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Dokumentenidentifikation DE19505312C2 12.10.2000
Titel Wickelkern zum Wickeln von flächigen Gegenständen
Anmelder Feramatic AG, Bürglen, CH
Erfinder Clarelli, Simon, Kreuzlingen, CH
Vertreter Schaefer, K., Dipl.-Phys.; Emmel, T., Dipl.-Biol. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 22043 Hamburg
DE-Anmeldedatum 17.02.1995
DE-Aktenzeichen 19505312
Offenlegungstag 14.09.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2000
IPC-Hauptklasse B65H 75/14
IPC-Nebenklasse B65H 75/24   B65H 5/28   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Wickelkern gemäss dem unabhängigen Patentanspruch, auf den mit Hilfe eines Wickelbandes flächige Gegenstände, insbesondere Druckprodukte, einander überlappend aufgewickelt werden.

Druckprodukte werden vielfach in Form von Schuppenströmen, das heisst einander teilweise überlappend aus Verarbeitungsstationen, beispielsweise aus der Rotation, angeliefert. Werden diese Druckprodukte nicht sofort kontinuierlich weiter verarbeitet, ist es sinnvoll, sie in einer Form zwischenzulagern, in der die Ordnung des Schuppenstromes beibehalten werden kann. Dazu bietet sich die Zwischenlagerung in Wickeln an, die einen mit Hilfe eines Wickelbandes auf einen Wickelkern aufgewickelten, begrenzten Schuppenstrom darstellen, welcher Schuppenstrom durch einfaches Abwickeln wieder der Verarbeitung zugeführt werden kann. Wickelstationen zum Aufwickeln und Abwickeln von Druckprodukten in Schuppenformation sind bekannt, beispielsweise aus den Patentveröffentlichungen EP-0447903 bzw. US-5158242 oder EP-0477498 bzw. US-5176333 derselben Anmelderin.

Mit ähnlichen oder gleichen Wickelstationen und Wickelkernen können selbstverständlich nicht nur Druckprodukte, sondern ganz allgemein flächige, um einen entsprechenden Radius schadlos biegbare Gegenstände auf- bzw. abgewickelt werden.

Die oben erwähnten Wickelstationen werden betrieben zusammen mit im wesentlichen hohlzylinderförmigen Wickelkernen, an denen das Wickelband an seinem einen Ende befestigt ist. Derartige Wickelkerne sind beschrieben beispielsweise in der europäischen Patentschrift Nr. 0236561 derselben Anmelderin. Das Wickelband ist auf dem leeren Wickel aufgewikelt und wird vor dem Aufwickeln der Druckprodukte abgewickelt. Sowohl Wickelkerne als auch Wickel werden zum Anbringen an Wikelstationen, zum Entfernen von Wickelstationen und auch zum Manipulieren beim Ein- und Auslagern meist im Zylinderhohlraum des Kerns ergriffen. Aus diesem Grunde sind in diesem Hohlraum auch Haltemittel angebracht, beispielsweise in Form eines um den inneren Umfang laufenden Vorsprungs. Damit die Orientierung des Kerns bei der Manipulation nicht beachtet werden muss, ist es sinnvoll, die Haltemittel derart anzuordnen, dass der Kern eine zu seiner Achse senkrecht stehende Symmetrieebene aufweist.

Die Wickel können beispielsweise aufeinander liegend gelagert werden. Dies bedingt aber, dass der Kern in axialer Richtung eine gleiche oder geringere Ausdehnung hat als die aufgewickelten Druckprodukte. Nur so ergeben sich stabile Stapel von Wickeln. Damit dieselben Kerne für Wickel von Druckprodukten verschiedener Breite verwendet werden können, ist es vorteilhaft, sie derart zu dimensionieren, dass ihre axiale Ausdehnung höchstens gleich gross ist wie dieselbe Ausdehnung der schmalsten zu wickelnden Produkte. Dies führt aber andererseits dazu, dass in den Wickeln breiterer Produkte die äusseren Bereiche der Produkte vom Wickelkern nicht gestützt sind, was zu unerwünschten Deformationen führen kann, dies insbesondere bei empfindlichen Produkten und längerer Lagerung. Ferner können diese äusseren Bereiche beim Manipulieren, das wie bereits erwähnt meist mit einem Eingreifen in den Hohlraum des Kerns verbunden ist, verletzt werden, was ebenfalls nicht erwünscht ist.

In der EP 453765 A1 derselben Anmelderin werden Wickelkerne beschrieben, deren in axialer Richtung aussen liegende Bereiche in Form von voneinander beabstandeten Vorsprüngen ausgebildet sind. Derartige Kerne oder entsprechende Wickel von Druckprodukten, die schmaler sind als der Kern, werden derart gestapelt, dass die Vorsprünge eines Kerns in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen des darunterliegenden Kerns eingreifen. Dadurch entstehen sehr stabile Stapel und die Druckprodukte sind auch in ihren äussersten Bereichen durch den Kern gestützt, wobei dies für in bestimmten Grenzen liegende, verschiedene Druckproduktebreiten gilt. Das Stapeln muss aber sehr sorgfältig vorgenommen werden, da die Vorsprünge genau auf die Zwischenräume ausgerichtet werden müssen und schon geringe Abweichungen von einer genau koaxialen Position der aufeinander zu stapelnden Wickel kann zu Verletzungen der Produktekanten in den Zwischenräumen zwischen den Vorsprüngen führen.

In der Publikation DE-33 12 178-A1 wird eine Spule beschrieben, die aus zwei Nabenteilen besteht, die je aus einem hohlzylindrischen Teil und einem Endflansch bestehen. Die beiden hohlzylindrischen Teile weisen voneinander verschiedene Durchmesser auf, derart, dass sie ineinander geschoben werden können. Ferner weisen sie Mittel auf, mit denen die beiden hohlzylindrischen Teile in verschiedenen relativen Positionen, in denen die aus den beiden Nabenteilen bestehende Spule verschiedenen axiale Längen aufweist, arretierbar sind.

