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QUERVERWEISE
ZU DEN ZUGEHÖRIGEN
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung basiert auf der Koreanischen Patentanmeldung mit der Nr.
99-60993, die am 23. Dezember 1999 erteilt wurde, wobei die Offenbarung
davon durch einen Verweis miteinbezogen wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(a) Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem und ein Autositz-Lieferungsverfahren
und insbesondere ein Robotersystem, wobei die Transportgeschwindigkeit
eines Roboterbeförderers
mit der Transportgeschwindigkeit eines, eine Karosserie befördernden
Transportbandes synchronisiert ist.
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(b) Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
Allgemeinen werden in einem Autoausrüstungs-Lagerplatz, wo die Produktionsaktivitäten in Übereinstimmung
mit einem kontinuierlichen Transportbandsystem vorliegen, schweres
Autozubehör wie
Autositze in die Karosserie durch die manuelle Aktivität des Arbeiters
platziert.
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Diese
manuelle Autositz-Platzierarbeit wird durchgeführt, wenn die Karosserie durch
das Haupt-Transportband läuft.
Wenn ein Autositz durch ein auf beiden Seiten des Haupt-Transportbandes angebrachten
Sitz-Transportband vorgesehen ist, ergreifen es die Arbeiter und
platzieren es in die sich bewegende Karosserie.
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Da
die Autositz-Platzieraktivität
vollständig durch
die manuelle Aktivität
des Arbeiters durchgeführt
wird, kann die Oberfläche
der Karosserie verkratzt oder verbeult werden. Zudem würden es
die Arbeiter wahrscheinlich bevorzugen, die Arbeit mit dem schweren
Autozubehör
aufgrund der Möglichkeit
von Industrie-Unfällen
zu vermeiden.
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Demgemäß gibt es
Versuche, ein exklusives Maschinensystem zum Platzieren von schwerem
Autozubehör
zu bauen oder Roboter auf Transporteinheiten zu installieren. Das
exklusive Maschinensystem weist jedoch einige Probleme auf, die
darin bestehen, dass es schwierig ist, eine flexible Antwort auf Änderungen
des Produktionsverfahrens vorzusehen, und die Produkt-Ausgangszeit
wird durch die Simulation des Systems zum Erhalten von guter Produktqualität verzögert, wenn
das Auto-Modell geändert
wird. Zudem erfordert ein Robotersystem auf der Grundlage von Transportmitteln
hohe Installationskosten für
jede Transporteinheit, und jeglicher Wartungsbetrieb bei den Transporteinheiten
verursacht Verzögerungen
in der Produktion, wenn sie nicht in Betrieb sind.
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Das
US-Patent 4,669,168 offenbart die Synchronisierung der Bewegung
auf dem parallelen Weg eines Roboterbauteils einer Autoproduktionslinie. Das
Roboterbauteil ist auf einer Basis vorgesehen, welche innerhalb
eines Bewegungsbereichs in Synchronisation mit einer Karosserie
beweglich ist. Der Roboter wird so gesteuert, dass er das Auto-Komponentenbestandteil
in oder auf das Auto positioniert, während der Roboter sich synchron
mit der Karosserie bewegt. Videobilder werden benutzt, um die Positionierung
und das Anbringen der Automobil-Komponente zu steuern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben erwähnten Probleme
zu lösen.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Robotersystem vorzusehen,
welches in einem dynamischen Zustand entsprechend zu einer Transportbandgeschwindigkeit
synchron betrieben wird, um die Produktionsdauer und die Installationskosten
zu vermindern, und ein Autositz-Lieferungsverfahren, welches das
synchrone Robotersystem benutzt.
