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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im allgemeinen ein Festhalteelement, das an einer
rotierenden Zuführungsvorrichtung
angebracht ist, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Festhalten eines ausdehnbaren
Artikels auf einem Stegförderer
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 8. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Element zum
Festhalten eines Artikels, wenn der Artikel durch ein Rückhaltemittel,
wie einem Saugelement, freigegeben wird. Die Erfindung ist insbesondere
zum Gebrauch in einer Vorrichtung, wie einer rotierenden Kartonzuführungsvorrichtung,
geeignet, die Kartons an eine Verpackungsmaschine zuführt. Insbesondere
betrifft diese Erfindung ein Festhalteelement zum Erhalten des Kartons
in einer aufrechten Position, wenn der Karton auf ein Förderersystem
angeordnet wird.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Es
sind verschiedene Arten von rotierenden Zuführungsmechanismen für einhüllende Kartons
in der Technik bekannt.
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Gemäß US-A 5102385,
worin ein Festhalteelement der generischen Art offenbart ist, ist
eine rotierende Kartonzuführungsvorrichtung
vorgesehen, die mit mehreren Saugnäpfen ausgestattet ist. Diese Saugnäpfe sind
am Ende von Stangen aufgenommen, die jeweils gleitbar in Ansatzstrukturen
angebracht sind, welche wiederum starr an der Hauptrotationswelle
gesichert sind. Eine Nocken- und Nockenstößelanordnung sieht eine relative
Bewegung der Stangen bezüglich
der zugehörigen
Ansatzstrukturen vor. Die Zuführungsvorrichtung
und der Förderer
bewegen sich in derselben Richtung. Um zu verhindern, daß sich der
aufrechte Karton nach oben vom Förderer
wegbewegt, wenn der Saugdruck des Saugnapfs abgestellt ist, ist
jedem Saugnapf eine Blattfeder beigegeben, die so angeordnet ist,
daß sie den
Karton an einem Punkt unmittelbar hinter dem Saugnapf bezüglich der
Laufrichtung des Kartons auf dem Förderer überlagert.
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Bei
einer zweiten allgemeinen Art von rotierenden Zuführungsmechanismen
für einhüllende Kartons
bewegen sich die Zuführungsvorrichtung und
der Förderer
in entgegengesetzte Richtungen. Bei dieser rotierenden Zuführungsvorrichtungsgestaltung
rotieren die Saugnäpfe
in einer Richtung, die der Rotationsrichtung des Rotationskopfs
entgegengesetzt ist.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2, die eine Anordnung solcher
Art des Stands der Technik darstellen, hebt eine rotierende Zuführungsvorrichtung (nicht
gezeigt) einen zusammengeklappten Karton 8 mit Saugnäpfen 10 hoch,
richtet den Karton 8 unter Nutzung von Zentrifugalkraft
zumindest teilweise auf und ordnet den Karton 8 zwischen
Stegen 12 an, wo der Karton vollständig aufrecht ist. Die Stege 12 bewegen
den offenen Karton 8 in einer stromabwärtigen Richtung, durch den
Pfeil angezeigt, wo der Karton 8 mit Dosen, Flaschen oder
anderen Produktarten befüllt
wird. Eine Skikufe 14, die der Zuführungsvorrichtung etwas nachgeschaltet
angeordnet ist, erhält
den Karton 8 in einer aufrechten Position, nachdem die
Saugnäpfe 10 den
Karton freigegeben haben. Der Karton bewegt sich danach unterhalb
des Skis 14 zu einer Kartonladeanordnung des Verpackungssystems.
Der Ski 14 muß sorgfältig so
angeordnet sein, daß er
die Aufrichtung des Kartons 8 nicht stört, jedoch immer noch nahe
genug, um den Karton festzuhalten, nachdem er von den Saugnäpfen 10 freigegeben
wurde. Wenn der Ski 14 zu weit vom Karton 8 weg
angeordnet ist, kann der Karton 8 teilweise zusammenklappen,
bevor er den Ski 14 erreicht, und sich selbst aus der Tasche
stoßen,
die zwischen aufeinanderfolgenden Stützen oder Stegen 12 geschaffen
ist. Wenn der Ski 14 andererseits zu nahe an dem Karton 8 angeordnet
ist, wird der Karton 8 nicht aufgerichtet, da der Karton 8 mit
dem Ski 14 zusammenstößt. Es war
in der Industrie daher schwierig, den Ski 14 in der optimalen
Position anzuordnen.