Die erfindungsgemässe Aufgabe besteht nun darin, einen Wickelkern der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen axiale Ausdehnung sich problemlos an die Breite des Wickelgutes anpassen lässt und der darüber hinaus von beiden Stirnseiten aus in möglichst übereinstimmender Weise mittels z. B. Werkzeugen etc. ergriffen und gehandhabt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Wickelkern, wie er in Patentanspruch 1 definiert ist.

Die axiale Ausdehnung des erfindungsgemässen Wickelkerns ist entsprechend der Breite des aufzuwickelnden Produkts einstellbar und zwar unter Aufrechterhaltung der Symmetrieebene des Kerns. Das heisst mit anderen Worten, die axiale Ausdehnung mindestens der äusseren Mantelfläche des Hohlzylinders, die das Stützelement für die aufgewickelten Druckprodukte bildet, ist beidseitig symmetrisch in bestimmten Grenzen einstellbar. Dies kann auf verschiedene Arten realisiert werden: durch Ansetzen entsprechender Erweiterungsringe an einen Kern mit einer minimalen Zylinderhöhe, durch Einstellen der axialen Ausdehnung von in der Mantelfläche vorgesehenen Unterbrechungen oder durch Auf- bzw. Wegfalten von entsprechend ausgestalteten Mantelflächenteilen.

Auf die die Druckprodukte stützende Mantelfläche der Wickelkerne wirken weder während dem Wickeln (horizontale Wickelachse) noch während der Wickellagerung mit horizontaler Wickelachse nennenswerte axiale Kräfte. Werden die Wickel mit vertikaler Achse, also liegend gelagert wirken auf die Wickelkerne ebenfalls keine nennenswerten axialen Kräfte, wenn die axiale Ausdehnung des Kerns nicht grösser ist als diejenige der Druckprodukte und der Kern genau zentrisch im Wickel positioniert ist. Die axialen Belastungen des Kerns steigen aber beim Lagern mit vertikaler Wickelachse sofort, wenn dieser auch nur in geringem Masse in axialer Richtung aus dem Wickel vorsteht. Die im folgenden aufgeführten Ausführungsformen von erfindungsgemässen Wickelkernen sind in axialer Richtung verschieden belastbar, das heisst je nach Ausführungsform und Anwendung (Art der Lagerung) muss die Einstellung der Zylinderhöhe sehr genau oder weniger genau sein.

Die radial auf einen Wickelkern wirkenden Kräfte sind die Spannung des Wickelbandes, die von allen Seiten wirkt, und bei horizontaler Wickelachse das Gewicht der Druckprodukte über dem Kern. Beide Kräfte werden während dem Wikeln durch die Zentrifugalkraft verringert. Die radiale Belastung der einzustellenden, axial aussen liegenden Bereiche der Mantelfläche, die als Stützfläche für die aufgewickelten Druckprodukte dient, ist also beim Lagern von Wickeln mit horizontaler Wickelachse am grössten, insbesondere dann, wenn die aufgewickelten Produkte in axialer Richtung steif sind, sodass die durch das gespannte Wickelband ausgeübte radiale Kraft sich über die ganze Zylinderhöhe verteilt.

Für das Wickeln von Druckprodukten typisch wünschbare, die Erfindung aber in keiner Weise einschränkende Zylinderhöhen sind beispielsweise eine minimale Höhe von 190 mm und eine maximale Höhe von 450 mm, derart, dass die Höhe beidseitig um einen Bereich von je 130 mm einstellbar sein soll.

Damit das Aufwickeln des Wickelbandes auf den leeren Wickelkern möglichst nicht beeinträchtigt ist, insbesondere damit die Einstellung der Zylinderhöhe bei aufgewickeltem Wickelband vorgenommen werden kann, ist der axial mittlere Bereich der äusseren Mantelfläche auf der das Band bei leerem Kern aufgewickelt ist, von der Einstellung nicht betroffen. Damit die Manipulation des leeren Wickelkerns oder des Wickels nicht beeinträchtigt wird, ist der innere Hohlraum des Kerns unabhängig von der Zylinderhöhe, insbesondere die darin meist mittig angeordneten Haltemittel, zugänglich, das heisst, die für die Einstellung der Zylinderhöhe notwendigen Mittel sind aussen in der Mantelfläche integriert oder an der äussersten Peripherie des Innenraumes angeordnet.

Aus diesen Gründen basiert der erfindungsgemässe Kern vorteilhafterweise auf einem Mittelkern, der eine minimale axiale Ausdehnung hat und in dem die Haltemittel angeordnet sind.

Im folgenden sollen einige beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns detailliert beschrieben werden. Der Beschreibung dienen auch die Figuren, die die folgenden Ausführungsformen von erfindungsgemässen Wickelkernen oder Teilen davon jeweils entlang der Rotationsachse geschnitten zeigen:

Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Wickelkerns mit Erweiterungsringen;

Fig. 2 und 3 Varianten für die Befestigung von Erweiterungsringen an einem Mittelkern;

Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns mit einstellbarer Überlappung von Mittelkern und Einstellringen;

Fig. 5 bis 10 Varianten für einstellbare Befestigungen zwischen sich überlappendem Mittelkern und Einstellring oder sich überlappenden Einstellringen;

Fig. 11 bis 13 beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns mit Mittelkern und Einstellringen ohne Überlappung;

Fig. 14 beispielhafte Fixierungsmittel für die Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns gemäss Fig. 13.

