EP0450311B1 - Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn - Google Patents

Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn Download PDF

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EP0450311B1
EP0450311B1 EP91103142A EP91103142A EP0450311B1 EP 0450311 B1 EP0450311 B1 EP 0450311B1 EP 91103142 A EP91103142 A EP 91103142A EP 91103142 A EP91103142 A EP 91103142A EP 0450311 B1 EP0450311 B1 EP 0450311B1
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EP
European Patent Office
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roll
drum
levers
primary
web
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EP91103142A
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English (en)
French (fr)
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EP0450311A1 (de
Inventor
Rudolf Beisswanger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JM Voith GmbH
Original Assignee
JM Voith GmbH
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Publication date
Application filed by JM Voith GmbH filed Critical JM Voith GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H19/00—Changing the web roll
    • B65H19/22—Changing the web roll in winding mechanisms or in connection with winding operations
    • B65H19/2238—The web roll being driven by a winding mechanism of the nip or tangential drive type
    • B65H19/2253—The web roll being driven by a winding mechanism of the nip or tangential drive type and the roll being displaced during the winding operation
    • B65H19/2261—Pope-roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2408/00—Specific machines
    • B65H2408/20—Specific machines for handling web(s)
    • B65H2408/23—Winding machines
    • B65H2408/236—Pope-winders with first winding on an arc of circle and secondary winding along rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2515/00—Physical entities not provided for in groups B65H2511/00 or B65H2513/00
    • B65H2515/12—Density

