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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen der Zitzen des
Euters eines milchgebenden Tieres, wobei die Vorrichtung mit einem
Reinigungsglied versehen ist, das durch ein Antriebsglied antreibbar
ist, wobei das Reinigungsglied mit mindestens zwei Reinigungselementen
versehen ist, die um eine Achse drehbar sind.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Reinigen der Zitzen
des Euters eines milchgebenden Tieres, wobei die Reinigung von einem
Reinigungsglied durchgeführt
wird, das von einem Antriebsglied angetrieben ist, wobei das Reinigungsglied
mit mindestens zwei Reinigungselementen versehen ist, die um eine
Achse drehbar sind.
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Eine
solche Vorrichtung und ein solches Verfahren zum Reinigen von Zitzen,
bei denen Rollen oder Bürsten
als Reinigungselemente verwendet werden, werden schon seit langem
eingesetzt. Das Antriebsglied umfaßt mechanische Wellen mit Antriebsvorrichtungen
oder elektrischen Leitungen. Bei ordnungsgemäßem Betrieb werden die Reinigungselemente
zum Reinigen der Zitzen in Drehung versetzt. In der Praxis kommt
es jedoch vor, daß in
bestimmten Fällen
offenbar nicht alle Zitzen nach Anwendung der Vorrichtung oder des
Verfahrens gereinigt worden sind. Obwohl durch visuelle Überprüfung oder
durch Einsatz von hochwertigen Geräten überprüft werden kann, ob die Reinigung
ordnungsgemäß erfolgt
ist, erfordert dies zusätzliche
Zeit und/oder zusätzliche
Kosten.
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Außerdem sind
aus Sicherheitsgründen
z. B. elektrische Leitungen in der Nähe eines Tieres unerwünscht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Reinigen der Zitzen eines Euters eines milchgebenden Tieres
zu schaffen, bei denen eine Reinigung aller Zitzen in einfacher
und zuverlässiger
Weise zu erzielen ist.
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Zu
diesem Zweck ist gemäß einem
ersten Merkmal der Erfindung eine Vorrichtung der oben beschriebenen
Art dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied
durch ein pneumatisches oder hydraulisches Antriebsglied gebildet
ist, und daß die
Vorrichtung mit einem Drehmomentmeßsystem zum Messen des Drehmoments
des Antriebsgliedes während des
Antriebs des Reinigungsgliedes versehen ist. Insbesondere die Verwendung
eines pneumatischen oder hydraulischen Antriebsgliedes bietet neben
einer größeren Sicherheit
während
der Reinigung unerwartete Vorteile beim Antrieb der Reinigungselemente,
so daß die
obengenannte Aufgabe gelöst werden
kann. Ein solches Drehmomentmeßsystem bietet
unter anderem die Möglichkeit,
das momentane Drehmoment des Antriebsgliedes zu überwachen und folglich zu überprüfen, ob
die Vorrichtung ordnungsgemäß arbeitet.
Das gemessene Drehmoment kann beispielsweise auf einem entfernt
angeordneten Bildschirm sichtbar gemacht werden.
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Ein
pneumatisches oder hydraulisches Antriebsglied ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn die Reinigungselemente in zwei Richtungen
drehbar sind.
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Falls
gewünscht,
kann eine automatische Rückkopplung
zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem Antrieb durch das Antriebsglied
bei einer Ausführungsform
erzielt werden, bei der die Vorrichtung mit einem Steuerglied zum
Steuern des Antriebsgliedes versehen ist, wobei das Steuerglied
das Antriebsglied mit Hilfe von Daten des Drehmomentmeßsystems
steuert.