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3 und 4 zeigen ebenfalls eine derartige Anordnung
des Stands der Technik. 3 zeigt
einen typischen, hängenden
Rotationszuführungskopf 20,
der ein stationäres
zentrales Sonnenrad 22, ein Zwischenrad 24 und
ein äußeres Planetenrad 26 umfaßt. Der
Rotationskopf 20 rotiert in einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn
um eine Mittelachse 30, während die Saugnäpfe 10,
die an Elemente (nicht gezeigt) angefügt sind, welche durch das äußere Planetenrad 26 angetrieben
sind, im Uhrzeigersinn mit dem äußeren Planetenrad 26 rotieren.
Außerdem
ist ein J-Haken 28 an dem äußeren Planetenrad 26 angefügt und kurzzeitig
in Kontakt mit der Oberfläche von
jedem Karton 8, wenn die Saugnäpfe 10 den Karton 8 freigeben. 4 ist ein graphisches, zykloides Profil,
das eine zeitliche Veränderung
des Abstands vom J-Haken 28 zum Karton 8 zeigt.
Wie in 4 gezeigt, ist
der J-Haken für
jede Rotation des äußeren Planetenrads 26 nur
kurzzeitig mit dem Karton 8 in Kontakt. Da der J-Haken 28 den
Karton 8 festhält, während die
Saugnäpfe 10 den
Karton 8 freigeben, kann die Kufe oder der Ski 14 etwas
weiter nachgeschaltet angeordnet sein. Daher ist die Anordnung des
Skis 14 mit der Benutzung des J-Hakens 29 nicht so
entscheidend.
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Die
J-Haken 28 sind über
den Saugnäpfen 10 an
einem Saugschaft 9 angefügt und mussten im Stand der
Technik präzise
an dem Saugschaft 9 angeordnet sein, um nur kurzzeitig
mit dem Karton 8 in Kontakt zu kommen. Wenn die J-Haken 28 zu
hoch an dem Saugschaft 9 angeordnet waren, kamen die J-Haken 28 nicht
mit dem Karton 8 in Kontakt, und die Kartons 8 konnten
ungehindert zusammenklappen. Wenn die J-Haken 28 umgekehrt
zu niedrig an dem Saugschaft 9 angeordnet waren, erstreckten sich
die J-Haken 28 unter die Oberfläche des Kartons 8 und übten eine
Kraft in die Oberfläche
des Kartons 8 aus. Zu der Schwierigkeit, die J-Haken 28 zweckgemäß einzustellen,
kam, daß sie
sich beim Betrieb des Rotationskopfs 20 häufig außer Position
bewegten. Wenn die J-Haken 28 sich außer Position bewegt haben,
kommen die J-Haken 28 mit
umgebenden Teilen der Verpackungsmaschine in Kontakt, wobei sie
diese Teile beschädigen.
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Es
war in der Industrie daher schwierig, einen Karton 8 in
einer derartigen Maschine aufzurichten und den Karton in seiner
aufrechten Position zu erhalten, während sich die Kartons in einer
stromabwärtigen
Richtung bewegten. Es war im Stand der Technik außerdem schwierig,
den Karton 8 für
verschiedene Gestaltungen der Saugnäpfe 10 festzuhalten.
Früher
wurden, wenn die rotierende Zuführungsvorrichtung
auf einen Karton mit anderer Form eingestellt wurde, die Saugnäpfe an anderen
Stellen auf dem Karton angeordnet, wobei es erforderlich war, auch
die J-Haken umzuordnen. Da die Anordnung der J-Haken 28 schwierig
ist, ist der Einstellungsvorgang der rotierenden Zuführungsvorrichtung zum
Unterbringen eines anderen Kartons ebenfalls schwierig. Außerdem wurden
die rotierenden Zuführungsvorrichtungen
wegen des Zeitverlusts, der mit dem Anordnen des Skis 14 oder
der J-Haken an ihrer zweckmäßigen Position
einherging, ineffizient.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben besprochenen Mängel des
Stands der Technik zu bewältigen.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Die
oben dargelegte Aufgabe wird durch ein Festhalteelement wie in Anspruch
1 definiert bzw. durch ein Verfahren zum Festhalten eines ausdehnbaren
Artikels auf einem Stegförderer
wie in Anspruch 8 definiert gelöst.
