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Die Erfindung betrifft eine Blasfolienanlage. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbindungseinrichtung zur Übertragung von Datenelementen mittels Kommunikationsprotokoll zwischen mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung an einem Werksstandort. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Datenelementen mittels Kommunikationsprotokoll zwischen einer Verbindungseinrichtung und mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung, insbesondere mehrerer Blasfolienanlagen an einem Werksstandort.
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Anlagen zur Kunststoffverarbeitung wie beispielsweise Blasfolienanlagen sind bekannt. Den Anlagen werden Kunststoffe in granulierter Form zugeführt, die dann in Extrudern unter hoher Druckeinwirkung zu einer viskosen Masse plastifiziert werden. Diese Masse wird in einem Blaskopf ringförmig ausgebildet und entweicht dem Blaskopf durch eine Ringdüse. Ab dem Verlassen der Ringdüse bildet die Masse bereits einen Folienschlauch. Der Folienschlauch wird nach oben entlang einer Schlauchbildungszone abgezogen, in welcher Druckluft in das Innere des Folienschlauchs eingebracht wird. Dies führt zu einem Querdehnen des Folienschlauchs. Durch ein aktives Kühlmittel für den aufsteigenden Folienschlauch wird in tolerierbarer Entfernung zur Ringdüse ein Abkühlen der Schmelze erreicht. Der Folienschlauch durchläuft auf seinem Weg nach oben einen Kalibrierkorb und anschließend eine Flachlegung, welche den Schlauch flachlegt. Die Flachlegeeinheit führt die Doppellagenfolienbahn einer Vorabquetschung zu. Dann folgt eine Abquetschung, in welcher aus dem Folienschlauch endgültig eine praktisch luftfüllungslose Doppellagenfolienbahn gebildet wird. Spätestens von dort an, eher sogar schon ab der Vorabquetschung, liegt eine Doppellagenfolienbahn vor.
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Die Produktion und Weiterverarbeitung von Kunststoffen, insbesondere von Bahnware aus Kunststoff unterliegt in jüngster Zeit einem starken Wandel. Die Möglichkeiten, bei der Produktion spezifische für den Endkunden wünschenswerte Eigenschaften zu erhalten, sind stark angewachsen, sodass die möglichen Eigenschaften der Endprodukte umfangreicher und die Endprodukte variantenreicher werden.
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Maschinen für die Produktion von Bahnware erfordern zur robusten Umsetzung neuer Produkteigenschaften in wachsendem Umfang eine Abstimmung auf die Eigenschaften der eingesetzten Rohstoffe. Gleichermaßen müssen jedoch auch die Maschinen für die Weiterverarbeitung der Bahnware in stetig wachsendem Umfang auf die Eigenschaften der Bahnware abgestimmt werden. Die Abstimmungsprozesse erfordern im speziellen einen Austausch von Daten, welche durch die steigende Anzahl an Eigenschaften immer individueller auf die einzelnen Waren angepasst werden müssen.
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Bei der Einrichtung oder beim Anfahren einer Anlage zur Kunststoffverarbeitung, insbesondere einer Blasfolienanlage, müssen oft viele unterschiedliche Parameter oder Daten eingestellt werden, was heute überwiegend noch manuell erfolgt. In der Praxis werden dabei häufig zeitaufwendige Einstellungen von Parametern bzw. Daten an technisch verschiedenen Anlagen für denselben Herstellungsprozess oder dasselbe Endprodukt vorgenommen, was die Einrichtung von Anlagen zeitaufwendig und fehlerhaft macht und folglich die Herstellungsqualität der Produkte verschlechtert. Ferner kompliziert der übliche Einsatz von Anlagen aus unterschiedlichen technischen Generationen die einfache Wiederverwendung bzw. Übertragung von Parametern aufgrund unterschiedlicher technischer Erfordernisse des jeweiligen Anlagetyps.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Übertragung von Datenelementen zwischen Anlagen zur Kunststoffverarbeitung zu verbessern oder alternative Lösungen bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verbindungseinrichtung zur Übertragung von Datenelementen mittels Kommunikationsprotokoll zwischen mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung, insbesondere mehrerer Blasfolienanlagen, an einem Werksstandort.
