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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden und Fügen von folienartigen Substraten auf Metall- oder Kunststoffbasis in Form von Streifen oder Bändern, in Anlagen zur Beschichtung oder Bearbeitung derartiger folienartigen Substrate mit einem Abwickler zum Zuführen eines unbearbeiteten Substrates entlang einer Bewegungsbahn von einem Coil zu einer Prozessstrecke und einem Aufwickler mit einem Coil zur Aufnahme des bearbeiteten Substrates, die in einem vorgegebenen Abstand zueinander auf einem Maschinengestell angeordnet sind, wobei die Coils jeweils auf einem Wickelzapfen ortsfest lösbar gelagert sind.
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Übliche Rolle-zu-Rolle Anlagen, wie Beschichtungsanlagen, sind mit einer Vielzahl von Walzen oder Rollen zur Führung des Substrates durch die Anlage versehen. Weiterhin befindet sich am Anfang einer Prozessstrecke ein Abwickler für Coils zum Abwickeln und zur Zuführung des Substrates in eine Prozessstrecke und am Ende der Prozessstrecke ein Aufwickler für Coils zum Aufwickeln des fertig bearbeiteten Substrates. Die Vielzahl der Walzen einschließlich derjenigen in der Prozessstrecke bildet ein teils recht kompliziertes Wickelwerk. Es versteht sich, dass nach einem Prozesszyklus das leere Coil vom Abwickler entnommen und durch ein volles Coil ersetzt werden muss. Gleichzeitig muss das mit dem fertig bearbeiteten Substrat bewickelte Coil vom Aufwickler entfernt und durch ein leeres Coil ersetzt werden.
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Wenn die Prozesstrecke sich in einer Vakuumprozesskammer befindet, befindet sich vor und hinter der Vakuumprozesskammer, in Transportrichtung des Substrates gesehen, jeweils eine Schleusenkammer, wobei das Substrat vom Abwickler durch Bandventile in die Vakuumprozesskammer und aus dieser wieder durch Bandventile auf den Aufwickler geführt wird. Nach Abschluss beispielsweise eines Beschichtungsvorganges werden die Bandventile geschlossen, wodurch gleichzeitig das Substrat zwischen den Bandventilen geklemmt wird. Dadurch wird auch das Vakuum in der Vakuumprozesskammer vom Vakuum der Schleusenkammer getrennt, so dass die Schleusenkammer belüftet und geöffnet werden kann.
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Um nun das leere Coil vom Abwickler entnehmen zu können, muss das Substrat von dem in der Prozessstrecke befindlichen Substrat - das ist das zwischen den Bandventilen geklemmte Substrat - durch Schneiden getrennt werden. Anschließend muss das freie Substratende vom neu eingesetzten Coil mit dem in der Prozessstrecke verbliebenen Rest des Substrates durch Kleben verbunden werden.
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Ähnlich ist mit dem auf dem Aufwickler befindlichen Coil zu verfahren, indem das Substrat von dem in der Prozessstrecke befindlichen Substrat (Opfersubstrat) abgeschnitten wird, so dass das volle Coil entnommen werden kann. Nach dem Einsetzen eines leeren Coils in den Aufwickler muss das Ende des in der Prozessstrecke befindlichen Substrates (Opfersubstrat) mit dem Coil durch Kleben verbunden werden.
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Im Allgemeinen wird zu diesem Zweck ein Schneidetisch an einer geeigneten Position in der Anlage fest verbaut. Der Schneidetisch wird hierbei durch diverse zusätzliche Umlenkwalzen in das Wickelwerk eingebunden. Der Schneidetisch kann auch mit einer Hubfunktion ausgestattet sein, um einen Sicherheitsabstand zum Substrat während des normalen Prozessablaufes zu gewährleisten, eine Beschädigung während des Substrattransports auszuschließen und um eine sichere Kontaktierung zwischen dem Schneidetisch und dem Substrat beim Schneiden des Substrates oder beim Zusammenfügen der Substratenden zu ermöglichen.
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Die sichere Kontaktierung zwischen dem Schneidetisch und dem Substrat wird in der Regel durch Unterdruck erreicht, indem der Schneidetisch mit Öffnungen zum Ansaugen des Substrates versehen ist, die über eine mehrstufige Saugleitung mit Unterdruck versorgt werden.
