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Vorrichtung für den Vorschub einer Bahn von Blattmaterial
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den Vorschub
einer Bahn von Blattmaterial mit veränderlicher Geschwindigkeit, mit einer Antriebsrolle
und einer in Rollkontakt mit der Antriebsrolle drehbaren Druckrolle.
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Bahnen von Blattmaterial wie etwa Pappendeckel, Wellpappe, Polyäthylenfolie,
Aluminiumfolie und dergleichen müssen häufig aufeinanderfolgend bedruckt, gestanzt
oder mit Hilfe von Vakuum geformt werden. Eine bekannte Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden
Schneiden oder Formen des langgestreckten Blattmaterials umfaßt eine Vorschubeinrichtung
mit einer Antriebsrolle und einer leerlaufenden Druckrolle, die in Kontakt mit der
Antriebsrolle drehbar ist, sowie eine Verarbeitungsmaschine wie einen Stanzstempel
und ein Gesenk. Im Walzenspalt zwischen den Rollen läuft das stetige Blattmaterial,
das von einer Blattmaterial-Vorratsrolle abgespult wird und stetig zur Verarbeitungsmaschine
vorgeschoben wird.
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Es ist häufig erwünscht, daß die Vorschubgeschwindigkeit des
Blattmaterials
gesteuert oder auch geregelt wird, so daß es eine zeitliche Beziehung zum Betrieb
der Verarbeitungsmaschine einhält.
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Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Verarbeitungsmaschine das
Blattmaterial aufeinanderfolgend in Übereinstimmung mit darauf entlang seiner Länge
in Abständen aufgedruckten Mustern ausstanzen muß. Ein weiteres Beispiel ist eine
Mehrfarben-Rotationsdruckpresse, die auf das langgestreckte Blattmaterial in genauer
Obereinstimmung mit bereits vorhandenen Aufdrucken nacheinander weitere Aufdrucke
anbringt. Es ist bekannt, zum Ändern der Vorschubgeschwindigkeit des Blattmaterials
in den Antriebsmechanismus ein drehzahl änderndes Getriebe einzufügen, um so die
Drehzahl der Antriebsrolle zu ändern. Diese bekannte Technik ist jedoch insofern
nachteilig, als der Antriebsmechanismus in der Konstruktion kompliziert und infolgedessen
teuer wird. Außerdem kann die Vorschubgeschwindigkeit des Blattmaterials nicht schnell
geändert und nur schwer fein justiert werden.
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Demgegenüber soll durch die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art geschaffen werden, deren Steuerungseinrichtung der Vorschubgeschwindigkeit
von einfachem Aufbau ist und eine ste tige Änderung und Feinjustierung der Vorschubgeschwindigkeit
des Blattmaterials ermöglicht. Die Steuerungsvorrichtung soll in eine automatischen
Regelkreis einfügbar sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsrolle mit konstanter Drehzahl angetrieben ist und aus einem nachgibig
verformbareren Material als die Druckrolle be steht, die beim Andrücken an die Antriebsrolle
unter Zwischenlage des Blattmaterials die Umfangsfläche der Antriebsrolle deformiert,
und daß die Andrückkraft zwischen der Druckrolle und der Antriebs rolle veränderlich
und damit die Umfangsfläche der Antriebsrolle und die Umfangsgeschwindigkeit der
Antriebsrolle an der Berührstelle mit der Druckrolle zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit
des Blattmaterials veränderlich sind. Im Betrieb drückt also die Druckrolle gegen
das Blattmaterial und die Antriebsrolle, wobei die Antriebskraft oder der Achsenabstand
zwischen der Antriesroll und der Druckrolle veränderlich sind. Dieser Achsenabstand
bzw.
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die Andrückkräfte können in verschiedener Weise beeinflußt werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf 1 die Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Vorschub einer
Bahn von Blattmaterial; Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht der Vorrichtung
nach Fig. 1; Fig. Fig. 3 in wiederum verkleinertem Maßstab einen vertikalen Länge
schnitt durch die Vorrichtung in einer Ebene III-III in Fig. 2; Fig. 4 einen schematischen
Querschnitt durch eine Antriebrolle und eine Druckrolle, die unter gegenseitiger
Druckberührung stehen; Fig. 5 und 6 Teil-Längsschnitte anderer Ausführungsformen;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung des Abstands zwischen den Achsen
der Antriebsrolle und der Druckrolle und der ,Vorschubgeschwindigkeit des von den
Rollen transportierten Blattmateriales.