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Die Verbindungseinrichtung umfasst mehrere Anlagen mit unterschiedlichen Anlagentypen. Die Verbindungseinrichtung weist eine Administrierungseinheit auf. Die Administrierungseinheit weist Zuordnungsmittel für ein Mapping von Datenelementen unterschiedlicher Anlagentypen in Abhängigkeit eines Anlagetyps und eines dem jeweiligen Anlagetyp zugewiesenen Kommunikationsprotokolls auf.
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Mit der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung wird ermöglicht, dass die Übertragung von Datenelementen oder Informationen mit Hilfe eines angepassten bzw. konvertierten Datenelements, insbesondere die Einrichtung oder das Anfahren von Anlagen unterschiedlichen Anlagetyps, wie beispielsweise Blasfolienanlagen unterschiedlicher technischer Generation, besonders vorteilhaft vereinfacht.
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Hiermit kann unter anderem eine schnelle Anpassungsfähigkeit von Produktionsanlagen vorteilhaft erreicht werden, wodurch die Individualisierung von Produkten ökonomisch vorangetrieben werden kann und die Herstellungsqualität von Produkten zuverlässiger erreicht werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Administrierungseinheit Zuordnungsmittel für ein Mapping von Datenelementen mittels einer Anpassung eines Datenelements eines ersten Anlagetyps für die Verwendung des Datenelements in einem zweiten Anlagetyp in Abhängigkeit eines für den zweiten Anlagetyp erforderlichen Kommunikationsprotokolls auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungseinrichtung weiter eine Schnittstelle zur Steuerung der mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung auf und diese Schnittstelle ist als Web-basiertes User Interface und/oder als Programmierschnittstelle, insbesondere Rest API, und/oder als Cloud-Computing Interface ausgestaltet.
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Dies ermöglicht eine einfache und bedienerfreundliche Steuerung von Herstellungsprozessen über die Schnittstellen, da beispielsweise ein Nutzer über einem Web-Browser in einfacher Weise die Einstellungen für eine Anlage zur Kunststoffverarbeitung oder die Übertragung von Datenelementen, z.B. ein bestimmtes Rezept für die Herstellung eines Produkts mittels der Verbindungseinrichtung durchführen kann. Ferner ermöglicht dies den flexiblen, mobilen Zugang beispielsweise über ein Tablet PC oder ein Smartphone, was die Bedienerfreundlichkeit besonders vorteilhaft verbessert.
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In einer nächsten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbindungseinrichtung weiter eine Alarmeinheit. Die Alarmeinheit weist Übertragungsmittel für die Übertragung mindestens eines Alarms jeder Anlage der mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung in Echtzeit auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Alarmeinheit weitere Mittel zur Übertragung einer Alarmhistorie von festgestellten Alarmen jeder Anlage zur Kunststoffverarbeitung auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Datenelement, Daten oder Datensätze, ein oder mehrere Materialdaten, ein oder mehrere Rezepte oder ein oder mehrere Bestelldaten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die die Übertragung von Datenelementen kabelgebunden oder kabellos.
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In einer nächsten bevorzugten Ausführungsform weist der Werkstandort mindestens eine Werkshalle auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Übertragung von Datenelementen mittels Kommunikationsprotokoll zwischen einer Verbindungseinrichtung und mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung, insbesondere mehrerer Blasfolienanlagen an einem Werksstandort. Die mehreren Anlagen weisen unterschiedliche Anlagentypen auf. In der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung führt eine Administrierungseinheit mit Zuordnungsmittel ein Mapping von Datenelementen unterschiedlicher Anlagentypen in Abhängigkeit eines Anlagetyps und eines dem jeweiligen Anlagetyp zugewiesenen Kommunikationsprotokolls durch.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens führt das Zuordnungsmittel ein Mapping von Datenelementen mittels einer Anpassung eines Datenelements eines ersten Anlagetyps für die Verwendung des Datenelements in einem zweiten Anlagetyp in Abhängigkeit eines für den zweiten Anlagetyp erforderlichen Kommunikationsprotokolls durch.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...‟, „genau zwei...“ usw. gemeint sein können.
