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Die Erfindung betrifft eine pneumatische, stoßgedämpfte Gießerei-Formmaschine
mit auf den Formmaschinentisch einwirkendem Hammerrüttler und Luftkissendämpfung
zur federnden Unterstützung des Formmaschinentisches.
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Bekannte stoßgedämpft arbeitende Gießerei-Formmaschinen benötigen
im allgemeinen einen Rüttelhammer, der zum Erzeugen von Rüttelstößen gegen die Unterseite
eines Formmaschinentisches stößt, welcher von einer großen Feder abgestützt wird.
Diese Feder wird zusammengedrückt, wenn der Rüttelhammer nach unten und der Formmaschinentisch
,durch Preßluft nach oben bewegt wird, um dem Rüttelhammer eine nach oben gerichtete
Bewegung zu erteilen, damit derselbe gegen den Formmaschinentisch stößt, wenn sich
letzterer nach Aufhebung des Luftdruckes nach unten bewegt: Zur Verbesserung kann
der Formmaschinentisch auch auf Ausgleichsfedern abgestützt werden. Die hierzu benötigten
großen schweren Federn sind kostspielig und zeigen schnell Ermüdungserscheinungen,
Abnutzungen und Brüche. Auch ist es wegen der Verwendung der Federn schwierig, den
Formmaschinentisch während bestimmter Abschnitte des Formvorganges festzuhalten.
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Es ist auch schon bekannt, die Stoßdämpfung bei Gießerei-Formmaschinen
über eine Luftkissendämpfung zu erzielen, welche den Formmaschinentisch federnd
unterstützt. Bei einer bekannten vollautomatischen Ausführungsform mit Rüttelmechanismus
sind aber zwei getrennte Druckmittelkreisläufe für die Dämpfung und den Rüttelhammer
erforderlich, d. h. zwei verhältnismäßig komplizierte Antriebe, während bei einer
anderen bekannten Ausführungsform auf einen Rüttelhammer ganz verzichtet wird und
die Rüttelbewegungen ausschließlich durch pneumatisch gesteuerte Aufundabbewegungen
des Formmaschinentisches erzeugt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gießerei-Formmaschine
der eingangs genannten Art . derart zu verbessern, daß die Rüttelbewegungen schnell
und wirkungsvoll mit einem einzigen einfachen Antrieb bei maximaler Stoßdämpfung
in jeder möglichen Stellung des Formmaschinentisches erzeugt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Gießerei-Formmaschine der
eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß außer dem Formmaschinentisch auch der
Rüttelhammer mit seinem unteren Ende in die Druckkammer der Luftkissendämpfung hineinragt
und daß die Luftkissendämpfung auch als unmittelbarer pneumatischer Antrieb des
Rüttelhammers dient. Hierdurch wird der gesamte Antrieb der Maschine wesentlich
vereinfacht, denn man benötigt nur noch eine hydraulische Druckquelle, die auch
zum Anheben des Formmaschinentisches verwendet werden kann, und es ergibt sich außerdem
der Vorteil, daß die durch die vom einzigen Antrieb gegeneinander bewegten Teile
des Rüttelmechanismus erzeugten Stöße so gedämpft werden, daß der Maschinenrahmen
praktisch keine Erschütterungen erfährt.
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Weitere Merkmale der Erfindung, die eine besonders zweckmäßige Steuerung
des Hammerrüttlers und eine besonders zweckmäßige Hubeinrichtung für den Formmaschinentisch
mit Rütteleinrichtung zum Pressen des Formstoffes schaffen, ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Dabei werden nur wenige einem Verschleiß unterworfene kostspielige
Bauteile verwendet: insbesondere ist es durch die Erfindung auch möglich, den Luftdruck
der Luftkissendämpfung sehr genau aufrechterhalten und regulieren zu können.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß
ausgebildeten pneumatischen, stoßgedämpften Gießerei-Formmaschine dargestellt, und
zwar zeigt F i g. 1 einen senkrechten Teilschnitt durch den Formmaschinentisch und
das Untergestell der Maschine, wobei der Rüttelmechanismus zu erkennen ist, F i
g. 2 einen waagerechten Schnitt nach Linie 2-2 aus F i g. 1 in etwas verkleinertem
Maßstab, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 aus F i g. 1, ebenfalls in verkleinertem
Maßstab, F i g. 4 einen waagerechten Schnitt nach Linie 4-4 aus F i g. 1, ebenfalls
in etwas kleinerem Maßstab, F i g. 5 eine schematische Darstellung der gesamten
Maschine mit einem Schaltbild, welches die Lage des Servoventils und der pneumatischen
Leitungen der Maschine zeigt, und F i g. 6 einen senkrechten Teilschnitt des Servoventils.
