DE7712649U1 - Vorrichtung zum rollenwechsel und quertrennen von mit hoher geschwindigkeit laufenden warenbahnen bei wickelmaschinen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wir1sch.-lng. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Anra.: VITS-Maschinenbau GmbH, Winkelsweg 172, 4018 Langenfeld

Vorrichtung zum Rollenwechsel und Quertrennen von mit hoher Geschwindigkeit laufenden Warenbahnen

bei Wickelmaschinen

Die ERfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rollenwechsel und Quertrennen von mit hoher Geschwindigkeit laufenden Warenbahnen bei Wickelmaschinen mit mindestens zwei in einem Gestell hintereinander angeordneten Wickelhülsen, deren Plätze zum Wickelhülsenwechsel vertauschbar sind, und mit einer der in Bahnlaufrichtung ersten Wickelhülse zugeordneten Führungsund Trenneinrichtung, die aus einer in Richtung auf die in Arbeitsstellung befindliche Wickelhülse anstellbare Führungsund Andrückwalze und einer zweiten gegen die Warenbahn verschwenkbaren Führungswalze besteht, die gemeinsam mit der ersten Führungs- und Andrückwalze die Warenbahn unter insbesondere mehr als 180° umfassender Umschlingung der leeren Wickelhülse führt, und aus einem der zweiten Führungswalze zugeordneten, unter Vorspannung stehenden und durch eine Klinke auslösbaren Trennmesser besteht.

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Bekanntlich bereitet es bei Nonstop-Aufwicklungen eine große Schwierigkeit, das Trennmesser auf die erforderliche Geschwindigkeit, die höher als die Papiergeschwindigkeit sein muß, zu beschleunigen. Bei einer bekannten Vorrichtung (DT-PS 1 242 073) ist das Trennmesser nach Art einer Schleuder am freien Ende eines unter Vorspannung stehenden Schwenkarmes befestigt. Diese Konstruktion hat sich bewährt für Bahngeschwindigkeiten bis 200 m/min. Nachteilig ist aber, daß der lange Beschleunigungsweg des Trennmessers für die Bedienungsperson beängstigend wirkt und daß die neue Hülse voll mit Haftkleber versehen werden muß, weil die Klebstelle am Umfang Cj nicht vorprogrammiert ist. Ferner ist von Nachteil, daß der

Anfang nicht absolut faltenfrei gewickelt werden kann.

Bei einer anderen Vorrichtung der eingangs genannten Art (DGBM 5 487 311) ist das Trennmesser ebenfalls nach Art einer Schleuder ausgebildet, allerdings an einem wesentlich kürzeren auf der Achse der Führungsrolle gelagerten Hebelarm. Das unter Federvorspannung stehende Trennmesser wird nach Ausklinken auf kurzem Weg beschleunigt. Mit dieser Vorrichtung können nur Warenbahnen mit Geschwindigkeiten bis zu 150 m/sec geschnitten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Quertrennen von Warenbahnen bei der Nonstop-Aufwicklung zu schaffen, die bei höherer Warenbahngeschwindigkeit als die bisher bekannten Vorrichtungen arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Trennmesser in der zweiten Führungswalze derart angeordnet ist, daß es nur nach Auslösen der Klinke aus dem Walzenumfang vorsteht.

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Da bei der Erfindung das Trennmesser mit der einen Walze und damit mit Warenbahngeschwindigkeit umläuft, braucht es für den Trennvorgang nur noch ausgeklinkt zu werden, um die Warenbahn schneiden zu können. Da also das Messer nicht stark beschleunigt zu werden braucht, um auf Warenbahngeschwindigkeit zu kommen, können Warenbahnen mit wesentlich höherer Warenbahngeschwindigkeit quergeschnitten werden.

Vorzugsweise ist das Trennmesser von pneumatisch vorgespannten Zylindern betätigbar. Bei solchen als Kraftspeicher ausgenutzten Zylindern braucht beim Ausstoßen des Messers keine

Oj₁ besondere Arbeitsleistung aufgebracht zu werden, insbesondere

nicht die sonst bis zur Warenbahngesuhwindigkeit erforderliche Arbeit. Es bedarf nur der Auslösung des Messers im richtigen Augenblick.