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So zeigt die
DE 107 44 103 A1 eine solche Vorrichtung zum Schneiden, Ankleben und Kennzeichnen eines band- oder streifenförmigen Körpers, insbesondere aus Papier. Die Vorrichtung umfasst einen Vakuumtisch zur Aufnahme und Fixierung eines Bandes, sowie einen Schneidspalt zum Entlangführen eines Trennmessers, so dass das Band getrennt werden kann.
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Auf dem gleichen Vakuumtisch können auch getrennte Bänder zusammengefügt werden, indem diese auf dem Vakuumtisch positioniert und durch Aufbringen eines Klebebandes mit Hilfe einer Andruckrolle miteinander verbunden werden.
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Weiterhin werden in der
DE 197 05 778 A1 eine ähnliche Klebevorrichtung und ein Klebeverfahren für Bänder beschrieben, wobei auch hier ein mehrteiliger mit Löchern versehener Vakuumtisch zum Einsatz kommt. Der Durchmesser der Löcher ist auf den Elastizitätsmodul und die Dicke des zu haltenden Bandes abgestimmt, um eine Beschädigung des Bandes infolge des über die Löcher auf das Band einwirkenden Unterdruckes zu vermeiden. Weiterhin sind eine quer zum Band bewegbare Schneidvorrichtung und eine Klebeeinrichtung vorhanden, um die Stoßenden des Bandes miteinander zu verkleben.
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Bei Rolle-zu-Rolle Anlagen mit großen Substrat-/Bandbreiten können derartige Vorrichtungen problemlos integriert werden. Bei kleinen Anlagen mit begrenzten äußeren Abmessungen lässt sich ein derartiger Schneidetisch nicht realisieren, da die zur Verfügung stehenden Arbeitsräume zu gering ausfallen. Darüber hinaus wären die Investitionskosten für eine derartige Schneidvorrichtung im Verhältnis zum Anlagenwert überproportional groß.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine mobile, transportable Vorrichtung zum Schneiden und Fügen von folienartigen Substraten zu schaffen, die ein sicheres Trennen und Kleben des Substrates bei minimalem Raumbedarf ermöglicht.
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Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass hinter jedem Coil eine unabhängig von den Coils am Maschinengestell drehbar gelagerte Mitnahmeplatte mit im Wesentlichen quadratischem Umriss angeordnet ist, wobei sich in jeder Ecke der Mitnahmeplatte eine Aufnahme zur lösbaren Befestigung von Umlenk- und Führungselementen für das Substrat befindet, die aus der Mitnahmeplatte hervorstehen und die mit der Drehung der Mitnahmeplatte in die Bewegungsbahn des Substrates in einer vorgegebenen Drehwinkelposition in eine Eingriffsposition mit dem Substrat schwenkbar sind, so dass ein gestreckter Abschnitt des Substrates zwischen den Umlenk- und Führungselementen fixierbar ist.
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Die Mitnahmeplatten sind in vorgegebenen Drehwinkeln am Maschinengestell in Raststellungen, wie 0°, 45°, 180°, 210° und 231°, fixierbar.
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Die Umlenk- und Führungselemente können in Form eines Schneid- und Klebetisches oder in Form von Wickelwalzen ausgebildet sein.
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Der Schneid- und Klebetisch als Umlenk- und Führungselement ist in seiner Längserstreckung auf einer Seite mit einer Umlenkrolle und auf der gegenüber liegenden Seite mit einer abgerundeten Kante oder eine weiteren Umlenkrolle zur Führung und Umlenkung des Substrates, sowie mit einer quer durch den Schneid- und Klebetisch verlaufenden Schneidfuge versehen. Durch die Umlenkrolle wird einerseits beim Schwenken des Schneid- und Klebetisches jegliche Beschädigung des Substrates vermieden und andererseits ein gestreckter Abschnitt des Substrates zwischen den Umlenk- und Führungselementen geschaffen.
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Die Wickelwalzen als Umlenk- und Führungselemente sind in einem vorgegebenen Abstand parallel nebeneinander zueinander in zwei benachbarten Aufnahmen der Mitnahmeplatte einsetzbar.
