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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer Stapelhöhe von in
einem Ein- und/oder Ausgabebehälter
eines Gerätes
gestapelten Blättern,
wobei die Vorrichtung ein mittels einer Antriebseinheit und Steuereinheit
in Stapelrichtung gegen den Blattstapel in eine Abtaststellung zyklisch gesteuertes
Tastmittel und ein die Abtaststellung des Tastmittels erkennendes
Sensormittel zum Erfassen der Blattstapelhöhe aufweist.
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Aus
EP-0 768 263-AI ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
mit Mitteln zum Erfassen einer Stapelhöhe in mindestens einem Sammelbehälter einer
Ausgabeeinheit eines Druckers bekannt, wobei ein zyklisch in eine
Abtaststellung, insbesondere in Stapelrichtung von oben gegen den
Blattstapel bewegbares Tastmittel in Form eines schwenkbaren Tastbügels und
ein die Abtaststellung des Tastmittels erkennendes Sensormittel
in Form eines optoelektronischen Sensors zum Erfassen der Blattstapelhöhe angeordnet
sind. Der Tastbügel
weist einerseits an einem ersten Ende einen Tast-/Anpressfinger
auf und wird andererseits mittels eines mikroprozessorgesteuerten
Hubmagneten um seine Mitten-Drehachse geschwenkt, wobei der Hubmagnet mit
seinem Hubanker über
ein Federelement mit einem dem ersten Ende des Tastbügels gegenüberliegenden
zweiten Ende verbunden ist, an dem auch eine Schaltfahne zum Betätigen des
Sensors angeordnet ist. Der Tastbügel, der Sensor und der Hubmagnet
sind hierbei außerhalb
des Sammelbehälters und
vor der stirnseitigen Wand des Sammelbehälters angeordnet, d.h. vor
der vorderen Ausrichtkante für die
in den Sammelbehälter
eingeförderten
Papierblätter.
In einer Ausgangsstellung des Tastbügels befindet sich der Tastfinger
oberhalb und außer
Eingriff zu dem vorderen Bereich des Blattstapels, und die Schaltfahne
ist außerhalb
des Abtastbereiches des Sensors. Während des Abtastzyklus schwenkt
der Tastbügel
durch einen Schlitz der stirnseitigen Wand in den Sammelbehälter und
mit dem Tastfinger auf den Blattstapel, wobei die Schaltfahne in
Richtung des Sensors schwenkt. Erst bei Erreichen der maximal zulässigen Stapelhöhe wird
der Sensor mittels der Schaltfahne betätigt bzw. abgedeckt und ein
Signal zur Steuereinheit zum Stoppen der Blattzufuhr gesandt. Alternative
Ausführungsformen
weisen Sensormittel (mehrere Sensoren) oder Schaltfahnen (mit mehreren
Schlitzen) zum Erfassen von Zwischenwerten der Blattstapelhöhe auf.
Zur Erfassung eines ersten Blattes im Sammelbehälter ist in dessen Boden bzw.
Ablagefläche
ein weiterer Sensor angeordnet.
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Nachteilig
ist, dass einerseits durch die Betätigung des Tastbügels mittels
des Hubmagneten starke Erschütterungen
und Geräusche
im Gerät
erzeugt werden, und andererseits aufwendige Sensormittel zur Erfassung
von genauen Zwischenwerten der Blattstapelhöhe und zur Erfassung des ersten
Blattes im Sammelbehälter
erforderlich sind. Weiterhin ist von Nachteil, dass die Mittel zum
Erfassen der Stapelhöhe
sich im Bereich eines möglichen
Transportweges des fertiggestellten Blattstapels oder im Entnahme-/Eingabebereich
des Sammelbehälters
befinden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die diese genannten Nachteile
nicht aufweist, sondern die einerseits einen einfachen kompakten
Aufbau bei gleichzeitig frei wählbaren
Messabstufungen und hoher Messgenauigkeit bei jeder Stapelhöhe aufweist,
und die andererseits einen erschütterungsfreien
und geräuscharmen
Betrieb ermöglicht,
wobei ein Funktionieren in einer automatisierten Umgebung ohne Unterbrechung
der Blatt-Zufuhr/-Entnahme gewährleistet
sein soll.