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Die
Erfindung umfaßt
ein verbessertes Festhalteelement, das an einer rotierenden Zuführungsvorrichtung
angebracht ist.
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Das
Festhalteelement gehört
zu einem Saugnapf der rotierenden Zuführungsvorrichtung und weist
ein verlängertes
Glied mit einer gekrümmten
Außenfläche auf.
Die Krümmung
der Außenfläche ist
so definiert, daß ein
Abstand von der Außenfläche zur
Rotationsachse des zugehörigen
Saugnapfs der rotierenden Zuführungsvorrichtung
von einem Ende des verlängerten
Glieds zum anderen, gegenüberliegenden
Ende des verlängerten
Glieds zunimmt. Dieser Abstand nimmt vorzugsweise kontinuierlich
zu, so daß die
Außenfläche des
Festhalteelements einen sanften Bogen definiert. Das verlängerte Glied
hält während der
Rotation der rotierenden Zuführungsvorrichtung
und gleichzeitiger Gegenrotation des Saugnapfs, der zu dem Festhalteelement
gehört,
konstanten Kontakt mit dem Artikel und hält den Artikel während der
Rotation der rotierenden Zuführungsvorrichtung
für einen
verlängerten
Zeitraum fest.
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Vorzugsweise
ist das Festhalteelement durch Ausbilden einer Keilnut an einen
Saugnapf der rotierenden Zuführungsvorrichtung
angefügt,
die mit einem Keil zusammenpaßt,
der auf dem Saugschaft ausgebildet ist. Wenn das Festhalteelement
auf solche Weise angefügt
ist, kann das Festhalteelement nicht aus der Ausrichtung rotieren,
sondern es ist ihm möglich,
die Achse des Saugschafts entlang zu gleiten, um verschiede Artikelformen
unterzubringen. Außerdem
kontaktiert das Festhalteelement den Artikel vorzugsweise über 20° der Rotation
des Rotationskopfs, um den Kontakt für einen verlängerten Zeitraum
beizubehalten. Das Festhalteelement der Erfindung kann an einer
herkömmlichen,
hängenden rotierenden
Zuführungsvorrichtung
mit einem Rotationskopf und einem oder mehreren Saugnäpfen zum Anheben
und Freigeben eines Artikels verwendet sein. Die Außenfläche des
Festhalteelements kann auch einen kreisförmigen Bogen um einen Mittelpunkt
ausbilden, der über
und seitwärts
zu dem Saugschaft liegt.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen eines
Artikels von einer Stelle an eine zweite Stelle. Das Verfahren umfaßt die Schritte
des Aufhebens eines Artikels mit einer rotierenden Zuführungsartikels
an einer ersten Stelle, des Bewegens des Artikels an eine zweite
Stelle und des Freigebens des Artikels an der zweiten Stelle. Das Verfahren
umfaßt
weiterhin den Schritt des Rollens eines verlängerten Glieds, das mit dem
Rotationskopf verbunden ist, über
eine Fläche
des Artikels, während
der Artikel von der rotierenden Zuführungsvorrichtung freigegeben
wird. Als Ergebnis des Verfahrens wird der Artikel während der
Rotation der rotierenden Zuführungsvorrichtung
für einen
verlängerten
Zeitraum festgehalten.