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In Fortführung der Erfindung sind Spannhebel zum Fixieren des gestreckten Abschnitts des Substrates vorgesehen, die in einem Abstand parallel nebeneinander auf dem Schneid- und Klebetisch oder auf den Wickelwalzen lösbar angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Grundaufbaus einer Rolle-zu-Rolle Anlage, bestehend aus einem Abwickler und einem in einem vorgegebenen Abstand neben diesem befindlichen Aufwickler und einer dazwischen befindlichen, jedoch nicht näher dargestellten Prozessstrecke;
- 2: den Abwickler nach 1 mit an der Mitnahmeplatte angesetztem Schneid- und Klebetisch;
- 3: eine vergrößerte Darstellung des Schneid- und Klebetisches nach 2 in der unteren Grundstellung mit einer quer über diesen verlaufenden Schneidfuge und der mit einer auf der zeichnungsgemäß linken Seite mit einer Umlenkrolle und rechts mit einer abgerundeten Kante zur Umlenkung des Substrates versehen ist;
- 4: die Mitnahmeplatte mit angesetztem Schneid- und Klebetisch nach einer Rechtsdrehung im Eingriff mit dem Substrat, welches die Umlenkrolle umschlingt;
- 5: einen am Schneid- und Klebetisch aufgesetzten Spannhebel zum Spannen des auf dem Schneid- und Klebetisch aufliegenden Substrates;
- 6: das auf dem Schneid- und Klebetisch gespannte Substrat, wobei die beiden Enden des Substrates auf der Aufnahmefläche mit Hilfe einer Klebefolie auf Stoß miteinander verklebt sind;
- 7: den Aufwickler 2 nach 1 mit einer auf einem nicht dargestellten Wickelzapfen aufgesetzten Mitnahmeplatte in der Grundstellung;
- 8: den Aufwickler nach 7, bei dem ein Abschnitt des Substrates in mehreren sich willkürlich ergebenden und aufeinander liegenden Schlaufen zeichnungsgemäß links auf dem Maschinengestell abgelegt ist;
- 9: den Aufwickler mit an der Mitnahmeplatte montierten Wickelwalzen;
- 10: die Mitnahmeplatte mit den montierten Wickelwalzen und aufgesetzten Spannhebeln nach einer Rechtsdrehung um 180° in der Schneidposition;
- 11: die Mitnahmeplatte in einer um 45° gedrehten Position mit angesetzten Wickelwalzen als Ausgangsposition für einen alternativen Wechselzyklus;
- 12: die Mitnahmeplatte nach einer Linksdrehung um 270° mit aufgesetzten Spannhebeln für das Substrat und mit einem in der Schneideposition aufgeklebten doppelseitigen Klebeband; und
- 13: die Mitnahmeplatte in der Position nach 12 mit einem demontierten Spannhebel mit herabhängendem Substratende mit aufgeklebten doppelseitigem Klebeband vor dem Ankleben an das Coil.
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Gemäß 1 sind ein Abwickler 1 und ein in einem vorgegebenen Abstand daneben angeordneter Aufwickler 2 für ein Substrat 3 ohne Bezug zu einer konkreten Rolle-zu-Rolle-Anlage dargestellt, wobei das Substrat 3 in einer durch Pfeile symbolisierten Bewegungsbahn nach zeichnungsgemäß links oben einer nicht dargestellten Prozessstrecke und schließlich dem Aufwickler 2 von rechts zugeführt wird (s. Pfeile). Auf dem Abwickler 1 und dem Aufwickler 2 befinden sich jeweils ein auf einen nicht dargestellten in einem Maschinengestell 4 drehbar gelagerten Wickelzapfen aufgestecktes Coil 5, 6 mit jeweils gleicher Drehrichtung sowie jeweils eine auf dem jeweiligen Wickelzapfen aufgesteckte und verdrehbare Mitnahmeplatte 7, 8 mit Aufnahmen 9 für Zubehör. Die Mitnahmeplatte 7 ist in vorgegebenen Drehwinkelstellungen auf dem Wickelzapfen fixierbar.
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Um das Coil 5 des Abwicklers 1 gegen ein neues Coil mit aufgewickeltem Substrat 1 tauschen zu können, ist ein Schneid- und Klebetisch 10 vorgesehen, der im unteren Quadranten der Mitnahmeplatte 7 kopfüber, d.h. mit einer Aufnahmefläche 11 nach unten, in dafür vorgesehene Aufnahmen 9 in der Mitnahmeplatte 7 eingesetzt ist. Die Mitnahmeplatte 7 befindet sich in 2 in der Grundstellung. Der Schneid- und Klebetisch 10 befindet sich in dieser Position nicht im Eingriff mit dem Substrat 3.
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Der Schneid- und Klebetisch 10 ist in seiner Längserstreckung auf einer Seite mit einer Umlenkrolle 12 und auf der gegenüber liegenden Seite mit einer abgerundeten Kante 13 zur Führung und Umlenkung des Substrates 3 versehen ( 2). Weiterhin ist eine quer durch den Schneid- und Klebetisch 10 verlaufende Schneidfuge 14 zur sicheren Führung eines nicht dargestellten Cuttermessers vorgesehen (3).
