DE3214396A1

DE3214396A1 - Vorrichtung zum aufwickeln einer bahn, wie papierbahn

Info

Publication number: DE3214396A1
Application number: DE19823214396
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4150 Krefeld Hartwich; Josef Dr. Pav; Jörg 4154 Tönisvorst Prey
Original assignee: Kleinewefers GmbH
Current assignee: Kleinewefers GmbH
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1983-10-27
Also published as: US4491283A; GB2119765A; GB8309760D0; DE3214396C2; JPS625861B2; FI831260L; FI74680C; GB2119765B; FI831260A0; FI74680B; JPS58202236A

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH PATENTANWALT ⁶ frankfurt/main 1, den

KÜHHORNSHOFWEG 10 ,

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KW 52

Kleinewefers GmbH, 4150 Krefeld

Vorrichtung zum Aufwickeln einer Bahn, wie Papierbahn

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Bahn, wie Papierbahn, mit einer den Wickel aufnehmenden Wickelwalze, einer im Abstand vom Wickelumfang gehaltenen Abstandswalze, über die die Bahn dem Wickel zugeleitet wird, und mit einer Verstellvorrichtung für zumindest eine der beiden Walzen, um den Abstand aufrechtzuerhalten.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (Kleinewefers-Sensomat) ist dem Wickel eine parallele Walze vorgeschaltet, die wahlweise am Wickel anliegt oder einen wählbaren Abstand vom Wickelumfang hat. In Abhängigkeit von der Art des Bahnmaterials und der Wickelgeschwindigkeit wird die Lage dieser Walze so gewählt, daß der beim Aufwickeln von Papier-, Kunststoff- und ähnlichen -Bahnen auftretende Luft_einschluß zwischen aufeinanderfolgenden Lagen stark

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reduziert wird. Die Wickel sind entsprechend fest und es erfolgt kein Teleskopieren. Der gewählte Abstand wird mit Hilfe eines Abstandssensoren aufweisenden Regelkreises überwacht, der zwei an den Lagern der vorgeschalteten Abstandswalze angreifende hydraulische Stellzylinder schrittweise zu betätigen vermag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die in noch höherem Maße als bisher ein einwandfreies Aufwickeln gewährleistet, insbesondere bei großem Wikkeldurchmesser, stark gestrichenen Papieren, druckempfindlichen Warenbahnen und/oder hohen Wickelgeschwindigkeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zumindest auf einen Teil des zwischen Abstandswalze und Wickel verlaufenden Bahnabschnitts einen Unterdruck ausübende Vorrichtung.

Bei dieser Vorrichtung übt der Unterdruck auf den Bahnabschnitt kurz vor dem Aufwickeln eine zum Wickel hin gerichtete Kraft aus. Diese Kraft stabilisiert den Bahnabschnitt. Flatterbewegungen, wie sie insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten auftreten, werden weitgehend unterbunden. Die Bahn legt sich daher immer gleichmäßig auf den Wickel auf. Falten, Rinnen oder deren Vorstufen werden vermieden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Luftabsaugvorrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks im Zwikkelraum zwischen Bahnabschnitt und Wickel vorgesehen. Hierbei genügt ein geringer Unterdruck, um eine ausreichende Stabilisierung der Bahn herbeizuführen. Durch das Absaugen der Luft wird auch der Lufteinschluß noch weiter reduziert, so daß mit vergleichsweise geringen Zugkräften in der Bahn ein kompakter Wickel geschaffen

werden kann.

Günstig ist eine den Zwickelraum im wesentlichen abschließende, sich zwischen Abstandswalze und Wickelumfang erstreckende Begrenzungswand. Hierdurch wird die Wirksamkeit der Luftabsaugvorrichtung erhöht. Ausserdem dient diese Begrenzungswand als Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung von Finger- oder Handverletzungen.

Konstruktiv empfiehlt sich einen sich parallel zur Abstandswalze erstreckender Hohlbalken, der über seine Länge verteilte, zum Zwickelraum führende Öffnungen aufweist und einen Sammelkanal der Luftabsaugvorrichtung bildet. Auf diese Weise kann die Saugwirkung auf einfache Weise über die gesamte Breite der Bahn verteilt werden.