Definitions

  • the invention relates to a winding machine according to US-A-3 524 603 according to the preamble of claim 1.
  • Such winding machines also called “pop rollers" generally form the end section of a paper machine in order to bring the paper web obtained there into roll form. However, they are also used to rewind an already finished roll so that a new roll is created.
  • the roll should have very specific properties, especially as far as the winding hardness is concerned.
  • the winding hardness should drop from a certain initial value to a final value.
  • the waste should be as even as possible from the first to the last layer. It should have a certain gradient, i.e. not be too strong and not too weak.
  • the course of the winding hardness should under no circumstances have jump points, e.g. a sudden drop.
  • Known means of influencing the winding hardness are two measures that are used, for example, in slitter rewinder.
  • One is to subject the web to a more or less strong tension when winding it up.
  • the other measure is to keep the role more or less strong Pressing the support roller, for example by applying pressure to the axes of the spool, or by pressing a rider roller, which is arranged parallel to the roll being created and pressed against it, so that a line pressure is created between the roll and the support roll.
  • a line pressure between the resulting roll and the support roller is often generated in the primary section by the weight of the reel.
  • the drum is extremely heavy. It reaches a dead weight of several tons, so that a correspondingly high line pressure is created. This is responsible for the extremely high winding hardness of the core of the roll.
  • the problem could not be solved by bringing the reel to winding speed in the upper apex of the support roller before unwinding a new reel, until the peripheral speed of the reel and support roller were synchronized.
  • the other problem - namely the above-mentioned steep drop in winding hardness in the end area - has not yet been solved.
  • the period of time during which the resulting roll is transferred from the primary section to the secondary section is particularly unfavorable during the entire winding process. During this period, the winding hardness is practically out of control.
  • the invention has for its object to design a winding machine according to the preamble of claim 1 such that the winding hardness has the desired course from the beginning to the end of the roll, i.e. that the extreme hardness in the core area is avoided and that the winding hardness is under control at every moment of the winding process.
  • the mechanical effort should of course be kept as low as possible.
  • the cam disks achieve a precisely metered relief of the large reel weight.
  • the two cams can each engage one axis of the reel, for example. Because they are connected to the primary levers, they pass through the primary path. By twisting it around its own horizontal axis, it is possible to precisely determine the extent to which the effect of the weight of the drum is reduced.
  • the rotation of the two cams around its own axis can be designed, for example, such that initially - in the upper vertex area and thus in the first position - there is still no contact between the outer surface of the support roller and the outer surface of the reel, but this happens after some Angular degrees of the primary lever occurs. Then by further turning the cam accordingly at any time, i.e. precisely meter the line force between the reel and the idler roller at every point along the route.
  • the device according to the invention is able to position the drum in such a way that its outer surface (or the outer surface of the wound paper) is one takes up a finite distance from the lateral surface of the support roller, and that this distance can also be continuously changed in any manner until finally contact between the two named lateral surfaces.
  • the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
  • the drawing shows a so-called pop roller.
  • Such a pop roller is used to wind up a running paper web.
  • the paper web is not shown here, but only the role formed from it.
  • the paper web is fed from the left side of the pop roller in the drawing.
  • the pop roller has a web-wide support roller 1.
  • a drum 2 has trunnions 3 at both ends. Each trunnion is supported in the fork 4 of a primary lever 5.
  • the two primary levers which are accordingly also located in the region of the end faces of the supporting roller 1 and thus also the drum 2, can be pivoted about a pivot point 6b according to the arrow 7 on a circular path by means of a pneumatic drive 6a.
  • the pivot center of the primary lever 5 can be offset somewhat from the axis of rotation of the support roller 1. However, it is an advantage of the invention that the two can be concentric with each other.
  • the drum 2 is initially in its position I, either exactly or almost exactly vertically above the support roller 1. In this position, it is still empty, ie not yet wrapped in paper.
  • the support roller 1 is then driven in the direction of the arrow 8, and with it the drum 2 in the direction of the arrow 9.
  • the paper web is thus wound more and more onto the drum 2.
  • very considerable forces act on the paper web. These forces have a decisive influence on the winding hardness of the resulting roll. Since the roller gains weight on its way according to arrow 7, this also acts and thus influences the winding hardness.
  • a cam disk 10 is provided in the region of the ends of the drum 2.
  • the two cams 10 are each mounted on one of the two primary levers 5. They thus take part in the pivoting movement of the primary lever 5.
  • the cam disks 10 act - indirectly or directly - on the reel 2. They are supported either against the outer surface thereof, in the edge region, mind you, or against the bearing journal 3.
  • a load cell 11 can be provided between each cam disk 10 and the associated primary lever 5. This measures the force that prevails between the drum 2 and the cam disk 10. The mode of operation of the cam plate 10 and the load cell 11 will be discussed further below.
  • the two primary levers 5 migrate in the course of the operation of the pop roller together with the drum 2 and the partial roll of the paper web located thereon, as mentioned above - in the direction of arrow 7 - and thus move from position I of the drum into its position II. In position II, the curve movement of the drum with partial roll has ended.
  • drum 2 with partial roller are delivered from the primary lever pair 5 to a secondary lever pair 12.
  • Each secondary lever also has a fork 13 for receiving the relevant journal 3 of the reel 2.
  • a pneumatic or hydraulic drive 14 engages the two secondary levers 12 and pivots the secondary levers to the right, so that the reel 2 with the paper roll, which is now growing, runs through a horizontal secondary section until it finally reaches position III, where the roll is finished.
  • the primary route is particularly critical with regard to the winding result, that is the route between positions I and II.
  • the transfer phase from the primary route to the secondary route is particularly critical.
  • the problems previously encountered are now solved with the cam disks 10 according to the invention.
  • the cams 10 and - if necessary - the load cells 11 work as follows: They are both driven, on the driver side and on the drive side of the pop roller in a synchronized manner.
  • the drive is controlled via an angle encoder.
  • the two cams relieve the weight of the reel and the weight of the resulting roll. It is possible to control the line force between the drum 1 and drum 2 in a targeted manner.
  • the angular position of the primary lever 5 and the forces measured on the load cell 11 are used as manipulated variables.
  • the device according to the invention is able to continuously lift the drum 2 in such a way that there is no contact with the carrying drum 1 at all.
  • This mode of operation is particularly suitable for papers that are sensitive to surface pressure, such as NC papers or high-quality coated papers.

