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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rollen- bzw. Wickel-Austraganordnung
für eine
Auf- bzw. Umwickelmaschine.
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Bei
Umfangswickelmaschinen der Art, um die es bei der Erfindung geht,
wird ein Wickel ausgebildet, indem man eine Materialbahn auf einen
Rohrkern wickelt, der zwischen drei Rollen in Drehung versetzt wird,
die auf die Mantelfläche
des sich bildenden Wickels wirken. Die Geschwindigkeiten der Rollen
werden im Wickelzyklus konstant und gleich gehalten.
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Die
drei motorisch angetriebenen Rollen bilden einen Raum variabler
Größe, so dass
die drei Rollen immer an dem sich mit wachsendem Durchmesser bildenden
Wickel anliegen. Dabei sind zwei der drei Rollen gewöhnlich fest
beabstandet, um einen Spalt zu bilden, durch den ein Kern eingeführt wird
und durch den das Bahnmaterial läuft;
die dritte bzw. Andruckrolle ist bewegbar und lässt zu, dass der Durchmesser
des Wickels zunimmt und er am Ende des Wickelvorgangs ausgetragen
wird.
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Bei
diesen Wickelmaschinen ist die so genannte Übergangsphase wichtig, d.h.
das von einem speziellen Einführelement
begleitete Einführen
eines neuen Kerns in den Wickelraum sowie das Auswerfen des fertigen
Wickels nach dem Durchtrennen des Bahnmaterials.
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Die 1 zeigt
schaubildlich eine mit 10 bezeichnete Aufwickelmaschine
mit einer bekannten Wickelaustragvorrichtung, die mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet
ist.
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Die
Aufwickelmaschine 10 weist drei Wickelrollen 1a, 1b, 1c auf,
die ein Rollenbett 2 bilden, in das ein Pappkern 3 eingeführt wird,
auf den Bahnmaterial 4 zu einem Wickel 20 aufgewickelt
wird. Eine Rolle 1c aus der 3-Rollen-Gruppe sitzt an einem
Arm 5, der bei 6 an der Seite der Maschine schwenkbar gelagert
ist, und folgt dem wachsenden Durchmesser des Wickels 20,
der sich im Rollenbett 2 bildet.
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Die
Austrageinrichtung 100 weist eine schräge Rutsche 130 und über dieser
einen Arm 111 auf, der am Schwenklagerpunkt F an der Seite
der Maschine schwenkbar gelagert ist.
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Der
Arm 111 wird von einem Linear-Stellmotor 113 um
den Schwenklagerpunkt F geschwenkt. Der Stellmotor 113 ist
ein Druckluftzylinder 114, der bei 116 an der
Seite der Maschine schwenkgelagert ist, und ein im Zylinder 114 verschiebbarer
Kolben 115. Das freie Ende des Kolbens 115 ist
mit dem Arm 111 verbunden.
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Auf
der der Rutsche 130 zugewandten Oberfläche des Arms 111 ist
eine dünnes
gekrümmtes Gummiblatt 117 angeordnet,
das dazu dient, einen von den Rollen 1a, 1b, 1c der
Maschine 10 gebildeten und ausgeworfenen Wickel 20' abzufedern.
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Die
im Berührungspunkt
C am Wickel 20' tangential
zum Gummiblatt 117 anliegende Ebene t bildet mit der Rutsche 130 eine
V-förmige
Verengung, in der der von den Wickelrollen 1a, 1b, 1c ausgeworfene
Wickel 20' angehalten
wird.
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Zu
beachten ist, dass die Tangentialebene t im wesentlichen parallel
zur Längsachse
b des Arms 111 durch dessen Schwenklagerpunkt F liegt.
In diesem Fall entsteht zwischen der Achse b des Arms 111 und
der Ebene der Rutsche 130 – abhängig von der Neigung der Rutsche 130 zur
Horizontalen – ein Winkel ϑ,
der kleiner als 45° und
etwa gleich 30° ist.
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Die
Arbeitsweise der Wickelmaschine 10 ist unten beschrieben.