Insbesondere kann der Hohlbalken einen Teil der Begrenzungswand bilden und den übrigen Teil der Begrenzungswand tragen. Der Hohlbalken übernimmt auf diese Weise zusätzlich die Funktion eines statischen Elements.

Zur Erzeugung des Unterdrucks kann auch ein Verdrängerkörper vorgesehen sein, der zusammen mit dem Bahnabschnitt einen Spalt bildet, der sich in Richtung des Bahnabschnitts allmählich verkleinert und wieder vergrößert. Die aus dem Zwickelraum herausgedrückte oder - beim Vorhandensein der Luftabsaugvorrichtung - abgesaugte Luft erfährt im Spalt eine Geschwindigkeitserhöhung, so daß an der engsten Stelle des Spaltes ein die Stabilisierung der Bahn bewirkender oder diese zusätzlich unterstützender Unterdruck entsteht.

Die beste Wirkung ergibt sich, wenn der Verdrängerkörper eine Begrenzungswand bildet, die den Zwickelraum bis auf den Spalt im wesentlichen abschließt.

Gute Ergebnisse zeigten sich bereits mit einem sehr einfachen Verdrängerkörper, beispielsweise in der Form eines Rundstabes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstandswalze und/oder dem Wickelumfang eine Abstreiffläche zugeordnet, vorzugsweise in Gestalt eines verformbaren Dichtungsstreifens, beispielsweise einer Bürste. Die Abstreiffläche steht mit Vorteil etwa radial. Sie bewirkt ein Abstreifen der normalerweise von der Wickeloberfläche und der aufzuwickelnden Papierbahn mitgerissenen Luftteilchen. Da demnach weniger Luft in den Zwikkelraum mitgerissen wird, ist die Stabilisierung der Bahn durch Unterdruck noch leichter möglich.

Da die Verstellvorrichtung den Abstand kontinuierlich nachstellt, bleiben auch die Verhältnisse im Zwickelraum konstant. Insbesondere bleibt eine durch eine Begrenzungswand erzielte Abdichtung des Zwickelraums in ihrer Wirksamkeit gleichmäßig erhalten.

Besonders günstig ist es, wenn der Abstandssensor mit dem Lager der Abstandswalze verbunden ist, den Wickelumfang abtastet und mit Bezug auf die in Verstellrichtung verlaufende Durchmesserlinie des Wickels etwa symmetrisch zum Ende der Begrenzungswand angeordnet ist. Diese Lage des Abstandssensors gewährleistet nicht nur, daß der Abstand des Wickelumfangs zur Abstandswalze unabhängig vom Wickeldurchmesser konstant bleibt, sondern auch, daß das Ende der Begrenzungswand immer in dem gleichen kleinen Abstand vom Wickelumfang verbleibt.

Eine weitere Vorbesserung ergibt sich, wenn jenseits der Auftrefflinie des Bahnabschnitts auf den Wickel eine Andruckwalze gegen den Wickelumfang gedrückt ist. Eine solche Andruckwalze stabilisiert die Bahn auf der Wickelrolle und ergibt eine definierte Berührungslinie am

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Wickel. Dies unterstützt die Stabilisierungsfunktion des Unterdrucks.

Hierbei sollte die Andruckwalze eine Lagesteuerung besitzen, durch die ihre Berührungslinie mit dem Wickel bei dessen Vergrößerung etwa den gleichen Abstand von der Auftrefflinie des Bahnabschnitts auf den Wickel
beibehält. Hiermit erreicht man, daß unabhängig vom
Wickeldurchmesser immer etwa die gleichen Verhältnisse beibehalten werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist
die Andruckwalze auf einem Schlitten montiert, der auf einer mit dem Lager der Abstandswalze verbundenen,

schräg zur Verstellrichtung verlaufenden Führung verschiebbar ist. Durch diese Schräglage der Führung läßt sich erreichen, daß auch bei wachsendem Wickeldurchmesser die Zuordnung der Andruckwalze zum Zwickelraum etwa gleich bleibt.

Mit Vorteil weist die Andruckwalze einen Stellantrieb auf, dessen Stellweg in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser oder einer diesem entsprechenden Größe vorprogrammiert ist. Durch diese Vorprogrammierung ist die

jeweils optimale Berührungslinie mit dem Wickel gewährleistet.