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Um nun die Aufnahmefläche 11 des Schneid- und Klebetisches 10 in Kontakt mit dem Substrat 3 zu bringen, muss die Mitnahmeplatte 7 mit dem daran befestigten Schneid- und Klebetisch 10 in einer Rechtsdrehung um ca. 231° zum Substrat 3 gedreht werden, wobei das Substrat 3 in einer Eingriffsposition die Umlenkrolle 12 umschlingt (6) und sich gleichzeitig auf der Aufnahmefläche 11 des Schneid- und Klebetisches 10 infolge des gespannten Substrates 3 ablegt (4), so dass ein getreckter Abschnitt auf dem Schneid- und Klebetisch 10 entsteht. Während der Rechtsdrehung der Mitnahmeplatte 7 kommt die Umlenkrolle 12 in Kontakt mit dem Substrat 3 und rollt auf diesem ab, so dass eine Beschädigung des Substrates 3 während der Umschlingung der Umlenkrolle 12 vermieden wird. 6 zeigt die gleiche Position des Schneid- und Klebetisches 10 in einer dreidimensionalen Darstellung.
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Bevor das auf der Aufnahmefläche 11 aufliegende Substrat 3 entlang der Schneidfuge 14 mit einem Cuttermesser geschnitten werden kann, muss das Substrat 3 auf der Aufnahmefläche 11 befestigt werden. Hierzu ist eine in den Schneid- und Klebetisch 10 einhängbare Spannvorrichtung, bestehend aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Spannhebeln 15, 16, beidseitig der Schneidfuge 14 vorgesehen. 5 zeigt einen der Spannhebel 15 in geöffneter Position, der am Schneid- und Klebetisch 10 eingehängt ist. Zum Fixieren des Substrates 3 müssen die Spannebel 15, 16 lediglich nach unten auf den Schneid- und Klebetisch 10 geklappt werden.
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Nach dem Trennen des Substrates 3 bleibt der in 6 zeichnungsgemäß linke Spannhebel 15 gespannt und der rechte Spannhebel 16 wird gelöst, so dass das nun leere Coil 5 entfernt und durch ein neues Coil 5 ersetzt werden kann.
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Anschließend ist das freie Ende des auf dem Coil 5 aufgewickelten Substrates 3 um die Umlenkrolle 12 bis an die Schneidfuge 14 zu ziehen, auf der Aufnahmefläche 11 abzulegen und mittels des Spannhebels 16 zu befestigen. Anschließend können die beiden Enden des Substrates 3 auf der Aufnahmefläche 11 mit Hilfe einer Klebefolie 17 miteinander verklebt werden.
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Danach müssen die Spannhebel 15, 16 vom Schneid- und Klebetisch 10 abgenommen werden, woraufhin die Mitnahmeplatte 7 mit dem Schneid- und Klebetisch 10 in die Grundposition wie in 2 dargestellt, zurückgedreht werden kann.
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Der Schneid- und Klebetisch 10 kann nun problemlos von der Mitnahmeplatte 7 abgenommen und in einer anderen Rolle-zu-Rolle Anlage eingesetzt werden, um dort einen Coilwechsel vorzunehmen.
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7 zeigt den Aufwickler 2 nach 1 mit einer auf einer nicht dargestellten Wickelzapfen aufgesetzten Mitnahmeplatte 8, sowie ein volles Coil 6 mit aufgewickeltem Substrat 3, das zeichnungsgemäß von rechts dem Aufwickler 2 nach Absolvieren der Prozessstrecke zugeführt wird. Der Aufwickler 2 ist ebenfalls auf dem Maschinengestell 4 angeordnet. Die Mitnahmeplatte 8 befindet sich in der Grundstellung wie zu 2 beschrieben.
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Soll nun ein volles Coil 6 gegen ein leeres Coil ausgetauscht werden, muss der Aufwickler 2 zunächst durch Links- oder Rückdrehung des Coils 6 um ca. 360° eine ausreichende Menge an Folie 3 abwickeln. Dadurch wird das Substrat 3 in mehreren willkürlich aufeinander liegenden Schlaufen 18 zeichnungsgemäß links auf dem Maschinengestell 4 abgelegt (8).