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Um
das oben erwähnte
Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung ein Robotersystem vor,
das in Übereinstimmung
mit der Transportbandgeschwindigkeit betrieben wird. Das Robotersystem umfasst
ein Haupt-Transportbandmittel zum Befördern einer Karosserie bei
einer konstanten Geschwindigkeit, ein Roboterbauteil zum Platzieren
eines Autositzes in die Karosserie gemäß Lernprogrammen, einen Roboterbeförderer zum
Bewegen der Arbeitsposition des Roboterbauteils und eine Hauptsteuerungseinheit,
gekennzeichnet durch die Fähigkeit,
die Transportbandgeschwindigkeiten des Haupt-Transportbandmittels
und des Roboterbeförderers
zu detektieren und die Transportbandgeschwindigkeit des Roboterbeförderers
mit der Transportbandgeschwindigkeit des Haupt-Transportbandmittels
zu synchronisieren.
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Das
Haupt-Transportbandmittel umfasst ein Autositze beförderndes
Plattenförderband,
eine Antriebswelle, welche um das Plattenförderband rotiert; und einen
Transportband-Encoder, der ein aus der Rotation der Antriebswelle
erzeugtes Pulssignal detektiert und das Pulssignal zur Hauptsteuerungseinheit
sendet, um die Transportbandgeschwindigkeit des Roboterbeförderers
zu steuern.
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Das
Roboterbauteil umfasst einen Industrie-Roboter zum Ergreifen des
Autositzes und zum Platzieren des Autositzes in die Karosserie,
und einen Roboter-Controller zum Steuern des Betriebs des Roboters,
entsprechend zu im Voraus durchgeführten Lernprogrammen.
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Das
Roboterbauteil umfasst ferner eine CCD-Kamera zum Überwachen
des abtastenden Bestandteils des Autositzes, während der Autositz auf den
Roboterbeförderer
montiert wird, sowie eine Sichtsteuerung zum Senden der von der
CCD-Kamera überwachten
Abweichdaten zum Roboter-Controller, um die Lernprogramme zu überprüfen, wenn
die Position des Autositzes geringfügig aufgrund einer Erschütterung,
eines Vibrierens, eines Werfens etc. abgewichen ist.
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Der
Roboterbeförderer
umfasst einen synchronen Fahrwagen zum Montieren des Industrie-Roboters
darauf und zum Befördern
des Industrie-Roboters, einen Servomotor zum Betätigen des synchronen Fahrwagens,
einen Servomotor-Controller zum Steuern des Servomotors, um den
synchronen Fahrwagen bei einer Geschwindigkeit zu betätigen, die
mit der Geschwindigkeit des Haupt-Transportbandmittels übereinstimmt,
wobei ein Geschwindigkeitssignal vom Haupt-Controller eingegeben wird,
und einen Servomotor-Encoder, der die Dimension und die Geschwindigkeit
des Servomotors detektiert und die detektierten Daten zum Servomotor-Controller
sendet.
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Der
synchrone Fahrwagen weist einen Aufnehmer auf zum Trennen der Karosserie
vom Haupt-Transportbandmittel, um zu vermeiden, dass die Karosserie
wegen des Geschwindigkeitsübergangs
des Transportbandes während
des Roboterbauteil-Betriebs vibriert.
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Ein
Autositz-Lieferverfahren, welches das synchrone Robotersystem benutzt,
enthält
den ersten Schritt des Abtastens des Eingangs der Karosserie und
der Detektierung der Transportbandgeschwindigkeit des Haupt-Transportbandmittels.
Dann wird der synchrone Beförderer
bei der Geschwindigkeit befördert,
die mit der Transportbandgeschwindigkeit des Haupt-Transportbandmittels
synchronisiert ist. Dann hebt der Aufnehmer die Karosserie vom Haupt-Transportbandmittel
an, und die CCD-Kamera sendet die Abweichdaten der angehobenen Karosserie
zum Roboter-Controller. Dann überprüft der Roboter-Controller
das Lernprogramm zum Betrieb des Industrie-Roboters mit Bezug auf
die Abweichdaten, und der Roboter platziert den Autositz in die
Karosserie entsprechend zum überprüften Lernprogramm.