Das Trennmesser kann in eine Reihe von Einzelmessern aufgeteilt sein, die zwischen sich Raum zum Durchtritt von Blasluft belassen. Die Blasluft übt den freien Anfang der abgetrennten Warenbahn einen Streicheffekt aus, so daß er ohne Faltenbildung in den Zwickel eingeführt wird.

Für eine saubere Trennung durch das Trennmesser ist es zweckmäßig, wenn die zweite Führungswalze zur Erhöhung der Warenbahnspannung während des Trennvorganges in Richtung der Warenbahn zusätzlich verschwenkbar ist. Auf zusätzliche Abstützmittel, wie bei der einen bekannten Vorrichtung, kann dann verzichtet werden.

Sofern gewünscht wird, den Warenbahnanfang anzukleben, kann dies auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß der ersten Führungs- und Andrückwalze an ihrer Stirnseite zwei verschwenkbare Arme mit Haltern für ein Klebeband zugeordnet sind, mit denen das Klebeband in den Zwickel zwischen Warenbahn

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und leerer Wickelhülse einführbar ist. Zusätzlich können an den Rändern der Zwickel Trennmesser zum Abtrennen des Klebebandes von den Armen vorgesehen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen die Vorrichtung von der Seite in drei markanten Arbeitsstellungen und zwar

Fig. 1 das Ende eines Wickelvorganges,

Fig. 2 die Führung der Warenbahn nach Vertauschen der Wickelhülsen,

Fig. 3 die Führung an der Warenbahn unmittelbar vor dem Quertrennen,

Fig. 4 die Mitte der mit dem Trennmesser bestückten Messerwalze,

Fig. 5 die pneumatisch vorgespannten Zylinder für das Trennmesser an einer Kopfseite der Führungswalze gemäß Fig. 5, [

Fig. 6 die pneumatisch betätigbare Klinke des Trenn- ⁽ messers an der anderen Kopfseite der Führungs- ' walze gemäß Fig. 4,

Fig. 7 die Wickelhülse mit beiden Führungswalzen gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 8, 9 u. 10 die Rechenwerte zur Erzeugung des Vorhaltes

in grafischer Darstellung, und zwar

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Fig. 8 für das Klebemittel,

Fig. 9 für das Trennmesser und

Fig.10 für die Zusatzverschwenkung der mit dem Trennmesser bestückten Führungswalze während des Trennvorganges.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht die zwei hintereinander und damit deckend angeordneten Wickelhülsen 3» 4, in denen das Schwenkgestell gelagert ist. Die alte Wickelstelle mit der Hülse 3 wickelt einen so großen Wickel, daß unmittelbar ein Wickelwechsel vorbereitet werden muß, während auf dem rückwärtigen Teil des Schwenkgestells 2 die neue Hülse 4 aufgelegt ist. Die Papierbahn 5 wird über ein Pendelwalzenpaar 6 über eine Führungs- und Andrückwalze 7 der Wickelhülse 3 . zugeführt.

Zur Vorbereitung des Wickelwechsels wird die Führungswalze 7, wie nun in Fig. 7 gezeigt, abwärts geschwenkt, so daß das Schwenkgestell 2 um l80° geschwenkt wurde. So haben nun die alte Wickelhülse 3 und die neue Wickelhülse 4 gegenüber Fig. 1 vertauschte Positionen. Die Papierbahn 5 bleibt über die Führungswalze 8 geführt und sie liegt bereits gering umschlingend um die neue Hülse 4, die vor dem Schwenken auf die Umfangsgeschwindigkeit gleich der Bahngeschwindigkeit gebracht wurde.