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Ein „Datenelement“ bezeichnet insbesondere den Singular von „Daten“. Unter einem „Datenelement“ wird eine Angabe, ein Zahlenwert oder im Allgemeinen eine Information verstanden, die durch Messung oder Beobachtung gewonnen wurde. Insbesondere werden elektronisch vorliegende Informationen als „Daten“ bezeichnet. Ein „Datenelement“ ist in diesem Sinn eine elektronische Information. Ein „Datenelement“ ist dabei nicht auf die Art einer Information beschränkt. Insbesondere kann es sich um eine Zahl, ein Datum, einen Namen, einen Begriff oder eine beliebige andere Art einer elektronisch vorliegenden Information handeln. Ein Datenelement ist auf eine einzelne Information beschränkt.
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Ein Datenelement kann ebenso kontextbedingt auch eine Mehrzahl von Informationen umfassen. Auf ein „Datenelement“ kann mittels einer Abfrage oder mit einer Kennung zugegriffen werden. Insbesondere kann ein Datenelement so aus einem Speicher, insbesondere einem örtlich unabhängigen Datenspeicher einer Anlage, geladen werden (Datenbankabfrage) oder in einem Datenspeicher gespeichert werden.
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Ein „Kommunikationsprotokoll“ ist eine Vereinbarung, nach der ein Datenaustausch zwischen zwei Parteien und/oder Geräten stattfindet. Ein Kommunikationsprotokoll kann als eine Menge von Regeln definiert werden, die Syntax, Semantik und Synchronisation der Kommunikation bestimmen. Kommunikationsprotokolle können durch Hardware, Software oder eine Kombination von beiden implementiert werden. Auf der untersten Ebene definiert ein Protokoll das Verhalten der miteinander verbundenen Hardware. Insbesondere kann ein industrielles Kommunikationsprotokoll für den automatisierten Informationsaustausch beispielsweise zwischen Endgeräten wie Maschinen, Automaten, Fahrzeugen oder Containern untereinander oder mit einer zentralen Leitstelle zum Einsatz kommen, welches das Internet mit den verschiedenen Zugangsnetzen, wie dem Mobilfunknetz, nutzt. Ein Kommunikationsprotokoll wird unter anderem bei dem innerhalb einer Systemintegration notwendigen Datenaustausch benötigt, damit einzelne gegebenenfalls autonomen Systeme in die Lage versetzt werden Informationen mit Hilfe elektronischer Daten auszutauschen.
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Konkret sei bei einem „Kommunikationsprotokoll“ insbesondere an OPC-UA, insbesondere nach IEC 62541 und/oder DIN EN 62541 Teil 8, MQTT, insbesondere nach ISO/IEC 20922, und/oder AMQP, insbesondere nach ISO/IEC 19464 gedacht.
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Die voranstehend aufgelisteten Ausführungsformen können einzeln oder in beliebiger Kombination zueinander zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigt.
- 1: eine Ausführungsform einer Blasfolienanlage;
- 2: eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung für eine Blasfolienanlage; und
- 3: eine Konzeptansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung.
