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Die
Erfindung betrifft eine Hubstation zum vertikalen Umsetzen eines
Gegenstands, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, in einer Oberflächenbehandlungsanlage,
umfassend eine ortsfeste Tragstruktur und einen vertikal verfahrbaren
Hubschlitten, der sich an der Tragstruktur abstützt und auf dem mindestens
eine Fördereinrichtung
angeordnet ist.
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Oberflächenbehandlungsanlagen
dienen dazu, Oberflächen
von Gegenständen
auf unterschiedliche Weise, z.B. durch Aufbringen von Lacken und anderen
Beschichtungen, zu behandeln. Häufig
enthalten derartige Anlagen mehrere einzelne Behandlungsstationen
für unterschiedliche
Behandlungsschritte, z.B. Vorbereiten, Lackieren und Trocknen. Die
zu behandelnden Gegenstände,
bei denen es sich beispielsweise um Kraftfahrzeugkarosserien oder
andere Blechteile handeln kann, werden zu diesem Zweck mit Hilfe
eines Fördersystems
von Behandlungsstation zu Behandlungsstation gefördert.
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Zur
Oberflächenbehandlungsanlage
werden hier auch solche Bereiche zwischen und nach den Behandlungsstationen
gezählt,
in denen die zu behandelnden Gegenstände lediglich gefördert, zwischengelagert
oder sortiert werden. Die Förderung, Zwischenlagerung
und Sortierung der zu behandelnden Gegenstände erfolgt häufig in
mehreren Ebenen übereinander.
In diesen Fällen
besteht die Notwendigkeit, die Gegenstände zwischen unterschiedlichen Ebenen
vertikal umzusetzen.
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Eine
vertikale Umsetzung ist auch dann erforderlich, wenn einzelne Stationen
der Oberflächenbehandlungsanlage
aus bestimmten Gründen
relativ zu anderen Stationen in anderen Ebenen angeordnet sind.
Sollen die Gegenstände
in einer Station beispielsweise mit Gasen behandelt werden, die
schwerer sind als eine umgebene Atmosphäre, so wird eine solche Behandlung
häufig
in einem abgesenkten Bereich, zum Beispiel einer Art Wanne, durchgeführt, damit
möglichst
wenig Gase über
Eintritts- und Austrittsöffnungen
des Bereichs entweichen. Bei einer Behandlung mit leichteren Gasen
oder mit Heißluft
ist es hingegen aus den gleichen Gründen günstiger, den Behandlungsbereich
höher anzuordnen.
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Im
Stand der Technik bekannte Hubstationen, die zum vertikalen Umsetzen
von Gegenständen
in Oberflächenbehandlungsanlagen
vorgesehen sind, haben einen Hubschlitten, der mit Hilfe von Führungsrollen
in vertikaler Richtung (Hubrichtung) geführt ist. Dies bedeutet, daß sich der
Hubschlitten lediglich in der Vertikalrichtung bewegen kann, in
den Richtungen senkrecht hierzu hingegen an einer Tragstruktur festgelegt
ist. Auf dem Hubschlitten ist eine Fördereinrichtung angeordnet,
bei der es sich beispielsweise um einen Rollenförderer oder einen Kettenförderer handeln
kann. Die Fördereinrichtung ermöglicht es, die
Gegenstände
von einem vorgelagerten Fördersystem
auf den Hubschlitten und von dort – nach dem vertikalen Umsetzen – an ein
nachgelagertes Fördersystem
zu übergeben.
An die Stelle der Fördersysteme
können
natürlich
auch andere Zuführgeräte wie etwa
Gabelstapler o.ä.
treten.
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Die
Fördereinrichtung
benötigt
bei ihrer Betätigung
während
dieser Übergabevorgänge Energie. Bei
bekannten Hubstationen ist der Hubschlitten deswegen über ein
Schleppkabel mit einer externen Spannungsversorgung verbunden.
