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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum maschinellen Abpressen von im rückennahen
Bereich eingespannt gehaltenen gerundeten Buchblocks mittels eines
eine konkave Wirkfläche
aufweisenden Formklotzes gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In der industriellen Buchherstellung
werden auf Buchfertigungsstraßen
die Buchblocks im Rücken
gerundet, abgepresst, beleimt und mit Zusatzteilen versehen, bevor
sie durch ganzflächige
Seitenbeleimungen in die im Rückenbereich
gerundeten Buchdecken eingehängt
werden. In den Buchblockrunde- und Abpressstationen werden die Buchblocks
zunächst
zwischen angetriebenen Rundewalzen nach dem Walzenrundeprinzip im
Rücken
gerundet. Für
das anschließende
Abpressen werden die Buchblocks mit einem definierten Abstand vom
Rundungsende entfernt im Falzbereich zwischen Pressbacken eingespannt.
Ein mit einer konkaven Wirkfläche
ausgebildeter Formklotz schiebt durch über die gesamte Rückenbreite
hin- und hergehende Bewegungen die Falzbogen bzw. Blätter über die
Pressbacken und presst den Rücken
ab. Der Buchblock erhält
seine pilzartige Rückenform
und gleichzeitig eine Rückenstabilisierung.
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Während
eines Abpressvorganges senkt sich der auf den gerundeten Buchblock
höheneingestellte
Formklotz in der Mitte des Rückens
ab und schwenkt mit einer Presskraft auf den Rücken einwirkend zur einen Seite.
Der Formklotz hebt vom Rücken
ab und kehrt in die Mittelstellung zurück, um mit einem erneuten Aufsetzen
auf den Rücken
die andere Seite zu überstreichen.
Aus der
DE 199 03
162 A1 ist eine Einrichtung zur automatischen Höheneinstellung
des Formklotzes während
eines Einrichtvorganges bekannt, in der ein Traglager mit dem Formklotz auf
den Rücken
abgesenkt wird, wobei der Formklotz an einem Schlitten in vertikaler
Richtung frei verschiebbar gehaltert ist und beim Aufsetzen auf
den Rücken
bis zur Anlage am Schlitten anhebbar ist. Ein Näherungsinitiator schaltet die
weitere Absenkbewegung ab und der Formklotz wird über gesteuerte Spannvorrichtungen
am Schlitten festgesetzt. Die damit definierte Aufsetzhöhenposition
des Formklotzes bleibt, bis auf manuelle Nachkorrekturen, während einer
Produktion fest eingestellt.
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Für
das Abpressergebnis ist ein konstanter Abstand zwischen dem Blockrücken und
dem aufgesetzten Formklotz entscheidend. Der Abstand ergibt sich
aus Aufsetzhöhenposition
minus Buchblockrückenhöhe und ist
in Abhängigkeit
von Rundeform, Abpressform, Blockbindung im Rücken und den Papiereigenschaften
kleiner, gleich oder größer Null. Bereits
bei geringen, nur wenige 1/10 mm großen Schwankungen im Abstand
ergeben sich starke Unterschiede in den Abpressergebnissen. Die
Schwankungen resultieren aus von Buchblock zu Buchblock schwankenden,
sich nach dem Runden einstellenden Buchblockrückenhöhen, wofür mehrere, nicht konstante
Parameter während
einer Produktion verantwortlich sind: Taktgeschwindigkeit der Buchfertigungsstraße, Erwärmung der
Blockbindung im Rücken,
Elastizität
der Buchblocks, Leimauftrag beim vorhergehenden Ableimen der Buchblocks,
u.a.