Fig. 15a und 15b eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns mit axial ausgerichteten Mantelelementen;

Fig. 16 eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns mit spiralig angeordneten Mantelelementen;

Fig. 17 bis 19 beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns mit auf bzw. wegfaltbaren Mantelflächenteilen;

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns, der für eine Einstellung der Zylinderhöhe Erweiterungsringe aufweist. Der Wickelkern ist als Schnitt entlang der Rotationsachse R dargestellt und zeigt nur die Kernhälfte über der Symmetrieebene S vollständig. Dieser Wickelkern besteht aus einem Mittelkern 10, der in seinem zylindrischen Innenraum 11 Haltemittel 12 aufweist und auf den das Wickelband 13 aufgewickelt ist, und aus mindestens einem Paar von Erweiterungsringen. Die Figur zeigt je einen von zwei Paaren von Erweiterungsringen 20 und 21. Dabei sind für verschiedene, diskrete Zylinderhöhen je Paare von Erweiterungsringen mit verschiedenen axialen Ausdehnungen, mehrere Paare von Erweiterungsringen mit einer gleichen axialen Ausdehnung oder entsprechende Kombinationen einsetzbar. Der Wickelkern kommt also ohne oder mit einem Paar oder mit mehreren Paaren von Erweiterungsringen in den Einsatz.

Als Befestigungsmittel zur Befestigung der Erweiterungsringe an den Mittelkern und von weiteren Erweiterungsringen an bereits befestigte Erweiterungsringe dienen gemäss Fig. 1 Innengewinde 14 am Mittelkern 10, Innengewinde 23 an den Erweiterungsringen 20, 21 und Aussengewinde 22 an den Erweiterungsringen. Innen- und Aussengewinde können auch vertauscht werden.

Fig. 2 zeigt im Detail eine weitere beispielhafte Variante von Befestigungsmitteln für die Erweiterungsringe. Anstelle der Innen- und Aussengewinde (Fig. 1) sind eine Nut 25 und ein Kamm 15 vorgesehen. Ist das Material, aus dem der Erweiterungsring 20 und/oder der Mittelkern 10 gefertigt sind, genügend elastisch, kann die Nut durch eine axial wirkende Kraft über den Kamm geschnappt werden. Ist der Ring nicht elastisch, ist er offen und weist über die Öffnung beispielsweise einen Kipphebelverschluss 26 auf. Bei offenem Kipphebelverschluss ist der Durchmesser des Ringes genügend gross, um die Nut 25 über den Kamm 15 zu schieben, liegt die Nut über dem Kamm und ist der Kipphebelverschluss geschlossen, ist der Ring am Mittelkern oder entsprechend an einem anderen Ring befestigt. In der Ausführungsform gemäss Fig. 2 ist es nicht notwendig, dass Nut und/oder Kamm sich um den gesamten Umfang von Mittelkern und Erweiterungsring erstrecken.

Fig. 3 zeigt als weiteres beispielhaftes Befestigungsmittel zwischen Mittelkern 10 und Erweiterungsring (20) einen Bajonettverschluss, bestehend aus Anformungen 27 und entsprechend geformten Ausnehmungen 17, die je an Erweiterungsring 20 oder Mittelkern 10 angebracht sind.

Der Vorteil der Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns mit Erweiterungsringen gemäss Fig. 1 bis 3 besteht darin, dass in jedem Falle die Mantelfläche des Wickelkerns bis auf die sehr schmalen Spalten zwischen Mittelkern 10 und Erweiterungsringen 20 und zwischen den verschiedenen Erweiterungsringen 20, 21 ununterbrochen ist. Ein derartiger Wickelkern kann also auch für sehr empfindliche Druckprodukte, auf denen grössere Mantelflächenunterbrüche bereits Spuren hinterlassen würden, eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Ausführungsformen gemäss Fig. 1 bis 3 besteht darin, dass sie für maximale Belastungen in axialer und radialer Richtung ausgelegt werden können, dass sie also beispielsweise auch für Anwendungen mit zwei Wickelbändern einsetzbar sind. Die Einstellung auf verschiedene Zylinderhöhen ist dabei insofern aufwendig, als die Erweiterungsringe separate Teile darstellen, die einen entsprechend günstigen Lagerplatz benötigen, damit sie immer leicht auffindbar und erreichbar sind.

Fig. 4 bis 10 zeigen beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns, dessen Zylinderhöhe durch Einstellung von mindestens einer in der Mantelfläche vorgesehenen Unterbrechung stufenlos oder zu diskreten Werten einstellbar ist, der also ohne auszutauschende Teile (verschiedene Erweiterungsringe gemäss Fig. 1 bis 3) auskommt. Der Kern besteht dabei aus einem Mittelkern und mindestens einem Paar von relativ zum Mittelkern einstellbar positionierbaren Einstellringen, die vorteilhafterweise für die übliche Handhabung nicht vollständig vom Mittelkern getrennt werden. Einstellringe und Mittelkern überlappen einander und die axiale Ausdehnung dieser Überlappung ist mit Hilfe von entsprechenden Verbindungsmitteln einstellbar. Die Überlappung erstreckt sich entweder über den ganzen Umfang des Kerns oder nur über Teile davon.

Da alle Ausführungsformen gemäss Fig. 4 bis 10 (wie auch gemäss Fig. 11 bis 19) Unterbrechungen der Mantelflächen aufweisen, in die die innersten Lagen der aufgewickelten Druckprodukte gedrückt werden, sind sie für Anwendungen mit empfindlichen Produkten und hohen radialen Belastungen weniger geeignet, dies insbesondere dann, wenn die Unterbrechungen breit und tief sind.

Fig. 4 zeigt eine derartige Ausführungsform, in der sich Mittelkern 30 und Einstellringe 40 überlappen und diese Überlappung mit Hilfe eines Gewindes einstellbar ist. Der Mittelkern 30 besitzt beidseitig ein Innengewinde 31, das eine axiale Ausdehnung hat, die im wesentlichen der erwünschten maximalen Erweiterung der Zylinderhöhe entspricht. Die Einstellringe 40 weisen entsprechende Aussengewinde 41 auf. Die Zylinderhöhe ist stufenlos einstellbar über den Einschraubgrad der Ringe in den Mittelkern, wobei die Mantelfläche eine entsprechend breite Unterbrechung U aufweist. Dank der Selbsthemmung der Gewinde braucht diese Ausführungsform keine Fixiermittel, um die Einstellringe für eine bestimmte Zylinderhöhe zu fixieren. Es ist dagegen vorteilhaft, die Gewinde derart zu gestalten, dass die Einstellringe nicht vollständig ausgeschraubt werden können.

