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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen
und Einstellen der Bahnspannung zwischen Farbwerken einer Mehrfarbenrotationsdruckmaschine,
wie sie in den Ansprüchen
1 und 2 skizziert ist.
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An
Mehrfarbenrotationsdruckmaschinen werden häufig Einstellungen verändert. Nach
der Vornahme solcher Änderungen
druckt die Druckmaschine häufig
Makulatur oder zumindest Druckbilder mit eingeschränkter Qualität.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
und ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem weniger Makulatur oder
Druckbilder eingeschränkter
Qualität
gedruckt werden.
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Es
hat sich gezeigt, dass diejenigen Änderungen, die einen Einfluss
auf die Bahnspannung zwischen Farbwerken der Mehrfarbenmaschine
haben, besonders lange Einfluss auf die Druckqualität haben.
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Daher
werden im Rahmen dieser Druckschrift unter dem Begriff „Einstellungen" Druckparameter verstanden,
die einen Einfluss auf die Bahnspannung zwischen Farbwerken der
Mehrfarbenmaschine haben.
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Solche
Einstellungen können
während
eines laufenden Druckauftrages geändert werden. Zu solchen während des
Druckprozesses vorgenommenen Einstellungen gehört die Anstellung der Druckwalzen
oder die Veränderung
der Druckgeschwindigkeit. Unter Einstellungen im vorgenannten Sinn
werden jedoch auch die allfälligen
vorwiegend mechanischen Maßnahmen
beim Andrucken verstanden. In diesem Zusammenhang spielt wieder
das Anstellen, der Druckbeginn und das Vorregistern eine besonders
große
Rolle.
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An
Druckmaschinen sind als Vorrichtungen zum Messen der Bahnspannung
unter anderem Messwalzen bekannt, bei denen die Kraft, welche der
Bahnzug auf die Achse der Walze ausübt, messbar ist. Möglichkeiten,
die Bahnspannung zu messen, bestehen auch über die Messung des Drehmomentes
von Walzen, die die Bedruckstoffbahn transportieren. Des Weiteren
ist bekannt, die Bahnspannung, die in einer Druckmaschine herrscht,
beim Andrucken durch eine Ansteuerung der An- und Abwicklung beziehungsweise
des Ein- und Auszugs zu beeinflussen.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich eine
spezielle Bahnspannung zwischen zwei Farbwerken ausprägt, sobald
die das Druckbild tragenden Zylinder gegen die Gegendruckzylinder angestellt
werden. Die das Druckbild tragenden Zylinder sind hierbei diejenigen
Zylinder, die das Druckbild durch das Abrollen auf der Bedruckstoffbahn
auf dieselbe übertragen.
Dies ist zumeist der Druckplattenzylinder, bei einigen Ausprägungen des
Offsetdrucks jedoch auch der Gummizylinder.
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Es
hat sich gezeigt, dass die spezielle Bahnspannung zwischen den Druckwerken
infolge der oben definierten Einstellprozesse (also auch durch das
Anstellen der das Druckbild tragenden Zylinder) einer sich von selbst
einstellenden Anpassung unterliegt. In der Sprache dieser Druckschrift
besteht zwischen den beiden betreffenden Druckwerken ein instationärer Bahnlaufzustand.
Nach einer gewissen Zeit endet der automatische Anpassungsprozess
der Bahnspannung und die Bahnspannung ändert sich pro Zeiteinheit
entweder nur noch innerhalb gewisser Toleranzwerte oder sie schwankt
lediglich um einen Durchschnittswert. Dieser Zustand wird im Folgenden
stationärer
Bahnlaufzustand genannt.
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Die
oben erwähnten
Qualitätseinbußen in Folge
der Einstellprozesse kommen vor allem zustande, während instationäre Bahnlaufzustände zu verzeichnen
sind. Die damit verbundenen Bahnspannungsschwankungen verändern unter
anderem das Längsregister
einer Druckmaschine, da Bahnspannung eben auch zu Bahndehnung führt und
die sich ändernde
Bahnlänge
Registerfehler verursacht, die dann aufgrund der aufgetretenen Fehler
durch Registerregelung ausgeglichen werden müssen. Durch die Änderung
der Bahndehnung können Druckbilder
jedoch auch verzerrt dargestellt werden. Insbesondere nach dem Andrucken
kann es sehr lange dauern, bis sich zwischen allen Druckwerken einer
Mehrfarbenrotationsdruckmaschine stationäre Bahnlaufzustände ausprägen.
