DE102008005608A1

DE102008005608A1 - Verpackungsvorrichtung und -verfahren zum Gruppieren einer Packformation von Gebinden

Info

Publication number: DE102008005608A1
Application number: DE102008005608A
Authority: DE
Inventors: Thomas Matheyka; Volker Till
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: PL2240369T3; DE102008005608B4; WO2009092417A1; US9334070B2; EP2240369B1; EP2240369A1; US20110167771A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verpackungs- und Gruppiervorrichtung für Verpackungseinheiten (2), insbesondere Beutel, Kartons, Trays, Tüten, Menüschalen usw., und umfasst mindestens eine Zuführungsstrecke, mindestens eine Gruppierungseinheit und mindestens eine Befülleinheit, wobei die Gruppierungseinheit ein Aufnahmeelement (6) zur Bildung von Schichten aus Verpackungseinheiten (2) umfasst, bei welchem mindestens eine Seitenwand durch mindestens ein Band (15) oder bandartiges Element gebildet wird und das Aufnahmeelement (6) zum Wenden oder Umlagern der eingelegten Verpackungseinheiten (2) drehbar gelagert ist, wobei die durch das mindestens eine Band (15) oder bandartige Element gebildete Seitenwand und/oder gebildeten Seitenwände bzgl. Fläche und/oder Lage veränderlich sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpackungs- und Gruppiervorrichtung für Verpackungseinheiten, insbesondere Beutel, Kartons, Trays, Tüten, Menüschalen usw., und umfasst mindestens eine Zuführungsstrecke, mindestens eine Gruppierungseinheit und mindestens eine Befülleinheit, wobei die Gruppierungseinheit ein Aufnahmeelement zur Bildung von Schichten aus Verpackungseinheiten umfasst, bei welchem mindestens eine Seitenwand durch mindestens ein Band oder bandartiges Element gebildet wird und das Aufnahmeelement zum Wenden oder Umlagern der eingelegten Verpackungseinheiten drehbar gelagert ist, wobei die durch das mindestens eine Band oder bandartige Element gebildete Seitenwand und/oder gebildeten Seitenwände bzgl. Fläche und/oder Lage veränderlich sind.
Es ist bekannt, Gebinde mit einfachem Packschema außerhalb von Versand- oder Umverpackungen aufzustapeln und/oder zu gruppieren, die Gruppe ggf. leicht zu komprimieren und dann in einen bereitgestellten Karton einzuschieben. Eine derartige Vorrichtung wird in DE 602 04 026 T2 , DE 602 07 534 T2 oder WO 2006/038796 A1 offenbart. Die Gruppe oder der Stapel an Verpackungen werden vor dem geöffneten Karton, der Um- oder Versandverpackung, in einer Gruppiervorrichtung zusammengestellt, die in der einfachsten Variante ein Bodenblech mit zwei senkrechten Seitenwänden ist. Diese Gruppierungsvorrichtung wird in der Regel von oben gefüllt, indem die Verpackungen horizontal ausgerichtet hineingeworfen oder hinein gelegt werden. Nach erreichen der gewünschten Stapelhöhe wird diese Gruppe mit einem Stempel in den bereitstehenden Karton eingeschoben. Der Stempel dient erforderlichenfalls bereits bei der Stapelbildung als Anschlag oder Ausrichtelement, indem mittels des Stempels der Stapel aus Verpackungseinheiten beim Aufschichten positioniert wird. Anschließend wird der gefüllte Karton wieder mit der Öffnung nach oben ausgerichtet, abtransportiert und verschlossen.
Zur optimalen Ausnutzung von Verpackungsraum oder aus Gründen der Präsentation ist es gewünscht, beliebige Packmuster zu erstellen, insbesondere neben der mehr oder weniger planparallelen Ausrichtung von liegenden Verpackungen, diese auch senkrecht stehend vorzugruppieren.
Um derartige Packmuster erstellen zu können, bei welchen sehr flexible oder bruchempfindliche Einzelverpackungen nicht gleichgerichtet sind, sondern einzelne Lagen zum Beispiel quer zu einer ersten Lage oder Schicht ausgerichtet werden sollen, schlägt die WO 2007/086725 vor, die Aufnahmeeinheit zur Packmustererstellung mit zwei schwenkbaren Klappen zu versehen, auf welchen die querzustellenden Verpackungseinheiten in einem ersten Schritt liegend platziert werden. Anschließend werden die Klappen geschlossen und diese Packgruppe als Ganzes in den bereitgestellten Karton geschoben.