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Die
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein steuerbarer Schrittmotor angeordnet ist, mittels dem das
Tastmittel von einer vorbestimmbaren Ausgangsstellung gegen den
Blattstapel und in die Abtaststellung bewegbar ist, wobei die Stapelhöhe anhand
der erfassten Anzahl von Motorschritten, ausgehend von der Ausgangsstellung
bis zum Erkennen der Abtaststellung des Tastmittels, ermittelbar
ist.
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In
vorteilhafter Weise weist der Schrittmotor oder der Schrittmotor
in Verbindung mit einer eine Kurvenscheibe aufweisenden Steuerscheibe
eine Schrittabstufung auf, die kleiner ist als die geringste Blattdicke
der verwendbaren Blattsorten, der Abtastzyklus des Tastmittels ist
in Abhängigkeit
von einer dem Sammelbehälter
zugeführten/abgeführten Blattzahl
und von der Blattdicke einer verwendeten Blattsorte selbsttätig oder
manuell einstellbar, und mittels des Schrittmotors oder des Schrittmotors
in Verbindung mit der Kurvenscheibe ist das Tastmittel mit einem
Geschwindigkeitsprofil bewegbar, bei dem die Hubgeschwindigkeit
des Tastmittels im Bereich vor der Abtaststellung, der Ausgangsstellung
und einer Entnahme-/Eingabestellung verringert wird.
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In
weiterer vorteilhafter Weise ist die Anzahl der Motorschritte zwischen
einer Signalgabe eines zweiten, die Ausgangs-/Arbeitsstellung kennzeichnenden
Sensors oder eines dritten, die Entnahme-/Eingabestellung kennzeichnenden
Sensors und einer Signalgabe des ersten, die Abtaststellung kennzeichnenden
Sensors mittels der Steuereinheit, die einen Mikroprozessor, eine
Zähleinrichtung,
eine Recheneinrichtung und eine Speichereinrichtung aufweist, erfassbar
und damit die Blattstapelhöhe
ermittelbar.
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In
vorteilhafter Weise weist weiterhin das Tastmittel einen auf einem
vom Schrittmotor in Stapelrichtung bewegbaren Träger angeordneten Tastfinger
auf, wobei der Tastfinger auf dem Träger in Bewegungsrichtung des
Trägers
gegen ein Federelement hin und her bewegbar angeordnet und mit seiner
Tastspitze gegen den Blattstapel bewegbar und andrückbar ist.
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Zudem
sind in vorteilhafter Weise das Tastmittel, das Sensormittel und
die Antriebseinheit mit dem Schrittmotor und der Steuerkurve oberhalb
des Blattstapels bzw. des Behälters
angeordnet.
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Des
weiteren sind in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von einer ermittelten
Blattstapelhöhe Mittel
zum Ausrichten des jeweils obersten Blattes des Blattstapels und/oder
zum vorübergehenden
Zurückhalten
von zugeführten
Blättern
in ihrer zum Blattstapel vorbestimmten Arbeitsstellung verstellbar.
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Die
weiteren Merkmale und Vorteile sind der Beschreibung der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
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Es
zeigen:
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1 die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zusammen mit einer Blattrückhalteeinheit
und einer Blattausrichteinheit in einem Gerät in einer räumlichen
Darstellung oberhalb eines Behälters
zum Stapeln von Blättern,
wobei der Stapelbehälter
ohne Seitenanschlag und Frontanschlag für die Blätter gezeigt ist und alle nicht
erfindungswesentlichen Geräteeinrichtungen
weggelassen sind,
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2 die
erfindungsgemäße Vorrichtung nach 1 in
einer vergrößerten,
räumlichen
Darstellung gemäß einer
Blickrichtung "A", unter Weglassung
sichtbehindernder Bauteile, insbesondere der Blattrückhalte-
und Blattausrichteinheiten, und
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3 die
erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer Abtaststellung gemäß einer
Schnittlinie, "B-B" nach den 1 und 2 in
einer Seitenansicht.
