, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Servietten. Diese Geschwindigkeit kann die Serviettenfaltarbeitsgeschwindigkeit durch Verursachen einer unannehmbaren Stapelqualität limitieren. Nach der historischen Entwicklung war die Geschwindigkeit der Bewegung, die zur Bildung eines Stapels von Servietten zurückgenommen werden mußte, gleich der Geschwindigkeit der in die Maschine einlaufenden Bahn,

Nach der Erfindung ist ein Paar mit Saugdruck arbeitenden Walzen vorgesehen, wobei die zweite im Bewegungsweg des Bahnsegments vorgesehene Walze sich mit einer Oberflächengeschwindigkeit dreht, die kleiner als jene der ersten mit Unterdruck arbeitenden Walzen des Walzenpaares ist.

In der Erfindung werden diese als "langsam laufende Faltwalzen" bezeichnet.

Die langsam laufenden Faltwalzen liefern eine endgültige Serviettengeschwindigkeit in der Richtung parallel zur Ebene der Servietten, die wesentlich kleiner als die Geschwindigkeit der in die Maschine einlaufenden Bahn ist.

Dies bedeutet:

1. Bei einer gegebenen Servietten-Produktionsziffer ist die Geschwindigkeit, die von den Servietten bei ihrem Stapeln zurückgenommen werden muß, beträchtlich reduziert, so daß man eine verbesserte Stapelqualität mit "langsam laufenden Faltwalzen erhält.

2. Wenn die Maschine mit der maximal möglichen Serviettenfertigstellungsgeschwindigkeit arbeitet, bei der man eine annehmbare Stapelqualität erhält, werden mehr Servietten pro Minute mit langsam laufenden Faltwalzen hergestellt.

Zusätzlich zu der Reduzierung der Geschwindigkeit der FaItwalzen werden die radialen Beschleunigungskräfte reduziert, die so wirken, daß sie versuchen, die gefalteten Servietten von den Faltwalzen abzuheben, indem die vom Unterdrucksystem aufgebrachten Kräfte überwunden werden, die wirken, um die gefalteten Servietten fest auf den Faltwalzen zu halten. Die im System vorhandenen Saugkräfte sind durch die Naturgesetze limitiert, die sich nicht umgehen lassen. Die langsam laufenden Faltwalzen gestatten höhere Serviettenproduktionsziffern als übliche Falteinrichtungen, indem die Beschleunigungskräfte reduziert werden, die von den begrenzten Saugkräften überwunden werden müssen.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei drei mit Unterdruck arbeitende Walzen zur Herstellung einer Doppelquerfaltung vorgesehen

sind/

Figur 2 eine schematische Endansicht zur Verdeutlichung des Antriebs der Walzen/

Figuren 3 bis 14 (auf dem zweiten Zeichnungsblatt) sind schematische Seitenansichten der beiden oberen Walzen in Figur 1 , wobei die jeweils aufeinanderfolgenden Ansichten die oberste Walze in einer um jeweils 10° in Drehung weiter gedrehten Stel

lung zeigen/ und

Figuren 15 bis 17 Seitenansichten der beiden unteren Walzen zur Verdeutlichung des Bildungsablaufes einer doppelt gefalteten Bahneinheit, wobei Figur 17

eine alternative Ausführungsform eines Austragsmechanismus zeigt.

Bezugnehmend auf das erste Zeichnungsblatt und insbesondere auf Figur 2 ist mit 20 allgemein ein Rahmen bezeichnet. Gemäß der üblichen Praxis lagert der Rahmen eine mit Unterdruck arbeitende Transportwalze 21 drehbar, die eine Welle 22 und ein Zahnrad 23 außerhalb des Rahmens aufweist. Bei der spezieilen dargestellten Ausführungsform hat das Zahnrad 23 36 Zähne.

In Figur 2 ist mit 24 eine Querwalze bezeichnet, die die zweite im Bewegungsweg eines Bahnsegments ist und die auch eine Welle 25, die in entsprechenden Lagern in dem Rahmen 20 gelagert ist, und ein getriebenes Zahnrad 26 aufweist, das mit dem Zahnrad 23 kämmt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Zahnrad 26 54 Zähne.

