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Vorrichtung zum selbsttätigen Steuern von Papierverarbeitungsmaschinen
od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Steuern von :Maschinen
zur Verarbeitung von Papier oder ähnlichen Werkstoffen, die in einer Bahn durch
die Maschine laufen. Das in Rollenform angelieferte Arbeitsgut wird in diesen Maschinen
durch Schneidvorrichtungen in Bogen oder weiterzuverarbeitende Stücke, z. B. Schlauchabschnitte,
aufgeteilt. Sollen die fertigen Stücke, z. B. Bogen, Beutel od. dgl., einen Aufdruck
tragen, so wird die Bahn des Arbeitsgutes zunächst durch eine mit der Verarbeitungsmaschine
gekuppelte Druckmaschine geführt, so daß im gleichen Takt der Verarbeitungsmaschine
ein zu jedem Stück passendes Druckbild auf der noch unzertrennten Stoffbahn erzeugt
wird. Wenn die Druckmaschine beispielsweise eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit als
die Verarbeitungsmaschine hat, oder auch aus anderen Gründen, ist es häufig erwünscht,
den Druck in einem besonderen Arbeitsgang vorher auf die Stoffbahn aufzubringen,
so daß eine schon bedruckte Stoffbahn zur Verarbeitung gelangt. In diesem Falle
ist eine Feinregulierung der Abschnittlänge in der Verarbeitungsmaschine erforderlich,
da sich der Druck schon bei der geringsten Differenz zwischen Abschnittlänge und
Druckabstand auf dem Werkstück verschieben und bald nicht mehr die vorgeschriebene
Lage auf dem Werkstück haben würde. Solche kleinste Differenzen zwischen Druck-
und Schnittabstand können schon durch eine verschiedene Spannung der Bahn beim Druck
und bei der Verarbeitung hervorgerufen werden, ganz abgesehen von einem etwaigen
Schlupf in den Vorzugeinrichtungen der Bahn.
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Es ist bekannt, zur Regulierung der Abschnittlänge beispielsweise
in den Antrieb der Vorzugwalzen ein Differentialgetriebe einzuschalten, durch das
die Bahngeschwindigkeit gegenüber der mit gleicher Drehzahl arbeitenden Schneidvorrichtung
verändert
wird, wodurch das abgetrennte Stück länger oder kürzer wird. Derartige, zunächst
handbediente Regeleinrichtungen sind auch für selbsttätigen Betrieb bekanntgeworden,
wobei zum Steuern lichtelektrische Orgarie verwendet wurden. Hierbei wird auf jedem
Werkstück ein als Marke dienender Balkendruck angebracht, der bei seinem Durchgang
zwischen einer Lichtquelle und einer lichtempfindlichen Zelle in der letzteren einen
Stromimpuls erzeugt. Dieser löst in der Regeleinrichtung die zum Steuern dienenden
elektromechanischen Vorgänge aus. Bei den bisher bekannten Einrichtungen wird durch
jeden lichtelektrischen Impuls der Photozelle ein vollständiger Schaltvorgang hervorgerufen,
der durch Verwendung von Entladungsröhren beliebig lange aufrechterhalten werden
konnte, längstens jedoch bis kurz vor dem Einsetzen des nächsten Impulses, da die
Einrichtung für diesen wieder in die Ausgangsstellung gebracht werden mußte. Bei
diesen Regeleinrichtungen wurden elektromagnetisch betätigte Relais verwendet, die
wegen ihrer größeren Massen nur eine begrenzte Schaltgeschwindigkeit zulassen, so
daß derartige Einrichtungen nur für langsam laufende Maschinen verwendet werden
können und den neuzeitlichen Ansprüchen der eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit aufweisenden
Papierverarbeitungsmaschinen nicht genügen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätig wirkende
Steuervorrichtung zu schaffen, bei der die teils mechanisch und teils elektromagnetisch
gesteuerten Schaltvorgänge auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, so daß die Drehzahl
und, damit die Arbeitsgeschwindigkeit der selbststeuerbaren Maschinen nur durch
die weitaus höhere Schaltgeschwindigkeit der impulsgebenden Organe begrenzt werden.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in
der Abb. i das Prinzip einer Selbststeuerungseinrichtung für eine Papierverarbeitungsmaschine
schematisch und .