Ausführungsformen gemäss Fig. 4 sind auch mit mehr als einem Ringpaar vorstellbar, wobei die axial inneren Ringe dann an der dem Aussengewinde gegenüberliegenden Seite ein Innengewinde wie der Mittelkern aufweisen. Mit einer Ausführungsform mit mehreren Paaren von Einstellringen können unerwünscht breite Unterbrechungen der Mantelfläche vermieden werden.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäss Fig. 1 erwähnt, können auch hier Innen- und Aussengewinde vertauscht sein.

Fig. 5 bis 10 zeigen weitere Varianten von Verbindungsmitteln zwischen Mittelkern 30 und Erweiterungsringen 40 mit einstellbarer Überlappung, die ebenfalls zwischen verschiedenen Erweiterungsringen anwendbar sind.

Fig. 5 zeigt analog zu Fig. 2 Nuten 42 und Kämme 32, von denen beispielsweise je eine gleiche Anzahl (wie dargestellt) vorgesehen sein können und die entweder als elastischer Formschluss oder in Zusammenarbeit mit einem Kipphebelverschluss (26) funktionieren. Es ist auch denkbar, dass nur ein Kamm und eine Mehrzahl von Nuten (oder umgekehrt) vorgesehen sind und dass der Kamm oder die Kämme sich nicht über den ganzen Umfang erstrecken. Auch die Anordnung von Nuten und Kämmen innen oder aussen an Mittelkern oder Ring sind beliebig vertauschbar. Mit den einstellbaren Verbindungsmitteln gemäss Fig. 4 ist eine Einstellung von diskreten Zylinderhöhen möglich.

Fig. 6 zeigt analog zu Fig. 3 einen Bajonettverschluss als Verbindung zwischen Einstellring 40 und Mittelkern 30 mit einstellbarer Überlappung, der eine Einstellung von beispielsweise drei diskreten Zylinderhöhen erlaubt. Der Bajonettverschluss besteht aus Anformungen 43 und entsprechend gestuft geformten Ausnehmungen 33, derart, dass die Anformungen 43 wahlweise auf verschiedenen Stufen 33.1, 33.2, 33.3 eingefahren und verriegelt werden können.

Fig. 7 zeigt eine Steckverbindung zwischen sich überlappendem Mittelkern 30 und Einstellring 40. Dazu sind an Einstellring und Mittelkern im Überlappungsbereich Reihen von Löchern 34, 44 angeordnet, durch die, wenn sie miteinander übereinstimmen, ein Steckstift 35 gesteckt wird, um eine bestimmte Zylinderhöhe des Wickelkerns zu fixieren. Zwei Steckstifte pro Einstellring reichen aus. Die Steckstifte sind vorteilhafterweise derart elastisch verformbar, dass sie mit einer zumutbaren Kraft eingesteckt und ausgezogen werden können, dass sie aber nicht von selbst aus den Löchern fallen.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der einstellbaren Verbindung zwischen sich überlappendem Mittelkern 30 und Einstellring 40, die auf in Schlitzen 36 bewegbaren Anformungen 46 im Überlappungsbereich zwischen Einstellring und Mittelkern beruhen. Die Schlitze 36 können dabei, wie schematisch dargestellt, spiralig angeordnet sein, sodass für die Einstellung eine Schraubbewegung durchgeführt wird. Die Schlitze können auch in axialer Richtung verlaufen. Zur Fixierung des Kerns mit einer bestimmten Zylinderhöhe sind beispielsweise die Anformungen 46 mit einem Gewinde versehen, auf dem Fixiermuttern, beispielsweise Flügelmuttern 47, vorgesehen sind, die zur Fixierung angezogen werden. Da die Flügelmuttern auf der Innenseite des Kerns sein müssen, ist es vorteilhaft, die Anformungen am gegen aussen überlappenden Teil (Mittelkern oder Einstellring) anzubringen und die Schlitze am innen überlappenden Teil.

Wenn Mittelkern 30 und Einstellring 40 genügend gut aufeinander passen, derart, dass die axiale Ausdehnung der Überlappung zwar mit einer zumutbaren Kraft eingestellt werden kann, dass sie sich aber im Gebrauch, bei dem axial keine wesentlichen Kräfte auf den Kern wirken, nicht von selbst in axialer Richtung bewegen, sind keine Fixierungsmittel notwendig. Der Kern gemäss Fig. 9 kann dann in derselben Art und Weise gehandhabt werden wie der Kern mit Einstellgewinden gemäss Fig. 4.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, die ebenfalls Mittelkern 30 und Einstellringe 40 aufweist, die einander überlappen und sehr eng aneinanderpassen. Der Mittelkern 30 weist im Überlappungsbereich regelmässig angeordnete Ausnehmungen 38 (38.1, 38.2, 38.3) verschiedener axialer Ausdehnung auf. Der Einstellring 40 weist den Ausnehmungen entsprechende Anformungen 48 auf, die alle dieselbe axiale Ausdehnung haben und von denen dieselbe Anzahl (vorteilhafterweise drei) vorgesehen ist, wie die Anzahl von Ausnehmungen derselben axialen Ausdehnung. Je nach Rotationsposition, in der der Einstellring auf den Mittelkern gesteckt ist, hat der Gesamtkern eine andere Zylinderhöhe.