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Es
hat sich allerdings gezeigt, daß derartige Schleppkabel
in der Praxis aus verschiedenen Gründen nachteilig sind. Um nämlich zu
verhindern, daß das
Schleppkabel beim Verfahren des Hubschlittens die meist noch mehr
oder weniger ungeschützten Oberflächen der
Gegenstände
berührt
oder zwischen beweglichen Teilen der Hubstation gequetscht wird, ist
im allgemeinen eine Führungsstruktur
mit mehreren beweglichen Teilen erforderlich, welche Bewegungen
des Schleppkabels auf einen vorgegebenen Raumbereich beschränkt. Insbesondere
bei Hubstationen, mit denen sich größere Höhen überwinden lassen, können derartige
Führungsstrukturen
recht aufwendig sein. Außerdem
sind Schleppkabel, die auch über
längere
Zeiträume
hinweg hohe Biegebeanspruchungen tolerieren, recht teuer. Befindet
sich die Hubstation mit dem Hubschlitten in einem warmen Bereich,
z.B. vor oder nach einem Trockner, werden die Schleppkabel nicht
nur durch die Bewegung, sondern auch durch die u.U. über 200 °C warme Umgebungsluft
stark be ansprucht. Ferner können
sich auf den Schleppkabeln und deren Führungsstrukturen Schmutzpartikel
ablagern, die bei der Bewegung wieder auf u.U. frisch lackierte
Teile fallen können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deswegen, eine Hubstation der eingangs genannten
Art derart zu verbessern, daß mit
der Verwendung von Schleppkabel zusammenhängende Probleme zumindest teilweise vermieden
werden.
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Gelöst wird
diese Aufgabe bei einer Hubstation der eingangs genannten Art durch
einen auf dem Hubschlitten angeordneten Energiespeicher, in dem Energie
zum Betätigen
der Fördereinrichtung speicherbar
ist.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Energiemengen, die zum
Fördern
der umzusetzenden Gegenstände
auf der Fördereinrichtung
erforderlich sind, in aller Regel so gering sind, daß diese
von einem auf dem Hubschlitten angeordneten Energiespeicher bereitgestellt
werden können.
Somit ist es möglich,
einen kleinen und damit leichten Energiespeicher zu verwenden, der – im Vergleich
zur bekannten Energieversorgung mit Schleppkabel – die vertikal
umsetzbare Nutzlast der Hubstation allenfalls geringfügig verringert.
Berücksichtigt
werden muß dabei
nämlich,
daß auch
die Schleppkabel und deren Führungsstrukturen
gerade bei für
größere Hubhöhen ausgelegten
Hubstationen ein nicht unbeträchtliches
Gewicht haben.
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Infolge
des nicht mehr erforderlichen Schleppkabels kann die erfindungsgemäße Hubstation
somit insgesamt preisgünstiger
hergestellt und betrieben werden.
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Da
dem Energiespeicher bei jeder Betätigung der Fördereinrichtung
Energie entzogen wird, muß er
regelmäßig wieder
aufgeladen werden. Zu diesem Zweck kann die Hubstation eine ortsfeste
Ladestation zum Aufladen des Energiespeichers umfassen.
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Vorzugsweise
umfaßt
eine solche Ladestation mindestens eine Energieübertragungseinrichtung, mit
der sich Energie in mindestens einer vorgegebenen Hubposition des
Hubschlittens auf den Energiespeicher übertragen läßt. Bei der übertragenen
Energie kann es sich prinzipiell um jede Energieform handeln, die
zu einer Erhöhung
der Energiedichte in dem Energiespeicher führt. In Betracht kommt beispielsweise
elektrische Energie, chemische Energie (Treibstoffe), mechanische
Energie oder Strahlungsenergie.
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Elektrische
Energie ist insofern vorteilhaft, als sich dadurch mit preiswerten
Komponenten rasch größere Energiemengen
in der mindestens einen Hubposition an den Energiespeicher übertragen
lassen, der dann beispielsweise als wiederaufladbarer Akkumulator
ausgebildet sein kann. Außerdem
können
mit elektrischer Energie auch elektrische Steuerungen und Meßeinrichtungen,
die im Rahmen der Steuerung der Fördereinrichtung u.U. erforderlich sind,
gespeist werden können.
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Im
einfachsten Fall umfaßt
die Energieübertragungseinrichtung
dann einen ortsfesten elektrischen Kontakt und einen beweglichen
elektrischen Kontakt, der an dem Hubschlitten angeordnet ist und in
der mindestens einen vorgegebenen Position des Hubschlittens mit
dem ortsfesten Kontakt zusammenwirkt.