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Die Gießerei-Formmaschine besitzt einen Grundrahmen 1, an dessen Rückseite
ein Ständer 2 angebracht ist, der an seinem oberen Ende einen um einen senkrechten
Zapfen 4 verschwenkbaren Arm 3 trägt. Am freien Ende dieses Armes 3 ist ein Preßkopf
5 angeordnet, an dem eine nicht dargestellte Preßplatte befestigt werden kann. Unter
dem Preßkopf 5 ist ein gegen den Preßkopf anhebbarer Formmaschinentisch 6 angeordnet,
auf den ein mit Sand oder sonstigem Formstoff zu füllender Formkasten gestellt werden
kann.
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Aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß der Grundrahmen 1 einen senkrecht
stehenden zylindrischen Teil 8 aufweist, in dem ein Preßkolben 9 senkrecht hin-
und herbewegbar gelagert ist. Im Preßkolben 9 sind Kolbenringe 10 und
11 vorgesehen, und das Ausmaß der Bewegungen des Preßkolbens wird durch einen
Zapfen 12 begrenzt, der in einen senkrechten Schlitz 13 des Preßkolbens 9 hineinragt.
Am oberen Ende des Preßkolbens 9 ist ein Flansch 14 mit einem Auge 15 vorgesehen,
das einen am Formmaschinentisch 6 befestigten Führungszapfen 16 und eine denselben
umschließende Führungshülse 17 aufnimmt.
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Der Preßkolben 9 besitzt an seinem oberen Ende außerdem einen nach
innen vorstehenden Bund 18, an den mittels Kopfschrauben 19 der Flansch 21 einer
zylindrischen Büchse 20 befestigt ist. Das untere Ende der Büchse 20 ist
in einen nach innen vorstehenden ringförmigen Vorsprung 22 des Preßkolbens 9 eingepaßt
und mit einem O-Ring 23 abgedichtet. Innerhalb der Büchse 20 ist verschiebbar ein
kolbenartiger zylindrischer Ansatz 25 des Formmaschinentisches 6 angeordnet, welcher
an seinem unteren Ende Kolbenringe 26 und 27 trägt. Innerhalb des Ansatzes 25 ist
ein hin- und herbewegbarer kolbenartiger Rüttelhammer 29 gelagert, in den Kolbenringe
30 und 31 eingelassen sind. Am unteren Ende des Rüttelhammers 29 befindet sich ein
flacher Ansatz 32 und am oberen Ende ein größerer Ansatz 33. Der obere Ansatz 33
ist mit diametral einander gegenüberliegenden radialen Nuten 34 versehen, die mit
einem Luftdurchlaß 35 im Formmaschinentisch 6
in Verbindung stehen.
Das obere Ende des Rüttelhammers 29 stößt an eine Fläche 36 des Formmaschinentisches
6, um Rüttelbewegungen auf letzteren zu übertragen.
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Wenn der Rüttelhammer 29 an der Fläche 36 anliegt, berührt er gleichzeitig
eine hülsenförmige Verlängerung 37 eines rohrförmigen Ventils 38 und lüftet dasselbe
von seinem im Luftdurchlaß 35 befindlichen Sitz 39. Von einer mittels Schrauben
43 im Formmaschinentisch 6 befestigten runden Platte 42 ragt ein Führungsstift 41
in den Ventilkörper des Ventils 38. Mit Hilfe eines O-Ringes 44 dichtet die Platte
42 das obere erweiterte Ende des Luftdurchlasses 35 ab. Zwischen der Platte 42 und
einer Schulter des Ventils 38 befindet sich eine Druckfeder 45, welche das Ventil
38 nach unten auf seinen Sitz 39 drückt. Durch einen innerhalb des Formmaschinentisches
6 angeordneten radial verlaufenden Kanal 47 wird dem Ventil 38 Luft zugeführt.