Schließlich
setzt der Aufnehmer die Karosserie herab, und der synchrone Fahrwagen
kehrt zur Anfangsposition zurück.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und
den begleitenden Zeichnungen besser verstanden, es zeigen:
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1 ein
grundlegendes Blockdiagramm, das ein Robotersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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2 ein
schematisches Diagramm, das ein Robotersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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3 ein
schematisches Diagramm, das ein abtastendes Sicht-Bestandteil eines
Robotersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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4 ein
Flussdiagramm, das ein Autositz-Lieferverfahren unter Benutzung
des Robotersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
durchgeführt.
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1 und 2 zeigen
ein Robotersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung auf. Das erfinderische Robotersystem ist ein Automatik-System
zum Liefern von Autositzen in eine Karosserie. Das Robotersystem
enthält
ein Haupt-Transportbandmittel 10 zum Befördern einer
Karosserie, ein Roboterbauteil 20 zum Platzieren des Autositzes
in die Karosserie, einen Roboterbeförderer 30 zum Bewegen
des Roboterbauteils, und eine Hauptsteuerungseinheit 40 zum
Steuern der Geschwindigkeit des Roboterbeförderers 30.
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Das
Haupt-Transportbandmittel 10 ist ausgebildet, um die Karosserie
in Richtung des Roboterbauteils 20 bei einer konstanten
Geschwindigkeit zu befördern
und die abgeschlossene Karosserie wegzunehmen. Es wird bevorzugt,
dass das Haupt-Transportbandmittel 10 ein Plattenförderband 12,
eine Antriebswelle 14 und einen Transportband-Encoder 16 umfasst.
Das Plattenförderband 12 befördert die
Karosserie darauf. Die Antriebswelle 14 rotiert um das
Plattenförderband 12 bei
einer konstanten Geschwindigkeit, um die Karosserie in Richtung
des Roboterbauteils 20 voranschreiten zu lassen. Der Transportband-Encoder 16 detektiert
ein von der Rotation der Antriebswelle 14 erzeugtes Pulssignal,
um das Pulssignal zur Hauptsteuerungseinheit 40 zu senden.
Das Ergebnis ist, dass die Hauptsteuerungseinheit 40 die
Geschwindigkeit des Roboterbeförderers 30 mit
der Geschwindigkeit der Haupt-Transportbandeinheit 10 unter
Bezugnahme auf das Pulssignal synchronisiert.
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Das
Roboterbauteil 20 ist ausgelegt, um den Autositz in die
Karosserie gemäß einem
Lernprogramm automatisch zu platzieren. Das Roboterbauteil 20 umfasst
einen Industrie- Roboter 22 und
einen Roboter-Controller 24. Es wird bevorzugt, dass der Industrie-Roboter 22 einen
6-Achsen-Roboter mit mehreren Armen darstellt, wobei die Rotation
jedes Arms durch einen Servomotor genau gesteuert wird. Ein Greifer 23 für den Autositz
wird an den sechsten Arm des Roboters 22 angebracht. Der
Roboter-Controller 24 der herstellenden Firmen unterscheiden sich
voneinander, aber es wird bevorzugt, ein Lernprogramm in dessen
Hauptspeicher mit einzubeziehen und über eine Kommunikationsvorrichtung
zum Austauschen von Daten und zum Signalisieren mit der Hauptsteuerungseinheit 40 zu
verfügen.
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Wie
in 3 aufgezeigt, kann das Roboterbauteil 20 so
ausgelegt sein, dass es CCD-Kameras 26 und eine Sichtsteuerung
enthält,
um das Lernprogramm für
den Roboter 22 zu überprüfen, wenn
die Position des Autositzes aufgrund einer Erschütterung, eines Vibrierens,
eines Werfens etc. geringfügig
abweicht. Die CCD-Kameras 26 überwachen die vorbestimmten,
abtastenden Bestandteile der Karosserie. Die CCD-Kameras 26 werden
auf den Roboterbeförderer 30 montiert.
Die Sichtsteuerung 28 sendet die Abweichdaten, welche von
den CCD-Kameras 26 erhalten werden können, zum Roboter-Controller 24.