Fig. 10 zeigt einstellbare Überlappungen zwischen Einstellring 40 und Mittelkern 30 elastisch verformbare Anformungen 49 am Ring 40, die in entsprechende Ausnehmungen 39 am Mittelkern 30 passen, wobei Anformung und Ausnehmung in axialer Richtung ineinander passende, gestufte Begrenzungen, beispielsweise tannenbaumförmige Verzahnungen, aufweisen, die je nach eingestellter Zylinderhöhe mehr oder weniger weit ineinander greifen. Für eine einfache Handhabung sind die Ausnehmungen 39, wie dargestellt, aussen am Mittelkern angebracht. Es ist auch möglich, die Anformungen am Mittelkern, die Ausnehmungen am Erweiterungsring vorzusehen.

Fig. 11 bis 15 zeigen beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns, bei denen zur Einstellung der Zylinderhöhe wiederum die axiale Ausdehnung von mindestens einer Unterbrechung in der Mantelfläche eingestellt wird. In diesen Fällen werden Paare von Einstellringen (60, 61. . .) gegenüber einem Mittelkern 50 verschoben, ohne dass eine Überlappung zwischen Mittelkern und Ringen besteht. Dafür werden in ihrer axialen Ausdehnung einstellbare Befestigungsmittel zwischen Mittelkern und Einstellring eingesetzt.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns mit relativ zu einem Mittelkern 50 je beispielsweise zwei auf Stäben 51 verschiebbaren Ringen 60 und 61. Die Stäbe sind, wie mit den Pfeilen A angedeutet, für eine Verkleinerung der Zylinderhöhe in inneren Anformungen 52 des Mittelkerns 50 oder in entsprechenden Löchern in einer generell dickeren Wandung versenkbar und für eine Vergrösserung der Zylinderhöhe daraus ausziehbar. Die Stäbe 51 sind beispielsweise mit Fixierschrauben 53 in einer bestimmten Auszugsposition fixierbar. Die Ringe 60 und 61 weisen vorteilhafterweise die gleichen oder ähnliche innere Anformungen 52 auf wie der Mittelkern 50 durch die die Stäbe 51 reichen, wobei der axial äusserste Ring 60 mittels beispielsweise ixen Schrauben 54 an den Stabenden befestigt ist und der innere Ring 61, der entlang den Stäben verschiebbar ist, mittels Fixierschrauben 53 in einer bestimmten Position fixierbar ist. Selbstverständlich sind auch andere, teilweise lösbare Fixiermittel denkbar, mit denen die Stäbe in den Anformungen des Mittelkerns und die Ringe an den Stäben fixierbar sind. Selbstverständlich sind auch beidseitig des Mittelkerns je mehr als zwei Ringe 60 und 61 oder nur ein Ring möglich.

Die Abstände zwischen dem Mittelkern 50 und dem inneren Ring 61 und zwischen den Ringen 60 und 61 werden durch entsprechende Positionierung des Ringes 61 vorteilhafterweise regelmässig eingestellt. Die Einstellung eines derartigen Kerns von einer Zylinderhöhe zu einer anderen ist relativ aufwendig, da pro Stab 51 je ein und pro innerem Ring 61 mindestens je ein Fixiermittel gelöst und wieder aktiviert werden muss. Handelt es sich bei den Fixiermitteln um beispielsweise elastische Klammern ist dieser Aufwand aber bedeutend kleiner als für Fixierschrauben.

Fig. 12 zeigt noch eine Ausführungsform, die ähnlich aufgebaut ist, wie die Ausführungsform gemäss Fig. 11, deren Einstellung aber etwas einfacher ist. Statt dass die Stäbe 51 in Anformungen beliebig tief versenkbar sind, sind für die Stäbe in der Wandung des Mittelkerns 50 oder in entsprechenden Anformungen regelmässig über den Umfang verteilt, axial verlaufende Löcher 55 verschiedener Tiefe vorgesehen und zwar immer soviele Löcher gleicher Tiefe, wie Stäbe vorgesehen sind, beispielsweise drei. Bestimmte Zylinderhöhen können eingestellt werden durch Ausziehen der Stäbe 51 aus den Löchern 55, Verdrehen der Anordnung von Einstellringen und Stäben gegenüber dem Mittelkern und Wiedereinstecken in Löcher 55 einer anderen Tiefe. Passen die Stäbe sehr gut in die Löcher sind keine Fixiermittel notwendig. Damit die Stäbe in den Löchern fixiert sind, können die Stäbe mit elastisch deformierbaren Teilen versehen sein, die sich in entsprechende Erweiterungen der Löcher deformieren.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns, in der wiederum eine beliebige Anzahl, beispielsweise drei, von gegenüber einem Mittelkern 50 beidseitig verschiebbaren Paaren von Einstellringen 60, 61 und 62 vorgesehen sind. Mittelkern 50 und Ringe 60 bis 62 sind mittels um den Radius des Kerns biegbare, in den anderen Richtungen aber steife Bänder 56 beispielsweise aus Federstahl voneinander beabstandet miteinander verbunden und zwar mit Verbindungen, die eine relative Drehung zwischen Stahlband 56 und Mittelkern 50 bzw. Ring 60, 61 oder 62 erlaubt. Für die grösste Zylinderhöhe sind die Bänder 56 axial ausgerichtet und haben Mittelkern 50 und Ringe 60 bis 62 die grössten Abstände voneinander (ausgezogene Position). Zur Verkleinerung der Zylinderhöhe wird der äusserste Ring 60 gegenüber dem Mittelkern 50 verdreht, wodurch die Stahlbänder sich spiralig ausrichten und die Abstände zwischen Mittelkern 50 und Ringen 60 bis 62 sich verkleinern (beispielsweise strichpunktierte Position). Zur Fixierung einer bestimmten Position der Einstellringe reicht theoretisch die Blockierung von nur einer der drehbaren Verbindungen mit beliebigen Mitteln. Praktisch wird es vorteilhaft sein, mehr als eine Drehverbindung zu blockieren.