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Wenn sich der Rüttelhammer 29 in seiner obersten, die Fläche 36 berührenden
Stellung oder Schlagstellung befindet, ist das Ventil 38 geöffnet, so daß
Luft aus dem Kanal 47 in eine Kammer 48 strömen kann. Wenn sich der
Rüttelhammer 29 nach unten bewegt, wird die in der Kammer 48 befindliche Druckluft
durch Öffnungen 50 in eine ringförmige Kammer 51 ausströmen, die über vier Kanäle
52 mit einer Kammer 53 in Verbindung steht. Aus der Kammer 53 strömt die Luft durch
Öffnungen 54 aus und gelangt in eine Kammer 55 im Preßkolben 9. Von dort wird die
Luft durch Nuten 57 am oberen Ende des Preßkolbens 9 in die Atmosphäre abgelassen.
Diese Nuten 57 besitzen senkrecht verlaufende Teile 58 im Bund 18 und waagerecht
verlaufende Teile 59 im oberen ringförmigen Flansch 14. Eine der in F i g. 2 erkennbaren
vier Nuten 57 ist mit einem Rohr 60 versehen, welches sich nach unten durch die
Kammer 55 erstreckt und mit einem mit Außengewinde versehenen Ende 61 in einen verjüngten
Durchlaß 62 im Vorsprung 22 eingeschraubt ist. Der Durchlaß 62 verbindet
das Rohr 60 mit einer großen Druckkammer 63 innerhalb des Preßkolbens 9 unter dem
zylinderförmigen Ansatz 25 des Formmaschinentisches 6 und dem Rüttelhammer 29. Wenn
der Druck in der Druckkammer 63 nicht genügend groß ist, um das Gewicht des Rüttelhammers
29 auszugleichen, liegt der Rüttelhammer 29 auf dem Boden 64 des Preßkolbens 9,
wie durch die strichpunktierten Linien 65 angedeutet ist. Deshalb kann durch genaue
Steuerung des Druckes in der Druckkammer 63 ein stoßfreier Rüttelmechanismus geschaffen
werden, ohne daß eine schwere Arbeitsfeder erforderlich wäre.
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Zusätzlich zu den Auslaßöffnungen 54 für die den Rüttelvorgang bewirkende
Luft ist ein Notauslaß 67 in der Wand der Büchse 20 vorgesehen, um zu verhindern,
daß der Formmaschinentisch 6 aus der Büchse 20 herausfliegt, wenn ein nachstehend
beschriebenes Servoventil verstopft sein sollte. Der Druck in der Druckkammer 63
würde in diesem Falle durch den Notauslaß 67 abgebaut werden, wenn der zylinderförmige
Ansatz 25 diesen Notauslaß freigibt. Wenn der Ansatz 25 noch weiter hochbewegt werden
sollte, würde die in der Kammer 63 befindliche Luft zusätzlich durch die Öffnungen
54 ausströmen.
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In der Maschine sind für die zahlreichen bewegbaren Teile Schmiermittelbohrungen
71, 72 und 73 vorgesehen. In einer Nabe 75, die ein Teil einer mit Hilfe von Schrauben
77 am Flansch 14 befestigten Schutzhülle 76 ist, ist ein Schmiernippel 74 für Ölschmierung
vorgesehen. Nahe dem Boden der Druckkammer 63 ist eine Ablaßbohrung 78 angeordnet,
durch welche in dieser Druckkammer befindliches überschüssiges Öl durch ein Rückschlagventil
79 mit Einstellschraube 80 abgelassen werden kann.
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In die Druckkammer 63 wird durch ein Servoventil 82 Druckluft eingeleitet,
welches am Ständer 2 mit Hilfe von durch Öffnungen 83 einer Platte 84 gesteckten
Schrauben befestigt ist. Wie aus F i g. 6 zu erkennen, besitzt das Servoventil 82
einen oberen Teil 85 und einen unteren Teil 86, die durch eine Membran
87 getrennt sind. Das obere Ende des Servoventils ist durch eine Verschlußschraube
88 verschlossen, die einen Sitz für eine Druckfeder 89 bildet, welche auf dem oberen
Ende eines ins Gleichgewicht eingestellten Ventilkörpers 90 sitzt. Am oberen Ende
des Ventilkörpers 90 ist ein elastischer Dichtungsring 91 vorgesehen, der
von einem Bolzen 92 gehalten wird, der gleichzeitig als Führung für die Druckfeder
89 dient. Der Dichtungsring 91 liegt auf einem Ventilsitz 93, wenn das Servoventil
geschlossen ist.