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Bei einem zu großen Abstand wird ein großer Bereich
der Blockrückenmitte
nicht kontaktiert und die im Leimfilm vorhandenen Dehnungen aus
der Rundung werden nicht ausgestrichen. Die Rundung im mittleren
Bereich des Buchblockrückens
geht verloren (Korbbogeneffekt) und an den Seiten erfolgt ein zu
geringes Umlegen der Falzbogen, wodurch sich ein zu schmaler Falz
einstellt und die Rückenbreite nicht
mehr zum Schrenz der Buchdecke passt. Bei einem zu geringen Abstand
bzw., wenn der Formklotz zu tief auf den Buchblockrücken aufsetzt,
staucht der Formklotz die mittleren Falzbogen zusammen mit der Folge
von Knickfalten. Es folgt eine zu starke Materialverdrängung an
den Seiten und der abgepresste Buchblockrücken ist im Verhältnis zur
Buchdecke zu breit.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum maschinellen Abpressen
von im rückennahen
Bereich eingespannt gehaltenen gerundeten Buchblocks mittels eines eine
konkave Wirkfläche
aufweisenden Formklotzes gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der sich beim Aufsetzen des Formklotzes
ein über
die Produktion konstanter Abstand zwischen Buchblockrücken und
Formklotz einstellt zur Erreichung einer gleichbleibenden Qualität in den
Abpressergebnissen.
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht
durch eine während
des laufenden Betriebs die Höhenposition
des Buchblockrückens
erfassende Messeinrichtung und durch eine Einrichtung zum Positionieren des
jeweils abzupressenden Buchblocks und/oder des darauf aufsetzenden
Formklotzes derart, dass sich nach dem Aufsetzten ein definierter
Abstand von Buchblockrücken
und Formklotz zueinander einstellt. Eine erste Ausführungsform
ist gekennzeichnet durch eine in der Rundestation angeordnete Höhenmesseinrichtung
zur Erfassung der Höhenposition beim
Runden des Buchblocks und durch eine separat steuerbare Antriebseinrichtung
für die
Rundewalzen, die die Rundebewegung solange ausführt, bis eine definierte Sollhöhenposition
erreicht ist. Die gerundeten Buchblocks werden mit einer konstanten
Buchblockrückenhöhe an die
Abpresseinrichtung übergeben,
sodass sich mit der voreingestellten Aufsetzhöhenposition des Formklotzes
ein konstanter Abstand während
der gesamten Produktion ergibt. Es werden konstante Abpressergebnisse
während
der laufenden Produktion erzielt, auch bei Änderung der Parameter. Die
Erfindungsidee liegt nämlich
darin, die Buchblockrückenhö he möglichst
genau einzuhalten und die Schwankungen in der Rundung in den Abstand
zwischen Rundungsende und den Pressbacken zu verlegen. Die dadurch
um wenige 1/10 mm vergrößerten oder
verkleinerten Falze am Buchblock sind vernachlässigbar.
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Eine zweite Ausführungsform ist gemäß Anspruch
3 gekennzeichnet durch eine in oder nach der Rundeeinrichtung angeordnete
Höhenmesseinrichtung
zur Ermittlung der nach dem Runden des Buchblocks erreichten Höhenposition
und einer daraus resultierenden Abweichung von einer Sollhöhenposition
des Buchblockrückens
und durch eine den gerundeten Buchblock bei der Überführung in die Abpresseinrichtung
auf eine definierte Sollhöhenposition bringende
Hubeinrichtung. Bei der dritten Ausführungsform erfolgt eine Korrektur
der Aufsetzhöhenposition
des Formklotzes durch eine während
der Überführung des
Buchblocks in die Abpressseinrichtung erfolgende gesteuerte Betätigung der
Höheneinstelleinrichtung
des Formklotzes entsprechend der ermittelten Buchblockrückenhöhe nach
dem Runden. Diese Ausführungsform
ist vorteilhaft einsetzbar in Buchfertigungsstraßen höherer Leistung, da die Korrektur
der Aufsetzhöhenposition
in der Nebenzeit des Buchblocktransports erfolgt und somit nicht
leistungsmindernd ist.