Gegenüber der Ausführungsform gemäss Fig. 11 oder 12 ist die Einstellung der Ausführungsform gemäss Fig. 13 bedeutend einfacher, da beim Einstellen automatisch ein regelmässiger Abstand zwischen den Einstellringen erstellt wird. Der Charakter der Mantelfläche mit mehreren, je nach Zylinderhöhe breiteren oder schmaleren Unterbrüchen ist derselbe. Auch hier ist eine Ausführungsform mit nur einem Ring 60 ebenfalls denkbar, deren Einstellung nicht einfacher wird, deren Nachteil durch den breiten Unterbruch der Mantelfläche aber derselbe ist wie für die Ausführungsform gemäss Fig. 11 oder 12 mit nur einem Einstellring.

Fig. 14 zeigt noch beispielhafte Fixiermittel für den Wickelkern gemäss Fig. 13. Es handelt sich dabei um eine Schablone 57, die im Bereich der drehbaren Befestigung eines der Bänder 56 (in zwei Positionen 56 und 56' dargestellt) im auf der Innenfläche des Mittelkernes 50 angeordnet ist und in ihrer Form eine Wiederholung eines Gegenstückes der Ausformung des Endbereiches des Bandes 56 darstellt, beispielsweise eine Reihe von Zacken. Mit Hilfe von beispielsweise einer Stellschraube 58 wird der Endbereich des Bandes aus der Schablone (aus der Papierebene der Darstellung) herausgehoben, wodurch das Band und damit alle anderen Bänder gegenüber dem Mittelkern verdrehbar wird. In der gewünschten Drehposition wird der Endbereich des Bandes wieder in die Schablone abgesenkt und der Kern mit der gewünschten Zylinderhöhe dadurch fixiert.

Fig. 15a und 15b zeigen eine weitere beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns, in dem die Mantelfläche aus einer Vielzahl gegeneinander axial verschiebbarer, schmaler Mantelelemente 71 besteht, die im Mittelkern 70 geführt und in den beiden axialen Aussenbereichen abwechslungsweise durch je einen Aussenring 80 zusammengehalten sind. Fig. 15a zeigt einen Teil eines Schnitts entlang der Rotationsachse, Fig. 15b einen Teil eines Schnittes parallel zur Symmetrieebene S durch den Mittelkern 70.

Aus der Fig. 15b ist ersichtlich, dass die Mantelelemente 71 vorteilhafterweise einen Querschnitt haben, der auf einem äusseren Bereich eine dem Kernradius entsprechende Krümmung aufweist und der von der Wandung des Mittelkerns auf einem Umfang von mehr als 180° umgeben ist. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Wandung des Mittelkerns die Mantelelemente radial in einem sehr geringen Masse überragt, derart, dass die Mantelfläche im Bereiche des Mittelkerns leicht uneben ist, dadurch aber die vom aufgewickelten Wickelband auf die Mantelelemente wirkende Kraft verkleinert wird und eine Verschiebung dieser Elemente nicht zu stark behindert. Wandungen für Mittelkerne 70 und Mantelelemente 71 wie sie in den Fig. 15a und 15b dargestellt sind, sind beispielsweise aus Kunststoff herstellbar und die Mantelelemente 71 sind durch elastische Verformung der Wandung des Mittelkerns in die dafür vorgesehenen Öffnungen einführbar und in diesen in axialer Richtung verschiebbar, ohne dass spezielle Fixiermittel vorgesehen werden müssten.

Der Vorteil einer Ausführungsform gemäss Fig. 15a und 15b liegt darin, dass die Mantelflächenunterbrechungen sich nur über sehr kurze Strecken (Breite der Mantelelemente) über den Umfang erstrecken, derart, dass sie schadlos in axialer Richtung ein grösseres Ausmass annehmen können.

Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns, die ebenfalls aus schmalen Mantelelementen besteht, die aber in dieser Ausführungsform spiralig angeordnet sind. Der Wickelkern besteht aus einem Mittelkern 90, an dem beidseitig Kernspiralen 91 angeordnet sind, wobei die Kernspiralen 91 denselben Aussendurchmesser aufweisen wie der Mittelkern 90. In diesen Kernspiralen 91 drehbar angeordnet sind entsprechend ausgebildete Einstellspiralen 100 mit einem gleichen Aussendurchmesser, die durch Verdrehen gegen den Mittelkern 90 und gleichzeitiges Aus- oder Einschrauben in die Kernspiralen 91 zur Einstellung der Zylinderhöhe dienen.

Vorteilhafterweise werden die Spiralen 91 und 100 durch im Bereiche der Kernspirale 91 angeordnete Stützen 92 in einer koaxialen Position gehalten und sind derart ausgebildet dass es nicht möglich ist, die Einstellspirale 100 vollständig aus der Kernspirale hinaus zu drehen. Statt der Stützen 92 können auch entsprechend ausgeformte, ineinandergreifende oder relativ zur Rotationsachse schief ausgerichtete Berührungsflächen 91.1 und 100.1 zwischen den Spiralen 91 und 100 vorgesehen sein, die beispielsweise aus Kunststoff herstellbar sind und bei genügender Elastizität des Materials auch ineinander bringbar sind. Der Querschnitt der Spiralenwindungen ist vorteilhafterweise derart, dass diese eine möglichst glatte Mantelfläche bilden, also derart, dass sie wenigstens gegen den Aussenumfang eine axial ausgerichtete, gradlinige Begrenzung aufweisen.

Wenn die Spiralen 91 und 100 sehr gut ineinander passen und ihre Steigung nicht zu gross ist, kann die Selbsthemmung des Systems genügen, um die Spiralen in jeder gegenseitigen Position zu fixieren.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 16 ist in der Herstellung relativ aufwendig. Ihr Vorteil besteht in der nicht über die Breite der Spiralenumgänge steigenden Breite der Mantelflächenunterbrüche und in der einfachen Art der Einstellung für verschiedene Zylinderhöhen. Auch für diese Ausführungsform kann je nach Auslegung die Steifheit gegenüber der Rotationsachse die Anwendungsmöglichkeiten begrenzen.