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Bei
einem zu schlaffen Euter kann es vorkommen, daß die Reinigungselemente während der Reinigung
nicht nur die Zitze, sondern auch das Euter zwischen die Reinigungselemente
ziehen. Außerdem
können
in manchen Fällen
die Reinigungselemente eine Zitze an einer zu hohen Stelle erfassen, was
unerwünscht
ist. Bei einer Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann dies dadurch verhindert werden, daß das Steuerglied mit einem
Komparator versehen ist, der den Momentanwert des von dem Drehmomentmeßsystem
gemessenen Drehmoments mit einem oberen Grenzwert vergleicht. Wenn
der Fall eintritt, daß eine
Zitze an einer zu hohen Stelle ergriffen wird oder das Euter zwischen
die Reinigungselemente gezogen wird, steigt das Drehmoment des Antriebsgliedes
an. Wenn das Drehmoment den oberen Grenzwert überschreitet, können automatisch
geeignete Maßnahmen
ergriffen werden. Beispielsweise können die beiden Reinigungselemente
voneinander wegbewegt werden, wenn die Vorrichtung eine solche Bewegung
erlaubt.
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Wenn
der obere Grenzwert erreicht ist, ändert das Steuerglied vorzugsweise
die Drehrichtung der Reinigungselemente in die entgegengesetzte Richtung.
Nach einiger Zeit sind infolge der entgegengesetzten Drehung z.
B. das Euter und eventuell auch die Zitze von den Reinigungselementen
freigekommen, und es kann erneut versucht werden, die Zitze zu reinigen.
Dies erfolgt vorzugsweise automatisch dadurch, daß das Steuerglied
mit einem Zeitschalter versehen ist, um die Drehrichtung in die
entgegengesetzte Richtung zu ändern,
nachdem ein einstellbarer Zeitraum verstrichen ist.
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Bei
einer Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist das Steuerglied mit einem Komparator versehen, der den Momentanwert
des von dem Drehmomentmeßsystem
gemessenen Drehmoments mit einem unteren Grenzwert vergleicht. Durch
einen solchen Vergleich kann festgestellt werden, ob eine Zitze
während
der Reinigung von den Reinigungselementen berührt wurde. Tatsache ist, daß beim Reinigen
einer Zitze das Drehmoment des Antriebsgliedes höher ist als bei sich frei drehenden
Reinigungselementen. Bei Nichterreichen des unteren Grenzwertes
wurde eine entsprechende Zitze nicht gereinigt, und die fragliche
Vorrichtung kann in der Weise gesteuert werden, daß ein erneuter
Versuch gemacht wird, die Zitze zu reinigen. Dadurch bietet der
untere Grenzwert eine einfache Möglichkeit
zur Überprüfung, ob
alle Zitzen gereinigt worden sind.
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Eine äußerst kostengünstige und
zuverlässige
Vorrichtung wird dadurch erzielt, daß das Steuerglied durch ein
Druckschaltventil gebildet ist.
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Das
Reinigungsglied ist vorzugsweise an einem Roboterarm angeordnet,
so daß durch
Lenken des Roboterarmes alle Positionen erreicht werden können.
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Wenn
der Roboterarm mit Zitzenbechern versehen ist, kann die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung
in einfacher Weise in eine automatische Melkvorrichtung integriert
werden.
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Gemäß einem
zweiten Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen der
Zitzen des Euters eines milchgebenden Tieres vorgesehen, wobei die
Reinigung von einem Reinigungsglied durchgeführt wird, das von einem Antriebsglied
angetrieben ist, wobei das Reinigungsglied mit mindestens zwei Reinigungselementen
versehen ist, die um eine Achse drehbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß das
Antriebsglied durch ein pneumatisches oder hydraulisches Antriebsglied
gebildet ist, und daß das Verfahren
ferner den Verfahrensschritt a) des Messens des Drehmoments des
Antriebsgliedes umfaßt.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren außerdem
den Verfahrensschritt b) des Vergleichens des in Verfahrensschritt
a) gemessenen Drehmoments mit einem Drehmoment-Grenzwert und den Verfahrensschritt
c) des Steuerns des Antriebsgliedes mit Hilfe von im Verfahrensschritt
b) erzielten Ergebnissen.
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Insbesondere
wird als Drehmoment-Grenzwert ein oberer Grenzwert gewählt, und
bei Überschreiten
des oberen Grenzwertes wird die Drehrichtung der Reinigungselemente
in die entgegengesetzte Richtung geändert.