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Unterhalb einer Einlaßöffnung 109 des Servoventils 82 ist der
spindelförmige Ventilkörper 90 mit einem O-Ring 94 versehen, während
sein unteres Ende auf dem Zentrum der Membran 87 liegt, die mit einem mittleren
Entlüftungsdurchlaß 95 und einer Membranplatte 96 mit entsprechendem Entlüftungsdurchlaß
versehen ist. Das untere vorstehende Ende des Ventilkörpers 90 ist von einer
Scheibe 97 umgeben, welche durch die Membran an der Membranplatte 96 befestigt
ist.
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Eine Druckfeder 98 erstreckt sich von der Membranplatte 96 zum oberen
Ende eines Kolbens 99, der einen Dichtungsring 100 trägt. Der Kolben 99 ist mit
einer Kolbenstange 101 versehen, die sich durch das untere Ende des unteren Ventilteiles
86 erstreckt und im mittleren Bereich einen O-Ring 102 und am unteren Ende
einen auswechselbaren Kopf 103 trägt. Dieser Kopf 103 der Kölbenstange liegt
auf dem Kopf 104 einer Stellschraube 105 auf, die in ein Ende eines
Betätigungshebels 106 eingeschraubt ist. Der Betätigungshebel 106 ist um
ein Gelenk 107 am unteren Ende des Servoventils 82 verschwenkbar. Das andere
Ende des Betätigungshebels 106 besitzt eine nach oben vorstehende Nase 108, die
sich gegen die Unterseite des Formmaschinentisches 6 während bestimmter Abschnitte
des Arbeitsablaufes der Maschine legt.
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Ein am oberen Ende des oberen Ventilteiles 85 vorgesehener Auslaß
110 ist mit der unter dem Rüttelhammer 29 und dem Formmaschinentisch 6 befindlichen
zu füllenden Druckkammer 63 der Luftkissendämpfung verbunden. Außerdem ist der Auslaß
11.0
über einen Kanal 111 mit der Oberseite der Membran 87 verbunden.
Ein erhöhter Druck auf der Oberseite der Membran 87 ist bestrebt, die Membran entgegen
dem Druck der Druckfeder 98 von dem unteren Ende des im Gleichgewicht befindlichen
Ventilkörpers 90 wegzubewegen, wodurch der Entlüftungsdurchlaß 95 in der
Mitte der Membran geöffnet wird, so daß sich der im Kanal 111 herrschende
Druck durch eine Auslaßöffnung 112 abbauen kann.
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Unter dem Kolben 99 ist eine Einlaßöffnung 113
vorgesehen,
damit die Rüttelbewegung fortgesetzt werden kann, wenn der Fornunaschinentisch 6
vom Preßkolben 9 angehoben wird, um den Formstoff gegen den Preßkopf 5 oder die
Preßplatte zu drücken.
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Aus F i g. 5 ist zu erkennen, daß Druckluft aus einer Leitung 115
durch ein Absperrventil 116 zu einer für das Leitungssystem bestimmten Schmiervorrichtung
117 geführt wird. Eine Abzweigleitung 118 führt zu einem Ausblasventi1120, welches
von Hand betätigt wird. Von der Schmiervorrichtung 117 führt eine Leitung 121 zur
Einlaßleitung 109 des Servoventils 82. Eine Leitung 122 ist an ein den Preßvorgang
steuerndes Ventil 123 und zwei den Rüttelvorgang steuernde Ventile 124 und
125 und an ein den Vibrator steuerndes Ventil 126 angeschlossen. An das Ventil 126
ist ein Vibrator 127 angeschlossen, der verwendet werden kann, um das Herausziehen
des Modells aus der fertigen Form zu erleichtern. Das Ventil 123 kann in
drei verschiedene Positionen eingestellt werden, wobei die mittlere Position die
Blockierstellung ist. Außerdem ist ein von Hand zu betätigendes Ablaßventil128 an
eine Leitung 129 angeschlossen, von der ein Abzweig 130
zur Einlaßöffnung
113 des Servoventils 82 führt.