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Diesem
Umstand trägt
die vorliegende Erfindung Rechnung, indem sie vorschlägt, dass
- – zumindest
ein Messmittel Messwerte zu der Bahnspannung zwischen zwei Farbwerken
aufzeichnet,
- – und
dass zumindest ein Einstellmittel die Bahnspannung zwischen den
Druckbereichen dieser zwei Farbwerke aufgrund der Messwerte einstellt,
- – wobei
eine Steuervorrichtung verwendet wird, die aufgrund der Messwerte
des zumindest einen Messmittels das zumindest eine Einstellmittel
ansteuert.
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Auf
diese Weise kann die Dauer der instationären Zustände verkürzt und damit das Anfallen
von Bedruckstoff minderer Qualität
herabgesetzt werden.
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Hierbei
können
zum Einstellen der Bahnspannung vorteilhafterweise Bahnführungselemente,
die den Lauf der Bedruckstoffbahn bestimmen – wie Leitwalzen – eingesetzt
werden. Wenn diese ihre Relativposition zu den Druckzonen der ihnen
benachbarten (angestellten) Farbwerke verändern, ändert sich die Länge des Transportweges
zwischen den Farbwerken und damit die Bahnspannung. Eine andere
Möglichkeit,
die Bahnspannung zwischen zwei Farbwerken zu beeinflussen, besteht
darin, die das Druckbild tragenden Walzen der benachbarten Druckwerke
so zu bewegen, dass sich ihre Winkellage relativ zueinander ändert. Es
ist vorteilhaft, aber nicht unabdingbar, diese Druckwalzen vorzupositionieren,
wenn sie von der Bedrucksstoffbahn abgehoben sind. Dies ist insbesondere
beim Vorregistern von Vorteil. Wenn diese Vorpositionierung vom
Betrag her der späteren
Einstellbewegung entspricht und vom Vorzeichen her der Einstellbewegung
entgegengesetzt ist (andere Drehrichtung), dann kann das vorher
eingestellte Längsregister
erhalten bleiben.
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Besonders
vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren beim Vorregistern
einzusetzen. Besonders zu erwähnen
ist in diesem Zusammenhang das Vorregisterverfahren nach der Druckschrift
WO 2004/048093 A2. Hier wird ein Verfahren vorgestellt, das sich
besonders gut zum Vorregistern eignet. Bei diesem Verfahren wird
die Bedruckstoffbahn mit einer Markierung versehen, die auf der
Bedruckstoffbahn durch die verschiedenen Farbwerke der Maschine
hindurch transportiert wird. Den einzelnen Farbwerken sind hierbei
Sensoren beliebiger Art zugeordnet, die die Passage der Markierung
aufzeichnen. Aus der Auswertung der Messwerte (insbesondere wann
passiert die Markierung welches Farbwerk) kann die Maschinensteuerung
Informationen ableiten, die zur Registerung – vorzugsweise Vorregisterung – geeignet
sind. Die Lehre der vorgenannten Druckschrift in Bezug auf alle
Bestandteile des skizzierten Registerverfahrens – Verfahrensablauf, Arten der
Markierung, der Sensoren beziehungsweise Messverfahren usw. – werden
als Bestandteil dieser Anmeldung angesehen. Ein Rückgriff
auf diese Gegenstände
zur Ergänzung
der vorliegenden Erfindung wird vorbehalten.
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Eine
Steuervorrichtung im Sinne der vorliegenden Druckschrift kann in
jeder beliebigen Kombination aus Soft- und oder Hardwaremerkmalen
bestehen, die die genannten Steuerbefehle generieren kann.