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Es
wird bevorzugt, die beschichtete Oberfläche des oberen, gerundeten
Bestandteils eines Windschutzscheibenglases als das abtastende Bestandteil
zum Überprüfen des
Lernprogramms auszuwählen,
da der Spiegeleffekt durch die Reflektion des Kamerastrahls, was
die Sensitivität
vermindert, minimiert werden kann. Außerdem kann die Anordnung einer
Beleuchtungsvorrichtung 29 vor den CCD-Kameras 26 berücksichtigt
werden, um die Sensitivität
der CCD-Kameras 26 zu erhöhen.
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Der
in 1 und 2 dargestellte Roboterbeförderer 30 ist
so ausgebildet, dass er den Roboter 22 unter Synchronisierung
mit der Geschwindigkeit der Haupt-Transportbandeinheit 10 befördert. Es wird
bevorzugt, dass der Roboterbeförderer 30 einen synchronen
Fahrwagen 32, einen Servomotor 34, einen Servomotor-Controller 36 und
einen Servomotor-Encoder 38 umfasst. Der synchrone Fahrwagen 32 montiert
den Industrie-Roboter 22 darauf und befördert den Roboter 22 bei
der synchronisierten Geschwindigkeit. Der Servomotor 34 betätigt den
synchronen Fahrwagen 32. Der Servomotor-Controller 36 steuert
den Servomotor 34, um den synchronen Fahrwagen 32 bei
derselben Geschwindigkeit wie die des Haupt-Transportbandmittels 10 über ein
Eingangssignal von der Hauptsteuerungseinheit 40 zu betätigen. Der
Servomotor-Encoder 38 detektiert die Dimension und die
Geschwindigkeit des Servomotors 34 und sendet die detektierten
Daten zum Servomotor-Controller 36.
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Wenn
ein Autositz in die Karosserie gemäß der vorliegenden Erfindung
platziert wird, kann die Karosserie aufgrund der genauen Geschwindigkeitsabweichungen
des Plattenförderbandes 12 während des
Betriebs des Industrie-Roboters 22 vibrieren. Um dieses
Problem zu lösen,
wird bevorzugt, dass ein Aufnehmer 33, der aus dem synchronen
Fahrwagen 32 herausragt, die Karosserie vom Plattenförderband 12 auf
eine bestimmte Höhe
anheben sollte.
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Die
Hauptsteuerungseinheit 40 steuert die Haupt-Transportbandeinheit 10,
das Roboterbauteil 20 und den Roboterbeförderer 30.
Die Hauptsteuerungseinheit 40 empfängt das Betriebssignal vom Herstellungs-Anzeigesystem 50,
welches in dem computerintegrierten Herstellungssystem (Computer Integrated
Manufacturing = CIM) enthalten ist.
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Wenn
die Hauptsteuerungseinheit 40 das Betriebssignal empfängt, beginnt
die Hauptsteuerungseinheit 40 das Synchronisieren der Beförderungsgeschwindigkeit
des Industrie-Roboters 22 mit der Geschwindigkeit der Haupt-Transportbandeinheit 10.
Zuerst detektiert die Hauptsteuerungseinheit 40 eine Transportbandgeschwindigkeit über den
Transportband-Encoder 16 der Haupt-Transportbandeinheit 10 und
eine Roboter-Transportbandgeschwindigkeit über den
Servomotor-Encoder 38 des Roboterbeförderers 30. Dann setzt
sie die Geschwindigkeit des synchronen Fahrwagens 32 als
Folge des Vergleichs mit den beiden Transportbandgeschwindigkeiten
zurück
und sendet das Geschwindigkeitssignal zum Servomotor-Controller 36.
Schließlich
passt der Servomotor-Controller 36 die Geschwindigkeit des
synchronen Fahrwagens 32 an die Rückführgeschwindigkeit an. Deshalb
wird die Transportbandgeschwindigkeit des Roboter-Beförderers 30 mit
der Geschwindigkeit der Haupt-Transportbandeinheit 10 synchronisiert.
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In
dieser Ausführungsform
können
das Roboterbauteil 20 und der Roboterbeförderer 30 als
ein Paar ausgestattet werden, welche auf jeder Seite des Plattenförderbandes 12 angebracht
sind.