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In der Ruhestellung der Maschine liegt der für den Rüttelvorgang vorgesehene
Formmaschinentisch 6 auf der Oberfläche 132 (F i g. 1) des Flansches 14 auf, während
sich der Rüttelhammer 29 in der in strichpunktierten Linien 65 angedeuteten Lage
befindet. In dieser tiefsten Stellung des Formmaschinentisches 6 bewirkt der als
Fühler dienende Betätigungshebel 106, daß sich der Kolben 99 des Servoventils
82 in seiner höchsten Stellung befindet, wodurch der Dichtungsring 91 von dem Ventilsitz
93 abgehoben ist. Wenn in die Maschine durch Verstellen des Absperrventils 116 Druckluft
eingelassen wird, gelangt diese Druckluft durch die Leitung 121 zur Einlaßöffnung
109 des Servoventils 82. Da das Servoventil offen ist, strömt die Luft durch den
Auslaß 110 in das Rohr 60, wodurch in der Druckkammer 63 ein Druck
aufgebaut wird. Beim Ansteigen des Druckes in dieser Druckkammer wird der Rüttelhammer
29 bis in seine - in F i g. 1 dargestellte -oberste Lage angehoben, wodurch das
Ventil 38 geöffnet und dadurch der Formmaschinentisch 6 wegen des in der Druckkammer
63 herrschenden, gegen das untere Ende des Ansatzes 25 und den Boden des Rüttelhammers
29 wirkenden Druckes etwas angehoben wird.
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Sowie der Formmaschinentisch 6 angehoben wird, wird auch der Betätigungshebel
106 im Uhrzeigersinn verschwenkt, weil auf sein eines Ende die Druckfeder
98 wirkt. Dadurch kann der Dichtungsring 91 auf den Ventilsitz 93 abgesenkt und
das Servoventil somit geschlossen werden. Der Betätigungshebel 106 tastet also die
Stellung des Fornmmaschinentisches 6 ab.
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Der in der Druckkammer 63 herrschende Druck wird über das Servoventil
82 in einem Bereich von 0,4 bis 1,8 kg/cm2 gehalten und vorzugsweise in einem
Bereich von 0,5 bis 1,2 kg/cm2.
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Ein auf dem Formmaschinentisch 6 befindlicher Gießformkasten kann
jetzt gerüttelt werden. Dieser Vorgang wird durch Betätigung eines der Ventile
124 und 125 ausgelöst, wodurch Druckluft in den Kanal 47 des Formmaschinentisches
6 gelangt. Wenn das Ventil 38 vom Rüttelhammer 29 geöffnet ist, kann der Rüttelvorgang
beginnen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß - wenn der Rüttelhammer 29
beispielsweise etwa 36,3 kg wiegt und einen Durchmesser von 15,24 mm besitzt - in
der Druckkammer 63 nur ein Druck von etwa 0,21 kg/em2 herrschen muß, um den Rüttelhammer
in die in F i g. 1 in ausgezogenen Linien dargestellte oberste Lage anzuheben. Natürlich
ist das Gewicht des Formmaschinentisches 6 wesentlich höher, jedoch ist der in der
Druckkammer 63 herrschende und vom Servoventil 82 bestimmte Druck ausreichend,
um den Rüttelvorgang zu ermöglichen.