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Die Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Rollstanzmaschine 10 mit einer Rollstanzstation
11 zum aufeinanderfolgenden Ausstanzen aus einer jlanggestrecketen Bahn von Blattmaterial
12 und mit einer Vorschub /vorrichtung 13 zum Transportieren der Bahn des Blattmaterials
12 von einer (nicht dargestellten) Vorratsrolle zur Rollstanzstation 11. Die Maschine
10 weist zwei vertikal angeordnete Rahmen 14 auf,1 die auf einem Tisch 15 stehen,
der auf einem geeigneten (nicht dargestellten) Fundament montiert ist. Die Vorschubvorrichtung
13 umfaßt eine Antriebsrolle 16, um deren Umfang ein Tuch oder eine Deckschicht
17 verläuft, die aus relativ reversibel deformierbarem Material wie etwa flexiblem
Kunststoff oder einem weichen Gummi besteht, nd eine Lauf- oder Druckrolle 18, die
aus verhältnismäßig wenig verformbarem Material wie etwa aus Hartgummi, starrem
Kunststoff oder Metall besteht und in Berührung mit der Antriebs-,rolle 16 drehbar
ist.Die Rahmen 14 tragen an ihrem oberen Teil zwei Kugellager 19, in denen eine
Welle 20 gelagert ist, an deren
Mittelteil die Antriebsrolle 16
befestigt ist. An einem Ende der Welle 20 sitzt ein Antriebs-Zahnrad 21, das mit
einem Zwischen-Zahnrad 22 kämmt, das drehbar auf einem Achsstutzen 23 sitzt. Das
Zwischen-Zahnrad 22 wird von einem (nicht dargestellten) entsprechenden Motor zum
Antrieb der Welle 20 mit konstanter Drehzahl angetrieben.
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Die Druckrolle 18 ist auf die Antriebsrolle 16 zu und von ihr weg
bewegbar, so daß der Abstand zwischen den Achsen der Rollen 16 und 18 einstellbar
ist. Zu diesem Zweck sind an den Rahmen 14 zwei; Blöcke oder Gehäuse 24 unterhalb
der Kugellager 19 angeordnet, die die Form eines rechteckigen Rahmens haben und
verschiebbare Lager 25 und Schlitten 26, die die Lager 25 tragen, enthalten. In
den Lagern 25 ist eine Achse 27 gelagert, auf der über Kugellager 28 drehbar die
Druckrolle 18 sitzt. Die Achse 27 besteht aus einer exzentrischen Welle, auf der
exzentrisch zu ihren beiden in den Lagern 25 getragenen Enden ein Rollenträger 28a
sitzt. Jeder der Schlitten 26 weist zentral eine in Längsrichtung verlaufende, mit
einem Innengewinde versehene Bohrung auf, in die ein mit einem Außengewinde versehener
Bolzen 29 eingeschraubt ist. Die unteren Enden 30 der Bolzen 29 erstrecken sich
durch Öffnungen in den Gehäusen 24 nach unten und sind dort mit Schneckengetrieberädern
21 versehen. Unterhalb der Gehäuse 24 verläuft eine Schneckengetriebewelle 32, die
drehbar in den Rahmen 14 gelagert ist und an ihren Enden jeweils eine Schnecke 33
trägt, die mit der Welle 32 umdrehbar sind und mit den Schneckengetrieberädern 31
kämmen. Zur Drehung der Schneckengetriebewelle 32 dient ein an deren einem Ende
montiertes Handrad 34.
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Die Achse 27 ist an einem Ende mit einem hierauf befestigten Zahnrad
35 verbunden, das mit der Motorwelle 36 eines Einstellmotors 37 kämmt, der auf den
Tisch 15 montiert ist.
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Die Die Rollstanzstation 11 ist ablaufseitig von der Vorschubvorrichtung
13 angeordnet und umfaßt eine Schneidrolle38 und eine (nicht sichtbare) Gegenrolle,
die unterhalb der Schneidrolle 38 angeordnet und mit dieser in Rolkontakt gehalten
ist. Die Schneidrolle 38 sitzt auf einer Welle 39, die in zwei beweglich auf den
Rahmen
14 getragenen Lagern 40 gelagert ist und mit Hilfe eines (nicht dargestellten) entsprechenden
Motors drehbar ist. Die Gegenrolle sitzt auf einer Achse 41, die in zwei an den
Rahmen 14 befestigten Lagern 42 gelagert ist. Die Lager 40 sind mit Hilfe zweier
Justierschrauben 43 vertikalbeweglich, die durch auf den Rahmen 14 montierte obere
Abschlußbügel 44 geschraubt sind, so daß die Schneidrolle 38 auf die Gegenrolle
zu und von ihr wegbewegbar (ist. Ein strichpunktiert angedeuteter Impulsgenerator
45 ist opera+ itiv mit dr Schneidrolle 38 verbunden und weist zwei photoelektrische
Schaltungen auf, die aufeinanderfolgend in Synchronismus mit der Drehung der Schneidrolle
38 zwei Impulse erzeugen, welche eiinner strichpunktiert angedeuteten Steuervorrichtung
46 zur Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Einstellmotors 37 eingespeist
we:cden.