Eine derartige Vorrichtung schränkt die Art möglicher Packmuster stark ein und kann ein Verrutschen einzelner Verpackungen, insbesondere derjenigen, die beim Verschließen der Klappen oben liegen, nicht sicher unterbinden. Ein Verrutschen würde anschließend ggf. zu einer unzulässigen Pressung der Inhaltsstoffe und im schlimmsten Fall zur Beschädigung der Verpackung selbst führen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Verpackungs- und Gruppierungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein möglichst breites Spektrum an Packmustern ermöglicht und die Wahrscheinlichkeit der Schädigung minimiert.
Diese Aufgabe löst die erfindungsgemäße Verpackungs- und Gruppiervorrichtung für beliebige Verpackungseinheiten, wobei hier unter Verpackungseinheiten insbesondere Beutel, Trays, Tüten, Menüschalen usw. verstanden werden. Die Verpackungs- und Gruppierungseinheit ist darüber hinaus auch für quaderförmige Kartons geeignet. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Zuführungsstrecke, mindestens eine Gruppierungseinheit und mindestens eine Befülleinheit. Die Besonderheit besteht darin, dass die Gruppierungseinheit ein Aufnahmeelement zur Bildung von Schichten umfasst, bei welchem mindestens eine Seitenwand durch mindestens ein Band oder bandartiges Element gebildet wird.
Weiterhin ist das Aufnahmeelement zum Wenden oder Umlagern der eingelegten Verpackungseinheiten drehbar gelagert, wobei die durch das mindestens eine Band oder bandartige Element gebildete Seitenwand und/oder gebildeten Seitenwände bzgl. Fläche und/oder Lage veränderlich sind. Es ist möglich, die Aufnahmeeinheit nach dem Einlegen einer ersten Anzahl von Verpackungen zu wenden, um eine weitere Anzahl von Verpackungen, z. B. quer zu den ersten, anzuordnen. Dabei kann die erste Anzahl von Verpackungen und jede weitere Anzahl mit dem identischen Zuführelement, z. B. einem Vakuumgreifer, erfolgen, welcher die Verpackungen alle im wesentlichen liegend ausgerichtet von oben in das Aufnahmeelement einlegt.
Der besondere Vorteil besteht darin, dass immer eine geeignet seitliche Stütze der bereits eingelegten Verpackungen gewährleistet ist und beim Drehen automatisch die erforderliche obere Öffnung erzeugt wird, ohne dass große flächige Elemente, wie Klappen oder Stützen bewegt und verändert werden müssen.
Das Grundgerüst der Aufnahmeeinheit ist bei einer Ausführungsform ein aus Stäben oder Trägern gebildetes Gitter, ähnlich einem Käfig oder einer einfachen Zel le. Da in der Regel die Verpackungen nur einmal gegeneinander versetzt oder verdreht gruppiert werden, besteht eine verbesserte Variante darin, dass zwei direkt aneinandergrenzende Seitenflächen des Aufnahmeelements als starre Wände, Wandgitter oder dergleichen ausgebildet sind.
Um eine noch weitergehende Flexibilisierung zur erreichen oder die zulässigen Pressungen voll ausnutzen zu können, ist es in vorteilhaft, wenn das Aufnahmeelement mindestens in eine Richtung in der Größe veränderlich ist. Durch den Abschluss der seitlichen Öffnungen mit flexiblen oder anpassbaren Bändern, sind hierzu nur minimale konstruktive Vorkehrungen an der sonstigen Vorrichtung zu treffen. Sollten teilweise starre Seitenflächen vorgesehen sein, so müssen diese als veränderliche Elemente ausgebildet sein. Besonders geeignet sind Seitenwände, die als Lamellenwände, ziegelartig überlappende Schichten oder dergleichen geformt sind.
Somit besteht ein besonderer Vorteil darin, dass die Gruppierung sehr locker möglich ist und anschließend die gewünschte Dichte oder Pressung eingestellt werden kann, ohne das Packungsmuster zu destabilisieren. Um diese Größenänderung oder Pressung erschütterungsarm vorzunehmen, ist es vorteilhaft, im Rahmen oder Grundgitter der Aufnahmeeinheit mindestens einen motorischen Antrieb vorzusehen und das Grundgitter oder den Grundkörper wenigstens in Teilen teleskopartig aufzubauen.