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Die vierte Ausführungsform ist gekennzeichnet
durch eine in der Abpresseinrichtung angeordnete Messeinrichtung,
die die Höhenposition
des Buchblockrückens
während
einer durch die Höheneinstelleinrichtung
erfolgenden Abwärtsbewegung
des Formklotzes ertastet, und durch eine gesteuerte Betätigung der
Höheneinstelleinrichtung
des Formklotzes derart, dass mit dem Ertasten der Höhenposition die
bis dahin erreichte Höhe
festgesetzt wird. Vorteilhaft ist, wenn der Formklotz bei jedem
Aufsetzen auf den Buchblockrücken
neu zum Buchblockrücken
positioniert wird, also auch beim Wechsel von der einen zur anderen
Buchblockrückenseite,
wenn der Formklotz für
den Rückhub
in die Mittelstellung angehoben ist. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung
gebildet aus Sensoren zur Kraftmessung, die im Formklotz oder Schlitten
eingelassen sind und die der Höheneinstelleinrichtung
den Kontakt des Formklotzes mit dem Buchblockrücken signalisieren. Es hat
sich als vorteilhaft erwiesen, den Formklotz nach der Ertastung
des Buchblockrückens
durch einen Zusatzhub in eine korrigierte Höhenposition zu bringen. Weitere vorteilhafte
Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 9 bis
11.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine Runde-
und eine Abpresseinrichtung in auf gleicher Höhe nebeneinander liegenden
Seitenansichten und zwar
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1a und b eine erste Ausführungsform
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2a und b eine zweite Ausführungsform
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3a und b eine dritte Ausführungsform
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4a und b eine vierte Ausführungsform.
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5a und b zeigen die verschiedenen
Höhenlinien
vor und nach dem Aufsetzen des Formklotzes auf den Buchblockrücken.
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Die dargestellten Runde- und Abpresseinrichtungen 1, 2 für die verschiedenen
Ausführungsformen
sind im Wesentlichen identisch aufgebaut und werden zunächst allgemein
beschrieben.
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In der Rundeeinrichtung 1 werden
die Buchblocks 3 nach dem Walzenrundeprinzip im Buchblockrücken 3a gerundet.
Hierzu wird der auf dem Vorderschnitt stehende Buchblock 3 von
Rundewalzen 23 seitlich eingespannt, die durch eine definierte Drehbewegung
unter Anpressdruck auf beiden Seiten des Buchblocks 3 abrollen
und eine Verschiebung der Blätter
bewirken, wobei die innenliegenden Blätter des Buchblocks 3 weiter
verschoben werden. Zur Erzeugung der Drehbewegung der Rundewalzen 23 wird
die Bewegung einer hin- und herdrehenden, in Lagern 32 oberhalb
der Rundewalzen 23 gelagerten Welle 29 über an Hebeln 28 angelenkte
Koppelstangen 27 auf Hebel 26 übertragen, die mit Zahnrädern 25 verbunden
sind, welche wiederum in Wirkverbindung mit einer endseitig an den
Rundewalzen 23 angebrachten Verzahnung 23a stehen.
Die Rundewalzen 23 und die Zahnräder 25 mit den Hebeln 26 sind
jeweils in Seitenlagern 24 gelagert, die taktgemäß zum Einspannen
des Buchblocks 3 vor- und zurückbewegbar sind.
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Bis auf die erste Ausführungsform
wird die drehende Hin- und Herbewegung der Welle 29 durch ein
mit dem Hauptantrieb antriebsverbundenes Kurvengetriebe erzeugt,
dessen Kurvenscheibe 42 andeutungsweise in den 2 bis 4 dargestellt ist. Es ist ein bezüglich des
Rundeweges verstellbarer Kurvenhebel 41 vorgesehen, der über eine
Koppelstange 40 und einen Hebel 39 die Hubbewegung
auf die Welle 29 überträgt.
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Der gerundete Buchblock 3 wird
in positiver Übergabe
von seitlich den Buchblock einspannenden Klemmleisten 9 übernommen
und mit einem Transportwagen 10 in die Abpresseinrichtung 2 überführt. Pressbacken 8 erfassen
den Buchblock 3 seitlich in einem definierten Abstand vom
Rundungsende entfernt im Falzbereich und pressen ihn ein. Ein Formklotz 4 schiebt
durch eine oszillierende Bewegung die Bogen des Buchblocks 3 über die
Pressbacken 8 und presst den Buchblockrücken 3a ab. Zur Erzeugung der
bogenförmiggen
Abpressbewegung ist der als Wechselteil gestaltete Formklotz 4 in
einer Aufnahme 5a eines Schlittens 5 fixiert,
der beidseitig mit Nuten versehen ist zur Führung auf in Bogenlaufbahn 6a angeordneten,
frei drehbaren Rollen 7 eines Traglagers 6. In
bekann ter Weise wird der Formklotz 4 vom Hauptantrieb aus über eine
gelenkig an dem Schlitten 5 angreifende Antriebsstange 18 hin-
und herbewegt.