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Der
Wickel 20 bildet sich durch Aufwickeln einer Papierbahn 4 auf
einen Pappkern 3. Der Wickel 20 wird durch den
Kontakt mit den drei Wickelrollen (1a, 1b, 1c)
in Drehung versetzt, wobei eine (1c) bewegbar ist, um den
Durchmesserzuwachs des dabei entstehenden Wickels 20 zu
definieren und ihm zu folgen.
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Ist
sein Soll-Durchmesser erreicht, wird durch Erzeugen unterschiedlicher
Umfangsgeschwindigkeiten zwischen den Wickelrollen (1a, 1b, 1c)
der Wickel 20' von
diesen aus dem Wickelbereich 2 zum Austragbereich der Maschine
hin ausgeworfen.
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Der
Wickel 20' wird
mit hoher Geschwindigkeit auf die schräge Rutsche 130 ausgeworfen;
vor der Übergabe
an die nächste
Produktionsstufe, eine Beleimungsvorrichtung oder -maschine (nicht
gezeigt) laufabwärts
der Auswerfrutsche 130, muss er verlangsamt werden. Der
Wickel 20' wird
von dem bewegbaren Arm 111 abgefangen, auf den das Blatt 117 aus
Gummi (oder einem anderen Werkstoff, der den Bewegungsimpuls der
Wickels federnd abfangen kann) aufgesetzt ist, um den Aufschlag
des Wickels 20' auf
dem Arm 111 weich abzufangen und so Schäden an der Oberfläche des
Wickels zu vermeiden.
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Das
Anheben des bewegbaren Arms 111 mittels des Stellmotors 113 ermöglicht dem
Wickel 20',
die Rutsche 130 unter dem Einfluss der zur Rutsche 130 parallelen
Komponente der Schwerkraftbeschleunigung zu verlassen.
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Diese
bekannte Lösung
bringt verschiedene Nachteile mit sich. Die Wickelmaschine 10 kann
bis zu 60 Wickel/min erzeugen. Daher ist die Auswerfgeschwin digkeit
der Wickel hoch, während
die zum Abbremsen des Wickels und Freilassen desselben von der Rutsche 130 verfügbare Zeit
von verschiedenen Faktoren begrenzt wird, wie unten beschrieben.
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Die
Wickelauswerfzeiten derzeitiger Lösungen lassen einen Ausstoß von mehr
als 35 bis 40 Wickeln/min nicht zu, denn:
- (a)
Die Neigung der Rutsche 130 gewährleistet keine für ein rasches
Auswerfen der Wickel ausreichende Beschleunigung (die Neigung der
Rutsche ist von der Auswurfbahn des Wickels aus den Wickelrollen
begrenzt, um sicherzustellen, dass der Wickel abgestützt wird
und ein Aufschlag auf die Rutsche und ein Erschüttern derselben vermieden ist;
die Neigung der Auswurfbahn lässt sich
durch Ändern
der Lage der Wickelrolle nicht signifikant steigern, da diese Lage
vom instabilen Kontakt der bewegbaren Rolle 1c auf dem
Wickel 20 abhängt
und daher die beiden festen Wickelrollen 1a, 1b so
liegen müssen,
dass sie das Gewicht des Wickels 20 beim Wickeln aufnehmen können).
- (b) Nach dem Erreichen des Stillstands kann der Wickel 20' die Rutsche 130 erst
verlassen, wenn der Arm 111 so weit angehoben worden ist,
dass der Wickel durchlaufen kann (der Öffnungswinkel ändert sich
mit dem Wickeldurchmesser und kann für großdurchmessrige Wickel erhebliche
Werte annehmen).
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Das
Auswerfen der Wickel stellt folglich die wesentliche Einschränkung der
Produktionsleistung der Wickelmaschine 10 dar.
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Die
US 4 327 877 beschreibt
eine Wickelvorrichtung, bei der das Auswerfen des fertigen Wickels erfolgt,
indem man ihn unter der Einwirkung einer Bremsrolle auf einer im
wesentlichen horizontalen ersten Ebene und dann auf einer geneigten
Ebene abrollen lässt.