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Abb. - ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten
Selbststeuerungseinrichtung mit Anordnung der Schaltorgane darstellt.
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Nach Abb. i ist die zu verarbeitende Bahn i, beispielsweise aus Papier,
von einer nicht gezeichneten Rolle durch die beiden Vorzugwalzen 2 und 3 geführt,
durch welche sie in Richtung des Pfeiles q. vorgezogen wird. Die Bahn i läuft dann
durch die Schneid vorrichtung 5,#6, durch die sie in einzelne Bogen oder Werkstücke,
z. B. 7 und 8, aufgeteilt wird. Auf der Bahn i sind außer den gewünschten Druckbildern
und in gleichem Abstand wie diese Marken a angebracht, die beispielsweise aus einem
an unauffälliger Stelle angebrachten Balkendruck bestehen können. Die Maschine wird
durch dieAntriebswellegangetrieben, die über die Zahnräder 1o und i1 mit einem übersetzungsverhältnis
von i : i mit dem umlaufenden Obermesser 5 der Schneidvorrichtung 5, 6 gekuppelt
ist. Die Antriebswelle 9 ist ferner über die Zahnräder 12, 13, rd, 15/16, 17 mit
den Vorzugwalzen 2 und 3 gekuppelt, und zwar wird, da die Zahnräder 13 bis 17 nur
Zwischenräder sind, während einer Umdrehung des Obermessers 5 entsprechend einer
Umdrehung . der Antriebswelle 9 mit dem Zahnrad 1a eine solche Länge der Papierbahn
vorgezogen, wie dem Teilkreisumfang des Zahnrades 12 entspricht. Letzteres ist mit
der Antriebswelle g auswechselbar gekuppelt und hat in diesem Falle einen Teilkreisumfang,
der gleich dem Abstand der Marken a auf der Papierbahn i voneinander und somit auch
gleich dem Druckabstand ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Abschnittlänge
mit dem Druckabstand, jedenfalls theoretisch, übereinstimmt.
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Zum Ausgleich etwa auftretender Differenzen ist zwischen das Eingangszahnrad
15 und Ausgangszahnrad 16 (des Antriebes .der Vorzugwalzen 2 und 3 ein Regler 18
eingeschaltet, der die Zahnräder 15 und 16 beispielsweise über ein Differentialgetriebe
kuppelt und nach einem früheren Vorschlag der Patentinhaberin so ausgebildet ist,
daß die Vorzuggeschwindigkeit ider Walzen 2 und 3 um einen gewissen Betrag so lange
geändert wird, wie die Magnetspule 1g Strom erhält und ihren Anker 2o anzieht.
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Die Spule 1g ist mit einem Schaltgerät 21 über die Leitungen 22 und
23 verbunden. Das Schaltgerät 2z gibt einen Strom an die Spule 1g, wenn es einen
entsprechenden Impuls von einer Photozelle 24 erhält. Diese ist über der Papierbahn
i angeordnet und gibt jedesmal durch Unterbrechen oder Herabsetzen ihrer Stromerzeugung
durch Induktionswirkung einen Impuls, wenn eine auf der durchlaufenden Papierbahn
angebrachte Marke a unter die Photozelle gelangt und die zuvor von der unbedruckten
Bahn an dieser Stelle reflektierten Strahlen einer Lichtquelle 25 beispielsweise
fast gänzlich verschluckt. Damit nun dieser Impuls nur dann zum Schaltgerät 21 gelangt
und die weiteren Vorgänge ausgelöst werden, wenn sich der Druck verschoben hat und
eine Nachregulierung der Vorzuggeschwindigkeit erforderlich ist, wird der in bekannter
Weise, z. B. durch Entladungsröhren verstärkte Strom der Photozelle 24 über einen
sogenannten Gleichlaufschalter geleitet, der eine Kontaktscheibe 26 hat und über
die Leitungen 27, 28, 29 mit der Schaltvorrichtung 21 und der Photozelle 2q. verbunden
ist. Die Kontaktscheibe 26 des Gleichlaufschalters ist über das Zahnrad 30 mit einem
Übersetzungsverhältnis von i : i mit dem Zahnrad 1o und dadurch mit der Antriebswelle
9 gekuppelt, so daß die Kontaktscheibe 26 mit der gleichen Drehzahl wie das Obermesser
5 der Schneidvorrichtung umläuft. Sie führt infolgedessen während der Solldurchlaufzeit
eines Bogens oder Werkstückes eine Umdrehung aus. Das auf der Kontaktscheibe 26
angebrachte Kontaktstück 31 stellt nur während einer bestimmten Zeit eine leitende
Verbindung zwischen den Leitern 27 und 28 her.