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Während
eines Abpressvorganges senkt sich der auf den gerundeten Buchblock 3 höheneingestellte
Formklotz 4 in der Mitte des Rückens 3a ab und schwenkt
mit einer Presskraft auf den Rücken 3a einwirkend
zur einen Seite. Der Formklotz 4 hebt vom Rücken 3a ab
und kehrt in die Mittelstellung zurück, um mit einem erneuten Aufsetzen
auf den Rücken 3a die
andere Seite zu überstreichen.
Zum taktgemäßen Aufsetzen
und Abheben des Formklotzes 4 hängt das Traglager 6 an
einem Lenker 13, der über
eine von einer Antriebsstange 15 gesteuerte, hin- und herschwenkende
Exzenterwelle 14 auf- und abbewegt wird. Der gemeinsame
Drehpunkt von Lenker 13 und Traglager 6 wird mit
einer gestellfest gelagerten Koppelstange 11 mittig über dem
Buchblockrücken 3a geführt. Am
unteren Ende des Traglagers 6 greift eine hin- und herbewegte
Antriebsstange 12 an, die in zeitlicher Abstimmung mit
der Schwenkbewegung des Formklotzes 4 das Traglager 6 zur
Seite kippt zur Erzeugung einer der Schwenkbewegung überlagerten
tangentialen Schiebebewegung in den Seitenbereichen des Buchblockrückens 3a.
In den 1b, 2b und 3b ist der Formklotz 4 in der
vom Buchblockrücken 3a abgehobenen
Höhenposition
HAo dargestellt.
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Die Buchblockrückenhöhe N
R ist
im Wesentlichen abhängig
von der Buchblockdicke, dem Rundungsgrad und dem Abstand der Pressbacken
8 vom Rundungsende.
Entsprechend muss die Aufsetzhöhenposition
H
A des Formklotzes
4 auf diese
Buchblockrückenhöhe N
R eingestellt werden. Dies erfolgt während eines
Einrichtvorganges, in dem der Formklotz
4 auf den Buchblockrücken
3a abgesenkt
wird bis dieser auf den Buchblockrücken
3a aufsetzt.
Hierzu ist eine in gestellfesten Führungen
17 vertikal
geführte
Platte
16 vorgesehen, die die Exzenterwelle
14 drehgelagert
aufnimmt und die über
eine sich gegen eine Gestellplatte
19 abstützende Spindelverstellung
20 höhenverstellbar
ist. Wie aus der
DE
199 03 162 A1 bekannt, kann der Einrichtvorgang mit nicht
näher dargestellten
Mitteln automatisiert erfolgen. Die Spindelverstellung
20 wird
hierfür über einen
Kettentrieb
21 von einem Getriebemotor
22 angetrieben.
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In den 5a und 5b sind die z.T. in den anderen
Figuren gezeigten Höhen
im Detail an einem gerundeten Buchblock 3 vor und nach
dem Aufsetzen des Formklotzes 4 auf den Buchblockrücken 3a dargestellt.
Die Höhe
NR stellt die Buchblockrückenhöhe dar, die sich Idealerweise
nach dem Runden einstellt – sie
kann auch als Sollhöhe
bezeichnet werden. In der Praxis ergeben sich hingegen aufgrund der
in der Beschreibungseinleitung angeführten Gründe schwankende Buchblockrückenhöhen HRX. HRE gibt die
Höhe des
Run dungsendes an. Die Pressbacken 8 pressen den Buchblock 3 in
einem Abstand von diesem Rundungsende seitlich ein. Die obere Höhe der Pressbacken 8 ist
mit HAK angegeben. In der 5a ist der Formklotz 4 angehoben,
wobei dieses Maß durch
HAo definiert ist. In der 5a ist der Formklotz 4 durch
eine Aufsetzbewegung auf den Buchblockrücken 3a abgesenkt,
wobei diese Aufsetzhöhenposition
mit HA definiert ist. Der Formklotz 4 kann
in der Aufsetzhöhenposition
HA minimal oberhalb, genau auf oder minimal
in den Buchblockrücken 3a aufgesetzt
sein. Der Abstand A, definiert als Differenz aus HA und
HR, kann also > 0, = 0 oder < 0 sein und wird dem gewünschten
Abpressergebnis entsprechend gewählt.