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! Einlaufseitig von der Vorschubvorrichtung 13 ist eine schräglie
wende Platte 47 angeordnet, die von zwei Armen 48 der Rahmen 14 getragen wird und
dazu dient, das langgestreckte Blattmaterial 12 aufzunehmen und zu führen. Die Platte
47 ist an ihrer Unterseite mit zwei Abtastköpfen 49 versehen, in denen jeweils eine
photoelek Itrische Röhre, ein Verstärker und andere Vorrichtungen enthalten sind.
In der Platte 47 befinden sich oberhalb der Abtastköpfe 49 zwei Öffnungen 50. Detektoreinrichtungen
der Abtastköpfe 49 stellen durch die Öffnungen 50 (nicht dargestellte) Eichmarkierungen
fest, die in Abständen entlang der Länge des zusammenhängenden Blattmaterials 12
aufgedruckt sind, das über die führende Platte 47 gleitet. Bei der Feststellung
der Eichmarkierungen erzeugen die Abtastköpfe 49 Impulse, die der Steuervorrichtung
46 eingespeist werden.
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Wenn die Bahn des Blattmaterials 12 in die Vorschubvorrichtung 13
eingefädelt werden soll, wird sie von der Vorratsrolle abgewickelt, auf die Platte
47 aufgelegt und zwischen die Antriebsrolle 16 und die Druckrolle 18, die auf gegenseitigen
Abstand eingestellt sind, eingeführt. Sodann werden durch Drehung am Handrad 34
die Schneckengetrieberäder 31 gedreht, welche die Bolzen 29 verdrehen und so dieSchlitten
26 und die Lager 25 gleitend innerhalb der Gehäuse 24 anheben. Die Druckrolle 18
wird so nach oben
in Berührung mit der Antriebsrolle 16 mit dem
dazwischenliegenden Blattmaterial 12 geschoben. Die Antriebrolle 16 wird von Motor
über das Antriebs-Zahnrad 21 und das Zwischen-Zahnrad 22 mit konstanter Drehzahl
gedreht, um das zwischen den Rollen 16 und 18 ein? geklemmte Blattmaterial 12 stetig
von der Vorratsrolle zur Roll-,stanzstation 11 zu befördern.
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Die Rollstanzstation 11 dient dazu, aus dem stetigen Blattmaterial
12 in Übereinstimmung mit Stanzstück-Mustern beispielsweise auf das Material 12
aufgedruckte Behälterwände auszustanzen. Damit die ausgestanzten Stanzstücke genau
den auf dem Material 12 aufgedruckten entsprechen, wird die Vorschubgeschwindigkeit
der Bahn des Materials 12 dadurch geregelt, daß der Abstand zwischen den Achsen
der Antriebsrolle 16 und der Druckrolle 18 gewählt wird.
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Wie in Fig. 4 dargestellt ist, befördern die Antriebsrolle 16 und
die Druckrolle 18 die zwischen ihnen eingeklemmte Bahn des Blattmaterials 12 mit
konstanter Vorschubgeschwindigkeit, wobei die an der Druckrolle 18 anliegende Länge
des Umfangs der deformierten Oberfläche der elastischen nachgibigen Deckschicht
17 L ist und einen Zentrumswinkel « einschließt. Wird die Druckrolle 18 angehoben,
also der Abstand zwischen den Achsen der Rollen 16 und 18 vermindert, so wird die
Umfangslänge der Kontaktfläche der Deckschicht 17 um zweimal eine Länge f erhöht,
wobei die resultierende Länge (L+2d) nach wie vor den Winkel « einschließt. Da die
Antriebsrolle 16 eine konstante Drehzahl hat, wird ihre Umfangsgeschwindigkeit an
der an die Druckrolle 18 angrenzenden Umfangs-'fläche erhöht, so daß die in Kontakt
zwischen den Rollen 16 und 181 gehaltene Bahn des Materials 12 dann mit höherer
Geschwindigkeit transportiert wird.