Anhand von Figur 2 ist zu ersehen, daß die Querfaltwalzen— welle 25 ein zweites Zahnrad 27 trägt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat dieses Zahnrad 39 Zähne. Dieses Zahnrad arbeitet mit dem Zahnrad 30 auf der Welle 29 der Faltwalze 28 (die zu unterst angeordnete Walze) zusammen. Das Zahnrad 30 hat bei der dargestellten Ausführungsform 52 Zähne.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Querwalz.e 24 mit zwei Drittel der Geschwindigkeit der Transportwalze arbeitet, s. beispielsweise Zähnezahl 36/54. Ferner arbeitet die Faltwalze mit drei Viertel der Geschwindigkeit der Querwalze, s. beispielsweise Zähnezahl 39/52. Insgesamt gesehen ist somit eine 50 %-ige Reduktion der Geschwindigkeit des Bahnmaterials beim Durchlauf durch die drei Walzen 21, 24 und 28 vorhanden, die hintereinander dargestellt angeordnet sind.

Mit 31 ist ein Austragmechanismus für die gefalteten Bahneinheiten, wie Servietten, bezeichnet, und er ist in der US-PS 4 360 194 näher beschrieben. Der Austragmechanismus 31 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß gefaltete Bahneinheiten von der Faltwalze 28 abgelöst und auf einem horizontal sich bewegenden Förderer in einer Reihe von Unterstapeln abgelegt werden, die anschließend zu einem Stapel aufgehäuft werden. Wenn an einem Arbeitspunkt die gefalteten Bahneinheiten zum Stoppen kommen müssen - entweder als gesonderte Einheiten oder Unterstapel von Einheiten - dann tritt eine abrupte Geschwindigkeitsänderung auf Null auf.

Diese Geschwindigkeitsänderung hat bisher die Herstellungsgeschwindigkeit der Faltmaschinen begrenzt.

Bei der Erfindung wird eine Bahn bzw. eine Papierbahn in einen Walzenspalt zwischen die Transportwalze 21 und eine Abtrennwalze 32 eingeführt, die auch drehbar vom Rahmen 20

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auf übliche Weise getragen wird. Diese Walzen arbeiten zusammen, um eine Reihe von Bahnsegmenten zu bilden, die auf der Transportwalze durch selektive Betätigung der Saugöffnungen 33 getragen, werden, die in der Transportwalze vorgesehen sind. Auch sind auf übliche Weise in der Querwalze 24 Saugöffnungen 34 vorgesehen.

Nunmehr sei auf das zweite Zeichnungsblatt und die dort anhand den Figuren 3 bis 14 gezeigten Ansichten- bezug genommen. Diese Ansichten zeigen den Bildungsvorgang einer Querfaltung durch das Zusammenwirken von Transportwalze 21 und Querwalze 24.

Wie vorstehend angegeben ist, zeigen die Ansichten in den Figuren 3 bis 14 die Transportwalze 21 jeweils nach einer Verdrehung um 10°. Die Querwalze 24, die eine kleinere Oberflächengeschwindigkeit als die Transportwalze 21 hat, hat bei der Darstellung den gleichen Durchmesser wie die Transportwalze und dreht sich zwischen aufeinanderfolgenden Ansichten um 6° 40 Minuten. Wie sich aus der Abfolge ergibt, ist die Saugöffnung 34 (s. Figur 4) in Eingriff mit dem Mittelteil der Länge des Bahnsegments W₁, gekommen und sie hat bewirkt, daß es mit dem Umfang der Querwalze 24 bewegt wird. In dem Maße, wie sich die Querwalze 24 langsamer dreht, d.h. mit einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit dreht, bildet sich eine geringfügige Ansammlung von Bahnmaterial unmittelbar rückwärts von dem Punkt der Saugeinwirkung durch die öffnung 34. Um zu verhindern, daß sich hierbei Runzeln oder Falten bilden, ist eine Ausnehmung 37 in der Oberfläche der Transportwalze 21 vorgesehen. Die Ausnehmung 37 arbeitet mit den zusätzlichen Saugöffnungen 36 zusammen, die in der Transportwalze 21 vorgesehen sind, um den hinteren Abschnitt des Bahnsegments W in

der Ausgangsposition festzulegen.

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Die restlichen Ansichten in der Folge der Figuren 3 bis zeigen die Bildungsweise der ersten Querfaltung, die man dadurch erhält, daß selektiv die Saugöffnungen relativ zu einer Saugquelle (nicht gezeigt) geöffnet oder verschlossen werden, wobei die Saugquelle von üblicher Art ist. Am Ende (s. Figur 14) ist ein Bahnsegment vollständig quer gefaltet und bildet eine gefaltete Bahneinheit, wie dies mit W- bezeichnet ist. Bei gewissen Anlagen, wie bei Anlagen für Cocktail-Servietten beispielsweise, reicht dieses Querfalten aus und das Produkt ist dann fertiggestellt.