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Befinden
sich in der Umgebung der Hubstation leicht entzündliche Gase oder Feststoffe,
so kann es u.U. günstiger
sein, eine Energieübertragungseinrichtung
zu verwenden, die eine induktive Übertragung elektrischer Energie
ermöglicht.
Bei einer induktiven Energieübertragung
kann es praktisch nicht zur Entstehung von Funken kommen, die sich bei
elektrischen Kontakten häufig,
z.B. bei Wackelkontakten, auftreten. Eine auf dem Induktionsprinzip beruhende
Energieübertragungseinrichtung
kann eine erste ortsfeste Induktionsschleife und eine an dem Hubschlitten
angeordnete zweite Induktionsschleife umfassen.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu einer Ladestation kann an dem Hubschlitten eine Energieerzeugungseinrichtung
befestigt sein, die aus der Relativbewegung zwischen der Tragstruktur
und dem Hubschlitten Energie gewinnt. Ein Antrieb, der die Relativbewegung
zwischen dem Hubschlitten und der Tragstruktur erzeugt, wird durch
diese Art der Energieerzeugung nur geringfügig mehr belastet, da, wie bereits
erwähnt,
die zum Fördern
der Gegenstände
in der Horizontalrichtung erforderliche Energie erheblich kleiner
ist als die Energie, die zum vertikalen Umsetzen der Gegenstände benötigt wird.
Der durch diese Art der Energieerzeugung mögliche Wegfall einer Ladestation
vereinfacht die Konstruktion der Hubstation weiter.
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Die
Energie aus der Relativbewegung zwischen der Tragstruktur und dem
Hubschlitten kann beispielsweise mit Hilfe eines Reib- oder Zahnrads gewonnen
werden, das an der Tragstruktur bei einer Vertikalbewegung des Hubschlittens
entlang rollt bzw. eine Zahnstange kämmt. Die Drehung des Rads während der
Bewegung des Hubschlittens kann dann in eine Energieform überführt werden,
die in dem Energiespeicher speicherbar ist. In Betracht kommt beispielsweise,
mit dem Rad einen Kolben anzutreiben, der den Druck eines Druckmediums
in einem Druckspeicher zu erhöhen.
Auch der Antrieb eines Schwungrads ist hier prinzipiell möglich.
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Besonders
einfach ist es jedoch, wenn die Energieerzeugungseinrichtung einen
elektrischen Generator, z.B. einen Walzendynamo, umfaßt. Die durch
die Relativbewegung erzeugte Bewegungsenergie wird auf diese Weise
in elektrische Energie umgewandelt, die in einem Akkumulator gespeichert werden
kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Hubstation,
bei der ein Akkumulator über
eine externe, über einen
Steckkontakt angeschlossene Ladestation geladen wird, wenn sich
ein Hubschlitten in einer unteren Hubposition befindet;
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2 die
in der 1 gezeigte Hubstation, wobei sich der Hubschlitten
in einer oberen Hubposition befindet;
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3 eine
Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Hubstation,
bei der ein Akkumulator während
einer Bewegung über
einen Walzendynamo geladen wird, gezeigt in der unteren Hubposition
des Hubschlittens;
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4 die
in der 3 gezeigte Hubstation, wobei sich der Hubschlitten
in einer oberen Hubposition befindet.
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Die 1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
für eine
insgesamt mit 10 bezeichnete Hubstation in einer Vorderansicht.
Die Hubstation 10 weist eine Tragstruktur 12 auf,
die aus zwei vertikalen Führungsständern 14, 16 und diese
verbindende Quertraversen 18, 20 zusammengesetzt
ist. Die Führungsständer 14, 16 sowie
die Quertraversen 18, 20 können beispielsweise aus Stahlprofilen
mit rechteckigem oder rundem Querschnitt gefertigt sein.
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An
der Tragstruktur 12 stützt
sich ein Hubschlitten 22 in nicht näher dargestellter Weise über mehrere
Führungsrollen
ab. Die Führungsrollen
liegen dabei von mehreren Seiten an den Führungsständern 14, 16 an
und gewährleisten,
daß sich
der Hubschlitten 22 frei in der Vertikalrichtung bewegen kann,
während
er senkrecht hierzu gegenüber
der Tragstruktur 12 festgelegt ist.