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Vorzugsweise
wird das verlängerte
Glied über
zumindest 20° der
Rotation des Rotationskopfs über
den Artikel gerollt, so daß der
Artikel so lange wie möglich
festgehalten wird. Außerdem
tritt das Festhalteelement vorzugsweise vor dem Freigeben des Artikels
in anfänglichen
Kontakt mit dem Artikel, um kontinuierlichen Kontakt mit dem Artikel
beizubehalten. Wenn der Artikel einen Karton umfaßt, hält das Verfahren
der Erfindung den Karton von dem Zeitpunkt an, zu dem der Karton
durch die Saugnäpfe freigegeben
wird, bis zu dem Zeitpunkt fest, an dem der Karton unterhalb einer
Festhaltekufe oder eines Festhalteskis läuft.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht
eines Kartons beim Aufrichtungsvorgang durch einen herkömmlichen
Rotationskopf.
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2 ist eine Seitenansicht
eines Kartons in seiner vollständig
aufgerichteten Position.
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3 ist eine Seitenansicht
eines Rotationskopfs mit einem herkömmlichen J-Haken-Festhalteelement.
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4 ist ein graphisches zykloides
Profil, das den Abstand von dem J-Haken zu dem Karton beim Betrieb
des Rotationskopfs zeigt.
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5 ist eine Seitenansicht eines Festhalteelements
für eine
rotierende Zuführungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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6(A) bis 6(E) sind
Seitenansichten des Festhalteelements für verschiedene Rotationswinkel des
Saugschafts.
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7 ist ein Beispiel eines Festhalteelements
für eine
rotierende Zuführungsvorrichtung
mit einem Durchmesser von 12 Inch.
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8 ist ein Beispiel eines Festhalteelements
für eine
rotierende Zuführungsvorrichtung
mit einem Durchmesser von 14 Inch.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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5 zeigt einen Rotationskopf 20 einer Kartonzuführungsanordnung
mit einem Festhalteelement 40 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. In dem gezeigten Beispiel ist das Festhalteelement 40 an
einem Rotationskopf 20 mit vier Anschlägen angeordnet, der gegen den
Uhrzeigersinn rotiert. Im allgemeinen sollte, wenn der Abstand von
einer quer verlaufenden Mittellinie oder Rotationsachse 30 des
Rotationskopfs 20 zur Mitte eines äußeren Planetenrads 26 gleich
R ist, die Länge
eines Saugschafts 9 mit einem Saugnapf 10 vorzugsweise
so bemessen sein, daß sie
einhalb R ist. Beim Betrieb rotieren der Saugschaft 9 und
das Festhalteelement 40 im Uhrzeigersinn mit etwa der dreifachen
Geschwindigkeit des Rotationskopfs 20.
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Das
Festhalteelement 40 ist an einer quer verlaufenden Saugwelle 48 am
Rotationskopf 20 angefügt
und umfaßt
im allgemeinen einen strukturellen Abschnitt 46 und einen
verlängerten
Abschnitt 44. Der strukturelle Abschnitt 46 ist
an einem Ende mit der Saugwelle 48 und am anderen Ende
mit dem verlängerten
Abschnitt 44 verbunden. Der strukturelle Abschnitt 46 platziert
den verlängerten
Abschnitt 44 in eine Position, in der eine gekrümmte Außenfläche 45 des
verlängerten
Abschnitts 44 während
einer spezifischen Betriebsphase des Rotationskopfs 20 kontinuierlichen
Kontakt mit einem Karton 8 beibehält.
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Beim
Betrieb des Festhalteelements 40 behält die Außenfläche des verlängerten
Abschnitts 44 vorzugsweise über zumindest 20° der Rotation
des Rotationskopfs 20 kontinuierlichen Kontakt mit dem Karton 8 bei.
Unter Bezugnahme zunächst
auf 6(A) hat der Saugnapf 10,
wenn sich der Rotationskopf 20 an einem Punkt seiner Rotation
befindet, der so definiert ist, daß er an einem Winkel von 0° liegt, den
Karton 8 aufgerichtet, den Karton 8 zwischen Stege 12 angeordnet
und ist weiterhin an dem Karton 8 angefügt. Wenn der Rotationskopf 20 zu
einem Winkel von 5° rotiert
ist, wie in 6(B) gezeigt, wurde der
Saugnapf 10 gelüftet,
wodurch er den Karton 8 freigibt. An diesem Punkt tritt
ein erstes Ende 50 des verlängerten Abschnitts 44 entlang
Außenfläche 45 mit
dem Karton 8 in Kontakt. Während der verlängerte Abschnitt 44 den
Karton 8 kontaktiert, ist der spezifische Abschnitt von
Abschnitt 44, der diesen Kontakt herstellt, Außenfläche 45.
