DE2851411A1

DE2851411A1 - Verfahren und vorrichtung zum vorruecken einer verpackungsmaterialbahn durch eine verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE2851411A1
Application number: DE19782851411
Authority: DE
Inventors: Bjoern H Son Linde; Wilhelm Reil
Original assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak International AB
Current assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak AB
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-11-28
Publication date: 1979-05-31
Also published as: US4266389A; SE407043B; JPS625862B2; DE2851411C3; DE2851411B2; JPS54115994A

Description

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Patentanwälte

Dipl. Ing. TT:;v.>Jürgen Müller

Dr. rcr. r." ·, Thiiiaus Bersndt

Dr.-lag. L'iias L-eyh

Lucile-Grahn-Strcßs 3S D 8 Mönchen

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TETRA PAK INTERNATIONAL AB Lund (Schweden)

TP 485-125

Verfahren und Vorrichtung zum Vorrücken einer Verpackungsmaterialbahn durch eine Verpackungsmaschine

987?/0834

OBiGiMAL INSPECTED

785141t

Tetra Pak International AB - TP 485-125 -

Bes chreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorrücken oder Vorwärtsbewegen einer Verpackungsmaterialbahn durch eine Verpackungsmaschine sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an einer Maschine zur Herstellung von Verpackungsbehältern aus einer kontinuierlichen Materialbahn.

Eine große Anzahl von modernen Verpackungen verschiedener Art werden gegenwärtig aus bahnförmigem Ausgangsmaterial hergestellt, das in Form einer Rolle an der Verpackungsmaschine vorliegt, durch welche nach und nach die Materialbahn hindurchgeführt wird, während sukzessive die Bahn in Packungen der gewünschten Art und Größe umgeformt wird. In bestimmten Maschinen wird das Füllen und Verschließen der Verpackungen vorgenommen, derart, daß die Verpackungen vollständig fertig sind, wenn sie die Maschine verlassen.

Beispiele solcher Maschinen sind diejenigen, die im allgemeinen für das Abpacken von flüssigen Nahrungsmitteln verwendet werden, wie z.B. Milch oder Fruchtsäfte, wozu quaderförmige Verpackungen aus bahnförmigem laminierten Material hergestellt werden. Wenn in einer solchen Maschine gefüllte Verpackungen produziert werden, wird das bahnförmige Material der Maschine in Form einer Rolle zugeführt, die so angeordnet ist, daß eie frei in einer sogenannten Ro11-Zahnstange im unteren Teil der Maschine sich drehen kann. Von dieser Zahnstange aus,bzw. der Rolle, wird die Materialbahn vertikal nach oben durch die Maschine geführt, während sie längs ihrer longitudinalen Mittellinie gedoppelt wird mit Hilfe von Führungsrollen und ähnlichen Elementen. Wenn die Materialbahn das obere

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Ende der Maschine erreicht hat, ist die Doppelung vollendet und die Bahn wird dann im gedoppelten Zustand um 180° mit Hilfe eines Umkehrelementes umgelenkt, so daß sie danach im wesentlichen durch die Maschine nach unten weiterläuft. Während der Abwärtsbewegung durch die Maschine wird zuerst die gedoppelte Materialbahn versiegelt, so daß die Bahn die Form eines Rohres erhält, das dann mit dem Inhalt gefüllt wird. Die rohrförmige Materialbahn, die mit dem Inhalt gefüllt ist, erreicht dann die Formstation der Verpackungsmaschine, wo mit Hilfe von Versiegelungsbacken die Röhre in regelmäßigen Intervallen längs querverlaufender Zonen versiegelt wird, worauf später ein Schnitt durch die Zonen geführt wird, um separate kissenähnliche Verpackungsbehälter zu erzeugen. Während einer aufeinanderfolgenden Formung werden die kissenförmigen Verpackungsbehälter in eine parallelepipedische Form gebracht und dann aus der Verpackungsmaschine ausgetragen und in Sammelbahältern gestapelt und zu den Verbrauchern geführt.