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Wenn durch den Kanal 47 bei offenem Ventil 38
Druckluft in die
über dem Rüttelhammer 29 befindliche Kammer 48 gelangt, so bewirkt der in dieser
Kammer aufgebaute Druck eine Abwärtsbewegung des Rüttelhammers und gleichzeitig
eine Gegenbewegung des Formmaschinentisches 6 nach oben. Durch die Abwärtsbewegung
des Rüttelhammers 29 wird die in der Druckkammer 63 befindliche Luft komprimiert,
wodurch die Aufwärtsbewegung des Foxmmaschinentisches 6 über die Unterseite des
Ansatzes 25 unterstützt wird. Sobald der Rüttelhammer 29 vom Ventil 38 gelöst ist,
schließt die Druckfeder 45 dieses Ventil, so daß keine weitere Druckluft in die
Kammer 48 gelangen kann. Der Rüttelhammer 29 bewegt sich jedoch weiter nach unten,
bis er die öffnungen 50 freigibt, so daß die in der Kammer 48 befindliche Luft in
die Atmosphäre entweichen kann. Da sich die zum Ausblasen der für den Rüttelvorgang
verwendeten Luft bestimmten Nuten unter dem Formmaschinentisch 6 befinden, wird
verhindert, daß Sand und anderer Schmutz mit den Gleitflächen der Maschine in Berührung
kommen können.
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Bei Aufwärtsbewegung des Formmaschinentisches 6 wird der Betätigungshebel
106 durch die Druckfeder 98 weiter im Uhrzeigersinn verschwenkt, bis sich
das Servoventil 82 vollständig schließt, wodurch die in der Druckkammer 63
befindliche Luft weitgehend nach außen abgeschlossen wird und nur noch durch die
einen reduzierten Querschnitt aufweisenden Entlüftungskanäle 111, 95 und 112 entweichen
kann. Die Drücke in den Kammern 63 und 48 stehen dann zueinander in einem umgekehrten
Verhältnis wie zu Arbeitsbeginn, so daß der Rüttelhammer 29 nunmehr nach oben gestoßen
wird und der Formmaschinentisch 6 herabfällt, bis ein Rüttelstoß über die Fläche
36 beim Aufeinandertreffen der nach oben bzw. unten bewegten Teile erfolgt. Diese
Rüttelvorgänge wiederholen sich so lange, wie die Bedienungsperson entweder das
Ventil 124 oder das Ventil 125 offenhält.
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Um jetzt den Preßvorgang einzuleiten, verstellt die Bedienungsperson
das Ventil 123, so daß der Preßkolben 9 durch die Leitung 129 mit Preßluft
beaufschlagt wird. Gleichzeitig wird Preßluft durch die Leitung 130 zur Einlaßöffnung
113 des Servoventils 82 geführt. Durch den an der Einlaßöffnung 113 aufgebauten
Druck wird die Wirkung des Betätigungshebels 106 aufgehoben, da Preßluft auf die
Unterseite des Kolbens 99 wirkt, so daß der Ventilkörper 90 eine Gleichgewichtsstellung
zwischen den auf seine Oberseite und auf die Unterseite des Kolbens 99 wirkenden
Drücken einnimmt, da der Kolben 99 über die Druckfeder 98 und die Membran 87 auf
den Ventilkörper - einwirkt. Der Rüttelvorgang kann dann fortgesetzt werden, während
der Formmaschinentisch 6 zum Festpressen des im Gießformkasten befindlichen Sandes
angehoben ist. Am Ende des Preßvorganges
schaltet die Bedienungsperson
das Ventil 123 zurück oder hält es für eine vorbestimmte Zeit in der blockierten
Stellung und verschiebt es dann, so daß der Formmaschinentisch 6 wieder absinkt.
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Durch genaue Überwachung und Steuerung des Druckes in der Druckkammer
63 über das Servoventil 82 kann der Rüttelhammer 29 tatsächlich auf einer Luftkissendämpfung
gehalten und bewegt werden, um gegen die Unterseite des Formmaschinentisches 6 zu
stoßen, so daß eine rückstoßfreie Rüttelvorrichtung vorliegt. Da der nach oben fahrende
Rüttelhammer 29 gegen den absinkenden Formmaschinentisch 6 stößt, werden die Rüttelstöße
nicht durch den Rahmen der Maschine auf andere Bauteile oder die Umgebung übertragen.
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Die Einstellung des Servoventils 82 kann durch die Stellschraube 105
gesteuert werden, um verschieden schwere Tische, Modelle, Formkästen und Sandfüllungen
auszugleichen. Die einzige möglicherweise auszuwechselnde Feder in der Vorrichtung
ist die Druckfeder 45 des Ventils 38, die leicht entfernt werden kann, wenn man
die Schrauben 43 löst und die Platte 42 abnimmt.