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An
dem Hubschlitten 22 greifen zwei Stahlseile 24, 26 an,
die über
an der oberen Quertraverse 18 befestigten Umlenkrollen 28, 30 nach
unten geführt
und dort auf Seiltrommeln 32, 34 aufgerollt sind.
Die Seiltrommeln 32, 34 können mit Hilfe eines Antriebsmotors 36 in
Drehung versetzt werden, wodurch der Hubschlitten 22 je
nach Drehrichtung der Seiltrommeln 32, 34 abgesenkt
oder angehoben wird.
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Auf
in Richtung des Betrachters weisenden Tragarmen des Hubschlittens 22 ist
eine Rollenbahn 38 befestigt, mit der vertikal umzusetzende
Gegenstände
entlang der Längsrichtung
der Quertraversen 18, 20 gefördert werden können. Die
Rollenbahn 38 umfaßt
zu diesem Zweck eine Vielzahl von Rollen 40, die über eine
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nur teilweise und gestrichelt dargestellte Kette 42 mit
einem elektrischen Rollenantrieb 44 verbunden sind. Anstelle
einer Kette 42 kann selbstverständlich auch ein Zahnriemen
o.ä. verwendet
werden.
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Der
Rollenantrieb 44 ist über
eine Leitung 45 mit einem wiederaufladbaren Akkumulator 46 verbunden.
Bei Hubstationen, die zum vertikalen Umsetzen von Kraftfahrzeugkarosserien
in Lackierstraßen verwendet
werden, genügt
eine Kapazität
des Akkumulators 46 in der Größenordnung von etwa 200 mAh.
Damit ist jede herkömmliche
Autobatterie im Prinzip als Energiespeicher für die Rollenbahn 38 geeignet.
Allerdings sind Autobatterien für
die kurzzeitigen und dann allerdings hohen Belastungen nicht ausgelegt,
so daß es
zweckmäßiger sein
kann, andere Typen von Akkumulatoren zu verwenden. Auch die Verwendung
mehrerer einzelner kleinerer Akkumulatoren mit einer Kapazität in der
Größenordnung
von jeweils etwa 100 mAh kann vorteilhaft sein.
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Der
Akkumulator 46 ist mit einem bei 47a (siehe 2)
angedeuteten Kontaktstecker verbunden, welcher in der in 1 gezeigten
unteren Hubposition mit einem entsprechenden Gegenstück 47b einer
Ladestation 48 einen elektrischen Kontakt herstellt. Am
Markt sind für
derartige Zwecke geeignete Steckeranordnungen bekannt, die unempfindlich
gegenüber
kleineren Lagetoleranzen sind und auch nach vielen tausend Steckvorgängen eine
zuverlässige
elektrische Verbindung gewährleisten.
Die Ladestation 48, deren Ladestrom in an sich bekannter Weise
auf das Lade verhalten des Akkumulators 46 abgestimmt ist,
ist über
eine Leitung 49 mit einer in der 1 nicht
erkennbaren Spannungsversorgung verbunden.
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Der
Akkumulator 46 stellt außerdem die Spannungsversorgung
einer Steuerung 50 des Rollenförderers 38 sicher,
die den Rollenantrieb 44 steuert. Die Steuerung 50 kann
dabei leitungsgebunden von Positionssensoren Lageinformationen erhalten. Ferner
kann die Steuerung 50 bei Bedarf drahtlos mit einer übergeordneten
Gesamtsteuerung der Hubstation zusammenarbeiten.
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In
der 1 ferner erkennbar ist ein Teil eines unteren
Fördersystems 54,
das ebenfalls als Rollenbahn ausgebildet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite
der Rollenbahn befindet sich auf der Höhe einer oberen Hubposition
ein oberes Fördersystems 56.
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Im
folgenden wird die Funktion der vorstehend geschilderten Hubstation 10 mit
Bezug auf die 1 und 2 erläutert.