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Dieser
Aufbau ist auch deswegen kompliziert, weil die Ebenen bewegbar sein
müssen,
um beim Auswerfen zwischen den Wickel und die untere Wickeltrommel
einschiebbar zu sein.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist, die Nachteile des Standes der Technik
durch Bereitstellen einer Wickelauswerfvorrichtung für eine Aufwickelmaschine
zu beseitigen, die wirkungsvoll arbeitet und eine größtmögliche Erhöhung der
Wickelerzeugungs- und -auswerfgeschwindigkeit zulässt.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist eine Wickelauswerfvorrichtung, die äußerst zuverlässig arbeitet
und die die auf den Wickel aufgewickelte Papierbahn nicht beschädigt.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist eine Wickelauswerfvorrichtung, die
vielseitig ist, sich auf verschiedenartige Um- bzw. Aufwickelmaschinen
anwenden lässt
und gleichzeitig kostengünstig
und einfach erstellbar ist.
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Diese
Ziele lassen sich erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des beigefügten
Anspruchs 1 erreichen.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße Wickelauswerfvorrichtung
weist auf:
- – eine Rutsche, die laufabwärts eines
Winkelbereichs einer Um- bzw. Aufwickelmaschine angeordnet ist und
das Rollen der fertigen Wickel zum Austragbereich der Maschine ermöglicht;
- – Abbremseinrichtungen,
mit denen der Wickel auf der Rutsche verlangsam- oder anhaltbar
ist; und
- – einen
Antrieb, der auf die Abbremseinrichtungen wirkt, um sie aus einer
Arbeitsstellung, in der sie den Wickel auf der Rutsche anhalten,
in eine Ruhestellung zu bringen, in der sie ein Rollen des Wickels
auf der Rutsche zulassen.
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Die
Hauptbesonderheit der Erfindung repräsentiert der Umstand, dass
die Rutsche aufweist:
- – einen schwach geneigten ersten
Bereich am Ausgang des Wickelbereichs, der ausgelegt ist, den diesen
verlassenden Wickel durch Reibung zu verlangsamen oder jedenfalls
nicht zu beschleunigen; und
- – einen
stärker
als der erste geneigten zweiten Bereich, der ausgelegt ist, den
Wickel, nachdem er von der Bremseinrichtung angehalten worden ist,
unter seinem Eigengewicht zu beschleunigen. Auf diese Weise werden
die Austragzeiten verkürzt,
so dass ein schnelles Positionieren der Abbremseinrichtung zur Aufnahme
eines neuen Wickels möglich
ist.
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In
Folge der neuartigen Gestalt der Rutsche mit mehr als einer Neigung
lässt der
Abbremsarm sich so anordnen, dass man den Raum zum Durchlauf des
abgebremsten Wickels mit einer geringen Drehung des Arms erhält. Die
Gesamt-Austragzeiten verkürzen
sich in Folge der schnellen Positionierung der Abbremseinrichtung
in die Bereitschaft zur Aufnahme eines neuen Wickels.
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Weitere
Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung einer rein beispielhaften und die Erfindung daher nicht
einschränkenden
Ausführungsform
derselben, die die beigefügten
Zeichnungen darstellen.
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1 ist
ein schaubildlicher Seitenriss einer Wickelaustraganordnung nach
dem Stand der Technik; und
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2, 3 und 4 sind
schaubildliche Seitenrisse einer erfindungsgemäßen Wickelaustragvorrichtung
und zeigen die drei aufeinanderfolgenden Stadien des Auswerfens
eines Wickels aus der Aufwickelmachine.
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Die
erfindungsgemäße Wickelaustragvorrichtung,
die insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnet ist,
wird an Hand der 2–4 beschrieben.
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Wie
die 2–4 zeigen,
weist die Wickelaustragvorrichtung 50 eine Rutsche 30 auf,
die gegenüber
dem Stand der Technik neuartig gestaltet ist. Die Rutsche 30 hat
drei unterschiedlich geneigte Bereiche: einen ersten bzw. Einlaufbereich 31,
einen zweiten bzw. Zwischenbereich 32 und einen dritten bzw.