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1 zeigt eine Blasfolienanlage 1 zur Ausführung des Verfahrens umfassend in diesem Ausführungsbeispiel fünf Extruder 2 mit jeweils einer zugeordneten Dosierstation 2a, welche einen Blaskopf 3 mit Kunststoffschmelze speisen, welche in den Extrudern 2 aus Kunststoffgranulat erhalten von der jeweiligen Dosierstation 2a erzeugt worden ist. Der Blaskopf 3 bläst in einer Extrusionsrichtung 4, hier vertikal nach oben, aus einer Ringschlitzdüse einen Folienschlauch 5 aus. Nach einer Flachlegung 6 durchläuft der Folienschlauch 5 ein Abzugswalzenpaar 7 (nicht im Einzelnen dargestellt). Anschließend läuft der Folienschlauch 5 als flachgelegte endlose Folienbahn 8 zwei lagig in Maschinenrichtung 9 durch die restliche Blasfolienanlage 1 bis zu einem Wickler 10. Auf dem Weg vom Abzug, definiert durch das Abzugswalzenpaar 7, zum Wickler 10 durchläuft die Folienbahn 8 zunächst eine Längsdehneinrichtung 11 (nicht im Einzelnen gezeigt). Darüber durchläuft die Folienbahn 8 eine Reversierung 12, anschließend eine Abwärtsstrecke 13 in Richtung zum Wickler 10.
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2 zeigt einen Werksstandort 20 eines Kunden. Der Werksstandort 20 umfasst eine Verbindungseinrichtung 100 und mehrere Anlagen zur Kunststoffverarbeitung 120, 130, 140. Eine solche Anlage 120, 130, 140 ist beispielsweise eine Blasfolienanlage. Jede Blasfolienanlage 120, 130, 140 weist einen bestimmten Anlagentyp auf. Ein Anlagentyp einer Anlage 120, 130, 140 ist beispielsweise durch seine technische Anlagengeneration, seine Anlagen-Betriebssoftware und den damit zugeordneten technischen Standards und Kommunikationsprotokollen 121, 131, 141 bestimmt. Jede Anlage 120, 130 140 überträgt Datenelemente gemäß dem konfigurierten Kommunikationsprotokoll 121, 131, 141. Das Kommunikationsprotokoll 121, 131, 141 unterscheidet sich in Abhängigkeit von dem verwendeten Anlagentyp der Blasfolienanlage 120, 130, 140. Die Verbindungseinrichtung 100 weist ein Verbindungselement 114 auf, über welche die Anlagen 120, 130 140 kabelgebunden oder kabellos miteinander verbunden werden oder sind.. Die Verbindungseinrichtung 100 umfasst eine Schnittstelle 112 zur Steuerung der mehreren Anlagen zur Kunststoffverarbeitung. Diese Schnittstelle 112 ist als Web-basiertes User Interface und/oder als Programmierschnittstelle, insbesondere Rest API, und/oder als Cloud-Computing Interface ausgestaltet. Die Schnittstelle 112 dient zur kabelgebundenen oder kabellosen Anbindung des Web-basierten Interfaces 170 über einen Browser an einem Arbeitsplatzrechner, mit einem Tablet PC oder mit einem Mobiltelefon, insbesondere mit einem Smartphone. Optional ist für die Steuerung der Verbindungseinrichtung oder die Steuerung der Übertragung von Datenelementen an die Blasfolienanlagen 120, 130, 140 die Verwendung eines Datenbankmanagementsystems 180 über die Schnittstelle 112, z.B. Rest API Schnittstelle 112 möglich. Wenn zum Beispiel das Datenbankmanagementsystem 180 als ein ERP-Datenbanksystem ausgestaltet ist, ist die Übertragung von Datenelementen in Form von Bestell- und/oder Materialdaten möglich.
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Ferner weist die Verbindungseinrichtung 100 eine Alarmeinheit 113 auf. Die Alarmeinheit 113 weist Übertragungsmittel für die Übertragung mindestens eines Alarms jeder Anlage 120, 130, 140, welches in Echtzeit ein solchen Alarm feststellt und signalisiert. Über eine Speichereinheit (nicht in 2 enthalten) der Alarmeinheit oder optional der Verbindungseinrichtung werden die festgestellten Alarme als Historie für die verbunden Anlagen 120, 130, 140 gespeichert. Die Alarmeinheit 113 überträgt Alarme in Echtzeit über die Schnittstelle 112 an den Bediener. Der Bediener kann optional auch vor Ort an der Anlage 120, 130, 140 festgestellte Echtzeit-Alarme über ein Alarmanzeigeelement oder ein Alarmpanel (nicht abgebildet) an der Anlage. Darüber hinaus wird auch der Zugriff und die Anzeige einer Alarmhistorie jeder einzelnen Anlage 120, 130, 140 oder aller Anlagen zusammen über die Schnittstelle 112 und den Kommunikationskanal 171, 181 für den Bediener ermöglicht.