Es liegt auf der Hand, daß das Verpackungsmaterial bei seinem Weg durch eine Verpackungsmaschine der beschriebenen Art mit einer Anzahl von Maschinenteilen und Elementen in Kontakt gelangt, die in unerwünschter Weise eine Bremswirkung auf die Bewegung der Materialbahn ausüben. Dies gilt besonders für die Führungsrollen und solche Elemente, die die Bahn in rohrförmige Form umformen und sie durch die Maschine führen. Trotz fortgeschrittener technischer Lösungen und umfangreicher Anstrengungen zur Reduzierung der Reibung und des Bremseffektes dieser Teile auf das Material, wird der gesamte Widerstand so groß, daß Probleme hinsichtlich der Vorwärtsbewegung des Materials auftreten, die zu Beschädigungen der Materialbahn führen können, d.h. zur Reckung und ähnlichen Effekten, die nicht nur die Festigkeit des Materials beeinträchtigen, sondern auch Registerfehler oder Fluchtungsfehler mit sich bringen kön-

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nen, in der Weise, daß das Dekorationsmuster auf der Materialbahn nicht an der richtigen Stelle des fertigen Verpackungsbehälters erscheint.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und ein ungestörtes Hindurchführen der Verpackungsmaterialbahn durch die Verpackungsmaschine ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein vorderer und ein hinterer Teil der Verpackungsmaterialbahn gleichzeitig vorgerückt werden. Auf diese Weise wird der Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung des vorderen Teils der Materialbahn reduziert, so daß sein negativer Effekt bei der Formung der Verpackungsbehälter vernachlässigt werden kann.

Vorzugsweise wird während der Vorwärtsbewegung des hinteren Teiles der Bahn ein Materialüberschuß gebildet, der beim nachfolgenden Vorrücken des vorderen Teiles der Bahn verbraucht wird. Das Vorrücken des vorderen Teiles der Bahn erfolgt daher vollständig ohne Beeinflussung durch den hinteren Teil der Bahn.

Vorteilhafterweise wird ein Teil der Bahn während dem Vorrücken des anderen Teiles der Bahn stationär gehalten.

Zweckmäßigerweise wird der hintere Teil der Bahn in der Weise vorwärtsbewegt, daß sein Weg durch die Verpackungsmaschine zeitweilig verlängert wird, und zwar zur gleüien Zeit, wie der vordere Teil der Bahn stationär gehalten wird. Auf diese Weise wird der Materialüberschuß zwischen den Teilen der Bahn erzeugt, welcher später ohne merkliehe Reibung verbraucht werden kann, wenn der vordere Abschnitt der Bahn vorgerückt wird.

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Vorzugsweise entspricht die Länge der Bahn, die bei jeder Vorwärtsbewegung vorgerückt wird, der Länge, die für einen Verpackungsbehälter erforderlich ist. Durch Anpassen der Länge jeder Vorrückbewegung, derart, daß sie der Materiallänge entspricht, die bei der Herstellung eines Verpackungsbehälters verbraucht wird, wird eine optimale Genauigkeit und Registerhaltigkeit erreicht.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt hin- und hergehende Elemente zur Vorwärtsbewegung der Bahn, nämlich ein erstes Element für den vorderen Teil der Bahn und ein zweites Element für den hinteren Teil der Bahn, wobei ein Arbeitshub des ersten Elementes einem Rückhub des zweiten Elementes entspricht und umgekehrt.

Vorzugsweise hat das zweite Element die Form eines Umkehrelementes, über das die Bahn läuft und das in Richtung des Arbeitshubes und des Rückhubes verschiebbar ist, wodurch der Weg der Materialbahn durch die Verpackungsmaschine entsprechend verlängert oder verkürzt wird, wobei ferner eine Bahnhalteeinrichtung vorgesehen ist, um den vorderen Teil der Bahn während des Arbeitshubes des Elementes stationär zu halten. Dieser Aufbau bietet eine sichere und genaue Vorrückbewegung des zweiten Teiles der Bahn und löst gleichzeitig das Problem des bisher großen Widerstandes gegen eine Vorrückung bis zu dem Punkt, an dem die Bahn mit Hilfe des Umkehrelementes um 180° umgelenkt wird.

Vorteilhafterweise ist die, die Bahn haltende Einrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten die Bahn vorrückenden Element angeordnet.

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Vorzugsweise sind das erste und das zweite die Bahn vorrückende Element mechanisch miteinander verbunden und werden von einer gemeinsamen Energiequelle angetrieben, wodurch die beiden Bahnabschnitte genau und sorgfältig vorwärtsbewegt werden können.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert , die eine erfindungsgemäß gestaltete Verpackungsmaschine schematisch zeigt, von der jedoch ein Teil der bekannten Elemente, die von konventioneller Bauweise sein können, aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden.