Auslaufbereich 33.
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Der
Einlaufbereich 31 liegt am Ausgang des Wickelbetts 2 und
ist bezüglich
einer Horizontalebene schwach geneigt. Der Einlaufbereich 31 kann bspw.
einen Neigungswinkel im Bereich von 5° bis 20° zur Horizontalebene haben.
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Der
Zwischenbereich 32 ist stärker geneigt als der Einlaufbereich 31.
Der Zwischenbereich 32 kann bspw. einen Neigungswinkel
im Bereich von 30° bis
60° zur
Horizontalebene aufweisen.
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Der
Ablaufbereich 33 ist schwächer als der Zwischenbereich 32 und
im Wesentlichen gleich dem Einlaufbereich 31 geneigt. Bspw.
kann der Ablaufbereich 33 einen Neigungswinkel in einem
Bereich von 5° bis
20° zur
r Horizontalebene aufweisen.
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Wie
im Stand der Technik hat die Wickelaustragvorrichtung 50 einen
Schwenkarm 111, den ein Druckluftzylinder 113 schwenkt.
Ein dünnes
Blatt oder Kissen 117 aus Gummi (oder einem anderen geeigneten
weichen Werkstoff) zum federnden Abfangen des Wickels ist auf dem
Arm 111 befestigt.
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In
diesem Fall ist der Arm 111 so angeordnet, dass er den
Winkel ϑ zwischen der Achse b des Arms 111 und
der Ebene des Einlaufbereichs 31 der Rutsche 30,
der dem Winkel der V-förmigen
Verengung entspricht, in der der Wickel zum Stillstand kommt, gegenüber dem
Stand der Technik vergrößert. Weiterhin
ist der Winkel ϑ so gewählt,
dass die durch die Achse b des Arms 11 verlaufende Ebene
im wesentlichen parallel zur Ebene des Zwischenbereichs 32 der
Rutsche verläuft.
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Sodann
ist der Arm 111 so angeordnet, dass der Wickel vom Gummiblatt
bzw. -kissen 117 am Ende des ersten Bereichs 31 und
am Anfang des Zwischenbereichs 32 der Rutsche (3)
angehalten wird.
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Der
bewegbare Arm 111 lässt
sich durch andere Systeme ersetzen- bspw. motorisch angetriebene
Rollen oder eine Folge geeignet profilierter Nockenscheiben bzw.
Steuerkurven, mit denen der Wickel abhängig von einer Drehung mit
kontrollierter Drehzahl (Wickelgeschwindigkeit und Wickeldurchmesser)
angehalten oder weitergeführt
werden kann.
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Der
Linear-Stellmotor 113 lässt
sich durch andere Übergabeeinrichtungen
ersetzen- bspw. motorisch angetriebene Nockenscheiben bzw. Steuerkurven,
Kurbeltriebe usw.
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Die
Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Austragvorrichtung 50 ist
im Folgenden beschrieben.
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Wie
in 2 gezeigt, wird ein fertiger Wickel 20' mit dem Solldurchmesser
aus dem Wickelbereich 2 von den drei Wickelrollen (1a, 1b, 1c)
zum Austragbereich der Maschine ausgeworfen, indem den Rollen unterschiedliche
Umfangsgeschwindigkeiten erteilt werden. Ein neuer Kern 3 wird
in das Wickelbett 2 eingeführt und eine neue Bahn 4 auf
den Kern gewickelt, um einen neuen Wickel 20 herzustellen.
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Der
fertige Wickel 20' wird
mit hoher Geschwindigkeit aus dem Wickelbett 2 auf die
schräge Rutsche 30 ausgeworfen.
Folglich muss der Wickel 20' abgebremst
werden, bevor er in den nachfolgenden Produktionsschritt gegeben
wird, den eine der Austragrutsche 30 nachgeschaltete Beleimungsvorrichtung
oder -maschine (nicht gezeigt) ausführt.