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Die
folgende Beschreibung nach 1 bis 3 bezieht
sich auf eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum
Erfassen einer Stapelhöhe
von in einen geneigten Sammel-/Ausgabebehälter 2 eines Gerätes im wesentlichen
horizontal zugeführten
und vertikal gestapelten Blättern 21,
wobei ein mittels einer Antriebseinheit 12 und einer (nicht
gezeigten) Steuereinheit in Stapelrichtung gegen den Blattstapel 21 in
eine Abtaststellung zyklisch gesteuertes Tastmittel 10 und ein
die Abtaststellung des Tastmittels erkennendes Sensormittel 11 zum
Erfassen der Blattstapelhöhe angeordnet
sind. Die Vorrichtung ist hierbei in ein nicht dargestelltes Gerät bekannter
Art, wie zum Beispiel in ein Kopiergerät, eingesetzt und dient vorzugsweise
zur Ausgabe von fertiggestellten kundenspezifischen Kopieraufträgen.
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Für einen
auf diesem Fachgebiet tätigen Fachmann
ist es dabei selbstverständlich,
dass die erfinderische Vorrichtung auch in anderen Geräten wie
in Druckern oder Blattsortiergeräten
einsetzbar ist und in diesen Geräten
zudem auch als Eingabebehälter
zur Eingabe von einzelnen Blättern
des Blattstapels in das Gerät
oder als Behälter
zur Zwischenspeicherung von vertikal gestapelten Blättern dienen kann,
wobei der jeweilige Behälter
außer
der dargestellten geneigten Ausrichtung auch noch eine nicht geneigte
(horizontale) Ausrichtung oder eine vertikale (mit horizontaler
Blatt-Stapelrichtung und Tastmittel-Bewegung) Ausrichtung aufweisen
kann, und dass des weiteren Blätter
unterschiedlicher Art mit unterschiedlicher Dicke, Größe und unterschiedlichem
Gewicht verwendbar sind.
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Die
in 1, 2 und 3 in einer
Abtaststellung y',
z dargestellte bevorzugte, erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist
an einem im Gerät
angeordneten Halter 122 die Antriebseinheit 12,
das Tastmittel 10 und das Sensormittel 11 auf,
die gemeinsam oberhalb des Blattbehälters 2 und des Blattstapels 21 angeordnet
sind. Die Antriebseinheit 12 enthält dabei einen durch die Steuereinheit
steuerbaren, in 1 und 3 gezeigten
Schrittmotor 120, mittels dem das Tastmittel 10 von
einer vorbestimmbaren, in 3 gezeigten
Ausgangsstellung y, z' gegen
den Blattstapel 21 und in die Abtaststellung y', z bewegbar ist,
wobei die Stapelhöhe
anhand der von der Steuereinheit erfassten Anzahl von Motorschritten, ausgehend
von der Ausgangsstellung bis zum Erkennen der Abtaststellung des
Tastmittels, ermittelbar ist.
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Wie
in 2 und 3 dargestellt, ist einerseits
an der Antriebseinheit 12 eine um eine Drehachse 126 drehbare
Steuerscheibe 123 mit einer Steuerkurve 125 angeordnet,
die vom Schrittmotor 120 über sein Antriebsritzel 121 und
einem mit der Steuerscheibe starr verbundenen Zahnrad 124 antreibbar
ist, und andererseits weist das Tastmittel 10 einen vom
Schrittmotor 120 und der Steuerscheibe 123 in
Stapelrichtung bewegbaren Träger 105 mit
einem darauf angeordneten Tastfinger 100 auf, wobei der
Tastfinger 100 auf dem Träger 105 entlang der Bewegungsrichtung
des Trägers
frei hin und her bewegbar angeordnet und mit seiner Tastspitze 101 in Stapelrichtung
gegen den Blattstapel 21 bewegbar und andrückbar ist.