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Die 1a und 1b zeigen die erste Ausführungsform
der Erfindung. Es ist eine Höhenmesseinrichtung
innerhalb der Rundeeinrichtung 1 vorgesehen, die aus einer
an einem Hebel 37 gelagerten Rolle 36 als Tastelement
und zugeordneten Analog-Näherungsinitiator 38 gebildet
ist. Hierüber
wird die Höhenposition
des Buchblockrückens 3a beim
Runden erfasst. Die Rundewalzen 23 werden von einer separat
steuerbaren Antriebseinrichtung angetrieben, indem ein Getriebeservomotor 30 die
obere Welle 29 in hin- und
hergehende Drehbewegungen versetzt. Die zugehörige Motorregelung 33 wird
durch eine übergeordnete
Steuerung 34 kontrolliert, die die Positionsmeldungen der
Messeinrichtung für
die Buchblockrückenhöhe mit denen
eines Drehgebers 31 für die
Welle 29 auswertet. Erfindungsgemäß wird die Rundebewegung solange
ausgeführt,
bis die durch einen Teach-In-Vorgang 35 definierte Sollhöhenposition
HR erreicht ist. Die gerundeten Buchblocks 3 werden
mit der immer konstanten Buchblockrückenhöhe HR an
die Abpresseinrichtung 2 übergeben, sodass sich mit der
voreingestellten Aufsetzhöhenposition HA des Formklotzes 4 ein konstanter
Abstand A während
der gesamten Produktion ergibt.
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Die zweite Ausführungsform ist in den 2a und 2b dargestellt. Die aus der 1a bekannte Höhenmesseinrichtung
(36-38) ermittelt die beim Runden des Buchblocks 3 erreichte,
jeweilige Blockrückenhöhe NRx. Die Steuerung 34 errechnet die
daraus resultierende Abweichung dx von der durch
Teach-In 35 vordefinierten Soll-Buchblockrückenhöhe HR und setzt sie in entsprechende Steuerbefehle
für einen
Verstellmotor 48 mit zugeordneter Motorregelung 50 um.
Mit dem Verstellmotor 48 wird eine Hubeinrichtung aktiviert,
die bei der Überführung des
gerundeten Buchblocks 3 diesen in eine höhenversetzte
Position bringt, so dass sich die Soll-Buchblockrückenhöhe HR in der Abpresseinrichtung 2 einstellt.
Die Hubeinrichtung ist gebildet durch einen im Transportwagen 10 vertikal
verfahrbaren, sich über
Laufrollen 44 auf einer Laufschiene 45 abstützenden
Zwischenträger 43 und
einer die Laufschiene 45 während der Überführung des Buchblocks 3 verstellenden
Spindelverstellung 46. Letztere ist über einen Kettentrieb 47 mit
dem Verstellmotor 48 antriebsverbunden und wird von einem
Drehgeber 49 überwacht.
Wie bei der ersten Ausführungsform werden
die gerundeten Buchblocks 3 mit der immer konstanten Buchblockrückenhöhe NR an die Abpresseinrichtung 2 übergeben.
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Die 3a und 3b zeigen die dritte Ausführungsform.
Vergleichbar zu der zweiten Ausführungsform
wird die nach dem Runden erreichte Buchblockrückenhöhe HRx und
die daraus resultierende Abweichung dx von
der Steuerung 34 ermittelt. Der gerundete Buchblock 3 wird
allerdings ohne Höhenkorrektur
in die Abpresseinrichtung 2 überführt. Stattdessen wird die Zeit
während
der Buchblocküberführung genutzt
zur Korrektur der Aufsetzhöhenposition
HA des Formklotzes 4. Dieser wird
in eine der jeweiligen Buchblockrückenhöhe NRx entsprechenden
Höhenposition
HAo
x verstellt,
wobei dies die angehobene Position des Formklotzes 4 vor
dem Aufsetzen ist. Das taktgemäße Aufsetzen
erfolgt durch die gesteuerte Bewegung der Exzenterwelle 14,
bei dem sich dann der gewünschte
Abstand A zwischen Formklotz 4 und Buchblockrücken 3a einstellt.