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In dem dargestellten Beispiel befindet sich eine Marke a unter der
Photozelle 2q.; an der Kontaktscheibe 26 des Gleichlaufschalters ist die Verbindung
der
Leiter 27 und 28 noch unterbrochen. Dies muß der Fall sein, wenn die Marke a richtig
liegt. Würde diese Marke im Bilde etwas weiter rechts liegen, so würde sie später
unter die Photozelle 24 gelangen, d. h. erst dann, wenn sich die Maschine etwas
weitergedreht hat und dadurch der Stromkreis 27/28 durch das Kontaktstück 31 geschlossen
ist. Es kann jetzt der Stromimpuls von der Photozelle 24 zum Schaltgerät 21 gelangen
und schließlich über den Regler 18 eine Veränderung der Vorzuggeschwindigkeit in
dem Sinne bewirken, daß während einer Umdrehung des Messers 5 eine größere Länge
der Papierbahn vorgezogen wird, wodurch das Druckbild auf den einzelnen Werkstücken
wieder nach vorn wandert.
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Der Vorgang der Abschaltung des Magneten ig, 20 soll zunächst unerwähnt
bleiben und wird später bei der Behandlung des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung
näher erläutert.
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Nachdem an diesem Beispiel der grundlegende Aufbau einer Selbststeuereinrichtung
sowie die grundsätzliche Wirkung eines Gleichlaufschalters dargelegt worden ist,
ohne hierbei den eigentlichen Erfindungsgegenstand izu behandeln, soll im folgenden
an Hand von Abb. 2 die der Erfindung gemäße Anordnung der Schaltorgane innerhalb
einer Selbststeuereinrichtung beschrieben werden.
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In Abb. 2, die - lediglich die Anordnung der Schaltorgane bei der
in Fig. i dargestellten Anlage -neigt, führen die Leitungen 27 und 28 wieder zu
dem Gleichlaufschalter, dessen umlaufende Scheibe 26 das Kontaktstück 31 trägt.
Die Leitungen 27 und 29 sind an die Photozelle angeschlossen, deren Impuls in bekannter
Weise verstärkt «-orden ist. Die Leiter 28 und 29 sind an die Spule 33 eines an
sich bekannten polarisierten Feinrelais angeschlossen, parallel zu der ein Kondensator
32 geschaltet ist. Der Kontakt 34 dieses Relais ist an eine Leitung 39 angeschlossen,
die mit der Wechselstromzuleitung 36 verbunden ist. Die andere Wechselstromzuleitung
37 ist über die Leitung 38 mit der Magnetspule 35 eines weiteren Relais verbunden,
die über die Leitung 40 mit dem Kontakt 34 des polarisierten Feinrelais verbunden
ist. Der bewegliche Kontakt 41 des Relais 35 ist über die Leitung 43 mit der Wechselstromzuleitung
36 und der feste Gegenkontakt 41 an eine Leitung 44 angeschlossen, die über eine
Kontaktscheibe 45 des Gleichlaufschalters mit einer zur Spule des Relais 35 führenden
Leitung 46 verbunden ist. Der zweite Kontakt 42 des Relais 35 ist mit seinem beweglichen
Kontaktarm an eine mit der Wechselstrom-Zuleitung 37 verbundene Leitung 47 angeschlossen
und mit seinem festen Gegenkontakt mit einer Leitung :18 verbunden, an die .das
eine Ende der Magnetspule ig angeschlossen ist, während deren anderes Ende über
die Leitung 49 mit der Wechselstromzuleitung 36 verbunden ist. Der Kontakt 5o dieser
Magnetspule ig ist mit seinem beweglichen, an dem Anker 2o angelenkten Kontaktarm
an eine zur Wechselstromzuleitung 37 führende Leitung 51 und mit seinem festen Gegenkontakt
an eine Leitung 52 angeschlossen, die über die Kontakt-Scheibe 53 des Gleichlaufschalters
mit einer an die Leitung 48 angeschlossenen Leitung 54.in -\Terbindung steht. Parallel
zum Kontakt 42 des Relais 35 ist eine beispielsweise grün leuchtende Glimmlampe
55 geschaltet, während parallel zur Magnetspule i9 eine zweite, beispielsweise rot
leuchtende Glimmlampe 56 geschaltet ist.