Günstig ist es hierbei, wenn die Andruckwalze durch mindestens einen Antrieb verstellbar ist, der sowohl der Lageeinstellung als auch der Druckgabe dient. Die Doppelfunktion des Antriebs erleichtert den Aufbau.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Andruckwalze
durch mindestens einen druckmittelbetätigten Zylinder belastet ist, dessen Druck mittels eines Drucksensors festgestellt und in Abhängigkeit von einem Sollwertpro-

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- ίο -

gramm geregelt wird. Auch die jeweilige Druckgabe der Andruckwalze läßt sich daher nach einem Programm in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser einstellen. Der Sollwert kann dauernd den gleichen Wert haben; günstiger ist jedoch ein vom Durchmesser abhängiger Wert, insbesondere ein mit zunehmendem Durchmesser abnehmender Sollwert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung und

Fig. 2 in einem Teilausschnitt eine abgewandelte Ausführungsform .

Die Vorrichtung weist ein Gestell 1 auf. In einem Ständer 2 dieses Gestells ist eine mit einem Antrieb versehene Wickelwalze 3 -auch Wickelwalze oder Tambrur genannt- gelagert. Auf ihr wird eine Papierbahn 4 zu einem Wickel 5 aufgewickelt. Das Gestell 1 weist eine horizontale Führung 6 auf, längs der ein Schlitten 7 in Richtung des Pfeiles 8 hin und her beweglich ist. Eine Antriebskette ist einerseits über ein Kettenrad 10, das von einer Verstellvorrichtung 11, z.B. einem Hydraulikmotor, drehbar ist und über ein gestellfest gelagertes Kettenrad 12 geführt sowie an einer Spannvorrichtung 13 des Schlittens befestigt.

Im Schlitten 7 ist eine Breitstreckwalze 14 und eine Abstandswalze 15 gelagert, die einen vorgegebenen Abstand a vom Wickelumfang 16 hat. Ein Abstandssensor 17, z.B. ein optischer Fühler ist über einen Träger 18 mit dem Schlitten 7 verbunden. Er steuert die Verstellvorrichtung derart, daß bei kontinuierlich wachsendem Durchmesser des Wickels 5 die Stellvorrichtung kontinuierlich betätigt

wird, um den Abstand a konstant zu halten. Wenn der Wickelumfang die gestrichelte Form 16a

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erreicht hat, befindet sich demnach der Schlitten 7 in einer solchen Lage, daß die Breitstreckwalze und die Abstandswalze die gestrichelten Stellungen 14a und 15a einnehmen.
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Ein Zwickelraum 19 wird zwischen dem Wickelumfang 16 und dem Bahnabschnitt 20 gebildet, der sich zwischen der Abstandswalze 15 und dem Wickel 5 erstreckt. Dieser Zwikkelraum ist oben durch eine Begrenzungswand 21 weitgehend abgeschlossen. Diese Begrenzungswand wird durch einen aus zwei U-Profilen 22 und 23 bestehenden Hohlbalken 24 und durch ein anschließendes Blech 25 gebildet. Ein Kanal 26 im Hohlbalken ist an einem Ende mit einer Luftabsaugvorrichtung 27, z.B. einem Exhaustor oder einem Saugventilator, versehen und ist über in Längsrichtung verteilte Öffnungen 28 mit dem Zwickelraum 19 verbunden. Das Blech 25 weist ein etwa radial zum Wickel 5 stehendes Ende 29 auf, das als Abstreiffläche für mitgerissene Luft dienen kann, wenn sie der Wickeloberfläche 16 dicht genug benachbart ist. Das Ende 29 ist mit einem Abstand oberhalb der in Verscellrichtung 8 verlaufenden horizontalen Durchmesserlinie des Wickels 5 angeordnet, der gleich dem Abstand des Abstandssensors unterhalb dieser Durchmesserlinie ist, so daß dieses Ende sich immer in der gleichen Position zum Wickelumfang befindet wie der Sensor. In gleicher Weise dient das untere Ende 30 des U-Profils 23 als Abstreiffläche für Luft an der Oberseite der Bahn 4, wenn sie dieser dicht genug benachbart ist.