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Im folgenden wird beschrieben, wie der Achsabstand zwischen den Rollen
16 und 18 verändert wird. Im Betrieb der Rollstanzmaschine 11 werden die von den
Abtastköpfen 49 kommenden Impulse und die beiden vom Impulsgenerator 45 kommenden
Impulse miteinander in der Steuervorrichtung 46 verglichen, und, sofern die Vorsçhubgeschwindigkeit
des Materials 12.außer Synchronismus mit der Betriebsgeschwindigkeit der Rollstanzstationll
ist, betätigt die Steuervorrichtung
46 den Einstellmotor 37, der
seinerseits das Zahnrad 35 verdreht. Bei seiner Verdehung verdreht das Zahnrad 35
die Exzeniterachse 27 und bewegt damit die Druckrolle 18 auf die Antriebsrolle 16
zu oder von ihr weg. Ist die Vorschubgeschwindigkeit im Vergleich zur Geschwindigkeit,
mit der die Schneidrolle 38 das Ma-1 terial 12 stanzt, zu niedrig, so wird der Einstellmotor
37 so betätig, daß das Zahnrad 35 in einer Richtung verdreht wird, die jein Anheben
der Druckrolle 18 und ein verstärktes Andrücken an die, Antriebsrolle 16 unter erhdhtem
Kontaktdruck zur Folge hat. Wird 1der Abstand zwischen den Achsen der Rollen 16
und 18 so erniedrigt so erhöht sich die Vorschubgeschwindigkeit der Bahn des Blattmaterials
12, wie erwähnt, bis sie synchron zur Geschwindigkeit wird, damit der das Blattmaterial
12 an der Rollstanzstation 11 bearbeitet wird. Ist umgekehrt die Vorschubgeschwindigkeit
im Vergleich zur Arbeitsgeschwindigkeit der Schneidrolle 38 zu hoch, so befiehlt
di Steuervorrichtung 46, daß der Einstellmotor 37 das Zahnrad 35 in wider entgegengesetzten
Richtung verdreht, so daß die Druckrolle 14 ,und damit die Andrückkraft der Druckrolle
18 an der Antriebsrolle li16 abgesenkt werden. Die in Kontakt mit der Druckrolle
18 befindlichte Umfangsfläche der Deckschicht 17 der Druckrolle 16 wird damit größenmäßig
verringert und die Umfangsgeschwindigkeit an der kontaktierenden Umfangsfläche entsprechend
erniedrigt. Die Vorlschubgeschwindigkeit der Bahn des Blattmaterials 12 wird damit
tniedriger, bis sie in Synchronismus mit der Betriebsgeschwindigkeit der Rollstanzstation
11 kommt.
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Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform zur Ände-,ring
des Achsenabstands zwischen den Rollen 16 und 18. Die Druckrolle 18 ist drehbar
mit Hilfe zweier Lager 51 auf einer Zweiachsenkonstruktion 52 montiert, die eine
innere exzentrische Achse 53!, welche einen exzentrischen Mittelteil 54 aufweist
und in zwei in iden Rahmen 14 montierten Kugellagern 55 gelagert ist, und eine äußere
exzentrische Achse 56 aufweist, die mit Hilfe zweier Büchsen 57 auf dem exzentrischen
Mittelteil 54 der inneren Achse 53 drehbar montiert ist und exzentrisch zur inneren
Achse 53 ist. Mit der äußeren exzentrischen Achse 56 ist an ihrem einen Ende ein
Zahnrad 58 verbunden, das mit einem Zahnrad 59 kämmt, das fest auf einer
mit
einem geeigneten (nicht dargestellten) Antriebsmechanismus wie etwa dem Einstellmotor
37 verbundenen Welle 60 sitzt. Bei dieser Konstruktion wird die Bahn des Materials
12 zunächst zwischen die Antriebswelle 16 und die Druckrolle 18, solange diese einen
Abstand voneinander aufweisen, eingeschoben und dann die Druckrolle in Berührung
mit dem Material 12 und der Antriebsrolle 16 hinaufgehoben, indem die innere exzentrische
Achse 53 manuell oder automatisch verdreht wird. Die von der Druckrolle 18 auf die
Antriebsrolle 16 ausgeübte Kraft kann durch Verdrehen der äußeren exzen-,tischen
Achse 56 mit Hilfe des Antriebsmechanismus über die Zahnräder 58 und 59 zur Änderung
der Vorschubgeschwindigkeit des Materials 12 verändert werden.