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Die Kontaktscheiben 26, .15 und 53 des Gleichlaufschalters sitzen
auf einer Welle 57, vor denen eine weitere Scheibe 58 angeordnet ist. Alle Scheiben
sind durch eine nicht gezeichnete Mutter auf der Welle 57 in den dargestellten Kontaktstellungen
gegeneinander unverdrehbar festgehalten und bilden eine bauliche Einheit. Die Scheibe
58 hat am Umfang eine Kerbe 59, in die eine an einem Stift 61 angebrachte Schneide
6o während des Still= Standes der Maschine durch Druck auf den Knopf 62 entgegen
der Druckfeder 63 hineingedrückt werden kann.
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Uni den Gleichlaufschalter synchron zum Arbeiten der Maschine einzustellen,
wird zunächst die Papierbahn i (Abb. i) vorgezogen, bis sich eine Marke a unter
der Photozelle 24 befindet. In dieser Stellung der Maschine müssen die Kontaktscheiben
des Gleichlaufschalters so stehen, daß die Kerbe 59 (Abb. 2) der Scheibe 58 unter
der Schneide 6o des ortsfesten Stiftes 61 steht. Man löst also die die Scheiben.
26, :15, 53 und 58 haltende Mutter, dreht den gemeinsamen Scheibenkörper in die
gewünschte Stellung, die mit Nullstellung bezeichnet sei, drückt zur genauen Fixierung
den Stift 611 mit der Schneide 6o in die Kerbe 59 der Scheibe 58 und zieht die Kontaktscheiben
durch die Mutter auf der Welle 57 fest. Nach Loslassen des Knopfes 62 geht die Schneide
6o unter der Einwirkung der Druckfeder 63 wieder zurück. In dieser so eingestellten
Nullstellung ist an der Scheibe 26 keine Kontaktgabe vorhanden; diese Stellung entspricht
dem richtig liegenden Druck. Da hierbei die an die Kontaktscheibe 26 angeschlossene
Zuleitung 27, 28 unterbrochen ist, wird der Impuls der Photozelle 24 nicht
an die Spule 33 des Feinrelais weitergeleitet.
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Die Zuleitungen der Kontaktscheiben sind an Schleifkontakte 6.1 und
65 angeschlossen. Die Kontaktscheibe 26 trägt das Kontaktstück 31, das sich über
i/, des Umfanges der Scheibe 26 entsprechend einem Bogenwinkel von 72° erstreckt.
Das Kontaktstück der Kontaktscheibe 45 hat nur eine Unterbrechung bei 66, die wirksam
wird und die Verbindung der Leiter 44 und 46 unterbricht, wenn die Kontakscheibe
eine 3/4 Umdrehung entsprechend dem eingetragenen Winkel von 270°, gerechnet. von
der dargestellten Nullstellung aus, gemacht hat, wobei die Bahn i auf etwa 3/4 der
Abschnittlänge unter der Photozelle 2:1 vorgezogen worden ist. Die Kontaktscheibe
53 hat eine derartige -Unterbrechung 67, die nach einer halben Umdrehung entsprechend
einem Bogenwinkel von i8o° wirksam wird.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Falls sich der
Druck im Bereich bis zu i/. der Abschnittlänge gegenüber der vorgeschriebenen
Lage
nach rückwärts verschiebt, also nacheilt, gibt das sich über 1/5 des Umfanges der
Kontaktscheibe 26 entsprechend dem eingezeichneten Winkel von 72° erstreckende Kontaktstück
31 die von der Photozelle 24 kommenden Impulse über die Schleifkontakte 64 und 65
an die Spule des Feinrelais 33. Dieser von der Photozelle 24 erzeugte und in bekannter
Weise verstärkte, nur kurze Zeit fließende Strom lädt den Kondensator 32. auf, der
sich dann über die Magnetspule 33 des polarisierten Feinrelais entlädt, so daß sich
dessen Kontakt 34 schließt. Hierdurch erhält die Magnetspule 35 des zweiten Relais
über die Leitungen 38, 39 und 40 Strom aus den Wechselstromzuleitungen 36 und 37.