Die Bänder sind an mindestens einem Ende außerhalb der Aufnahmeeinheit gelagert bzw. befestigt. Idealerweise sind beide Enden des Bandes oder der Bänder gelagert. Dabei weisen die Bänder an mindestens einem Bandende eine Spannvorrichtung auf. Bei einer Ausführungsform sind die Bänder auf Speicherrollen aufwickelbar oder verschiebbar gelagert. Dieser Vorgang wird motorisch angetrieben. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, parallel zur Drehbewegung des Aufnahmeelementes, das Band hin- und zurück zu beschleunigen, wodurch die Reibung zwischen der Bandoberfläche auf der einen Seite und dem Aufnahmeelement sowie den eingelegten Verpackungen auf der anderen Seite verringert wird.
Diese Speicherrollen 19 sind motorisch angetrieben. Das Verschlussband 15 läuft beidseitig des Grundkörpers 14 über Spann- und Führungselemente 20, die eine ortsfeste Basiswalze 21 und eine an einem Hebelarm 22 schwenkbar gelagerte Führungswalze 23 umfassen.
Zur weiteren Optimierung des Bandverlaufes und der Bandbewegung ist mindestens ein Spann- und Führungselemente vorgesehen, das eine ortsfeste Basiswalze und eine an einem Hebelarm schwenkbar gelagerte Führungswalze umfasst, mittels welchem das mindestens eine Band oder bandartige Element geführt wird. Diese Führungsrolle oder Führungswalze kann motorisch derart angetrieben werden, dass diese querliegend zur Bandrichtung in mindestens einer Richtung verschiebbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Aufnahmeeinheit immer optimal zu verschließen und zu verhindern, dass eingelegte Verpackungen heraus fallen.
Ebenfalls von der Erfindung umfasst ist eine sehr kompakte Variante der Verpackungs- und Gruppiervorrichtung, bei welcher die Gruppierungseinheit eine Schubvorrichtung umfasst, welche derart gelagert und antreibbar ist, dass sie Bewegungen in Achsrichtung und rotierend um diese ausführen kann, wobei die Aufnahmeeinheit oder Teile der Aufnahmeeinheit am Kopfende der Vorschubvorrichtung befestigt sind und durch diese gedreht werden können. Hierzu kann ein Rahmen am Kopfende der Vorschubvorrichtung angebracht sein, an dem die Stäbe oder Träger befestig sind, welche die Bänder führen.
Von der Erfindung ist auch ein Verpackungs- und Gruppierverfahren umfasst, insbesondere für nicht-quaderförmige Verpackungseinheiten, wie Beutel, Kartons, Trays, Tüten, Menüschalen usw., bei welchem die Verpackungs- und Gruppierungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ausführungsformen verwendet wird.
Dabei werden mindestens die folgenden Schritte durchlaufen:

a) Zuführen der Verpackungseinheiten
b) Umlagern der Verpackungseinheiten von der Zuführung in die Aufnahmeeinheit
c) Drehen der Aufnahmeeinheit um einen Winkel α
d) Umlagern weiterer Verpackungseinheiten in die Aufnahmeeinheit
e) Überführen der in der Aufnahmeeinheit gebildeten Packgruppe in eine Versand- oder Umverpackung

Nach dem Schritt d) kann in einer Variante vorgesehen werden, dass die Aufnahmeeinheit wieder in die Ausgangslage um den Winkel –α zurückgedreht oder in Richtung der ersten Drehung weiter gedreht wird, und anschließend Schritt e) ausgeführt wird.
Vorteilhaft ist es dabei, während des Schrittes c) die Spannung des mindestens einen Bandes anzupassen. Idealerweise wird während des Schrittes c) das mindestens einen Bandes in Drehrichtung bewegt. Dabei sollte das Band mit einer derartigen Geschwindigkeit angetrieben werden, dass keine oder nur eine minimale Dif ferenzgeschwindigkeit zwischen dem bewegten Band und mit diesem in Kontakt befindlichen Elementen der Aufnahmeeinheit vorliegt.
In den nachfolgenden Figuren sind beispielhaft Ausführungsformen gezeigt.
1 ist eine Überblicksdarstellung der erfindungsgemäßen Verpackungs- und Gruppierungsvorrichtung.
2 zeigt als skizzenhafte Seitenansicht die Aufnahmeeinheit mit der dazugehörigen Bandanordnung und der Bandaufhängung.
3 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung die Grundkonstruktion bzw. -körper der Aufnahmeeinheit.
1 zeigt die erfindungsgemäße Verpackungs- und Gruppierungsvorrichtung 1 als Gesamtansicht. Die einzelnen Artikel oder Einzelverpackungen, nachstehend immer als Verpackung 2 bezeichnet, werden über einen Zuförderer 3 einer Vorgruppierungseinheit 4 zugeleitet. In der Vorgruppierungseinheit 4 mehrere Verpackungen 2 in gewünschtem Abstand einlagig positioniert und anschließend von dem Vakuumgreifer 5, hier ein Knickarmroboter, angehoben und in die Aufnahmeeinheit 6 eingelegt.