Die Höhenkorrektur
der Aufsetzhöhenposition
HA des Formklotzes 4 erfolgt mit
der oben beschriebenen Höheneinstelleinrichtung,
wobei ein Drehgeber 51 und eine Motorregelung 52 den
Regelkreis mit der Steuerung 34 bilden.
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Die vierte Ausführungsform, dargestellt in den 4a und 4b, kommt ohne die oben beschriebene
Messeinrichtung (36-38) aus. Der in die Abpresseinrichtung 2 überführte, gerundete
Buchblock 3 wird durch eine gesteuerte Betätigung der
Höheneinstelleinrichtung
des Formklotzes 4 am Buchblockrücken 3a ertastet,
indem der bezüglich
der Abpressbewegung abgesenkte Formklotz 4 ausgehend von einer
höheren
Ausgangsposition HAxx auf den Buchblockrücken abgesenkt
wird und der Kontakt des Formklotzes 4 mit dem Buchblockrücken 3a durch Rückmeldung
einer in der Aufnahme 5a eingelassenen Druckkraftmessdose 53 erfolgt.
Ein Teach-In 35 einer Soll-Buchblockrückenhöhe NR ist
nicht erforderlich. Der Formklotz 4 erkennt quasi selbstständig die jeweilige
Buchblockrückenhöhe HRX und stellt sich darauf ein. In weiterer
Ausgestaltung kann nach dem Ertasten eine korrigierte Höhenposition
durch einen Zusatzhub angefahren werden. Das Positionieren kann
bei jedem Aufsetzen des Formklotzes 4 erfolgen, also auch
beim Wechsel von der einen zur anderen Buchblockrückenseite.
Hierdurch kann die durch den ersten Teil des Abpressvorganges veränderte Buchblockrückenhöhe berücksichtigt
werden.
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- 1
- Rundeeinrichtung
- 2
- Abpresseinrichtung
- 3
- Buchblock
- 3a
- Buchblockrücken
- 4
- Formklotz
- 5
- Schlitten
- 5a
- Aufnahme
- 6
- Traglager
- 6a
- Bogenlaufbahn
- 7
- Rolle
- 8
- Pressbacke
- 9
- Klemmleiste
- 10
- Transportwagen
- 11
- Koppelstange
- 12
- Antriebsstange
- 13
- Lenker
- 14
- Exzenterwelle
- 15
- Antriebsstange
- 16
- Platte
- 17
- Führung
- 18
- Antriebsstange
- 19
- Gestellplatte
- 20
- Spindelverstellung
- 21
- Kettentrieb
- 22
- Getriebemotor
- 23
- Rundewalze
- 23a
- Verzahnung
- 24
- Seitenlager
- 25
- Zahnrad
- 26
- Hebel
- 27
- Koppelstange
- 28
- Hebel
- 29
- Welle
- 30
- Servogetriebemotor
- 31
- Drehgeber
- 32
- Lager
- 33
- Motorregelung
- 34
- Steuerung
- 35
- Teach-In
- 36
- Rolle
- 37
- Hebel
- 38
- Näherungsinitiator
- 39
- Hebel
- 40
- Koppelstange
- 41
- Kurvenhebel
- 42
- Kurvenscheibe
- 43
- Zwischenträger
- 44
- Laufrolle
- 45
- Laufschiene
- 46
- Spindelverstellung
- 47
- Kettentrieb
- 48
- Verstellmotor
- 49
- Drehgeber
- 50
- Motorregelung
- 51
- Drehgeber
- 52
- Motorregelung
- 53
- Druckkraftmessdose
- HR
- Blockrückenhöhe
- HRE
- Höhe Rundungsende
- HA
- Aufsetzhöhenposition
- HAK
- Höhe Abpresskante
- HAo
- Höhe angehobener
Formklotz
- A
- Abstand
- NRx
- jeweilige
Höhe nach
dem Runden
- HAox
- zugehörige Höhe angeh.
Formklotz
- HAxx
- Ausgangsposition
- dx
- Abweichung