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Dem
Steuermodul können
auch Richtwerte bekannt sein, die die Bahnspannung im stationären Zustand
einnehmen soll. Vor dem Hintergrund dieser Richtwerte und aktueller,
im instationären
Zustand aufgezeichneter Messwerte, kann die Maschinensteuerung – sprich
die Steuervorrichtung – ermitteln,
um welche Einstellbeträge
sie mit Hilfe der Einstellmittel die Bahnspannung beeinflusst. Hierbei
kann die Steuervorrichtung die Spezifikation des gerade anstehenden
Druckauftrages zugrundelegen. Hierzu zählen Material, Materialdicke,
Temperatur des Materials, Elastizitätsmodul des Materials usw.
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Angesichts
dieser Informationen kann die Steuervorrichtung mit Hilfe eines
Kalkulationsmoduls – das ebenfalls
als beliebige Soft- oder Hardware vorliegen kann – beispielsweise
unter Zugrundelegung physikalischer Zusammenhänge – wie des Hook'schen Gesetzes – die Einstellbeträge ermitteln.
Statt oder in Ergänzung
zu vorgegebenen Richtwerten für
eine im stationären
Zustand herrschende Bahnspannung können in empirischer Weise an
derselben Druckmaschine und möglichst
bei einem gleichen oder ähnlichen
Druckauftrag gewonnen werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft,
wenn die Parameter des Druckauftrages und die zugehörigen Bahnspannungswerte
und/oder Einstellbeträge
zur Erreichung der stationären
Bahnspannung einander zugeordnet und gespeichert werden. Die betreffenden
Daten können
die Form einer Kalibriertabelle haben und sie könnten auch in einem Speichermodul
in direktem Zugriff der Steuerungsvorrichtung stehen oder zumindest
von einem Maschinenbediener, der sich der Steuervorrichtung bedient,
dort abgerufen werden.
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Eine
weitere Möglichkeit,
das erfindungsgemäße Verfahren
durchzuführen
und auf diese Weise überhaupt
erst empirische Werte zu gewinnen, besteht darin, dass die zumindest
eine Messvorrichtung vor dem ersten Steuervorgang der Steuervorrichtung
meldet, welches Vorzeichen die sich von selbst einstellende Bahnspannungsänderung
hat. Daraufhin steuert die Steuervorrichtung das zumindest eine
Einstellmittel so an, dass sich eine weitere gesteuerte Bahnspannungsänderung
mit diesem Vorzeichen um einen vorgegebenen Betrag ergibt. Diese
Vorgehensweise wird solange wiederholt, bis sich das Vorzeichen
der sich von selbst einstellenden Bahnspannungsänderung ändert, der Wert der im stationären Bahnspannungszustand
herrschenden Bahnspannung also durchschritten ist.
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Nachdem
dies geschehen ist, werden entweder keine weiteren gesteuerten Bahnspannungsregelungen
mehr vorgenommen, oder das Vorzeichen der gesteuerten Bahnspannungsänderung
wird geändert.
Bei der Ausgestaltung dieser „Tastfahrt" oder dieses „aktiven
Annäherungsprozesses" an die im stationären Bahnspannungszustand
herrschende Bahnspannung ist es von Vorteil, wenn der Betrag der
gesteuerten Bahnspannungsänderung
von der Geschwindigkeit der sich von selbst einstellenden Bahnspannungsänderung (Bahnspannungsänderung
pro Zeiteinheit) abhängig
gemacht wird. Bei einer schnellen Bahnspannungsänderung ist davon auszugehen,
dass der zur Erreichung der stationären Bahnspannung (im stationären Bahnspannungszustand
herrschenden Bahnspannung) zu ändernde
Bahnspannungsbetrag noch groß ist.
Bei niedriger Geschwindigkeit ist dieser Betrag gering. Regelt man
den Betrag der gesteuerten Bahnspannungsänderung auf diese Weise, so
dürfte
dieser Betrag auch sukzessive kleiner werden, so dass der Betrag,
um den die stationäre
Bahnspannung durchschritten wird (Überschwingbetrag) gering bleibt.
Ohne eine derartige Regelung des Betrages der jeweils zwischen den
Messungen vorgenommenen gesteuerten Änderung des Bahnspannungsbetrages
kann eine sukzessive Verkleinerung des Betrages der gesteuerten
Bahnspannungsänderung
auch automatisch vorgesehen werden.