Wenn jedoch eine Doppelquerfaltung erwünscht ist, wird die Faltwalze 28 verwendet und die Zuordnung dieser Walze zu der Querwalze 24 läßt sich aus der Folge der Figuren 15 bis 17 ablesen. In Figur 15 ist die einmal gefaltete Bahneinheit W_f am Bodenteil des Umfangs der Querwalze 24 gezeigt und der mittlere Längsteil ist etwa in Eingriff mit einer der Saugöffnungen 35 in der Faltwalze 28. Der tatsächliche Eingriffszustand ist in Figur 16 gezeigt, die den Beginn des zweiten Querfaltens zeigt. Schließlich ist das Falten, wie mit W in Figur 17 gezeigt, beendet. Anschließend wird die fertiggestellte Einheit ausgetragen und zur Verdeutlichung einer alternativen Ausführungsform eines Austragmechanismus ist ein Anschlag 131 schematisch eingetragen, der aus der US-PS 3 870 292 zu ersehen ist. Diese übliche Ausführungsform eines Austragmechanismus macht von Packfingern (nicht gezeigt) Gebrauch, die in Nuten in der Faltwalze 28 laufen und die Bahneinheiten, die die Servietten horizontal von der Faltwalze 28 abstreifen.

Dies führt zu einem abrupten Geschwindigkextsstop bei der relativ wenig beanspruchbaren Bahneinheit, so daß bisher eine Geschwindigkeitsbegrenzung bei der Faltwalzvorrichtung erforderlich war. Nunmehr wird diese Begrenzung dadurch vermieden, daß die Geschwindigkeit der gefalteten

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ι . /ίθ·

Bahneinheit unmittelbar vor dem Stoppen in einer Richtung parallel zu ihrer Ebene wesentlich niedriger als die Bahneintrittsgeschwindigkeit bzw. die vorbestimmte Bahngeschwindigkeit ist.

Wie gezeigt, ist die Erfindung nicht auf die speziellen dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise brauchen die Walzen nicht wie gezeigt die gleichen Durchmesser zu haben. Ferner brauchen sie nicht die dargestellte Anordnung von Saugöffnung, d.h. zwei Sätze von Saugöffnungen 31 und 36 in der Transportwalze 21, drei Saugöffnungen 34 in der Querwalze 24 und vier Saugöffnungen 28 in der Transportwalze 28 zu haben. Jedoch müssen wenigstens zwei Saugöffnungen in der Transportwalze 21 vorgesehen sein, um einen Raum für die Bildung eines darauffolgenden Bahnsegments zu haben, wenn ein vorausgehendes Bahnsegment durch die Querwalze 24 gelöst und abgenommen wird. Andererseits ist diese Raumbegrenzung weder" charakteristisch für die Querwalze 24 noch für die Faltwalze 27, da zusätzlich Raum dadurch vorhanden ist, daß das Bahnsegment in seiner Länge halbiert ist und zwar direkt bei der Übergabe von einer Walze zur darauffolgenden Walze. Dieser Raum wird zweckmäßigerweise bei der Erfindung genutzt und es ist überraschend, daß trotz der langen Verwendung von Saugfaltwalzen bei der Herstellung von Servietten und dergleichen bisher niemand der Reduzierung dieses besonderen Raumes zwischen den gefalteten Erzeugnissen Beachtung geschenkt hat, um hierdurch die Geschwindigkeit der Faltvorrichtung herabzusetzen, um das mögliche Faltigwerden der Bahneinheiten zu verhindern, wenn sie zum Stapeln gegen einen festen Anschlag zur Anlage kommen.

Nachstehend wird beispielsweise die Nützlichkeit der langsam laufenden Faltwalzen beim Erreichen höherer Produktions-

ziffern von Servietten und ähnlichen Produkten erläutert.

Es sei angenommen:
5

(1) Erzeugnis ist eine Serviette oder ein Taschentuch mit Abmessungen von 228,6 χ 228,6 mm;

(2) die Längs-V-Faltung reduziert das Erzeugnis auf eine Länge von 228,6 mm χ 114,3 mm Breite;

(3) die erste Querfaltung reduziert das Erzeugnis auf eine Länge von 114,3 mm x 114,3 mm Breite;

(4) die zweite Querfaltung reduziert das Prodzkt auf eine Länge von 57,15 mm χ 114,3 mm Breite;

(5) alle Walzen haben einen Umfang von 457,2 mr..:

~ Transportwalze 21 ·

- Querwalze 24

- Faltwalze 28

Übliche Auslegungsform:

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(1) Auslegungsangaben:

(a) Alle Walzen (Transport-, Quer-, Faltwalze) haben zwei diametral gegenüberliegende Saugöffnungen;

(b) alle Walzen haben die gleiche Umfangsgeschwindigkeit, die auch gleich der Geschwindigkeit der

einlaufenden Papierbahn ist.