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Zusätzlich oder
alternativ wird als Drehmoment-Grenzwert ein unterer Grenzwert gewählt, und bei Überschreiten
des unteren Grenzwertes erfolgt eine Anzeige, daß die Zitze gereinigt worden
ist.
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Die
Erfindung wird im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf eine
in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Zitzen
gemäß der vorliegenden
Erfindung und die
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2A bis 2F in
schematischer Darstellung einige Verfahrensschritte eines Verfahrens
zum Reinigen der Zitzen eines Euters gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung
zum Reinigen der Zitzen des Euters eines milchgebenden Tieres, wie
z. B. einer Kuh, einen Reinigungsstand 1, der durch eine
Einfassung 2 und zwei Türen 3 und 4 begrenzt
ist. Der Reinigungsstand 1 kann mit einer Melkvorrichtung
kombiniert werden, so daß ein
Melk-/Reinigungsstand gebildet ist, obwohl die Erfindung nicht hierauf
beschränkt
ist. Über
die Eingangstür 3 kann
ein Tier den Stand 1 betreten, wobei das Tier den Stand 1 über die
Ausgangstür 4 verlassen
kann. Der Stand 1 umfaßt
ferner ein automatisches Fütterungssystem 5 mit einem
Futtertrog 6. In der Nähe
des Futtertroges 6 ist ein Sensor angeordnet, der in der
Figur nicht dargestellt ist und mit einem Transponder 7 zusammenwirken
kann, der am Halsband 8 des Tieres befestigt ist. Der Sensor
ist mit einem nicht näher
dargestellten Computersystem verbunden und bildet mit dem Transponder 7 ein
an sich bekanntes Tieridentifikationssystem. Mit Hilfe des Tieridentifikationssystems können Tiere,
die den Stand 1 betreten, identifiziert werden. Wenn ein
Tier in dem Stand 1 identifiziert worden ist, kann auf
eine das fragliche Tier betreffende Datei in dem Computer zugegriffen
werden. Die Datei enthält
die Daten bezüglich
der Futterzufuhr und, falls gewünscht,
weitere Daten bezüglich
des Reinigens und Melkens des fraglichen Tieres. Diese Daten können auch
die Daten über
die Position der Zitzen des Tieres relativ zu einem bestimmten Referenzpunkt
enthalten. Es kommt häufig
vor, daß teilweise
auf der Basis dieser Daten ein Reinigungsglied unter dem Euter des
Tieres positioniert wird. Alternativ kann eine Vorrichtung vorgesehen
sein, um das Tier in einer bestimmten Position in dem Melk-/Reinigungsstand 1 zu
positionieren und festzuhalten, wonach das Reinigungsglied 19 Standardbewegungen ausführt. Im
letzteren Fall werden zum Reinigen keine Daten von dem Tieridentifikationssystem
benötigt.
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Die
Vorrichtung kann auch mit einem Melkroboter versehen sein, der in 1 nicht
dargestellt ist, wobei der Melkroboter Zitzenbecher umfaßt, die
an einem Roboterarm angebracht sind.
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Normalerweise
werden das Euter oder zumindest die Zitzen des Tieres vor dem eigentlichen Melken
des Tieres gereinigt. Zu diesem Zweck ist ein Reinigungsglied 19 vorgesehen,
das durch zwei motorisch antreibbare Reinigungselemente 20,
wie z. B. Rollen oder Bürsten,
gebildet ist. Die zu reinigenden Zitzen werden durch die Drehbewegung
der Reinigungselemente 20 zwischen die beiden Reinigungselemente 20 gezogen
und so gereinigt.
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Die
Reinigungselemente 20 sind in 2 in Form
von Rollen dargestellt. Bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
sind die Reinigungsrollen 20 sowie das die Rollen pneumatisch
oder hydraulisch antreibende Antriebsglied 21 nahe dem
Ende eines Roboterarmes 22 an geordnet. Der Roboterarm 22 kann
sowohl in Längsrichtung
des Standes 1 als auch in dessen Querrichtung sowie in
Höhenrichtung bewegbar
sein. Der Roboterarm 22 kann außerdem auch um eine vertikale
Achse 23 schwenkbar sein.