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Die
Implementierung der Steuervorrichtung mit Steuerprogrammen, die
die erwähnten
vorteilhaften Einstellverfahren durchzuführen geeignet ist, ist von
Vorteil. In der Regel wird die Bahnspannung zwischen zwei direkt
benachbarten Druckwerken eingestellt werden. Insbesondere beim Andrucken
ist es von Vorteil, wenn die zwischen zwei benachbarten Druckwerken
gelegenen Druckbahnbereiche – auch
Bahnführungsabschnitte
genannt – sukzessive
dem erfindungsgemäßen Verfahren
unterzogen werden. Die bevorzugte Reihenfolge entspricht dem Transportweg
der Bedruckstoffbahn.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
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Die
einzelnen Figuren zeigen:
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1 Seitenansicht
einer Druckmaschine
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2 Der
normale Verlauf der Bahnspannung als Funktion der Zeit
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2a Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem ersten Zeitpunkt
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2b Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem zweiten Zeitpunkt
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2c Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem dritten Zeitpunkt
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3 Der
Verlauf der Bahnspannung als Funktion der Zeit bei einer Tastfahrt
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3a Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem ersten Zeitpunkt
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3b Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem zweiten Zeitpunkt
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4 Der
Verlauf der Bahnspannung als Funktion der Zeit bei einem schnellen
Einstellvorgang
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4a Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem ersten Zeitpunkt
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4b Der
Anstellzustand zweier benachbarter Farbwerke zu einem zweiten Zeitpunkt
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1 zeigt
eine in Reihenbauweise aufgebaute Tiefdruckmaschine in der Seitenansicht.
Allgemein eignen sich die erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut
für die
Anwendung bei in Reihenbauweise aufgebauten Maschinen, die oft auch
als Ständermaschinen
bezeichnet werden. Die Bedruckstoffbahn 3 wird von der
Abwicklung 1 in Richtung des Pfeiles z der Druckmaschine
zugeführt.
Zunächst
durchläuft
sie das Gebiet des Pendelwalzensystems 2 und läuft dann
zu dem Einzug 4. Besonders erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang,
dass sich zwischen dem Einzug 4 und dem Auszug 5 die
Bahnspannung langfristig einstellen lässt. Allerdings handelt es
sich bei dieser Einstellung nicht um eine Einstellung im Sinne der
Erfindung, da eben nicht die Einstellung aufgrund von Messungen
und Einstellungen zwischen den einzelnen Farbwerken D1 bis D4 erfolgt. Nur durch eine solche Einstellung
kann gezielt und schnell Einfluss auf die Bahnspannung in einem Bahnspannungsabschnitt
Anm genommen werden. Nachdem die Bedruckstoffbahn 3 den
Einzug 4 passiert hat, läuft sie an der ersten Bahnspannungsmesswalze
M0,1 vorbei. Daraufhin gelangt sie in das
Gebiet des ersten Druckwerkes D1, das mit
dem Presseur P1 und dem Formzylinder F1 ausgestattet ist. Nach dem Durchlaufen der
zugehörigen
Druckzone zwischen den beiden vorgenannten Zylindern durchläuft die
Bahn 3 eine angedeutete Trocknungseinheit T1,
um erneut an eine Bahnspannungsmesswalze M1,2 vorbeigeführt zu werden. Schließlich erreicht
die Bedruckstoffbahn das zweite Farbwerk D2,
welche eine zweite Druckzone aufweist. Zwischen den Walzenspalten
der beiden ersten Druckwerke D1 und D2 befindet sich der erste Bahnführungsabschnitt
A1,2. Nach dem Verlassen der zweiten Druckzone
gelangt demzufolge die Bedruckstoffbahn in den Bereich des zweiten
Bahnführungsabschnittes
A2,3, der von der dritten Druckzone, die
dem dritten Farbwerk D3 zugeordnet ist,
beendet wird.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
einer Tiefdruckmaschine sind alle Farbwerke gleich ausgestattet,
und es bedarf also keiner weiteren individuellen Beschreibung der
weiteren Farbwerke D3 und D4.