Die Details der Aufnahmeeinheit 6 sind im Zusammenhang mit der 2 näher erläutert. Der Aufnahmeeinheit 6 gegenüber ist eine Schubvorrichtung 7 angeordnet, die eine Schubstange 8, eine Schubplatte 9 und einen nicht gezeigten motorischen Antrieb umfasst und dazu dient, die fertig gruppierten Verpackungen 2 in den geöffneten Karton 10 einzuschieben.
Die leeren Kartons 10 werden über ein Transportband 11 an eine Kippvorrichtung 12 herangeführt und gegenüber der Aufnahmeeinheit 6 positioniert. In dem gezeigten Beispiel werden die Kartons 10 geöffnet über das Transportband 11 antransportiert.
Nach dem Einschieben der gruppierten Verpackungen 6 mittels der Schubvorrichtung 7, wird der Karton 10 zurück gekippt und über das Transportband 13 quer zum Transportband 11 abgeleitet. Eine derartige Vorrichtung und Verfahren ist im Prinzip bekannt.
Die 2 zeigt die erfindungsgemäße Aufnahmeeinheit 6 in fünf Verfahrensschritten I.–V. während des Beladungsvorgang. Die Bezugszeichen gelten identisch für alle der fünf Schritte, wurden aber aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mehrfach wiederholt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Aufnahmeeinheit 6 einen Grundkörper 14, des konstruktive Merkmale nicht näher dargestellt sind, eine Antriebseinheit und ein Band oder Verschlussband 15. Der Grundkörper 14 ist ein senkrecht stehendes Rohrrechteck, von dessen vier Ecken je ein Stab senkrecht in Richtung des geöffneten Kartons weist. Dieser Grundkörper oder Grundkäfig 14 hat den Vorteil, dass in Schubrichtung der Schubvorrichtung 7 keine Barrieren vorhanden sind. Die Antriebseinheit ist ebenfalls nur sehr skizzenhaft dargestellt, und umfasst zwei Lagerwalzen 16 und einen motorischen Antrieb 17, der auf ein Mitnahmeelement 18 einwirkt, welches mit dem Grundkörper 14 der Aufnahmeeinheit 6 verbunden ist.
Das Verschlussband 15 umschließt in Schritt I., dem ersten Befüllungsvorgang mit den Verpackungen 6.1, den Grundkörper 14 von drei Seiten. Die Bandenden des Verschlussbandes 15 sind auf je einer Speicherrolle 19 gehalten und aufgerollt. Diese Speicherrollen 19 sind motorisch angetrieben. Das Verschlussband 15 läuft beidseitig des Grundkörpers 14 über Spann- und Führungselemente 20, die je eine ortsfeste Basiswalze 21 und eine an einem Hebelarm 22 schwenkbar gelagerte Führungswalze 23 umfassen.
In dem gezeigten Beispiel werden die Führungswalzen 23 mittels Federelementen 24, die an den Hebelarmen 22 angreifen, dem Verschlussband 15 nachgeführt und dieses somit unter Spannung und in Position gehalten.
In 2 sind die Verfahrensschritte wie folgt dargestellt:
Schritt I.: Der Vakuumgreifer 5 legt senkrecht von oben schichtweise die Verpackungen 6.1 in einer ersten Orientierung in den Grundkörper 14 der Aufnahmeeinheit 6 ein. Der Grundkörper wird vom Verschlussband 15 an einer kurzen Seite, hier der Boden, und den beiden langen Seitenflächen umschlossen. Die Speicherrollen 19 sind nicht angetrieben.
Schritt II. zeigt den Beginn der Drehung des Grundkörpers 14 nach der vollständigen ersten Beladung. Angetrieben durch die Antriebseinheit 14 wird der Grundkörper gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Dabei wird das Verschlussband 15 von der linken Speicherrolle 19 abgerollt und auf die rechte Speicherrolle 19 aufgerollt. In den Schritten III. und IV. wird die Bewegung fortgeführt, wobei die ehemals rechte Seitenwand freigegeben wird und die ehemals den Boden darstellende kurze Fläche zur neuen Seitenfläche wird. In der gesamten Zeit wird das Verschlussband 15 durch die Führungsrollen 23 optimal nachgeführt.
Schritt V. zeigt die zweite Befüllungsphase, in welcher die Verpackungen 6.2, die quer auf den jetzt senkrecht stehenden Verpackungen 6.1 angeordnet werden. Der Vakuumgreifer 5 legt die Verpackungen 6.2 senkrecht von oben in die Aufnahmeeinheit 6 ein.