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Eine weitere Ausführungsform gemäß Fig. 6 umfaßt eine hohle Druckrolle
61, die drehbar auf einer hohlen Achse 62 mit Hilfe zweier Kugellager 63 gelagert
ist, die an beiden Enden der Druck-;rolle 61 angeordnet sind. Die hohle Achse 62
ist an den Rahmen 14 befestigt und im Bereich eines Endes über eine Leitung 64 mit
eine geeigneten Luft- oder ölquelle wie etwa einem Druckspeicher verbunden. Die
beiden Enden der hohlen Achse 62 sind abgeschlossen und durch die Achse sind eine
Anzahl von Öffnungen 65 gebildet, über die die hohle Achse 62 mit der hohlen Druckrolle
61 kommunizielt. Die Kontaktkraft der Druckrolle 61 auf die Antriebsrolle 16 kann
dadurch erhöht werden, daß Strömungsmitteldruck auf die Innenseite der Wand der
hohlen Druckrolle 61 ausgeübt wird, der die Druckrolle in radialer Richtung ausdehnt
und hierdurch zu einer höheren Vorschubgeschwindigkeit für das Blattmaterial 12
führt.
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Ein experimenteller Test stellte sicher, daß die Vorschubgeschwindigkeit
der kontinuierlichen Bahn des Materials 12 umgekehrt proportional zum Abstand der
Achsen der Rollen 16 und 18 ist. Die Bestandteile wiesen hierbei folgende Daten
auf: Druckrolle: Material Eisen. Durchmesser 80 mm.
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Antriebsrolle: Material Gummi. Durchmesser 90,5 mm. Härte des Gummis
70. Dicke der Deckschicht 13mm.
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Schneidrolle: Material Eisen. Durchmesser 74,5 mm einschließlich
der Höhe der Schneidklinge.
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Gegenrolle: Material Eisen. Durchmesser 74,5 mm.
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Übersetzängsverhältnis Antriebsrolle : Schneidrolle : Gegenrolle
= Fig. 7 = 63 : 50 : 50. en In Fig. 7 gibt die x-Achse das Maß an Fehlausrichtung
zwischen den gestanzten Mustern und den gedruckten Mustern auf der Bahn des materials
12 an. Am Punkt 0 der x-Achse liegt keine Fehlausrichtunt vor, was bedeutet, daß
die Vorschubgeschwindigkeit synchron zur Ausstanzgeschwindigkeit des Materials ist.
Wenn das Maß an Fehlausrichtung rechts vom Punkt 0 weg zunimmt oder wenn das Maß
an Fehlausrichtung nach rechts auf den Punkt o zu abnimmt, wird die ,Vorschubgeschwindigkeit
der Bahn zunehmend höher. Die y-Achse zeigt das Maß der Änderung des Achsenabstands
zwischen der Antrieb rolle und der Druckrolle an. Beim Achsenabstand gemäß Punkt
0 lieg keine Fehlausrichtung zwischen den ausgestamzten und den gedruckte Mustern
der Bahn vor.
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Fig. 7 zeigt das Versuchsergebnis, wobei jeder Punkt bei jedem sechsten
gestanzten Muster niedergelegt ist. Die Fig. zeigt klar, daß bei einer Verminderung
des Achsenabstands zur Erhöhung der Kontaktkraft zwischen den Rollen die Vorschubgeschwindigkeit
der Bahn zuniinmt. Umgekehrt nimmt bei einer Erhöhung des Achsenabstand die Vorschubgeschwindigkeit
der Bahn bis zu einem Punkt ab, bei dessen Überschreitung sie wieder zunimmt. Diese
Erhöhung wird dadurch verursacht, daß die Antriebsrolle und die Druckrolle, wenn
sie zu weit auseinandergezogen werden, die Bahn zwischen sich nicht mehr ergreifen,
woraufhin die Antriebsrolle mit einem Schlupf auf der Bahn beginnt. Die stetige
Bahn wird dann mit zunehmend höherer Geschwindigkeit von der rotierenden Schneidrolle
vorgezogen.
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Die beschriebenen Konstruktionen können in mehrfacher Hinsicht abgewandelt
werden. Beispielsweise ist es möglich, bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3
bei entsprechend gestaltetem Antrieb der Welle 20 die Funktionen der Grobeinstellung
mit Hilfe des Handrads 34 und der Feineinstellung mit Hilfe des Zahnrads 35 auf
die beiden Rollen 16 und 18 aufzuteilen, wodurch auch die Konstruktion des Eingriffs
zwischen den Rädern 35 und 36 vereinfacht werden kann.
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