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Die Verbindungseinrichtung 100 weist weiter eine Administrierungseinheit 111 auf. Mittels der Administrierungseinheit 111 der Verbindungseinrichtung 100, welche der Bediener über die Schnittstelle 112 und den Zugängen 170, 180 steuert, wird eine effektive und effiziente Einrichtung einer Blasfolienanlage 120, 130, 140 ermöglicht.
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Am beispielhaften Fall der Einrichtung der Anlage 130 soll die Funktion der Verbindungseinrichtung 100 kurz erklärt werden: Die Anlage 120 ist bereits eingerichtet, d.h. die notwendigen Materialdaten für die Herstellung der Bahn, das erforderliche Rezept und andere produktionsrelevante Daten wurden über die Verbindungseinrichtung 100 übertragen. Nun soll die Anlage 130 für die Herstellung derselben Kunststoffbahn wie bei der Anlage 120 verwendet werden. Allerdings ist die Anlage 130 ein technisch anderer Anlagentyp und erfordert die Übertragung eines Datenelements bzw. der Daten mittels eines anderen Kommunikationsprotokolls 131. Diese Information ist in der Administrierungseinheit 111 der Verbindungseinrichtung 100 hinterlegt. Der Bediener sitzt an einem Arbeitsplatzrechner 170 und steuert mittels Eingaben im Web-Browser über die Schnittstelle 112 die Einrichtung der Anlage 130. Unterstützt wird der Bediener dabei durch die die Verbindungseinrichtung 100, welche mittels der Administrierungseinheit 111 mittels einem Zuordnungsmittel ein Mapping von Datenelementen unterschiedlicher Anlagentypen in Abhängigkeit eines Anlagetyps und eines dem jeweiligen Anlagetyp zugewiesenen Kommunikationsprotokolls 121, 131, 141 durchführt. Im vorliegenden Fall wird also ein Mapping eines Datenelements gemäß einem Kommunikationsprotokoll 121 auf ein Datenelement gemäß einem Kommunikationsprotokoll 131 durchgeführt. Diese Mapping erfolgt softwarebasiert und mittels einem Zuordnungsmittel, welches frei konfigurierbar ist. Optional ist ein solches Zuordnungsmittel in Form einer Tabelle ausgestaltet.
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Die Anlagen 120, 130, 140 benötigen zur Herstellung von Bahnware aus Kunststoff Daten, um den Produktions- oder Herstellungsprozess durchzuführen. Jede Anlage 120. 130, 140 kann durch einen Bediener direkt an der Anlage bedient werden oder über eine Schnittstelle 170, 180 gesteuert werden. Dazu werden vom Bediener oder Nutzer Datenelemente in Form von Materialdaten bezüglich der zu verarbeitenden Materialen oder Rezeptdaten bezüglich der materiellen Zusammensetzung von Kunststoffprodukten an die jeweilige einzurichtende Anlage 120, 130, 140 über den Kommunikationskanal 171, 181 der Schnittstelle 170, 180 und die Schnittstelle 114 der Verbindungseinrichtung 100 übertragen.
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3 zeigt eine Konzeptansicht einer Ausführungsform der Erfindung. In der 3 ist eine Verbindungseinrichtung 100 abgebildet. Die Verbindungseinrichtung 100 ist mit drei Blasfolienanlagen 120, 130 140 unterschiedlichen Anlagetyps verbunden. Über einen Browser 170 oder ein angeschlossenes Datenbankmanagementsystem 180 steuert der Bediener über die Verbindungseinrichtung 100 die jeweilige Blasfolienanlage 120, 130, 140. Die Struktur und Funktion der in 3 abgebildeten Elemente wurden bereits zu 2 erklärt.
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Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