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2 zeigt
die Reinigungsrollen 20, die einen kreisrunden Querschnitt
haben. In Längsrichtung sind
diese Rollen 20 z. B. akkordeonartig ausgebildet, wie in 1 dargestellt,
so daß die
zwischen die Rollen 20 gezogenen Zitzen so weitgehend wie
möglich
mit ihnen in Kontakt kommen. Während
der Reinigung ist die Drehrichtung der Rollen 20 so gewählt, daß sie sich
von oben nach unten an der Zitze entlangbewegen. Auf diese Weise
wird sowohl die Zitze zwischen die Rollen 20 gezogen. als
auch Schmutz nach unten abgeleitet. Falls gewünscht, können die Rollen 20 angefeuchtet
werden, z. B. von innen durch Zufuhr von Wasser durch einen Schlauch,
der konzentrisch zur Antriebswelle der Rollen ausgebildet ist. Während der
Reinigung der Zitzen kann die Drehbewegung der Rollen 20 außerdem mit
einer Bewegung in vertikaler Richtung nach unten und/oder mit einer
Bewegung in horizontaler Richtung kombiniert werden.
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Die
Reinigungsrollen 20 können
so angebracht sein, daß sie
relativ zueinander beweglich sind, so daß der Abstand zwischen den
Rollen 20 etwas vergrößert oder
verkleinert werden kann, wodurch der Druck der Reinigungsrollen 20 auf
die Zitze einstellbar ist.
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Gemäß der Erfindung
ist das Antriebsglied 21 durch ein pneumatisches oder hydraulisches
Antriebsglied 21 gebildet. Dadurch werden die Reinigungselemente 20 in vorteilhafter
Weise angetrieben. Außerdem
ist der Antrieb sicher für
das Tier, weil für
den Antrieb keine elektrischen Leitungen benötigt werden. Der Antrieb kann
auch durch einen Exzenterantrieb gebildet sein. Durch den exzentrischen
Antrieb kann ein wechselnder Druck auf die Zitze ausgeübt werden.
Durch die exzentrische Bewegung wird eine pulsierende Wirkung auf
eine Zitze ausgeübt,
wobei die Pulsierfrequenz auf eine optimale Reinigung eingestellt
und, falls gewünscht,
mit einer Massagefunktion verbunden werden kann. Die Erfindung wird
im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf eine Druckluftvorrichtung
beschrieben, obwohl offensichtlich ist, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
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Die
Reinigungsrollen 20 können
aus einem verformbaren Material bestehen. Diese Verformbarkeit kann
z. B, dadurch erzielt werden, daß in das Innere der Reinigungsrollen 20 Luft
eingepreßt
wird und in der Innenseite mehrere Lochungen ausgebildet werden,
durch die die Luft eine radial nach außen gerichtete Kraft auf das
die Reinigungsrollen 20 umhüllende Material ausüben kann.
Aufgrund dieser Verformbarkeit können
die Reinigungsrollen 20 eine unrunde Form aufweisen, so
daß beim
Antreiben der Reinigungsrollen 20 erneut eine pulsierende
Wirkung auf die Zitze ausgeübt
wird. Die Reinigungselemente 20 können eine unrunde und insbesondere
eine ellipsenartige Form aufweisen.
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Unabhängig von
der Ausbildung der Reinigungselemente 20 ist der Abstand
zwischen den Reinigungselementen 20 vorzugsweise in allen
Situationen einstellbar, und die Reinigungselemente sind vorzugsweise
in allen Situationen höhenverstellbar, so
daß unabhängig von
der Tatsa che, ob die Elemente kreisförmig sind oder eine unrunde
Form haben oder relativ zueinander phasenverschiebbar sind, der von
den Elementen auf die Zitzen ausgeübte Druck stets eingestellt
werden kann.