Der Kontakt 34 bleibt so lange geschlossen, bis der Wechselstrom der Leiter 36 und
37 seinen Phasenhöchstwert erreicht hat und die Kontakte41 und 42 geschlossen sind.
Durch Schließen des Kontaktes 41 erhält die Magnetspule35 über die Leitungen43,
44, Kontaktscheibe 45 und Leitung 46 Strom aus dem Leiter 36, so daß die Kontakte
41 und 42 auch nach dem Öffnen des Kontaktes 34 weiter geschlossen bleiben. Durch
Schließen des Kontaktes 42 wird der Stromkreis der Magnetspule ig durch die Leitungen
47, 48, 49 geschlossen, und der Anker 2o dieses Wechselstrommagneten wird angezogen.
Der Anker 2o betätigt seinerseits den Regler 18, der wie oben beschrieben die Vorzuggeschwindigkeit
der Papierbahn ändert. Gleichzeitig wird. durch Anziehen des Ankers 2o der Schalter
So geschlossen, wodurch die Spule ig auch über die Leitungen 51, 52, Kontaktscheibe
53 und Leitung 54 Strom aus der Zuleitung 37 erhält, so daß der Anker 2o nicht abfällt,
wenn der Kontakt 42 geöffnet wird. Die parallel zum Kontakt 42 liegende Glimmlampe
55 leuchtet grün auf, wenn die Magnetspule ig weder über den Kontakt 42 noch über
den Kontakt So und die Kontaktscheibe 53 des Gleichlaufschalters Strom erhält, d.
h. wenn der Anker 12o abgefallen ist. Die parallel zur Magnetspule ig liegende Glimmlampe
56 leuchtet rot auf, wenn die Magnetspule ig vom Strom durchflossen ist, d. h. wenn
der Anker 2o angezogen ist und der Regler i8 arbeitet. `Nenn die eine Glimmlampe
aufleuchtet, erlischt die andere, so daß das Arbeiten der Regeleinrichtung an dem
Aufleuchten einer der beiden Glimmlampen sofort erkannt werden kann.
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Nach einer halben Umdrehung, gerechnet von der Nullstellung ab, erreicht
die Unterbrecherstelle 67 der Kontaktscheibe 53 den zugehörigen Schleifkontakt 64.,
und die Stromzuführung über diesen Stromkreis wird unterbrochen. Da aber der Stromkreis
über den Kontakt 42 geschlossen ist, ist die kurzzeitige Unterbrechung bei 67 bedeutungslos.
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Nach einer weiteren 1/4-Umdrehung wird die Unterbrechung 66 an der
Kontaktscheibe 45 wirksam, wodurch die Spule 35 des zweiten Relais stromlos wird.
Die Schaltkontakte 41 und 42 werden geöffnet. Auch nachdem an der Kontaktscheibe
45 wieder Kontakt herrscht, bleibt die Spule 35 stromlos, da ihr Kontakt 41 und
auch der Kontakt 34 des polarisierten Feinrelais- geöffnet ist. Die Magnetspule
ig wird statt über den Kontakt42 über den Schalter 5o und die Kontaktscheibe 53
mit Strom versorgt.