Fig. 17 bis 19 zeigen noch beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wickelkerns, die weg- bzw. auffaltbare Mantelflächenteile aufweisen und deren Zylinderhöhe variiert wird, indem eine entsprechende Anzahl dieser Mantelflächenteile aufgefaltet wird. Alle Ausführungsformen gemäss Fig. 17 bis 19 haben in den axial aussen liegenden Bereichen der Mantelfläche nur eine begrenzte Steifheit gegenüber der Rotationsachse, derart, dass sie radial nicht zu stark belastbar sind.

Fig. 17 zeigt eine derartige Ausführungsform auf dem Prinzip einer rund um ihren Aussenumfang mit einer Membran überzogenen Spiralfeder 120, die beidseitig an einem Mittelkern 110 angeordnet ist. Die Spiralfeder 121 ist beispielsweise in dem im oberen Bereich der Figur dargestellten Zustand, also ausgezogen, spannungsfrei und kann unter Anwendung einer axialen Kraft komprimiert werden (im unteren Teil der Figur). Die Membran 122 ist radial derart elastisch vorgespannt, dass sie sich bei einer Komprimierung der Spiralfeder 121 gegen einen kleineren Radius faltet, das heisst von der Mantelfläche weg. Die Membran 122 ist im spannungslosen Zustand der Spiralfeder 121 axial ausgestreckt und bildet die Mantelfläche. Zwischen je Paaren von benachbarten Windungen der Spiralfeder 121 sind auf deren innerer Seite Fixierungsmittel (nicht dargestellt) mit je zwei Fixierpositionen, beispielsweise in Form von Doppelhaken, vorgesehen, mit denen die Windungen entweder in komprimiertem Zustand mit weggefaltetem Membran- oder Mantelflächenteil dazwischen, oder in spannungslosem Zustand mit aufgefaltetem Membran- oder Mantelflächenteil dazwischen fixierbar sind.

Das Verhältnis der Anzahl Windungen mit weggefaltetem Membranteil und der Anzahl Windungen mit aufgefaltetem Membranteil bestimmt die Zylinderhöhe dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns.

Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns, ebenfalls mit weg- bzw. aufaltbaren Mantelflächenteilen. Der Wickelkern weist wiederum einen Mittelkern 110 auf und eine Mehrzahl von Einstellringen 130 bis 136, die durch mit Pressluft beaufschlagbare Zwischenringe 140 bis 146 miteinander verbunden sind. Stehen die Zwischenringe unter Druck, stellen sie einen Mantelflächenteil dar, stehen sie nicht unter Druck sind sie dank ihrer Elastizität gegen das Kerninnere gefaltet. Die Zwischenringe können je einzeln mit einem Druckluft-Zuführungsventil ausgerüstet sein oder sie können in Serie an einem gemeinsamen Speisesystem angeschlossen sein. In einem solchen Falle ist es vorteilhaft, zwischen den Speisezuleitungen der einzelnen Zwischenringe Sperrventile anzubringen, die erst öffnen, wenn der benachbarte Zwischenring gefüllt ist. In einem derartigen System kann bei der Füllung mit Pressluft die für eine gewünschte Zylinderhöhe notwendige Anzahl gefüllter Zwischenringe durch die Menge zugeführter Druckluft leicht eingestellt werden.

Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Wickelkerns mit auf- bzw. wegfaltbaren Mantelflächenteilen. Der Wickelkern weist wiederum einen Mittelkern 110 auf, an dem beidseitig eine Mehrzahl von elastischen Ringen 150 bis 157 mittels einer auf der Innenseite über die Ringe gespannten Membran 160 angeordnet sind. Die Ringe sind derart elastisch, dass sie zu einem kleineren Radius komprimiert werden können, das heisst in den Zylinderinnenraum gestülpt werden können. Die Membran ist derart angeordnet, dass sie die Ringe mit möglichst kleinen axialen Abständen zusammenhält, dass sie aber zwischen allen Ringen gegen innen knickbar ist. Dabei ist die Membran insbesondere in radialer Richtung derart unelastisch, dass sie die elastische Kraft der komprimierten, eingestülpten Ringe aufnimmt, sodass diese nicht gegen die äusseren Ringe drücken und gegen diese verschiebbar bleiben. Die Anzahl der gegen innen gestülpten Ringe bestimmt die Zylinderhöhe.