Das erste Ende 50 des verlängerten Abschnitts 44 stellt
den anfänglichen
Kontakt mit dem Karton 8 vorzugsweise her, bevor der Karton 8 von
dem Saugnapf 10 freigegeben wird, um jeglichen Zeitraum
auszuschließen,
in dem der Karton 8 ungehindert zusammenklappen kann.
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Während der
Rotationskopf 20 seine Rotation fortsetzt, behält die Außenfläche 45 des
Festhalteelements 40 kon stanten Kontakt mit dem Karton 8 bei,
um zu verhindern, daß der
Karton 8 zusammenklappt. Somit ist das Festhalteelement 40,
wie in 6(C) und 6(D) gezeigt,
bei Winkeln von 15° bzw. 25° des Rotationskopfs 20 weiterhin
in Kontakt mit dem Karton 8. Wenn der Rotationskopf 20 etwa
zu einem Winkel von 30° rotiert
ist, wie in 6(E) gezeigt, löst sich
das Festhalteelement 40 oder gibt den Kontakt mit dem Karton 8 auf.
Zu diesem Zeitpunkt wurde der Karton 8 unter die Kufe 14 geführt oder durch
einen anderen Aufbau oder eine andere Anordnung in Eingriff genommen.
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Wie
in 6(A) bis 6(E) gezeigt,
erhält
das Festhalteelement 40 den Karton 8 für einen
Zeitraum in seiner aufrechten Position, während sich der Karton 8 in
der stromabwärtigen
Richtung bewegt. Das Festhalteelement 40 kann daher den
Karton 8 von dem Zeitpunkt, an dem die Saugnäpfe 10 den
Karton freigeben bis zu dem Zeitpunkt, an dem sich der Karton 8 unter
der Kufe oder dem Ski 14 befindet, in seiner aufrechten
Position erhalten. Da die Außenfläche 45 des
Festhalteelements 40 den Kontakt mit dem Karton 8 für diesen
Zeitraum beibehält
und nicht in nur kurzzeitigem Kontakt mit dem Karton 8 steht,
wird der Ski 14 leichter in seine sachgemäße Position
bezüglich
dem Rotationskopf 20 angeordnet.
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Das
Festhalteelement 40 ist gleichfalls leicht in einer sachgemäßen Position
bezüglich
der Saugnäpfe 10 gehalten.
Ein Keil 41 kann auf die Saugwelle 48 gelötet sein,
und eine Keilnut 43 ist in das Festhalteelement 40 gearbeitet.
Das Festhalteelement 40 ist dann durch Eingreifen des Keils 41 an
der Saugwelle 48 in die Keilnut 43 in dem Festhalteelement 40 an
der Saugwelle 48 angebracht. Der Keil 41 und die Keilnut 43 verhindern,
daß das
Festhalteelement 40 beim Betrieb der rotierenden Zuführungsvorrichtung aus
der Ausrichtung rotiert.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist das Festhalteelement 40 direkt an einer Sechseckwelle 47 angefügt, an die
der Saugschaft 9 gefügt
ist. In dieser Ausführungsform
weist das Festhalteelement 40 eine sechseckförmige Öffnung zum
Zusammenpassen mit der sechseckigförmigen Welle 47 auf. Das
Festhalteelement 40 kann sich daher die Achse der Sechseckwelle 47 entlang
bewegen, ist jedoch außerstande,
um die Sechseckwelle 47 aus der Ausrichtung zu rotieren.
Die rotierende Zuführungsvorrichtung
kann einfach durch Verschieben des Festhalteelements 40 entlang
der Außenfläche der Sechseckwelle 47 auf
verschiedene Kartonformen eingestellt werden.