3 zeigt einen speziellen Grundkörper 14, bei welchem zwei der Wandelemente 14.1 und 14.2 als starre Platten ausgeführt sind. Diese Ausführungsform ist vor allem dann zu wählen, wenn ausschließlich 90°-Drehungen vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60204026 T2 [0002]
- DE 60207534 T2 [0002]
- WO 2006/038796 A1 [0002]
- WO 2007/086725 [0004]

Claims

Verpackungs- und Gruppiervorrichtung für Verpackungseinheiten, insbesondere Beutel, Kartons, Trays, Tüten, Menüschalen usw., umfassend mindestens eine Zuführungsstrecke, mindestens eine Gruppierungseinheit und mindestens eine Befülleinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppierungseinheit eine Aufnahmeelement zur Bildung von Schichten umfasst, bei welchem mindestens eine Seitenwand durch mindestens ein Band oder bandartiges Element gebildet wird und das Aufnahmeelement zum Wenden oder Umlagern der eingelegten Verpackungseinheiten drehbar gelagert ist, wobei die durch das mindestens eine Band oder bandartige Element gebildete Seitenwand und/oder gebildeten Seitenwände bzgl. Fläche und/oder Lage veränderlich sind.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement als Grundgerüst oder -körper einen aus Stäben oder Trägern gebildeten Käfig oder Teilkäfig aufweist.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei direkt aneinandergrenzende Seitenflächen des Aufnahmeelements als starre Wände, Wandgitter oder dergleichen ausgebildet sind.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement mindestens in eine Richtung in der Größe veränderlich ist, wobei im Falle von teilweise starren Seitenflächen, diese als in einer Ausdehnungsrichtung als veränderliche Elemente ausgebildet sind, insbesondere als Lamellenwände, ziegelartig überlappende Schichten oder dergleichen.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Größenänderungen im Rahmen oder Grundgitter der Aufnahmeeinheit mindestens ein Antrieb vorgesehen ist, insbesondere ein motorischer oder ein hydro-pneumatischer Antrieb.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder an mindestens einem Ende außerhalb der Aufnahmeeinheit gelagert sind.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder an mindestens einem Bandende eine Spannvorrichtung und/oder Bandführungsvorrichtung aufweisen.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder aufwickelbar oder verschiebbar gelagert und angetrieben sind, sodass diese parallel zur Drehbewegung des Aufnahmeelementes hin- und zurück beschleunigt werden können.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Führungsrolle oder Führungswalze vorgesehen ist, mittels welcher das mindestens eine Band oder bandartige Element geführt wird.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsrolle oder Führungswalze motorisch derart angetrieben ist, das diese querliegend zur Bandrichtung in mindestens einer Richtung verschiebbar ist.
Verpackungs- und Gruppiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppierungseinheit eine Schubvorrichtung umfasst, welche derart gelagert und antreibbar ist, dass sie Bewegungen in Achsrichtung und rotierend um diese ausführen kann, wobei die Aufnahmeeinheit oder Teile der Aufnahmeeinheit an der Vorschubvorrichtung befestigt sind und durch diese gedreht werden können.
Verpackungs- und Gruppierverfahren für Verpackungseinheiten, insbesondere Beutel, Kartons, Trays, Tüten, Menüschalen usw., dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche verwendet wird.
Verpackungs- und Gruppierverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die folgenden Schritte durchlaufen werden: a) Zuführen der Verpackungseinheiten b) Umlagern der Verpackungseinheiten von der Zuführung in die Aufnahmeeinheit c) Drehen der Aufnahmeeinheit um einen Winkel α d) Umlagern weiterer Verpackungseinheiten in die Aufnahmeeinheit e) Überführen der in der Aufnahmeeinheit gebildeten Packgruppe in eine Umverpackung.
Verpackungs- und Gruppierverfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt d) die Aufnahmeeinheit wieder in die Ausgangslage um den Winkel –α zurückgedreht oder in Richtung der ersten Drehung weiter gedreht wird, und anschließend Schritt e) ausgeführt wird.
Verpackungs- und Gruppierverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes c) die Spannung des mindestens einen Bandes angepasst wird.
Verpackungs- und Gruppierverfahren gemäß einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes c) das mindestens einen Bandes in Drehrichtung bewegt wird, insbesondere mit einer derartigen Geschwindigkeit, dass keine oder eine minimale Differenzgeschwindigkeit zwischen dem bewegten Band und mit diesem in Kontakt befindlichen Elementen der Aufnahmeeinheit vorliegt.