Am Schlitten 7 ist eine weitere Führung 31 angebracht, die schräg zur Verstellrichtung 8 verläuft. Auf ihr ist ein Schlitten 32 verschiebbar, der eine Andruckwalze 33 trägt. Schlitten und Walze sind in Richtung des Pfeiles 34 mit Hilfe eines Hydrozylinders 35 verstellbar. Diese Andruckwalze kann einen elastischen Belag 36

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tragen. Sie liegt am Wickelumfang 16 längs einer Berührungslinie 37 an. Wenn sich der Wickelcurchmesser vergrößert, wird der Hydrozylinder 35 durch eine vorprogrammierte Lagesteuerung so verstellt, daß die Berührungslinie sich nach unten verschiebt, wie es durch die Vertikallinie 38 im eingezeichneten Dreieck erkennbar ist. Beim Wickeldurchmesser 16a hat daher die Andruckwalze die Stellung 33a, wobei sich die Berührungslinie 37a ergibt. Der Abstand dieser Berührungslinie von der Auftrefflinie 39 bzw. 39a des Bahnabschnitts 20 auf dem Wickel 5 bleibt auf diese Weise annähernd konstant.

Der H/drozylinder 35 dient außerdem dazu, den Anpreßdruck der Andruckwalze 33 zu bestimmen. Dieser Anpreßdruck kann ebenfalls nach einem Programm in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser 16 geändert werden. Schematisch ist eine entsprechende Steuereinheit 40 veranschaulicht, welche dem Hydrozylinder 35 über die Leitungen 41 und 42 Druckflüssigkeit zuzuführen vermag. Ein Drucksensor 43 meldet über eine Leitung 44 den jeweils im Hydrozylinder 35 vorherrschenden Druck. Ein Lagesensor 45 meldet über eine Leitung 46 jeweils die Lage des Schlittens 32. Es gibt einen Lage-Programmspeicher 47 und einen Druck-Programmspeicher 48, die beide über einen Eingang 49 ansteuerbar sind, über den ein vom V/ickeldurchmesser 16 abhängiges Signal zugeführt wird. Die aus dem Programmspeicher ausgelesenen Werte dienen jeweils als Sollwert, denen der Istwert der Lage bzw. des Drucks nachgeführt wird.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Bereichs des Zwickels 19 mit geringfügig verändertem Aufbau. Hier ist ein als Rundstab ausgebildeter Verdrängungskörper an der Begrenzungswand 21 angebracht, so daß sich zwisehen diesem Verdrängungskörper 50 und dem Bahnabschnitt 20 ein Spalt 51 ergibt, der sich in Richtung des

Bahnabschnitts allmählich verkleinert und wieder vergrössert. In diesem Fall entsteht, wenn Luft aus dem Zwickelraum 19 abgesaugt wird, an der engsten Stelle 52 des Spaltes infolge der Geschwindigkeitserhöhung der abgeführten Luft ein zusätzlicher Unterdruck, der die Stabilisierung des Bahnabschnitts 20 noch verbessert. Außerdem sind als Dichtungsstreifen ausgebildete Abstreifflächen 53 und 54 am Ende des Bleches 25 bzw. des U-Profils 23 vorgesehen, durch die ein großer Teil der sonst mitgerissenen Luft zurückgehalten werden kann, ohne daß dabei die Papierbahn beschädigt wird.

Wenn diese Wickelvorrichtung für ein vorgegebenes Bahnmaterial mit einer vorgegebenen Wickelgeschwindigkeit betrieben werden soll, braucht man nicht allein auf die Wahl der Bahnspannung und die Wahl des Abstandes zwischen Abstandswalze 15 und Wickel 5 zu vertrauen, sondern man kann zusätzlich durch Unterdruck im Zwickelraum 19 die zulaufende Bahn stabilisieren. Wenn die Luftabsaugvorrichtung einstellbar ist, kann auch noch die Größe des Unterdrucks gewählt werden. Eine weitere Beeinflussung läßt sich mit Hilfe der Andruckwalze 33 vornehmen, bei der sowohl die Lage als auch der Preßdruck den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden kann.