Landscapes

  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)
  • Walking Sticks, Umbrellas, And Fans (AREA)
  • Manufacturing And Processing Devices For Dough (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Bakery Products And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine gemäß der US-A-3 524 603 entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Derartige Wickelmaschinen, auch "Poperoller" genannt, bilden im allgemeinen die Endpartie einer Papiermaschine, um die dort anfallende Papierbahn in Rollenform zu bringen. Sie werden aber auch dazu benutzt, um eine bereits fertige Rolle umzurollen, damit eine neue Rolle entsteht.
  • In jedem Falle soll die Rolle ganz bestimmte Eigenschaften aufweisen, insbesondere was die Wickelhärte betrifft. Die Wickelhärte soll von einem gewissen Anfangswert auf einen Endwert abfallen. Der Abfall soll von der ersten bis zur letzten Lage möglichst gleichmäßig sein. Er soll einen bestimmten Gradienten aufweisen, d.h. nicht zu stark und nicht zu schwach sein. Der Verlauf der Wickelhärte soll auf gar keinen Fall Sprungstellen aufweisen, z.B. einen plötzlichen Abfall.
  • All dies wurde bisher angestrebt, jedoch nicht erreicht. Wickelmaschinen bekannter Bauart erzeugen statt dessen Rollen, bei denen der Kern extrem hart ist. Dies hat zur Folge, daß dieser Kern unbrauchbar ist, weil nämlich die Bahn in diesem Bereich überdehnt wird und platzt, so daß dieser Teil als Ausschuß weggeworfen werden muß.
  • Bekannte Mittel zum Beeinflussen der Wickelhärte sind zwei Maßnahmen, die man beispielsweise bei Rollenschneidmaschinen anwendet. Die eine besteht darin, die Bahn beim Aufwickeln einer mehr oder minder starken Zugspannung zu unterwerfen. Die andere Maßnahme besteht darin, die Rolle mehr oder minder stark an die Tragwalze anzupressen, beispielsweise durch Aufbringen eines Druckes auf die Achsen des Tambours, oder durch Anpressen einer Reiterwalze, die parallel zur entstehenden Rolle angeordnet ist und gegen diese angedrückt wird, so daß ein Liniendruck zwischen der Rolle und der Tragwalze entsteht.
  • Häufig wird in der genannten Primärstrecke durch das Gewicht des Tambours ein Liniendruck zwischen der entstehenden Rolle und der Tragwalze erzeugt. Der Tambour ist außerordentlich schwer. Er erreicht ein Eigengewicht von mehreren Tonnen, so daß ein entsprechend hoher Liniendruck entsteht. Dieser ist für die extrem hohe Wickehärte des Kernes der Rolle verantwortlich.
  • Um den Liniendruck und damit auch die Wickelhärte im Kernbereich etwas zu verringern, hat man schon Tambour-Entlastungsvorrichtungen angewandt, die im Sinne eines Abhebens des Tambours und damit einer Verringerung des Liniendruckes wirken sollen. Theoretisch ist dies auch der Fall. Jedoch kommt es aufgrund der unvermeidbaren Vibrationen der ganzen Maschine während des Betriebes zu einem "Tanzen", so daß die Entlastung nur mit Vorsicht - und damit wenig wirksam - durchgeführt werden kann, um ein Herausspringen des Tambours aus den Gabeln der beiden ersten Schwenkhebel zu vermeiden. Dem Problem des überharten Kernes war somit bisher nicht beizukommen. Das Problem ließ sich auch dadurch nicht lösen, daß man den Tambour vor dem Abwickeln einer neuen Rolle im oberen Scheitelbereich der Tragwalze auf Wickeldrehzahl brachte, bis die Umfangsgeschwindigkeit von Tambour und Tragwalze synchron waren. Auch das andere Problem - nämlich der oben erwähnte steile Abfall der Wickelhärte im Endbereich - ließ sich bisher nicht lösen. Besonders ungünstig ist während des gesamten Wickelverlaufes die Zeitspanne des Übergebens der entstehenden Rolle von der Primärstrecke an die Sekundärstrecke. Während dieser Zeitspanne ist die Wickelhärte praktisch außer Kontrolle.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart zu gestalten, daß die Wickelhärte vom Anfang bis zum Ende der Rolle den gewünschten Verlauf hat, d.h. daß die extreme Härte im Kernbereich vermieden wird, und daß sich die Wickelhärte in jedem Augenblick des Wickelvorganges unter Kontrolle befindet. Außerdem soll natürlich der maschinelle Aufwand möglichst gering gehalten werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.
  • Im einzelnen wird durch die Erfindung folgendes erreicht:
  • Durch die Kurvenscheiben wird eine genau dosierbare Entlastung des großen Tambourgewichtes erreicht. Die beiden Kurvenscheiben können beispielsweise jeweils an einer Achse des Tambours angreifen. Dadurch, daß sie mit den Primärhebeln verbunden sind, durchlaufen sie die Primärstrecke. Durch ihre Verdrehung um ihre eigene, horizontale Achse läßt sich das Maß genau bestimmen, mit welchem die Wirkung des Eigengewichtes des Tambours verringert wird. Dabei kann die Verdrehung der beiden Kurvenscheiben um die eigene Achse beispielsweise derart gestaltet werden, daß zunächst - im oberen Scheitelbereich und damit in der ersten Position - noch keine Berührung zwischen der Mantelfläche der Tragwalze und der Mantelfläche des Tambours stattfindet, daß dies jedoch nach Durchlaufen einiger Winkelgrade der Primärhebel eintritt. Sodann läßt sich durch entsprechendes weiteres Verdrehen der Kurvenscheibe zu jedem Zeitpunkt, d.h. an jedem Punkt der zurückgelegten Strecke, die Linienkraft zwischen Tambour und Tragwalze genau dosieren.