(2) Versuchsangaben:

(a) Die Maschine arbeitet zuverlässig und macht zufriedenstellende Stapel aus Erzeugnissen* bei einer

Produktionsgeschwindigkeit von 1000 Erzeugnissen/Min.;

(b) der Saugdruck ist so gewählt, daß er die Erzeugnisse auf den Walzen hält und Querfaltungen bei 1000 Erzeugnissen/Min, herstellt;

(c) die kinetische Energie der Erzeugnisse kann beim Stoppen zurückgenommen werden und die Erzeugnisse lassen sich mit einem annehmbaren fertiggestellten Stapel stapeln und die Produktqualität läßt sich bei 1000 Erzeugnissen/Min, einhalten.

(3) Bestimmung der annehmbaren Geschwindigkeiten:

Die annehmbare Geschwindigkeit dieser üblichen Maschine beläuft sich auf:

ν = mnn (Erzeugnisse) _q (25,4 mm) J_ (30,48 cm) ^{v IUUU} Minute ^{x y} (Erzeugnis) ^x 12 (25,4 mm)

V = 228,6 m/Min. (750 feet/minute)
Neue Auslegung mit langsam laufenden Faltwalzen:

(1) Auslegungsangaben
(a) Saugöffnungen:

- Transportwalze hat zwei diametral gegenüberliegende Saugöffnungen;

- Querwalze hat drei gleichmäßig auf dem Walzenumfang verteilte Saugöffnungen;

- Faltwalze hat vier gleichmäßig auf dem Walzenumfang verteilte Saugöffnungen;

(b) Oberflächengeschwindigkeit der Walzen:

- Oberflächengeschwindigkeit der Transportwalze ist gleich der Geschwindigkeit (V ) der einlaufenden Bahn;

- Oberflächengeschwindigkeit (V₁) der Querwalze ist 2/3 der Geschwindigkeit der Transportwalze;

- Oberflächengeschwindigkeit (V₂) der Faltwalze ist 2/4 der Geschwindigkeit der Transportwalze

(2) Ermittlung der maximalen Produktionsziffer

Von üblichen Auslegungen ist es bekannt, daß eine übliche · Maschine annehmbare Erzeugnisse bei einer Abgabegeschwindigkeit (V) von 228,6 m/Min. (750 feet/minute) erhält.
Die neuartig"beschaffene Maschine mit langsam laufenden
Faltwalzen wird annehmbare Erzeugnisse liefern, wenn ihre Abgabegeschwindigkeit (V₉) gleich 228,6 m/Min. (750 feet/ minute) ist.

Daher ergibt sich: V₃ = 228,6 m/Min. (750 feet/minute)

V„ = 2/4 V (aus den Auslegungsangaben)

Daher ergibt sich: 228,6 m/Min. = 2/4 V

V = 457,2 m/Min. (1500 feet/minute)

und: . X (Erzeugnisse) _q (25,4 mm) J_ (30,48 cm)

(Minute) ^x (Erzeugnis) 12 (30,48 cm)

Daher ergibt sich: yj ^{x = v}

χ = 12 V

^{x =} 1| (1500) (entspricht 457,2 m/Min.)

25 y

χ = 2000 Erzeugnisse/Min.

Die neuartig beschaffene Maschine mit langsam laufenden Fältwalzen stellt doppelt so viel Erzeugnisse/Min, wie die übliehe Maschine mit gleicher Produktqualität her.

Auch soll noch erwähnt werden, daß es eine Grenze für die Anwendbarkeit der Erfindung gibt. Theoretisch könnten die Walzen so ausreichend verlangsamt werden, daß alle Zwischenräume zwischen den Erzeugnissen entfallen. Dies würde theoretisch die maximalen Vorteile entsprechend den folgenden

Ausführungen mit sich bringen:

(1) eine Querfaltung -

Produktionsziffer, beläuft sich auf das Zweifache der üblichen Maschine

(2) zwei Querfaltungen -

Produktionsziffer beläuft sich auf das Vierfache der üblichen Maschinen.