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Es
kann vorkommen, daß die
Reinigungselemente 20 während
der Reinigung eine Zitze an einer zu hohen Stelle erfassen und/oder
außer
der Zitze auch das Euter zwischen sich ziehen. Gründe hierfür können z.
B. ein falscher Abstand zwischen den Reinigungselementen 20 oder
ein falsch eingestellter Druck sein, der von den Reinigungselementen 20 auf die
Zitze ausgeübt
wird. Diese Situation ist in 2C gezeigt.
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Um
diese Situation zu vermeiden, die zu einer ungenügenden Reinigung der Zitzen
führen kann,
wird gemäß der Erfindung
in dem Moment, wenn die Reinigungselemente 20 einen zu
großen Druck
auf die Zitze ausüben,
die Drehrichtung der Reinigungselemente 20 vorzugsweise
in die entgegengesetzte Richtung geändert. Alternativ können die
Reinigungselemente 20 voneinander wegbewegt werden, so
daß die
Zitze vollständig
freigegeben wird.
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Der
Zeitpunkt, zu dem die Reinigungselemente 20 die Zitze an
einer zu hohen Stelle erfassen oder auch das Euter zwischen sich
ziehen, kann z. B. durch Überwachen
der Drehzahl der Reinigungselemente 20 ermittelt werden.
Wenn diese Drehzahl während
der Reinigung einen vorgegebenen Wert unterschreitet, können Maßnahmen
ergriffen werden, um eine ungenügende
Reinigung zu verhindern, wie z. B. das Ändern der Drehrichtung in die
entgegengesetzte Richtung.
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Eine äußerst elegante
Methode zur Ermittlung dieses Zeitpunktes, die außerdem ein
sehr schnelles Reagieren auf das Auftreten der oben beschriebenen,
unerwünschten
Situationen ermöglicht, ist
jedoch die Verwendung eines Drehmomentmeßsystems zum Messen des Drehmoments
des Antriebsgliedes während
des Antriebs des Reinigungsgliedes. Ein solches Drehmomentmeßsystem
bietet unter anderem die Möglichkeit,
das momentane Drehmoment des Antriebsgliedes zu überwachen und folglich zu prüfen, ob
die Vorrichtung ordnungsgemäß arbeitet.
Das gemessene Drehmoment kann z. B. auf einem entfernt angeordneten
Bildschirm sichtbar gemacht werden. Für dieses Drehmomentmeßsystem
können
an sich bekannte, separate Vorrichtungen verwendet werden. Jedoch
ist es von Vorteil, Antriebsglieder mit integriertem Drehmomentmeßsystem
zu verwenden.
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Bei
einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gewährleistet
ein Steuerglied eine automatische Rückkopplung zum Antriebsglied mittels
des gemessenen Drehmoments. Insbesondere ist das Steuerglied mit
einem Komparator versehen, der den Momentanwert des von dem Drehmomentmeßsystem
gemessenen Drehmoments mit einem oberen Grenzwert vergleicht. Wenn
z. B. die Situation eintritt, daß eine Zitze an einer zu hohen
Stelle ergriffen wird, erhöht
sich das Drehmoment des Antriebsgliedes. Wenn das Drehmoment den
oberen Grenzwert überschreitet,
können
so von dem Steuerglied automatisch geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Die
beiden Reinigungselemente können
z. B. voneinander wegbewegt werden, wenn die Vorrichtung eine solche
Bewegung erlaubt.
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Wenn
der obere Grenzwert erreicht ist, ändert das Steuerglied vorzugsweise
die Drehrichtung der Reinigungselemente 20 in die entgegengesetzte Richtung.
Nach einiger Zeit ist die Zitze infolge der entgegengesetzten Drehung
von den Reinigungselementen gelöst,
wie in 2E gezeigt. Wenn diese Situation
eingetreten ist, kann die Vorrichtung z. B. ein Signal an den Landwirt
geben, so daß dieser
die betreffende Kuh und die Reinigungselemente untersuchen kann.