  • Es ist ganz wichtig, daß die erfindungsgemäße Einrichtung in der Lage ist, den Tambour derart zu positionieren, daß seine Mantelfläche (bzw. die Mantelfläche des angewickelten Papieres) einen endlichen Abstand zur Mantelfläche der Tragwalze einnimmt, und daß auch dieser Abstand in beliebiger Weise kontinuierlich verändert werden kann, bis schließlich zur Berührung zwischen den beiden genannten Mantelflächen. Diese erfindungsgemäße Eigenschaft ist entscheidend beim Aufwickeln von druckempfindlichen Papieren, beispielsweise sogenannten NC-Papieren (= Ohne-Kohle-Papiere), oder bei hochwertigen gestrichenen Papieren.
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen sogenannten Poperoller.
  • Ein solcher Poperoller dient zum Aufwickeln einer laufenden Papierbahn. Die Papierbahn ist hier nicht dargestellt, sondern lediglich die aus ihr gebildete Rolle. Die Papierbahn wird in der Zeichnung von der linken Seite her dem Poperoller zugeführt.
  • Der Poperoller weist eine bahnbreite Tragwalze 1 auf. Ein Tambour 2 hat an seinen beiden Enden Lagerzapfen 3. Jeder Lagerzapfen ist in der Gabel 4 eines Primärhebels 5 gelagert. Die beiden Primärhebel, die sich demgemäß ebenfalls im Bereich der Stirnseiten der Tragwalze 1 und damit auch des Tambours 2 befinden, sind mittels eines pneumatischen Antriebes 6a um einen Schwenkpunkt 6b entsprechend dem Pfeil 7 auf einer Kreisbahn verschwenkbar. Dabei kann der Schwenk-Mittelpunkt der Primärhe- bel 5 gegenüber der Drehachse der Tragwalze 1 etwas versetzt sein. Es ist jedoch ein Vorteil der Erfindung, daß die beiden konzentrisch zueinander sein können.
  • Der Tambour 2 befindet sich zunächst in seiner Position I, entweder genau oder fast genau senkrecht über der Tragwalze 1. In dieser Position ist er noch leer, d.h. noch nicht von Papier umwickelt.
  • Die Tragwalze 1 wird sodann im Sinne des Pfeiles 8 angetrieben, und mit ihr der Tambour 2 im Sinne des Pfeiles 9. Damit wird die Papierbahn mehr und mehr auf dem Tambour 2 aufgewickelt. Unter dem Gewicht des Tambours 2 wirken hierbei ganz erhebliche Kräfte auf die Papierbahn ein. Diese Kräfte beeinflussen die Wickelhärte der entstehenden Rolle ganz entscheidend. Da die Rolle auf ihrem Wege entsprechend dem Pfeil 7 an Gewicht gewinnt, wirkt dieses ebenfalls, und beeinflußt damit die Wickelhärte.
  • Gemäß der Erfindung ist im Bereich der Enden des Tambours 2 jeweils eine Kurvenscheibe 10 vorgesehen. Die beiden Kurvenscheiben 10 sind jeweils an einem der beiden Primärhebel 5 gelagert. Sie machen somit die Verschwenkbewegung der Primärhebel 5 mit. Die Kurvenscheiben 10 wirken - mittelbar oder unmittelbar - auf den Tambour 2. Sie stützen sich entweder gegen dessen Mantelfläche ab, wohlgemerkt im Randbereich, oder gegen dessen Lagerzapfen 3.
  • Zwischen einer jeden Kurvenscheibe 10 und dem zugehörenden Primärhebel 5 kann eine Meßdose 11 vorgesehen werden.. Diese mißt die Kraft, die zwischen Tambour 2 und Kurvenscheibe 10 herrscht. Auf die Wirkungsweise der Kurvenscheibe 10 und der Meßdose 11 wird weiter unten noch eingegangen werden.
  • Die beiden Primärhebel 5 wandern im Laufe des Betriebes des Poperollers zusammen mit dem Tambour 2 und der hierauf befindlichen Teil-Rolle der Papierbahn, wie oben erwähnt - in Richtung des Pfeiles 7 - und gelangen somit von der Position I des Tambours in dessen Position II. In der Position II ist die Kurvenbewegung des Tambours mit Teil-Rolle zu Ende. Hier werden Tambour 2 mit Teil-Rolle vom Primärhebelpaar 5 an ein Sekundärhebelpaar 12 abgegeben. Jeder Sekundärhebel hat ebenfalls eine Gabel 13 zur Aufnahme des betreffenden Lagerzapfens 3 des Tambours 2. Ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb 14 greift an den beiden Sekundärhebeln 12 an und verschwenkt die Sekundärhebel nach rechts, so daß der Tambour 2 mit der nunmehr immer weiter wachsenden Papierrolle eine horizontale Sekundärstrecke durchläuft, bis er schließlich die Position III erreicht, wo die Rolle fertig ist.
  • Bei der ganzen Operation ist vor allem die Primärstrecke im Hinblick auf das Wickelergebnis kritisch, also die Strecke zwischen der Position I und II. Ganz besonders kritisch ist die Übergabephase von der Primärstrecke auf die Sekundärstrecke.
  • Die bisher aufgetretenen Probleme werden nunmehr mit den erfindungsgemäßen Kurvenscheiben 10 gelöst. Die Kurvenscheiben 10 und - gegebenenfalls - die Meßdosen 11 arbeiten wie folgt: Sie sind beide angetrieben, und zwar auf der Führerseite und auf der Triebseite des Poperollers in synchronisierter Weise. Dabei ist der Antrieb über Winkelkodierer geregelt. Die beiden Kurvenscheiben bewirken eine Entlastung des Tambour-Gewichtes sowie des Gewichtes der entstehenden Rolle. Es gelingt damit, die Linienkraft zwischen Tragtrommel 1 und Tambour 2 gezielt zu steuern. Dabei werden als Stellgrößen die Winkelposition der Primärhebel 5 sowie die an der Meßdose 11 gemessenen Kräfte herangezogen.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Lage, den Tambour 2 kontinuierlich derart abzuheben, daß gar keine Berührung mit der Tragtrommel 1 stattfindet. Diese Betriebsweise ist besonders geeignet bei Papieren, die gegen Oberflächendruck empfindlich sind, wie beispielsweise NC-Papiere oder hochwertige gestrichene Papiere.