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Das
Bezugszeichen 52 kennzeichnet einen Sitz-Transportband,
und das Bezugszeichen 54 kennzeichnet einen Strahlsensor.
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4 zeigt
ein Autositz-Lieferverfahren auf, welches das Robotersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Zu
Beginn befördert
ein Sitz-Transportband 52 einen Autositz in Richtung der
Position des Industrie-Roboters 22, bevor das erfinderische
Robotersystem den Betrieb durchführt.
Wenn der Autositz vor dem Roboter 22 ankommt, greift der
Industrie-Roboter 22 den Autositz mit dem Greifer 23,
und dann wartet der Roboter auf das Signal, um den Autositz zu platzieren.
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In
diesem Anfangszustand tastet ein Strahlsensor 54 den Eingang
der Karosserie auf dem Plattenförderband 12 des
Haupt-Transportbandmittels 10 ab (S110). Die Strahlsensoren
werden in fünf Positionen
angebracht. Es wird bevorzugt, die fünf Positionen zum Abtasten
des Vorderreifens, des Rückreifens,
der Stoßstange
der Karosserie, der Rückführposition
des Haupt-Transportbandes, und des angebrachten, abtastenden Bestandteils
der Oberfläche
des Plattenförderbandes
auszuwählen. Gleichzeitig
detektiert der Transportband-Encoder 16 des Haupt-Transportbandmittels 10 die
Transportbandgeschwindigkeit des Plattenförderbandes 12 (S120).
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Nachdem
der Strahlsensor 54 den Eingang der Karosserie abgetastet
hat, befördert
der Servomotor 34 des Roboterbeförderers 30 den synchronen Fahrwagen 32 bei
der Geschwindigkeit, die mit der Transportbandgeschwindigkeit des
Haupt-Transportbandmittels durch den Servomotor-Controller 36 synchronisiert
ist (S130). Gleichzeitig hebt der Aufnehmer 33 die Karosserie
vom Plattenförderband 12 an (S140),
um eine senkrechte Abweichung der Karosserie zu vermeiden.
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Die
CCD-Kamera 26 detektiert die horizontale Abweichung der
angehobenen Karosserie und sendet die Abweichdaten zum Roboter-Controller 24 (S150).
Es wird bevorzugt, dass die CCD-Kamera die Detektierung der Abweichung
ungefähr
zwei oder drei Minuten nach dem Anheben beginnen sollte, weil die
Karosserie direkt nach dem Anheben geringfügig vibrieren kann.
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Dann
wird das Lernprogramm im Roboter-Controller 24 durch die
von der Sichtsteuerung 28 gesendeten Abweichdaten überprüft (S160).
Der Roboter-Controller 24 steuert den Roboter 22,
derart, dass der Autositz in die Karosserie gemäß dem überprüften Lernprogramm platziert
wird (S170).
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Wenn
der Roboter 22 die Platzierung des Autositzes beendet hat,
setzt der Aufnehmer 33 die Karosserie ab (S180). Schließlich beendet
der synchrone Fahrwagen 32 die Beförderung des Roboters 22 und
führt schnell
zur Anfangs-Warteposition zurück
(S190).
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Das
Robotersystem der vorliegenden Erfindung kann den Autositz-Lieferprozess
in einem Autoausrüstungs-Lagerplatz
automatisieren und weist eine Flexibilität gegenüber den Änderungen der Produktionsverfahren
durch die einfache Überprüfung des
Lernprogramms auf. Es kann auch die Effekte der Automatisierung
erlangen, wie einer Verarbeitungszeitbeschränkung und einer Qualitätsverbesserung
etc.
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In
dieser Offenbarung werden nur die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung aufgezeigt und beschrieben, aber wie vorher erwähnt, ist
es so zu verstehen, dass die Erfindung fähig ist zur Benutzung in unterschiedlichen,
anderen Kombinationen und Umgebungen, und fähig ist zur Änderung
und zu Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der erfinderischen
Konzepte, wie hier ausgedrückt.