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Der
Tastfinger 100 ist, wie in 2 und 3 gezeigt,
auf dem Träger 105 mittels
eines Federelements 104, z. B. einer Schenkelfeder, in
Richtung des Blattstapels 21 in einer Anfangsstellung y gegen
einen Anschlag 109 am Träger bringbar und durch Bewegen
des Trägers 105 in
Richtung des Blattstapels in die Abtaststellung y' gegen den Blattstapel 21 oder
gegen eine Blattauflagefläche 20 des Blattbehälters 2 bewegbar,
bei der ein auf dem Träger
angeordneter Sensor 110 des Sensormittels 11 von
einer zur Tastspitze 101 beabstandeten Schaltfahne 102 des
Tastfingers 100 betätigt
wird. Der Tastfinger 100 ist dabei um seine Mittenachse 103 schwenkbar
auf dem Träger 105 angeordnet,
und die Schaltfahne 102 befindet sich an dem der Tastspitze 101 gegenüberliegendem
Ende des Tastfingers.
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Der
Träger 105 ist,
wie in 1 und 2 dargestellt, in Form eines
hängenden "U" um einen Lagerzapfen 106 auf
Höhe der
Drehachse 126 der Steuerscheibe 123 schwenkbar
angeordnet und weist an seinem oberen Ende bzw. Rückteil einen Betätigungshebel 107 auf,
der auf dem oben liegenden Außenrand
der Steuerscheibe, d.h. der Steuerkurve 125, aufliegt.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist der Träger 105 zudem
mit seinem zum Blattstapel 21 hin weisenden, das Tastmittel 10 und
den Sensor 110 tragenden unteren Ende 108 mittels
der schrittmotorgesteuerten Steuerkurve 125 der Steuerscheibe 123 und
des Betätigungshebels 107 von
der Abtaststellung z nach oben zur Ausgangsstellung z' schwenkbar, bei
der der Tastfinger vom Blattstapel und/oder der Blattauflagefläche 20 des
Blattbehälters 2 beabstandet
ist, und der Träger 105 ist
mit den darauf angeordneten Mitteln 10, 11 durch
Gewichtskraft und unter Kontrolle der Steuerkurve 125 wieder
nach unten in die Abtaststellung z schwenkbar. Weiterhin ist der
Träger 105 mit
dem Tastmittel 10 und dem Sensor 110 in eine oberste,
eine Entnahme-/Eingabestellung z'' für den Blattstapel 21 und/oder
den Behälter 2 schwenkbar.
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Zum
Erkennen der Ausgangsstellung z' und der
Entnahme-/Eingabestellung z'' des Trägers 105 sind,
wie in 1 und 3 dargestellt, im Bereich der
Steuerscheibe 123 ein zweiter Sensor 128 oder ein
zusätzlicher,
nicht gezeigter dritter Sensor für
die Entnahme-/Eingabestellung und, wie in 2 und 3 dargestellt,
ein Schaltnocken 127 mit mindestens einer Abtastmarke 129 für den zweiten
oder dritten Sensor an der Steuerscheibe 123 angeordnet. Das
Sensormittel 11 bzw. die Sensoren 110, 128 sind hierbei
in bekannter Weise als optoelektronische, elektromechanische oder
magnetische Sensoren ausgebildet.
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Die
Anzahl der Schritte des Schrittmotors 120 zur Ermittlung
der Blattstapelhöhe 21 ist
hierbei zwischen der Signalgabe des zweiten, die Ausgangsstellung
z' kennzeichnenden
Sensors 128 oder des dritten, die Entnahme-/Eingabestellung
z'' kennzeichnenden
Sensors und der Signalgabe des ersten, die Abtaststellung y', z kennzeichnenden
Sensors 110 mittels der Steuereinheit erfassbar, die einen
Mikroprozessor, eine Zähleinrichtung,
eine Recheneinrichtung und eine Speichereinrichtung aufweist.
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Der
Schrittmotor 120 weist dabei in Verbindung mit der Steuerkurve 125 der
Steuerscheibe 123 eine Schrittabstufung auf, die kleiner
ist als die geringste Blattdicke der verwendbaren Blattsorten. Weiterhin
ist der Abtastzyklus des Tastmittels 10 bzw. die Zeit zwischen
den Abtastungen in Abhängigkeit
von der dem Behälter 2 zugeführten/abgeführten Blattzahl
und von der Blattdicke der verwendeten Blattsorte mittels einem
Steuerprogramm der Steuereinheit selbsttätig einstellbar, z. B. durch
automatisches Erfassen der in das Gerät bzw. den Behälter 2 eingegebenen
Blattzahl und Blattsorte(n), oder manuell einstellbar, z. B. durch
Eingabe der Blattsorte(n) und der kundenspezifischen Blattzahl je
Stapel.