In der Figur ist eine Verpackungsmaterialbahn 1 dargestellt, die im wesentlichen vertikal nach oben von einer Materialrolle 2 aus verläuft, die frei drehbar gelagert ist, wobei die Drehrichtung bei Betrieb der Maschine durch den Pfeil 3 angezeigt ist. Die Bahn 1 setzt ihren Weg nach oben durch die Maschine fort, vorbei an einer Anzahl von Führungsund Handhabungsrollen 4, welche dietfeterialbahn längs ihrer longitudinalen Mittellinie verdoppeln. Die Doppelung ist vollendet, wenn die Bahn den oberen Teil der Maschine erreicht hat, wo sie über ein Umkehrelement 5 mit einer halbkreisförmigen Führungsfläche 6 läuft, wodurch die Bahn um 180° umgelenkt wird, so daß sie danach im wesentlichen nach unten durch die Maschine läuft. Das Umkehrelement 5, das auch als zweites, die Bahn vorrückendes Element dient, ist so aufgehängt, daß es um eine horizontale Achse 7 schwenken kann, um eine Hin- und Herbewegung oder Schwenkbewegung zu ermöglichen, die durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Die Bahn 1 läuft nach dem Umkehrelement 6 an einem stationären Bahnhalteelement 9 vorbei, das mit Hilfe von zwei zusammenwirkenden Backen alternativ die Bahn hält und für den Durch-

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lauf freigibt. Ein erstes, die Bahn vorrückendes Element 10 ist ebenfalls mit zwei Backen versehen, die alternativ die Verpackungsmaterialbahn zwischen sich halten oder nicht halten. Die Backen sind von einer Platte 11 getragen, die linear aufwärts und abwärts längs in der Zeichnung nicht gezeigten Führungen verschoben werden kann. Das erste, die Bahn vorrückende Element 10 ist mit dem zweiten, die Bahn vorrückenden Element 5 durch ein Gestänge 12 verbunden. Das erste Element 10 ist ferner über ein weiteres Gestänge 13 mit einer Nockenscheibe 14 verbunden, die, wenn sie in Richtung des Pfeiles 15 gedreht wird, dem Gestänge 13 über ein Zwischenelement eine vertikal hin- und hergehende Bewegung erteilt.

Die Materialbahn passiert auf ihrem Weg nach unten durch die Maschine eine Speiseleitung für den Inhalt, die sich zwischen längs verlaufenden Kanten der Bahn erstreckt, die aneinanderliegen, aber noch nicht miteinander versiegelt sind. Die Mterialbahn passiert dann eine nicht gezeigte Einheit zum Versiegeln ihrer Längsränder, so daß die Bahn zu einem flüssigkeitsdi_chten Rohr umgeformt wird, das mit dem Inhalt durch die Speiseleitung gefüllt wird. Zuletzt erreicht die Bahn 1 eine Formstation 16, die nicht gezeigte Elemente für die Querversiegelung des Rohres längs von Querversiegelungszonen aufweist, die in gleichen Abständen voneinander liegen, und die ferner Elemente zum Zerschneiden des Rohres in den Versiegelungszonen und Elemente zum Umformen der so erhaltenen kissenförmigen Packungen in die gewünschte Quaderform aufweist. Die fertigen Verpackungsbehälter werden dann mit Hilfe eines üblichen Förderers 17 aus der Maschine abgeführt, in Sammelbehälter abgepackt und zu einem Speicher oder Verbraucher transportiert.

Das Vorrücken der Materialbahn in der Maschine, wie eben be-

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schrieben, erfolgt mit Hilfe eines ersten Elementes 10 und eines zweiten Elementes 5. Während des Betriebs der Maschine rotiert die Antriebswelle, an der die Nockenscheibe 14 befestigt ist und erteilt dem Gestänge 13 eine vertikale Hin- und Herbewegung. Diese Bewegung wird auf das erste Element 10 übertragen, das längs der genannten Führungen vertikal nach oben und unten längs der Materialbahn verschoben wird. Die zusammenwirkenden Backen des Elementes 10 werden gleichzeitig mit Hilfe eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders in der Weise angetrieben, daß die Backen aufeinander zu gepreßt werden und die Verpackungsmaterialbahn 1 zwischen sich halten während der Abwärtsbewegung desVorrückelementes, während die Backen voneinander getrennt werden, so daß die Materialbahn 1 frei ist, wenn das Vorrückelement nach oben verschoben wird.