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Nun kann die Vorrichtung zum Schneiden und Fügen des Substrates 3 an der Mitnahmeplatte 8 montiert werden. Anstelle des Schneid- und Klebetisches 10 werden in den unteren Aufnahmen 9 rechts und links der Mitnahmeplatte 8 je eine Wickelwalze 19, 20 eingesetzt (9). Diese Wickelwalzen 19, 20 ersetzen den bereits beschriebenen Schneid- und Klebetisch 10, erfüllen jedoch grundsätzlich die gleiche Funktion, wie noch auszuführen ist.
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Die Mitnahmeplatte 8 muss nun zusammen mit den daran befestigten Wickelwalzen 19, 20 in einer Rechtsdrehung um 180° nach oben in die Schneid- Klebeposition, bzw. in die Eingriffsposition mit dem Substrat gedreht werden (10), woraufhin das Substrat 3 durch Aufsetzen der Spannhebel 15, 16 auf die Wickelwalzen 19, 20 fixiert wird. Im nächsten Schritt wird das Substrat 3 mit einem nicht dargestellten Cuttermesser entlang der Wickelwalze 19 getrennt und das nun freie Ende des Substrates 3 über die Wickelwalze 20 gelegt.
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Um nun das volle Coil 6 entnehmen zu können, müssen der Spannhebel 16 von der Wickelwalze 19 und diese selbst entfernt und 30° des Coils 6 abgewickelt werden. Anschließend wird eine leeres Coil auf den Wickelzapfen aufgeschoben und das über die Wickelwalze 20 gelegte Substrat 3 auf den Kern des neuen Coils geklebt, woraufhin der Spannhebel 15 und die Walze 20 entfernt werden können. Das nun noch lockere Substrat 3 muss nun unter Beachtung des Bandzuges wieder aufgewickelt werden.
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Für den Coilwechsel des Aufwicklers 2 gibt es jedoch eine weitere Möglichkeit, die aus den 11 bis 13 ersichtlich ist. Dazu muss die Mitnahmeplatte 8 zunächst in eine Ausgangsstellung gebracht werden, in der die untere Aufnahme 9 lotrecht zum Coil 6 steht bzw. zum Maschinengestell 4 einen Winkel von 45° einnimmt. In dieser Position sind nun die beiden Wickelwalzen 19, 20 an der Mitnahmeplatte 8 zu befestigen (11).
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Anschließend werden die an der Mitnahmeplatte 8 befindlichen Wickelwalzen 19, 20 in einer Linksdrehung um 270° gegen das Substrat 3 geführt, bis die Wickelwalze 20 vollständig und die Wickelwalze 19 teilweise durch das Substrat 3 umschlungen ist (12). In dieser Eingriffsposition mit dem Substrat werden die Spannhebel 15, 16 montiert und das Substrat 3 in der erreichten Position gesichert. Anschließend wird ein doppelseitiges Klebeband 21 in etwa 20 mm vor der Schnittkante aufgebracht und das Substrat 3 mit einem Cuttermesser getrennt. Nach dem Trennen hängt das nun freie Ende des Substrates 3 an der Wickelwalze 19 frei herab, wie in 13 dargestellt ist.
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Die Wickelwalze 20 und der Spannhebel 16 können nun entfernt sowie ein neues leeres Coil aufgesteckt und das Klebeband 21 an das Coil angedrückt werden.
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Es versteht sich, dass der Aufwickler 2 von dem auf dem Coil 6 befindlichen Substrat 3 während der Drehbewegung der Mitnahmeplatte 8 gleichzeitig eine entsprechende Menge an Substrat 3 abwickelt. Das gilt selbstverständlich auch für andere vorstehend beschriebene Drehbewegungen der Mitnahmeplatten 7, 8 entsprechend. Zum Schluss muss die notwendige Spannung des Substrates 3 in einer Gegenbewegung entsprechend wieder hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abwickler
- 2
- Aufwickler
- 3
- Substrat
- 4
- Maschinengestell
- 5
- Coil
- 6
- Coil
- 7
- Mitnahmeplatte
- 8
- Mitnahmeplatte
- 9
- Aufnahme
- 10
- Schneid- und Klebetisch
- 11
- Aufnahmefläche
- 12
- Umlenkrolle
- 13
- Abgerundete Kante
- 14
- Schneidfuge
- 15
- Spannhebel
- 16
- Spannebel
- 17
- Klebefolie
- 18
- Schlaufe
- 19
- Wickelwalze
- 20
- Wickelwalze
- 21
- doppelseitiges Klebeband