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Es
sei angenommen, daß es
sich bei dem vertikal umzusetzenden Gegenstand um eine lackierte
Kraftfahrzeugkarosserie handelt, die in der 1 gestrichelt
mit 64 angedeutet und auf einem als Skid 66 bezeichneten
Träger
befestigt ist. Die Kraftfahrzeugkarosserie 64 soll von
dem unteren Fördersystem 54 auf
das obere Fördersystem 56 mit
Hilfe der Hubstation 10 vertikal umgesetzt werden, um die Kraftfahrzeugkarosserie 64 in
einen Trocknungsbereich zu überführen, durch
den hindurch sich das obere Fördersystem 56 erstreckt.
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Zunächst stellt
die Gesamtsteuerung sicher, daß der
Hubschlitten 22 in seine untere Hubposition überführt wird,
in der die Rollenbahn 38 auf der gleichen Höhe wie das
untere Fördersystem 54 ist.
Beim Absenken des Hubschlittens 22 wird der Kontaktstecker 47 am
Hubschlitten 22 in die Ladestation 48 eingeführt. Dadurch
steht elektrische Energie zum Aufladen des Akkumulators 46 und
zum Betätigen
des Rollenantriebs 44 zur Verfügung. Dieser treibt über die
Kette 42 die Rollen 40 an. Die Kraftfahrzeugkarosserie 64 kann
nun über
das untere Fördersystem 54 an
die Rollenbahn 38 übergeben
werden. über den
nun geschlossenen Stromkreis können
bei Bedarf auch Steuerinformationen übermittelt werden, wie dies
an sich im Stand der Technik im Zusammenhang mit Schleppkabeln bekannt
ist.
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Sobald
der Skid 66 ausschließlich
von den Rollen 40 der Rollenbahn 38 gefördert wird,
veranlaßt
die Steuerung 50 eine kontinuierliche Verringerung der
Antriebsleistung des Rollenantriebs 44. Auf diese Weise
werden die Rollen 40 und damit auch der darauf geführte Skid 66 zum
Stillstand gebracht. Dieser Zustand ist in der 1 gezeigt.
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Eine
Gesamtsteuerung der Hubstation 10 veranlaßt nun den
Antriebsmotor 36, den Hubschlitten 22 mit der
darauf angeordneten Kraftfahrzeugkarosserie 64 anzuheben,
bis die obere Hubposition erreicht ist. Nachdem der Hubschlitten 22 seine
obere Hubposition erreicht hat, veranlaßt die Steuerung 50, daß der Rollenantrieb 44 wieder
die Rollen 40 in Bewegung versetzt, wodurch der Skid 66 mit
der darauf befestigten Karosserie 64 zum oberen Fördersystem 56 hin
bewegt wird. Die Energie für
die Steuerung 50 und vor allem für den Rollenantrieb 44 wird
dabei dem Akkumulator 46 entnommen. Die Rollen des oberen
Fördersystems 56 übernehmen
schließlich den
Skid 66 und überführen die
Kraftfahrzeugkarosserie 64 in den sich anschließenden Trocknungsbereich.
Der Zustand während
der Übergabe
der Kraftfahrzeugkarosserie 64 an das obere Fördersystem 56 ist
in der 2 gezeigt.
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Die 3 und 4 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Hubstation in an die 1 und 2 angelehnten
Darstellungen. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind dabei
mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bei
der in den 3 und 4 gezeigten und
insgesamt mit 210 bezeichneten Hubstation wird der Akkumulator
nicht von einer externen Ladestation, sondern mit Hilfe eines Dynamos 70 aufgeladen. Bei
dem Dynamo 70 kann es sich z.B. um einen herkömmlichen
Walzendynamo handeln, wie er ähnlich für die Beleuchtung
von Fahrrädern
einge setzt werden. Die Rolle des Walzendynamos 70 liegt
dabei an der Tragstruktur 12, hier dem linken Führungsständer 14,
an. Bei jeder Vertikalbewegung des Hubschlittens 22 entlang
der Tragstruktur 12 wird der Walzendynamo 70 betätigt und
dadurch der Akkumulator 46 aufgeladen.
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Ansonsten
entspricht die in den 3 und 4 gezeigte
Hubstation hinsichtlich Aufbau und Funktion der Hubstation 10,
die oben mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert wurde.