Von der beschriebenen Ausführungsform kann in vielerlei Weise abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Verdrärgingskörpers 50 in vielen Fällen auf eine Absaugvorrichtung verzichtet werden. Die Andruckwalze kann in einem um die Achse der Abstandswalze 15 drehbaren Hebel gelagert sein. Allerdings sind in diesem Fall keine Programmvorgaben für die Lage der Berührungslinie 37 möglich. Die Verstellvorrichtung 11 braucht nicht an der Abstandswalze 15 anzugreifen, sondern kann auch die Wikkelwalze 3 verstellen. Statt eines HydroZylinders 35

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kann auch ein pneumatischer oder hydro-pneumatischer Zylinder verwendet werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

10

Vorrichtung zum Aufwickeln einer Bahn, wie Papierbahn, mit einer den Wickel aufnehmenden Wickelwalze, einer im Abstand vom Wickelumfang gehaltenen Abstandswalze, über die die Bahn dem Wickel zugeleitet wird, und mit einer Verstellvorrichtung für zumindest eine der beiden Walzen, um den Abstand aufrechtzuerhalten, gekennzeichnet durch eine zumindest auf einen Teil des zwischen Abstandswalze (15) und Wickel (5) verlaufenden Bahnabschnitts (20) einen Unterdruck ausübende Vorrichtung (27, 50).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 eine Luftabsaugvorrichtung (27) zur Erzeugung des Unterdrucks im Zwickelraum (19) zwischen Bahnabschnitt (20) und Wickel (5) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine den Zwickelraum (19) im wesentlichen abschließende, sich zwischen Abstandswalze (15) und Wickelumfang (16) erstreckende Begrenzungswand (21).

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen sich parallel zur Abstandwalze (15) erstreckenden Hohlbalken (24), der über seine Länge verteilte, zum Zwickelraum (19) führende Öffnungen

(28) aufweist und einen Sammelkanal (26) der Luftabsaugvorrichtung (27) bildet.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlbalken (24) einen Teil der Begrenzungswand (21) bildet und den übrigen Teil (25) der Begrenzungswand trägt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Unterdrucks ein Verdrängerkörper (50) vorgesehen ist, der zusammen mit dem Bahnabschnitt (20) einen Spalt (51) bildet, der sich in Richtung des Bahnabschnitts allmählich verkleinert und wieder vergrößert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (5,0) den Teil einer Begren-

^ den Zwickelraum (197 zungswand (21) bildet, die/bis auf den Spalt (51) im wesentlichen abschließt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadrch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (50) ein Rundstab ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandswalze (15) und/oder dem Wickelumfang (16) eine Abstreiffläche (29, 30; 53, 54) zugeordnet ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreiffläche (53, 54) durch einen verformbaren Dichtungsstreifen gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreiffläche (29, 30; 53, 54) etwa radial steht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung des Abstandes (a) die Verstellvorrichtung (11) einen kontinuierlich arbeitenden Antrieb aufweist, der von einem Regelkreis mit Abstandssensor (17) geregelt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (17) mit dem Lager der Abstandswalze (15) verbunden ist, den Wickelumfang (16) abtastet und mit Bezug auf die in Verstellrichtung (8) verlaufende Durchmesserlinie des Wickels (5) etwa symmetrisch zum Ende (29) der Begrenzungswand (21) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jenseits der Auftrefflinie

(39) des Bahnabschnitts (20) auf den Wickel (5) eine Andruckwalze (33) gegen den Wickelumfang (16) gedrückt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (33) eine Lagesteuerung besitzt, durch die ihre Berührungslinie (37) mit dem Wickel (5) bei dessen Vergrößerung etwa den gleichen Abstand von der Auftrefflinie (39) des Bahnabschnitts (20) auf den Wickel beibehält.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (33) auf einem Schlitten (32) montiert ist, der auf einer mit dem Lager der Abstandswalze (15) verbundenen, schräg zur Verstellrichtung (8) verlaufenden Führung (31) verschiebbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (33) einen Stellantrieb (35) aufweist, dessen Stellweg in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser oder einer diesem entsprechenden Größe vorprogrammiert ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (33) durch mindestens einen Antrieb (35) verstellbar ist, der sowohl der Lageeinstellung als auch der Druckgabe dfent.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (33) durch mindestens einen druckmittelbetätigten Zylinder (35) belastet ist, dessen Druck mittels eines Drucksensors (43) festgestellt und in Abhängigkeit von einem Sollwertprogramm geregelt wird.