In der tatsächlichen Praxis kann man diese theoretische maximale Steigerung der Produktionsziffer oder der Produktionsrate im Vergleich zu den üblichen Maschinen aus folgenden Gründen nicht erwarten:

(1) ein gewisser Zwischenraum zwischen den Erzeugnissen ist vorteilhaft und wünschenswert, wenn man Stapel und Unterstapel bilden will;

(2) starke Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Walzen führen zu der Neigung, daß Qualitätsnachteile bei hohen Produktionsraten entstehen. Erfahrungen mit unterschiedlichen Maschinenauslegungen und Papierbahnen sind erforderlich/ um die optimale Verlangsamung der Walzen ohne eine unannehmbare Qualitätsverschlechterung in Erfahrung zu bringen.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Querfalten von Bahnen Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Querfalten eines Bahnmaterials mit einem Rahmen (20), einer ersten Saugwalze (21), die am Rahmen drehbar angebracht ist und mit wenigstens zwei Saugöffnungen (33) versehen ist, die über den Umfang der Fläche der ersten Saugwalze gleichmäßig verteilt sind, um Segmente des Bahnmaterials an der Walzenfläche zu halten, mit einer Einrichtung, die betriebsmäßig mit der ersten Saugwalze verbunden ist, um selektiv einen Saugdruck an die Öffnungen anzulegen und diesen aufzuheben, und mit einer zweiten Saugwalze (24), die drehbar am Rahmen der ersten Saugwalze benachbart drehbar angebracht ist und mit Saugöffnungseinrichtungen (34) versehen ist, die so beschaffen und ausgelegt sind, daß sie Bahnsegmente aufnehmen und dieselben in Querrichtung direkt zur übergabe

jedes Bahnsegments von der ersten zur zweiten Saugwalze falten, dadurch gekennze ichnet, daß die Vorrichtung zum Falten mit Einrichtungen (23,

26) versehen ist, die die zweite Saugwalze (24) mit einer Oberflächengeschwindigkeit dreht, die kleiner als die Oberflächengeschwindigkeit der ersten Saugwalze (21) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Saugwalze (28) am Rahmen (20) drehbar gelagert ist und daß die Vorrichtung zum Falten mit Einrichtungen (27, 30) versehen ist, die die dritte Saugwalze (28) mit einer Oberflächengeschwindigkeit drehen, die kleiner als die Oberflächengeschwindigkeit der zweiten Saugwalze (24) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Saug- walze (21, 24) den gleichen Durchmesser haben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Saugwalze (24) eine größere Anzahl von Saugöffnungen als die erste Saugwalze (21) hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Drehen der Walzen Zahnräder umfaßt, die so beschaffen und angeordnet sind, daß die Geschwindigkeit bei der Drehung der zweiten Saugwalze von dem der ersten Saugwalze zugeordneten Zahnrad verlangsamt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die erste Saugwalze (21) mit einer Ausnehmung (37) und zusätzlichen Saugöffnungen

(36) zwischen wenigstens zwei Saugöffnungen versehen

ist..

7. Verfahren zum Querfalten eines Bahnmaterials zur Bildung von Stapeln desselben, dadurch gekennzeichnet, daß Bahnsegmente auf einer mit Saugeinrichtungen ausgerüsteten Transportwalze sequentiell weiterbewegt werden, die sich mit einer vorbestimmten

Oberflächengeschwindigkeit dreht, daß die Bahnsegmente von der Transportwalze aufeinanderfolgend abgenommen
werden, währenddem sie in Querrichtung unter Bildung
von im allgemeinen planaren, gefalteten Bahneinheiten
gefaltet und die gefalteten Bahneinheiten auf einer mit einer Saugeinrichtung ausgestatteten Querfaltwalze weiterbefördert werden, die sich mit einer Oberflächengeschwindigkeit dreht, die kleiner als die vorbestimmte
Geschwindigkeit ist, und daß die Geschwindigkeit der
Bahneinheiten in einer Richtung parallel zur Ebene der Bahneinheiten zur Bildung eines Stapels gestoppt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gefalteten Bahneinheiten
von der mit einer Saugeinrichtung ausgestatteten Querfaltwalze zu einer mit einer Saugeinrichtung ausgestatteten Faltwalze zur Bildung einer zweiten Querfaltung in der Bahneinheit vor dem Geschwindigkeitsstop
übergeben werden.

30, 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Saugeinrichtungen ausgestattete Transportwalze mit einer Ausnehmung und Saugöffnungen zur Aufnahme der entspannten Teile der Bahn
direkt zur Abnahme der Bahnsegmente von der Transport-.walze versehen ist.