Die Bewegung des Elementes 10 wird über das Gestänge 12 auf den in der Zeichnung linken Teil des zweiten Elementes oder ümkehrelementes 5, dem seinerseits eine Aufwärts- und Abwärtsschwenkbewegung um sein Lager 7 erteilt wird, welche Bewegung durch den Pfeil angezeigt ist, übertragen. Wenn das zweite Element 5 nach oben verschoben bzw. geschwenkt ist, verlängert es den Weg der Materialbahn 1 mit der Folge, daß die Bahn von der Rolle 2 abgezogen und nach oben auf das Element 5 zu bewegt wird. Um sicherzustellen, daß der bereits vorgerückte Teil der Bahn nicht zurückgezogen wird, wird die Halteeinrichtung 9 betätigt, die zum Zeitpunkt der Aufwärtsbewegung des zweiten Elementes 5 den vorderen Teil der Materialbahn zwischen ihren Backen hält. Die Backen der Halteeinrichtung werden geeignet durch eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit betätigt.

Wenn das Gestänge 13 und mit ihm auch das Gestänge 12 durch die Nockenscheibe nach unten bewegt werden, schwingt das

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zwdte Element 5 zurück in die in der Zeichnung gezeigte Position. Wegen der Trägheit der Führungs- und Handhabungsrollen 4 gleitet der hintere Teil der Bahn an der linken Seite der Figur nicht nach unten, sondern ein Überschuß an Material wird längs der gekrümmten Führungsfläche des zweiten Elementes 5 gebildet, wobei dieser Überschuß jedoch dadurch verbraucht wird, daß der vordere Teil der Materialbahn nach unten durch die Maschine durch das erste Element geführt wird, dessen Backen bei Beginn der Abwärtsbewegung des Elementes geschlossen worden sind. Dieses Vorrücken des vorderen Teiles der Materialbahn kann nun praktisch ohne jeden Widerstand erfolgen, weil der Überschuß der Materialbahn verwendet wird und das Vorrücken wird nicht durch die Reibung in den Führungs- und Handhabungsrollen 4 und den Widerstand beeinflußt, der eine Folge der Verdopplung des hinteren Teiles der Bahn und eine Folge des Abziehens von der Materialrolle ist. Eine Dehnung oder Reckung der Bahn wird damit reduziert und eine merkliche Steigerung hinsichtlich der Genauigkeit der Zufuhr wird erreicht, wodurch gewährleistet ist, daß die Dekorationsmuster auf der Bahn sich in ihrer richtigen Position am fertigen Verpackungsbehälter befinden.

Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer speziellen bekannten Verpackungsmaschine beschrieben wurden, können die erfindungsgemäßen Merkmale auch auf andere Typen von Verpackungsmaschinen angewendet werden, deren Aufbau merklich von dem beschriebenen differiert. Der wesentliche Punkt ist nur, daß das erfindungsgemäße Prinzip benutzt wird, d.h. daß die Bahn in einen geeigneten vorderen und hinteren Teil unterteilt wird, von denen jeder selbst und alternativ vorwärtsbewegt wird, so daß während des Vorrückens des hinteren Teiles der Bahn ein Überschuß an Material erzeugt wird, der beim nachfolgenden

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Vorrücken des vorderen Bahnabschnittes verwendet wird. Da nur ein Teil der Bahn während einer Zeit vorwärtsbewegt wird, kann die Reibung und Beanspruchung des kritischen vorderen Abschnittes der Bahn, der hauptsächlich mit der Bildung der Verpackungen befaßt ist, auf einem Minimum gehalten werden. Das Vorrücken des hinteren Abschnittes der Bahn braucht nicht durch Verlängern und Verkürzen seines Weges durch die Verpackungsmaschine erfolgen, sonder statt dessen mit Hilfe z.B. eines weiteren Vorrückelementes desselben Typs wie das Element 10.

Wenn die Länge des vorwärtsbewegten Materials bei jeder Vorwärtsbewegung der Länge des Verpackungsmaterials entspricht, die zur Bildung eines Verpackungsbehälters verbraucht wird, können die Vorrückelemente und die Formungselemente synchron arbeiten, wodurch weiterhin die Genauigkeit gesteigert und der Antrieb der Vorrichtung vereinfacht wird.

Der Antrieb der Vorrückelemente kann in geeigneter Weise in Verbindung mit der Verpackungsmaschine erfolgen, z.B. durch mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektrische Mittel.

Infolge der schwenkbaren Aufhängung des Elementes 5 an seinem entfernten Ende (gesehen in der Bewegungsrichtung der Bahn), erhält dieses einen Bewegungsverlauf, durch den das Gleiten der Materialbahn auf der Führungsfläche 6 des Elementes 5 auf die Zeit begrenzt wird, in der das Vorrücken des vorderen Abschnittes der Bahn erfolgt, d.h. in der Zeit, wenn das Element seine Rückkehrbewegung auführt und wenn der Teil der Bahn, der auf dem Element aufliegt, nicht beansprucht ist. Hierdurch wird jede unnötige Bremsung der Bahn infolge von Reibung zwischen der Führungsfläche 6 und der Bahn vermieden.