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Der
Wickel 20' wird
zuerst durch Reibung abgebremst oder jedenfalls nicht beschleunigt,
und zwar durch den Einlaufbereich 31 der Rutsche, der schwach geneigt
ist. Erreicht dann der Wickel 20' das Ende des Einlaufbereichs 31 und
den Anfang des Zwischenbereichs 32 der Rutsche (vergl. 3), wird
er vom bewegbaren Arm 111 mit dem Gummiblatt oder -kissen 117,
das als Stoßdämpfer wirkt, weiter
abgebremst oder angehalten.
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Wie
die 4 zeigt, ermöglicht
eine kleine Drehung des bewegbaren Arms 111 um seinen eigenen
Schwenklagerpunkt F in Folge einer Rückziehbewegung des Kolbens 115 in
den Zylinder 114 des Stellmotors 113 dem Wickel 20', unter der
Wirkung der zum Zwischenbereich 32 der Rutsche 30 parallelen
Komponente der Erdbeschleunigung entlang des Zwischenbereichs 32 der
Rutsche 30 zu rollen. In diesem Fall muss der Arm 111 um
einen recht kleinen Winkel α verschwenken,
der zwischen 10° und
20° betragen
kann.
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Der
Wickel 20' wird
dann im stärker
geneigten Bereich 32 von der Schwerkraft kräftig beschleunigt,
während
im letzten Bereich der Rutsche 30, dessen Neigung geringer
ist als im Zwischenbereich 32, seine Rollgeschwindigkeit
verlangsamt wird.
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Die
erfindungsgemäße Wickelauswerfvorrichtung
hat verschiedene Vorteile.
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Zunächst werden
die Wickelauswerfzeiten verkürzt,
so dass sich eine Auswerfrate von 60 Wickeln/min erreichen lässt.
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Der
schwächer
geneigte erste Rutschenbereich 31 gewährleistet dabei, dass der Wickel 20' im Auswerfschritt
von den Wickelrollen (1a, 1b, 1c) abgestützt und
verlangsamt wird; jedenfalls lässt
dieser Bereich kein Beschleunigen des Wickels zu.
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Zwischen
dem Arm 111 und der Rutsche 30 kommt der Wickel 20' am Anfang des
stärker
geneigten Rutschenbereichs 32 zum Stillstand. Der stärker geneigte
Rutschenbereich 32 gewährleistet
beim Bewegen des Arms 111 eine höhere Beschleunigungskomponente
für den
Wickel 20' und
ermöglicht
so ein zügiges
Auswerfen.
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In
Folge des zügigen
Auswerfens des Wickels 20' ist
der Arm 111 sehr schnell in eine Position rückführbar, in
der er einen neuen Wickel annehmen kann.
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Weiterhin
ist die Position des Arms 111 beim Anhalten des Wickels 20' dessen Durchmesser
entsprechend verstellbar. Gemeinsam mit der stärkeren Neigung des Rutschenbereichs 32 führt dies
dazu, dass ein minimaler Schwenk- bzw. Öffnungswinkel α des Arms 111 ausreicht,
den Wickel 20' freizugeben.
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Obgleich
sich die vorgehende Beschreibung auf eine Rutsche mit drei Bereichen
bezieht, ist klar, dass deren Anzahl anders sein kann und dass zwei oder
mehr Bereiche vorliegen können,
sofern die Neigung laufabwärts
der Abbrems- bzw. Stoppeinrichtung schnell zunimmt, um ein rasches
Freigeben des Wickels zu ermöglichen.
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Weiterhin
sind die verschiedenen Rutschenbereiche vorzugsweise geradlinig,
aber mindestens einige von ihnen können auch gekrümmt sein.
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Die
Einzelheiten der vorgehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung lassen
zahlreiche Variationen und Abänderungen
zu, ohne die Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt ist, zu verlassen.
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LEGENDE zur FIGURENBESCHRIFTUNG:
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1
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- Prior art – Stand
der Technik