Anspruch[de]
  1. 1. Wickelkern zum Wickeln von flächigen Gegenständen, der im wesentlichen hohlzylinderförmig ist und zum Ergreifen mit Haltemitteln (12) im Innern des Zylinderhohlraumes ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Mittelkern (10, 30, 50, 70, 90, 110) aufweist, in dessen Innehohlraum die Haltemittel (12) angeordnet sind und dass er zur Einstellung auf verschiedene Zylinderhöhen axial beidseitig des Mittelkerns Einstellmittel aufweist, mit denen symmetrisch zum Mittelkern die Mantelfläche in axialer Richtung verlängerbar oder verkürzbar und/oder die axiale Ausdehnung von in der Mantelfläche vorgesehenen Unterbrüchen (32) vergrösserbar oder verkleinerbar ist.
  2. 2. Wickelkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich zu den Einstellmitteln zur Fixierung einer bestimmten Zylinderhöhe Fixierungsmittel aufweist.
  3. 3. Wickelkern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Paar von Erweiterungsringen (20, 21), die beidseitig am Mittelkern (10) befestigbar sind, aufweist.
  4. 4. Wickelkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Paare von Erweiterungsringen (20, 21) mit gleichen oder verschiedenen axialen Ausdehnungen vorgesehen sind.
  5. 5. Wickelkern nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsringe (20, 21) mittels Gewinden (14, 22, 23), elastischen Schnappverschlüssen (15, 25), verschliessbaren Nut-und-Kamm-Verbindungen (15, 25, 26) oder Bajonettverschlüssen (17, 27) am Mittelkern (10) oder aneinander befestigbar sind.
  6. 6. Wickelkern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei beidseitig vom Mittelkern (30) angebrachte Einstellringe (40) aufweist, wobei Mittelkern und Einstellringe einander überlappend miteinander verbunden sind und die axiale Ausdehnung dieser Überlappung einstellbar ist.
  7. 7. Wickelkern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich einstellbare Überlappungen zwischen zwei auf derselben Seite des Mittelkerns (30) angebrachten Einstellringen vorgesehen sind.
  8. 8. Wickelkern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der einstellbaren Überlappung, die sich um den ganzen Kernumfang erstreckt, ein Gewinde (31/41) vorgesehen ist.
  9. 9. Wickelkern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der einstellbaren Überlappung, die sich mindestens über mehrere Teile des Kernumfanges erstreckt, eine Mehrzahl von wählbaren Schnappverschlüssen (32/42), von verschliessbaren Nut-und-Kamm- Verbindungen (32/42/26), von Bajonettverschlüssen (33/43) oder von Steckverbindungen (34/44/35) vorgesehen sind.
  10. 10. Wickelkern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der einstellbaren Überlappung, die sich mindestens über mehrere Bereiche des Kernumfanges erstreckt, in spiralig oder axial ausgerichteten Schlitzen (36) bewegbare Anformungen (46) vorgesehen sind.
  11. 11. Wickelkern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung einer bestimmten Zylinderhöhe an den Anformungen (46) Gewinde und darauf angebrachte Fixiermuttern (47) vorgesehen sind.
  12. 12. Wickelkern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Überlappung aus mindestens zwei regelmässig über den Kernumfang angeordneten Anformungen (48) mit derselben axialen Ausdehnung und aus mindestens zwei Gruppen von gleich vielen, den Anformungen entsprechenden Ausnehmungen (38) besteht, wobei die Ausnehmungen derselben Gruppe dieselbe axiale Ausdehnung, Ausnehmungen verschiedener Gruppen verschiedene 2 axiale Ausdehnungen haben und die Anformungen wahlweise in eine der Gruppen von Ausnehmungen einführbar sind.
  13. 13. Wickelkern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Überlappung aus einer Mehrzahl von Anformungen (49) und Ausnehmungen (39) besteht, wobei Anformungen und Ausnehmungen in axialer Richtung einander entsprechende gestufte Begrenzungen aufweisen.
  14. 14. Wickelkern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Paar von am Mittelring (50) befestigbaren Einstellringen (60, 61, 62) aufweist, wobei mindestens der Abstand zwischen Einstellringen (60, 61, 62) mit Hilfe von in ihrer axialen Ausdehnung veänderbaren Befestigungsmitteln einstellbar ist.
  15. 15. Wickelkern nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel im Mittelkern (50) versenkbare Stäbe (51) sind.
  16. 16. Wickelkern nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel in nur einer Richtung biegbare, mit dem Mittelkern (50) und den Einstellringen (60, 61, 62) drehbar verbundene Bänder (56) sind.
  17. 17. Wickelkern nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der Bänder (56) in bestimmten Drehpositionen gegenüber dem Mittelkern (50) eine in ihrer Form einer Wiederholung der Ausformung des Endbereiches eines der Bänder entsprechende Schablone (57), die auf der Innenfläche des Mittelkerns angeordnet ist, vorgesehen ist und ein Mittel zum Herausheben des Endbereiches aus der Schablone.
  18. 18. Wickelkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er im Mittelkern (70) axial verschiebbar geführte, axial ausgerichtete Mantelelemente (71) aufweist, wobei die Mantelelemente (71) abwechslungsweise an je einem Aussenring (80) befestigt sind.
  19. 19. Wickelkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er am Mittelkern (90) beidseitig angebrachte, den Kern axial verlängernde Kernspiralen (91) aufweist, deren Aussendurchmesser derselbe ist wie der Aussendurchmesser des Mittelkerns und dass in den Kernspiralen Einstellspiralen (100) angeordnet sind, die ebenfalls denselben Aussendurchmesser aufweisen und in den Kernspiralen zur Zylinderhöheneistellung drehbar sind.
  20. 20. Wickelkern nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung der Spiralen (91, 100) ineinander Stützen (92) vorgesehen sind oder die Berührungsflächen der Spiralen ineinandergreifend oder schief zur Rotationsachse ausgestaltet sind.
  21. 21. Wickelkern nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Spiralenumgänge wenigstens im Bereiche des Aussenumfanges der Spirale (91, 100) eine parallel zur Rotationsachse ausgerichtet, gradlinige Begrenzung aufweist.
  22. 22. Wickelkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er beidseitig vom Mittelkern (110) weg- bzw. auffaltbare Mantelflächenteile aufweist.
  23. 23. Wickelkern nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass er beidseitig am Mittelkern (110) angeordnet je eine mit einer Membran (122) überspannte Spiralfeder (121) aufweist, deren Windungen mit Fixiermitteln paarweise entweder in einem komprimierten Zustand mit weggefaltetem Membranteil dazwischen oder in einem weniger komprimierten oder spannungslosen Zustand mit gestrecktem Membranteil dazwischen fixierbar sind.
  24. 24. Wickelkern nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen Einstellringen (130 bis 136) angeordnete, mit Druck beaufschlagbare Zwischenringe (140 bis 146) aufweist.
  25. 25. Wickelkern nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer über deren innere Oberfläche gespannte Membran (160) verbundene elastische Ringe (150 bis 157) aufweist und dass diese Ringe derart elastisch sind, dass sie gegen den Zylinderhohlraum des Wickelkerns stülpbar sind.






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