Fig. 3 zeigt den Zustand nach Einschwenken der unteren Führungswalze 7 und der oberen Führungswalze 8. Die Papierbahn ist nun auf der neuen Hülse 4 weitgehendst umschlungen. Die Arme der Führungswalzen 7 und 8 werden in üblicher Weise durch pneumatische Zylinder 9, 9a bewegt, die ebenso an einem vorgebauten Gestell 9b befestigt sind. Hier sind auch die Arme 32, 32a der Führungswalze 7 und 8 gelagert. Die Führungswalze 8, die ein Messer 16 trägt, wird zunächst von dem Langhubzylinder 9 abgesenkt, jedoch erlaubt ein weiterer

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Kurzhubzylinder 10, der über einen doppelten Hebelarm 11 mit der Befestigung des Langhubzylinders 9 umsenme Schwenkachse verbunden ist, daß der letzte kleine Weg der Führungswalze 9 in die Arbeitsstellung unabhängig und zwar gerade in dem Augenblick stattfindet, wenn das Trennmesser 16 der Führungswalze 9 den Trennungsschnitt vornimmt. Dies ist dann nötig, wenn Papiere großer Festigkeit getrennt werden müssen und die normale Arbeitespannung, die das Papier in das gezahnte | Messer treibt, nicht ausreicht, um die Trennung vorzunehmen. *f Durch das zusätzliche Eindrücken der Führungswalze in die j Bahnschlaufe zwischen neuer Hülse 4 und einer Leitwalze 13 :· ν.-' wird für einen kurzen Augenblick eine erhöhte Papierspannung ■

hervorgerufen, ohne daß deswegen die Wickelmotore stärker ausgelegt werden müßten.

Fig. 4 zeigt den Schnitt der Rührungswalze 8 in der Mitte, wo eine durchgehende Stange 14 mehrfach gelagert ist und an der die an ihrer Spitze gezahnten Messer 16 befestigt sind. Das Messer 16 ist an dem entgegengesetzten Ende über die Befestigungsstelle an der Stange 14 verlängert und dort mit einem Gewicht 17 zum teilweisen Ausgleich der Flihekräfte versehen. Beim Betätigen des Messers 16 schwenkt das Messer in die punktiert gezeichnete Position.

Fig. 5 zeigt das Vorspannsystem auf einer Seite der Führungswalze 8. Dort ragt die Stange 14 hervor und besitzt einen Hebelarm 18, der von einem Zylinder 19 betätigt wird, der wiederum durch einen Bolzen 20 an der Stirnwand der Führungswalze 8 befestigt ist. Der Zylinder 19 dient über den Luftdruck-Anschluß 21 der Speicherung der Kraft zum schnellen Ausschwenken des Messers 16, während der Anschluß 22 unter Entlüftung der Gegenseite zum Zurückholen des Messers 16 dient.

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Auf der anderen Stirnseite der Führungswalze 8 befindet sich eine Klinke, die in Fig. 6 dargestellt ist. Dort ist an der Stange 14 ein Klinkenarm 23 angebracht, der mit einem Klinkenhebel, insbesondere durch die Klinkennase 25» in Verbindung steht. Der Klinkenhebel 2*1 iet in der Stirnwand drehbar gelagert, wozu sich der Zapfen 26 der Führungswalzenachse anbietet. Der Klinkenhebel 24 wird über einen Arm mit dem Gelenk 27 durch den Auslösezylinder 28 betätigt. Der Auslösezylinder 28 ist wiederum durch den Gelenkbolzen 29 mit der Stirnwand ver- _v:

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bunden. über die Anschlüsse 30 und 31 wird der Zylinder zum '"i Auslösen betätigt, indem die Druckluft vom Anschluß 31 durch ein , Ventil auf Anschluß 30 gebracht wird, wobei die Gegenseite

entlüftet wird. Der Zylinder 20 kann sowohl im Durchmesser als auch im Hub sehr klein gehalten werden, so daß seine Ansprechzeit sehr viel kleiner ist als es bei einer direkten kraftbetätigten Messerbewegung der Fall sein würde.