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Hat die Regelarbeit des Reglers 18 nicht ausgereicht, die Papierbahn
genügend vorzuziehen, so gibt die Photozelle erst nach dem Durchgang der Maschine
durch die Nullstellung wieder einen Impuls. Die Spule 35 erhält hierbei über den
Schaltkontakt 34 des Feinrelais Strom, und die Schaltkontakte 41 und 42 werden erneut
geschlossen. Der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich mit dem einzigen Unterschied,
daß die Magnetspule i9 nicht stromlos ist und der erneute Schaltvorgang also keinen
Einfluß auf den Anker 2o ausübt. Beim Passieren der Unterbrechung67 derKon.taktscheibe
53 nach einer halben Umdrehung von der Nullstellung ab kann der Strom über den SchaltkOntakt
42 fließen, da dieser wie oben beschrieben durch den zweiten Impuls wieder geschlossen
wurde. Nach einer weiteren 1/4 Umdrehung öffnen die Schaltkontakte 41, 42, der Anker
2o bleibt aber weiter angezogen.
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Steht nun der Druck auf der Papierbahn richtig und erfolgt der Impuls
der Photozelle in der Nullstellung, so wird die Spule 33 des Feinrelais nicht vom
Stromimpuls erreicht, da an der Kontaktscheibe 26 noch kein Kontakt hergestellt
wird. Infolgedessen werden auch die Schaltkontakte 44 42 nicht geschlossen. Erreicht
nunmehr die Unterbrechung 67 der Kontaktscheibe 53 nach einer halben Umdrehung die
zugehörige Schleifkontaktfeder 64, so wird die Magnetspule ig stromlos, und ihr
Anker 2o fällt ab. Damit wird der Schalter 5o geöffnet, so daß auch nach erneuter
Kontaktgabe an der Kontaktscheibe 53 kein Strom durch die Spule ig fließen kann.
Der Regelvorgang ist beendet, was durch Aufleuchten der grünen Glimmlampe 55 angezeigt
wird.
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An Stelle der gezeichneten Kontaktscheiben mit Schleifkontakten könnenvorteilhaftNockenscheiben
Anwendung finden, deren Nocken entsprechende Schalter betätigen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist hier nur für den Fall des nacheilenden
Druckes, für die sogenannte Einwegkontrolle, als Beispiel behandelt, ohne daß die
Erfindung dadurch auf eine solche Einwegkontrolle beschränkt werden soll. Bei dieser
Einwegkontrolle kann eine Voreilung des Druckes nicht korrigiert werden. Aus diesem
Grunde wird die Grundeinstellung des Reglers 18 so getroffen, daß stets eine kleine
Nacheilung vorhanden ist, die dann periodisch durch die oben beschriebene Selbststeuervorrichtung
ausgeglichen wird. Das dadurch ebenfalls periodisch wechselnde Aufleuchten der grünen
und roten Glimmlampe 55 und 56 zeigt also an, daß die Anlage richtig arbeitet. Leuchtet
eine Farbe ständig auf, so wird dadurch der Bedienung angezeigt, daß eine Störung
eingetreten ist, z. B. ein plötzlicher Versatz des Druckes in den Bereich der letzten
4l5 der Abschnittlänge, während deren Durchlauf keine Kontaktgabe an der Kontaktscheibe
26 gegeben ist. Da die Anlage als Feinregulierung arbeitet, würde zu viel Ausschuß
entstehen, wenn man- einen größeren Versatz des
Druckes durch Selbstregulierung
ausgleichen würde. In diesem Falle ist ein augenblicklicher Ausgleich des Fehlers
auf andere Weise, z. B. von Hand, erforderlich.
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Bei einer Regeleinrichtung, die sowohl nacheilenden als auch voreilenden
Druck ausgleichen soll, einer sogenannten Zweiwegkontrolle, werden zweckmäßig zwei
derartige Schaltanordnungen miteinander vereinigt, von denen die eine die \Tacheilung
und die andere die Voreilung ausgleicht. Beide Schaltanordnungen können an eine
gemeinsame Photozelle angeschlossen werden.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird der Anker 2o des auf
die Vorzugeinrichtung wirkenden Reglers 18 nicht wie bei. früheren Anlagen bei jedem
Impuls der Photozelle betätigt, sondern nur einmal beim ersten Auftreten eines Fehlers,
wobei der Regler dann ruhig in der Arbeitsstellung verbleibt, bis der Fehler vollständig
behoben ist, unabhängig davon, wieviel Impulse währenddessen von der Photozelle
abgegeben werden.