Claims (3)

  1. Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn aus Papier, Folie od.dgl., mit einer bahnbreiten Tragwalze (1), einem Tambour (2), auf dem die Bahn zu einer Rolle aufgewickelt wird, und mit einer Andrückvorrichtung zum Andrücken des Tambours (2) mit der darauf entstehenden Rolle gegen die Tragwalze (1), einem ersten Paar von Schwenkhebeln (5) (Primärhebel), die jeweils an ihrem einen Ende eine Gabel zur Aufnahme eines Lagerzapfens des Tambours (2) aufweisen und die mit dem anderen Ende im Bereich der Tragwalzenachse derart gelagert sind, daß sich der Tambour (2) beim Verschwenken aus einer ersten Position (I) über der Tragwalze (1) in Laufrichtung der Bahn um die Tragwalze (1) herum dieser annähert und dabei eine Primärstrecke durchläuft, bis er eine zweite Position (II) erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Tambour (2) mit der noch unfertigen Rolle in der zweiten Position (II) von einem zweiten Paar von Schwenkhebeln (12) (Sekundärhebeln) übernommen wird, mit einer im wesentlichen horizontalen Führungsbahn, die sich von der zweiten Position (II) über eine Sekundärstrecke hinweg bis zu einer dritten Position (III) erstreckt und wobei die die folgenden Merkmale vorgesehen sind :
    (a) es ist ein Paar von Kurvenscheiben (10) vorgesehen, deren jede einem der Primärhebel (5) derart zugeordnet ist, daß sie zusammen mit ihm die Primärstrecke wenigstens teilweise durchläuft und dabei den Tambour (2) entsprechend ihrer Kontur sowie entsprechend der zurückgelegten Wegstrecke entlastet;
    (b) den Kurvenscheiben (10) ist ein Antrieb zugeordnet, der die beiden Scheiben um eine horizontale Achse verdreht.
  2. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einzelnen Kurvenscheibe (10) und dem zugehörenden Primärhebel (5) ein Kraftsensor (11) zwischengeschaltet ist.
  3. Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelschaltung zum Regeln der zwischen Tambour (2) und Tragwalze (1) herrschenden Linienkraft vorgesehen ist, wobei die Winkelstellung der Kurvenscheibe (10) als Stellgröße dient.
EP91103142A 1990-04-05 1991-03-02 Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn Expired - Lifetime EP0450311B1 (de)

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AT91103142T ATE100062T1 (de) 1990-04-05 1991-03-02 Wickelmaschine zum aufwickeln einer laufenden bahn.

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DE4011009A DE4011009C1 (de) 1990-04-05 1990-04-05

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EP0450311A1 EP0450311A1 (de) 1991-10-09
EP0450311B1 true EP0450311B1 (de) 1994-01-12

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ID=6403824

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EP91103142A Expired - Lifetime EP0450311B1 (de) 1990-04-05 1991-03-02 Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn

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EP (1) EP0450311B1 (de)
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