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7 zeigt ein Beispiel eines Festhalteelements 40 für eine rotierende
Zuführungsvorrichtung mit
einem Durchmesser von 12 Inch. Die Richtung der rotierenden Zuführungsvorrichtung
ist durch den linearen Abstand von der Achse des Sonnenrads zur Achse
des äußersten
Planetenrads bestimmt. Wie aus der Figur ersichtlich, befindet sich
ein erstes Ende 50 des verlängerten Abschnitts 44 in
einem engeren Abstand zur Saugwelle 48 als das zweite oder andere
Ende 52 des verlängerten
Abschnitts 44. Die Außenfläche 45 des
verlängerten
Abschnitts 44 bildet keinen kreisförmigen Bogen um die Saugwelle 48,
sondern bildet stattdessen einen kreisförmigen Bogen um einen Mittelpunkt 54.
Der Mittelpunkt 54 befindet sich etwa 2,567 Inch über und
etwa 0,457 Inch links von der Achse der Saugwelle 48. Der
Mittelpunkt 54 befindet sich an einer solchen Stelle, daß der verlängerte Abschnitt 44 oder
spezifischer die Außenfläche 45 des
Festhalteelements 40 während einer
spezifischen Rotationsphase des Rotationskopfs 20 kontinuierlichen
Kontakt mit dem Karton 8 beibehält. In dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, liegt die Außenfläche 45 des
verlängerten
Abschnitts 44 etwa 8,521 Inch vom Mittelpunkt 54 entfernt.
Die anderen Abmessungen des Festhalteelements 40 sind für den Betrieb
des Festhalteelements 40 nicht entscheidend und werden
daher nicht detailliert besprochen.
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Ein
Beispiel eines Festhalteelements 40' für eine rotierende Zuführungsvorrichtung
mit einem Durchmesser von 14 Inch ist in 8 abgebildet.
Wie bei dem Bespiel, das in 7 gezeigt
ist, weist die Außenfläche 45' des verlängerten
Abschnitts 44' ein erstes
Ende 50' auf,
das näher
an der Saugwelle liegt als ein zweites Ende 52'. Die Außenfläche des
verlängerten
Abschnitts 44' bildet
einen kreisförmigen Bogen
um einen Mittelpunkt 54',
der etwa 2,092 Inch über
und etwa 0,213 Inch links von der Achse von Saugwelle 48 liegt.
Der Abstand vom Mittelpunkt 54' zur Außenfläche des verlängerten
Glieds beträgt etwa
9,829 Inch.
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Während das
Festhalteelement 40 an einen Rotationskopf mit vier Anschlägen angefügt ist,
kann das Festhalteelement 40 an andere Rotationskopfarten,
wie einen Rotationskopf mit drei Anschlägen, angefügt sein. Zudem sind die Abmessungen
des Festhalteelements 40 nicht nur auf einen Rotationskopf mit
einem Durchmesser von 12 Inch oder auf einen Rotationskopf mit einem
Durchmesser von 14 Inch beschränkt,
sondern können
stattdessen geändert werden,
so daß sie
für Rotationsköpfe jeder
Größe geeignet
sind. Die Abmessungen eines Festhalteelements 40 für andere
Rotationsköpfe
oder für
andere Anwendungen sind dem Durchschnittsfachmann offensichtlich.
Während
die Form der Außenfläche 45 des
verlängerten
Abschnitts 44 vorzugsweise eine kontinuierliche Krümmung ausbildet,
ist diese Form nicht absolut so lang, da eine im wesentlichen kontinuierliche,
gekrümmte
Außenfläche zum
Kontaktieren des Kartons 8 vorliegt. Ferner kann, während der Artikel,
der festgehalten wird, als Karton beschrieben wurde, das Festhalteelement 40 dazu
genutzt werden, andere Arten von Artikeln, wie Coupons, festzuhalten.
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Es
ist dem Fachmann ferner offensichtlich, daß an den oben genannten Ausführungsformen,
die hier zum Zweck der Ver anschaulichung der vorliegenden Erfindung
gewählt
wurden, zahlreiche Modifizierungen vorgenommen werden können, und
daß aus
der Lehre von Äquivalenten
ein komplettes Resultat erzielt sein kann, ohne vom Anwendungsbereich
der vorliegenden Erfindung, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert,
abzuweichen.