Fig. 7 zeigt nun das Zusammenwirken der Hülse 4 der Führungswalze 7 und der Führungswalze 8. Die Führungswalze 7 ist zwischen Lagerarnen 32 gelagert, wobei die Lagerzapfen 33 dargestellt sind. Um die Lagerzapfen 33 ist ein Klebearm 36 exzentrisch gelagert, bestehend aus der gegenüber dem Lagerzapfen 33 exzentrischen Lagerbüchse 34, dem Betätigungsarm mit dem Lagerauge 35 und den federnden Klebarmen 36. An dem Lagerauge 35 ( ) des Klebearmes 36 ist ein Arbeitszylinder 37 angebracht, der über einen Halter 38 mit den Lagerarmen 32 verbunden ist. An den Klebearmen 36 wird quer über die Bahn je ein Bundfaden 39 gespannt, um den ein doppelseitiges Klebeband 40 gespannt wird. Durch die exzentrische Lagerung wird bei Betätigung des Preßluftzylinders 37 das Klebeband hO in den Zwickel zwischen der Führungswalze 7 und der Hülse 4 hineingeführt. Auf den Lagerarmen 32 sind in der Flucht des Zwickels links und rechts der Hülse 4 je ein scherenförmiges Kappmesser angebracht, so daß die Bindfäden 39 zwischen der Befestigung an den Lagerarmen und dem aufgebrachten Klebeband 40 abgeschnitten werden. So

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läuft das Klebeband 40 zur Verbindung des neuen Wickelanfangs der Papierbahn 5 mit der Hülse 4 ein unter der Voraussetzung, daß der Trennschnitt durch das Messer 16 der Führungswalze 8 mit der Position des Klebebandes 40 riohtig übereinstimmt.

Auf der Führungswalze 8 ist das Messer 16 in drei Positionen gezeichnet. 16a ist die Position, die zum Trennen der Bahn erreicht sein muß. Position 16b ist die Position, in der das Messer spätestens ausgeschwenkt werden muß, um in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit noch die Position l6a bei dem Rotieren zu erreichen. Damit in Position l6b das Messer ausschwenken kann, ist es jedoch nötig, bereits in Position 16c die Auslösung gemäß der Figurenbeschreibung zu beginnen.

\ Für eine saubere Betriebsweise und für ein Andrücken der Bahn

auf erhöhte Spannung im richtigen Zeitpunkt ist es bei hohen Anforderungen zweckmäßig, das Spritzen des Leims, die Betätigung des Messers und das Drücken der Walzen zeitlich genau aufeinander abzustimmen. Dies ist mit der heutigen elektronischen Meß-, Regel- und Steuerungsrechnik leicht möglich. Hier soll deshalb nur der Lösungsansatz beschieben werden, der

^ zur Harmonie der Betätigungen führt. Auf der Messerwelle sind

dazu zwei elektronische Geber angeordnet, einer für die Leim- . auslösung, der andere für das gemeinsame Auslösen des Messers

und des Walzendruckes. Bei jeder Umdrehung der Führungswalze gibt der Geber ein Signal, wenn die Führungswalze 8 die Position erreicht hat, die mit der Messerposition l6a identisch ist. In dem Rechner befindet sich ein Zeitgeber, so daß die Umlaufzeit der Führungswalze 8 dort eingeht. Diese Umlaufzeit wird im Rechner für die Auslösung des Klebearms 36, des Messers 16 und des Spannens der Bahn durch den Zylinder 10 dreimal benötigt.

Fig. δ, 9 und 10 zeigen den Rechenvorgang für die verschiedenen Auslösungen in einer Form, wie sie am Oszyllographen sichtbar

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gemacht werden können und deshalb hier zur Veranschaulichung geeignet ist. Die Zacken nach oben bedeuten stets der Durchlauf des Meßpunktes, der Zacken nach unten der des vorgerechneten Auslösepunktes. Die Horizontale ist die Zeitspanne, t bedeutet die gemessene Umlaufzeit, t die eingegebene Verzögerungszeit und t die gerechnete Auslösezeit. Darüber hinaus

stehen die Indizes L für Leim oder Klebearm 36 mit Leimband, M für Messer 16 und D für den Druck der Walze durch den Zylinder 10 der Fig. 3·

Die Verzögerungszeiten der drei Auslösesysteme sind jeweils konstant, sie können durch Oszyllographen gemessen oder aber errechnet werden und zwar durch Addition der Teilzeiten der Verzögerung des Relais, des Magnetventils, des Druckaufbaus in den Leitungen bzw. Zylindern und den Zeitverbrauch für den Kolbenweg bei einem Zylinder oder die Anbringung des Leims.