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In
einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung, bei
der ein mit einer Zahnstange versehenes, linear bewegbares Tastmittel 10 bzw.
ein linear auf den Blattstapel hin bewegbarer Träger (mit linear bewegbarem
Tastfinger, mit und ohne Federelement) direkt vom Schrittmotor 120 antreibbar
ist, weist der Schrittmotor eine Schrittabstufung auf, die kleiner
ist als die geringste Blattdicke der verwendbaren Blattsorten. Des
weiteren ist mittels des Schrittmotors 120 das Tastmittel 10 mit
einem Geschwindigkeitsprofil bewegbar, bei dem die Hubgeschwindigkeit
des Tastmittels im Bereich vor der Abtaststellung y', z, der Ausgangsstellung
y, z' und der Entnahme-/Eingabestellung
y, z'' verringert ist.
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Wie
in 1 bis 3 gezeigt, sind am Träger 105 zusätzlich zum
Tastfinger 100 weitere Funktionseinheiten wie z. B. eine
Ausrichteinheit 4 mit Mitteln zum Ausrichten des jeweils
obersten Blattes des Blattstapels 21 und eine Rückhalteeinheit 3 mit
Mitteln zum vorübergehenden
Zurückhalten
oder Sammeln von zugeführten
Blättern
sowie ein Leitblech 5 für
das auf den Blattstapel als oberstes zugeführte Blatt angeordnet, wobei
in einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform nur eine der beiden Funktionseinheiten 3 oder 4 angeordnet
ist und in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform die
Funktionseinheiten 3, 4 auf jeweils einem vom Tastmittel-Träger 105 getrennten
weiteren Träger 10 angebracht
sind.
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Die
Rückhalteeinheit 3 weist
dabei eine eigene Antriebseinrichtung auf, bestehend aus einem Antriebsmotor 34 mit
an beiden Enden seiner Antriebswelle angebrachten Antriebsrollen 33,
Antriebsriemen 32 und mit am unteren Ende 108 des
Trägers 105 angebrachten
Abtriebsrollen 31, wobei an den Abtriebsrollen 31 jeweils
ein mittels dem Antriebsmotor antreibbarer Trennfinger 30 angeordnet
ist, der zum Zurückhalten
und Sammeln der Blätter
in die Zuführbahn
der Blätter
im Bereich der Vorderkante des Blattbehälters 2 und bei zuvor
leerem Behälter 2 zudem
in Aussparungen der Blattauflagefläche 20 verschwenkbar
ist.
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Die
Ausrichteinheit 4 weist ebenfalls eine eigene Antriebseinrichtung
auf, bestehend aus einem Antriebsmotor 44 mit Antriebsrolle 43,
Antriebsriemen 42 und mit am unteren Ende des Trägers angebrachter
Abtriebsrolle 41, wobei ein mit der Abtriebsrolle verbundenes
und drehbares, federelastisches Flügelrad 40 angeordnet
ist, mittels dem durch seine Reibkraft das jeweils zugeführte, oberste
Blatt gegen den Seitenanschlag 23 und gegen den Frontanschlag 22 des
Behälters 2 transportierbar
und ausrichtbar ist.
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In
Abhängigkeit
von einer durch die Steuereinheit ermittelten Blattstapelhöhe im Behälter 2 sind die
Rückhaltemittel 3 (Trennfinger 30)
und die Ausrichtmittel 4 (Flügelrad 40) in ihrer
zum Blattstapel vorbestimmten Arbeitsstellung mittels der Antriebseinheit 12 (Schrittmotor 120 und
Steuerscheibe 123) des Tastmittels 10 (Träger 105 und
Tastfinger 100) einstellbar, wobei die Arbeitsstellung
der Mittel 3, 4 der vorbestimmten Ausgangsstellung
y, z' des Tastmittels 10, 100, 105 entspricht,
bei der der Tastfinger 100 mit seiner Tastspitze 101 zum
Blattstapel 21 beabstandet ist.