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Wenn das Element 5 während seiner Arbeitsbevegung nach oben geschwenkt wird und demzufolge den hinteren Abschnitt der Bahn vorwärtsbewegt, liegt die Bahn infolge des Widerstandes dieses Teiles d3r Bahn gegen die Vorwärtsbewegung auf der Führungsfläche 6 des Elementes auf. Während dieser Vorwärtsbewegung jedoch, liegt die Bahn auf der Führungsfläche des Elementes 5 auf ohne jede Relativbewegung zwischen Oberfläche und Bahn, so daß der Kontakt zwischen beiden keine Nachteile mit sich bringt.

Das mit der gekrümmten Führungsfläche 6 versehene Element kann auch durch eine z.B. bewegliche Walze oder einen Umkehrzylinder ersetzt werden, ein solcher benötigt aber, wenn er denselben Radius wie das Element 5 hat, der für die sorgfältige Handhabung empfindlicher Materialbahnen erforderlich ist, etwa doppelt soviel Platz.

Die Erfindung betrifft somit Verpackungsmaschinen zum Herstellen von Verpackungsbehältern aus einem bahnförmigen Material, das der Maschine in Form einer Rolle zugeführt wird. Während des Betriebes wird die Materialbahn durch die Maschine längs eines Weges hindurchgeführt, der durch Führungsrollen, Führungsschienen und ähnlichen Elementen begrenzt ist. Diese Führungselemente stören in unerwünschter Weise die Bewegung der Materialbahn durch die Maschine. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung dadurch vermieden, daß ein vorderer und ein hinterer Abschnitt der Materialbahn alternativ vorwärtsbewegt werden. Es ist hierzu eine Vorrichtung vorgesehen, die erste und zweite Bahnvorrückelemente aufweist, die in alternierenden Arbeitshüben arbeiten.

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L e e r s e i t e

Claims

285U11 Tetra Pak International AB TP 485-125 Ansprüche

1. . Verfahren zum Vorrücken einer Verpackungsmaterialbahn

> durch eine Verpackungsmaschine, dadurch gekennzeichnet , daß ein vorderer und ein hinterer Abschnitt der Verpackungsmaterialbahn abwechselnd vorwärtsbewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß während der Vorwärtsbewegung des hinteren Abschnittes der Bahn ein Überschuß an Material erzeugt wird, der beim nachfolgenden Vorrücken des vorderen Abschnittes der Bahn verbraucht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der eine Abschnitt der Bahn stationär gehalten wird während des Vorrückens des anderen Abschnittes der Bahn.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der hintere Abschnitt der Bahn so durch die Verpackungsmaschine vorwärtsbewegt wird, daß sein Weg durch die Maschine zeitweilig verlängert wird, in derselben Zeit, in der der vordere Abschnitt der Bahn stationär gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge der Bahn, die bei jeder Vorrückbewegung vorwärtsbewegt wird, einer Länge entspricht, die zur Herstellung eines Verpackungsbehälters benötigt wird.

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einer Verpackungsmaschine zur Herstellung von Verpackungsbehältern aus einer kontinuierlichen Verpackungsmaterialbahn, dadurch gekennzeichnet , daß sie hin- und herbewegbare Bahnvorrückelemente (10, 5) aufweist, von denen das erste Element (10) für den vorderen Abschnitt der Bahn und das zweite Element (5) für den hinteren Abschnitt der Bahn vorgesehen ist, daß ferner ein Arbeitshub des ersten Elementes (10) einem Rückhub des zweiten Elementes (5) entspricht und umgekehrt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Element (5) in Form eines Umkehrelementes ausgebildet ist, über das die Bahn (1) läuft und das in einen Arbeitshub und einen Rückhub verschiebbar ist, wodurch der Weg der Materialbahn durch die Verpackungsmaschine entsprechend verlängert oder verkürzt wird, daß ferner eine Bahnhalteeinrichtung (9) vorgesehen ist, um den vorderen Abschnitt der Bahn während des Arbeitshubes des Elementes (5) stationär zu halten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Bahnhalteeinrichtung (9) zwischen dem ersten Bahnvorrückelement (10) und dem zweiten Bahnvorrückelement (5) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Bahnvorrückelemente (5, 10) mechanisch miteinander verbunden und durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben sind.

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