Vorzugsweise jedoch werden nach Überschreiten
des oberen Grenzwertes zunächst
ein oder mehrere Versuche gemacht, den Reinigungsvorgang wieder
zu starten. Dies kann vorzugsweise automatisch erfolgen, wenn das
Steuerglied mit einem Zeitschalter versehen ist, um nach Ablauf
eines einstellbaren Zeitraumes die Drehrichtung in die entgegengesetzte
Richtung zu ändern.
Dies bedeutet, daß die Drehrichtung
wieder der Drehrichtung entspricht, die zum Reinigen der Zitze verwendet
wird, wie in 2F schematisch dargestellt.
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Eine
solche Druckluftvorrichtung als pneumatisches Antriebsglied mit
einem integrierten Drehmomentmeßsystem
(mit einstellbarem oberem Grenzwert) und einem Zeitschalter ist
beispielsweise durch das Druckschaltventil VD-3-PK-3 gebildet, das von
der Firma Festo geliefert wird und die Druckluftvorrichtung schaltet.
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Natürlich kann
die Druckluftvorrichtung auch von einem elektronischen Steuerglied
mit einem elektronischen Drehmomentmeßsystem gesteuert werden.
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Wird
das Reinigungsglied nicht von einem Computer gesteuert, der Informationen
von einem Tieridentifikationssystem erhält, so werden in bestimmten
Fällen
nicht alle Zitzen gereinigt. Gemäß der Erfindung
kann in einfacher weise geprüft
werden, ob eine Zitze tatsächlich
gereinigt worden ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Komparator
den Momentanwert des von dem Drehmomentmeßsystem gemessenen Drehmoments
mit einem unteren Grenzwert vergleicht. Durch einen solchen Vergleich kann
festgestellt werden, ob eine Zitze während der Reinigung von den
Reinigungselementen berührt worden
ist. Tatsache ist, daß beim
Reinigen einer Zitze das Drehmoment des Antriebsgliedes höher ist
als bei sich frei drehenden Reinigungselementen. Wenn der untere
Grenzwert nicht erreicht wird, kann davon ausgegangen werden, daß eine entsprechende
Zitze nicht gereinigt worden ist, und die betreffende Vorrichtung
kann so gesteuert werden, daß ein
erneuter Versuch zur Reinigung der Zitze gemacht wird.
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Obwohl
der Roboterarm 22 bei der gezeigten Ausführungsform
nur mit einem Reinigungsglied versehen ist, ist der Roboterarm vorzugsweise
auch mit Zitzenbechern ausgestattet. Dadurch kann die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung
in einfacher und kompakter Weise in eine automatische Melkvorrichtung
integriert werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Reinigen der Zitzen des
Euters eines milchgebenden Tieres, wobei die Reinigung von einem
Reinigungsglied durchgeführt
wird, das von einem pneumatischen oder hydraulischen Antriebsglied
angetrieben wird, wobei das Reinigungsglied mit mindestens zwei Reinigungselementen
versehen ist, die um eine Achse drehbar sind. Das Verfahren umfaßt den Verfahrensschritt
a) des Messens des Drehmoments des Antriebsgliedes; die dadurch
erzielten Meßwerte können in
vorteilhafter Weise verwendet werden, insbesondere durch b) Vergleichen
des in Verfahrensschritt a) gemessenen Drehmoments mit einem Drehmoment-Grenzwert und durch
c) Steuern des Antriebsgliedes mit Hilfe von in Verfahrensschritt
b) erzielten Ergebnissen.
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Wie
oben erläutert,
kann eine unzulängliche Reinigung
der Zitze dadurch verhindert werden, daß als Drehmoment-Grenzwert
ein oberer Grenzwert gewählt
wird und bei Überschreiten
des oberen Grenzwertes die Drehrichtung der Reinigungselemente in
die entgegengesetzte Richtung geändert wird.
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Durch
Wählen
eines unteren Grenzwertes als Drehmoment-Grenzwert kann zusätzlich oder alternativ ermittelt
werden, ob eine Zitze tatsächlich
gereinigt worden ist. Wenn der untere Grenzwert überschritten worden ist, kann
eine Anzeige erfolgen, daß die
Reinigung stattgefunden hat.