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Die
Steuerkurve 125 der Steuerscheibe 123 weist hierbei
mehrere, untereinander verbundene Steuerkurvenabschnitte auf, die
den Hubbewegungsabläufen
des Tastmittels 10, der Ausrichtmittel 4 und der
Rückhaltemittel 3 angepasst
sind, und die Kurvenabschnitte für
das Tastmittel 10 weisen im Bereich der Abtaststellung
y', z, der Ausgangsstellung
y, z' und der Entnahme-/Eingabestellung
y', z'' eine geringere Steigung zur Verringerung
der Hubgeschwindigkeit auf.
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Die
Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
Ausgehend von einer
nicht gezeigten Betriebs-Grundstellung der Vorrichtung 1,
bei der mittels des von der Steuereinheit gesteuerten Schrittmotors 120 die
Tastmittel 10 in eine vorbestimmte Ausgangsstellung und
die Ausrichtmittel 4 in eine vorbestimmte Arbeitsstellung über einem
leeren Blattbehälter 2 gebracht
sind, erfolgt das Abtasten einer Blattstapelhöhe 21 nach Einfördern und
Stapeln einer vorbestimmten Anzahl von Blättern im Behälter 2 gemäß den nachfolgenden
Arbeitsschritten:
- a) Starten des Schrittmotors 120 durch
das Steuerprogramm der Steuereinheit zum Bewegen des Tastmittels 10 (Träger 105 und
Tastfinger 100) mit relativ geringer Geschwindigkeit von
der ersten vorbestimmten, zum Blattstapel 21 beabstandeten
Ausgangsstellung in Stapelrichtung auf den Blattstapel zu,
- b) Starten des Zählens
der den Schrittmotor steuernden Schrittimpulse bei Signalabgabe
des zweiten, die Ausgangsstellung y, z' kennzeichnenden Sensors 128,
- c) Erhöhen
der Geschwindigkeit des Schrittmotors nach vorgegebenem Geschwindigkeitsprofil mittels
dem Steuerprogramm bzw. der Steuereinheit, d) Verringern der Geschwindigkeit
des Schrittmotors nach vorgegebenem Geschwindigkeitsprofil kurz
vor Erreichen der Abtaststellung auf dem Blattstapel,
- e) Beenden der Zählung
bei Signalabgabe des ersten, die Abtaststellung y', z kennzeichnenden Sensors 110,
- f) Stoppen des Schrittmotors und Speichern des Zählwertes
im Speicher der Steuereinheit,
- g) Errechnen der Blattstapelhöhe mittels Rechner der Steuereinheit
durch Subtrahieren der gerade erfassten Schrittzahl von einer bei
leerem Behälter
erfassten Schrittzahl (einer Referenzschrittzahl), d. h. Errechnen
eines Differenzbetrages,
- h) Starten des Schrittmotors mittels der Steuereinheit in umgekehrter
Drehrichtung und Rücktransport
des Tastmittels mit vorherigem Geschwindigkeitsprofil in die vorherige
Ausgangsstellung.
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Nach
einem alternativen Verfahren erfolgt der Rücktransport (Schritt h) durch
die nachfolgenden geänderten
Schritte:
- h1) Rücktransport des Tastmittels
zu einer um den Differenzbetrag zur vorherigen Stapelhöhe entfernteren
neuen Ausgangsstellung,
- h2) Erhöhen
der Referenzschrittzahl um den Differenzbetrag zur Bildung einer
neuen Referenzschrittzahl.
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Nach
einem weiteren alternativen Verfahren ohne einen zweiten Sensor 128 an
der Steuerkurve 123 erfolgt (gemäß Schritte a und b) das Starten
des Schrittmotors 120 und das Starten des Zählens der Schrittimpulse
gleichzeitig, wobei von der durch die ursprüngliche oder von der durch
die jeweils neu errechnete Referenzschrittzahl bestimmten Ausgangsstellung
gestartet bzw. ausgegangen wird.