Außer der Auslöseverzögerung, die in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt ist, gibt es noch eine generelle Zeitverzögerung, deren Berücksichtigung nötig ist, weil die Maschinenbedienung die Auslösung nicht in dem Augenblick der richtigen Messerwalzenstellung geben kann. Das Auslösekommando wird deshalb in dem Steuergerät gespeichert, bis zum nächsten Mal der Arbeitspunkt durchläuft bzw. der elektronische Geber ein Signal gibt. Da die Auslösezeiten nach Durchlauf des Arbeitspunktes alle vorgerechnet sind, findet dann unmittelbar danach bei dem nächsten Umlauf der messerbestückten Führungswalze die Auslösurg statt.

Da der Auftreffpunkt des Leimbandes an der Spitze des Pfeils mit dem Arbeitspunkt des Messers 16 nicht übereinstimmt, gibt der zweite elektronische Geber auf der messerbestückten Führungswalze 8, der gegenüber dem ersten um ein konstantes Maß versetzt ist, das Signal für das Leimband mit entsprechendem Vorhalt. Der Wert des Vorhaltes entspricht dem Weg, den

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die Leimstelle zurücklegen muß, um an die Stelüe zu gelangen, an der das Messer 16 die Papierbahn 5 schneidet.

Für die Bedienung einer Maschine läßt sich durch die heutige übliche elektrische und elektronische Steuerungstechnik die Gesamtbedienung auf zwei Betätigungen beschränken. Die erste Betätigung heißt:"Rollenwechsel vorbereiten", die zweite: "Rollenwechsel durchführen". Diese Betätigungen lassen sich automatisieren, die erste beispielsweise, wenn der volle Wickel eine bestimmte Größe erreicht hat- oder auch am Einlauf der Maschine ein Wickelwechsel stattfindet. Die Synchronisation zwischen dem Wickelwechsel am Einlauf und am Auslauf derselben Maschine ist erstrebenswert, damit die Klebstelle einer Bahn von der Abwickelseite am Auslauf der Maschine außen am Wickel aufliegt. Die zweite Betätigung kann durch einen Abgriff der Klebstelle nach Passieren der Hülse 4, d.h. in einem Arbeitszustand gemäß Fig. 3 herbeigeführt werden. Zur Erläuterung sind die einzelnen Schritte hier zusammengefaßt:

1. Rollenwechsel vorbereiten

(Umschaltbar automatisch oder Hand).

Hierbei wird die Veränderung durchgeführt, die von der Fig. zu der Fig. 3 führt und folgende Schritte umfaßt:

1.1- Führungswalze 7 an unteren Schwenkarmen 32 abfahren, in Endstellung Auslösung des Schrittes 1.2

1.2 Hülse 4 in Umfangsgeschwindigkeit auf Bahngeschwindigkeit bringen. Bei Erreichen dieser Geschwindigkeit Freigabe des Schrittes 1.3

1.3 Schwenkgestell 2 um 18O° drehen, in Endstellung Auslösung des Schrittes 1.4

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1.4 Messerbestückte Führungswalze 8 an oberen Schwenkarmen 32a mit Langhubzylinder 9 anfahren, in Endstellung Freigabe der Schriebe 1.5 und 1.6

1.5 Messer 16 spannen (Luftdruck auf Anschluß 21 des Zylinders 19 in Fig. 5)

1.6 Führungswalze 7 an unteren Schwenkarmen 32 an leere Hülse 4 fahren, in Endstellung Auslösung des Schrittes 1.7

1.7 Rechner einschalten zur Messung des Durchlaufs der Arbeitspunkte und Errechnung der verschiedenen Vorhaltwerte und damit Freigabe der zweiten Betätigung: "Rollenwechsel durchführen".

2. Rollenwechsel durchführen

Durch Betätigung wird der Rollenwechsel ausgelöst, herbeiführt und das System in den Ausgangszustand zurückgeführt.

2.1 Die Auslösung wird in den Rechner eingegeben und kurzzeitig gespeichert. Die Auslösung verzögert sich bis zum nächsten Durchgang des Arbeitspunktes und um die Differenz der Umlaufzeit zur eingegebenen Verzögerungszeit. Aufteilung der Betätigung in zwei Kommandos für Leim 2.2 und Messer 2.3 bis 2.7

2.2 Klebeband mit Klebearmen 36 antragen.

2.3 Messer l6 der Führungswalze 4 ausklinken.

2.4 Gleichzeitig mit 2.3 Luftbürste der Führungswalze 8 einschalten.

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2.5 Gleichzeitig mit 2.3 Führungswalze 8 zur Bahnspannung mit Kurzhubzylinder 10, Fig. 3_S zur Erhöhung der Bahnspannung drücken.

2.6 Gleichzeitig mit 2.3 Antrieb der Hülse 4 von Regelung auf Synchronlauf auf Regelung der Spannung umschalten.

2.7 Gleichzeitig mit 2.3 Betätigung eines Zeitschalters, der auf die Umlaufzeit von drei Hülsenumdrehungen eingestellt ist und der die Rückstellungskommandos 3 auslöst.

3. Rückstellung

3.1 Klebearme 36 zurückstellen

3.2 Messer 16 zurückstellen

3.3 Führungswalze 8 mit Kurzhubzylinder 10 zurückschwenken

3.4 Führungswalze 8 mit Langhubzylinder 9 zurückschwenken.

3.5 Luftbürste ausschalten.

4. Einlegung eines neuen Klebebandes

Claims (4)

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   PATEINTANWALTSBÜRO

   SOHUMANNSTH. 97 . D.4000 DÜSSELDORF Telefoni (0211) 68331η Tele«ι 00506513 cop el

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   Schutzansprüche:

   Vorrichtung zum Rollenwechsel und. Quertrennen von mit hoher Geschwindigkeit laufenden Warenbahnen bei Wickelmaschinen mit mindestens zwei hintereinander angeordneten Wickelhülsen, deren Plätze zum Rollenwechsel vertauschbar sind,und mit

   {.J einer in der Bahnlaufrichtung ersten Wickelhülse zugeordneten Führungs- und Trenneinrichtung, die aus einer in Richtung auf die in Arbeitsstellung befindliche Wickelhülse anstellbare Pührungs- und Andrückwalze und einer zweiten verschwenkbaren Führungswalze, die gemeinsam mit der Pührungs- und Andrückwalze die Warenbahn unter insbesondere um mehr als l80° umfassender Umschlingung der leeren Wickelhülse führt, und aus einem der zweiten Führungswalze zugeordneten, unter Vorspannung stehendem und durch eine Klinke auslösbaren Trennmesser, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmesser (16) in der zweiten Führungswalze (8) derart angeordnet ist, daß es nur nach Auslösen der Klinke (23 bis 31) aus dem Walzenumfang vorsteht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmesser (16) aus einer Reihe von Einzelmessern besteht, die zwischen sich Luft aus Düsen durchtreten lassen, die mit einer nach rückwärts gerichteten Komponenten einen Streicheffekt auf den freien Anfang der getrennten Warenbahn ausüben.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmesser (16) von pneumatisch vorgespannten Zylindern (19) betätigbar ist.

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4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führungswalze (B) zur Erhöhung der Warenbahnspannung während des Trennvorganges in Richtung der Warenbahn (5) zusätzlich verschwenkbar ist.

   5- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungs·- und Andrückwalze (7) an ihren Stirnseiten zwei verschwenkbare Arme (36) mit Haltern für ein Klebeband (40) zugeordnet ist, mit denen das Klebeband (40) in den Zwickel zwischen der Warenbahn (5) und der leeren Wickelrolle (4) einführbar ist.

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