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Erwähnenswert
ist lediglich, dass die Formzylinder F3 und
F4 der Farbwerke D3 und
D4 in der vorliegenden Darstellung in 1 in
abgestelltem Zustand dargestellt sind. Das der Abwicklung 1 nachgeschaltete Pendelwalzensystem 2 und
das der Aufwicklung 6 vorgeschaltete Pendelwalzensystem 7 haben
die Funktion von Bahnspeichern, um die bereits oben erwähnten Bahnspannungsregulierungsvorgänge des
Einzuges und des Auszuges zu erlauben, ohne Spannung auf die Abwicklung
oder die Aufwicklung auszuüben.
In 2 ist der Bahnspannungsverlauf s gegen die Zeit
t aufgetragen. Dargestellt ist der Bahnspannungsverlauf, wie er sich
einstellt, wenn ein normaler Andruckvorgang an einer Ständermaschine
vorgenommen wird, und sich die Bahnspannung selbstständig, das
heißt
ohne zusätzliche
Steuervorgänge
der stationären
Bahnspannung S annähert.
Während
des Zeitraumes T1 ist in der betreffenden
Maschine noch kein Druckzylinder an den zugehörigen Gegendruckzylinder angestellt.
Daher wird die Bahnspannung ausschließlich von dem Einzug und dem
Auszug bestimmt. Dieses Niveau hat den Wert A. Die abgestellten
Druckwerke sind in 2a dargestellt.
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In 2b ist
dargestellt, wie die beiden Formzylinder an die zugehörigen Presseure
P1 und P2 angestellt
werden. Als Folge dieser Maßnahme
ist in 2 ein sprunghafter Anstieg der Bahnspannung zu
ersehen. Die Bahnspannung steigt extrem schnell von dem Ausgangswert
A zu dem Maximalwert M an. In Folge des instationären Ausgleichsvorganges
während
des Zeitraumes T2 fällt sie, ähnlich wie eine Zerfallsfunktion,
auf den Wert der stationären
Bahnspannung S ab. Während
des Zeitraumes T2 kommt es jedoch zum Drucken von
Makulatur, da die Bahnspannung eben auch Auswirkungen auf die Bahndehnung
hat und daher zu Schwierigkeiten, insbesondere bei der Registerhaltigkeit
des Druckes zwischen den Druckwerken D1 und
D2 führt.
In 2c sind die beiden Druckwerke D1 und
D2 gezeigt, wobei die beiden Formzylinder
an ihre Presseure P1 und P2 angestellt
sind. Dieser Zustand ist während
des ganzen Zeitraums T2 vorhanden.
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3 zeigt
den Verlauf der Bahnspannung gegen die Zeit, wobei diesmal nach
dem Anstellen der Druckwalzen die Bahnspannung in gesteuerter Weise
an die stationäre
Bahnspannung angepasst wird. Wie in 2 ist zunächst eine
Zeitspanne T1 mit einer Bahnspannung A zu
verzeichnen. Wieder wird in dieser Zeitspanne T1 die
Bahnspannung lediglich durch Ein- und Auszug bestimmt. Das Anstellen
der beiden Druckwalzen F1 und F2 an
ihre jeweiligen Presseure P1 und P2 führt
wieder zu einem schlagartigen Ansteigen der Bahnspannung.
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Nach
diesem Anstieg beginnt die instationäre Phase T2,
zunächst
mit einem sich von selbst einstellenden Ausgleichsvorgang, was die
Bahnspannung anbelangt. Durch diesen sich von selbst einstellenden
Ausgleichsvorgang sinkt die Bahnspannung um einen Betrag M1, der von der Bahnspannungsmesswalze M1,2 aufgezeichnet wird. Die aufgezeichneten
Messwerte werden der Steuervorrichtung zugeführt, die daraufhin das Vorzeichen
der sich selbst einstellenden Änderung
ermitteln kann. Die Steuervorrichtung kann auch zwischen zwei Messpunkten
MPA und MPB die
Spannungsänderungen
messen und über
die Spannungsänderung
pro Zeiteinheit die Geschwindigkeit der Bahnspannungsänderung
ermitteln. Aufgrund der Kenntnis der Geschwindigkeit der Bahnspannungsänderung
zwischen den Messpunkten MPA und MPB bestimmt die Steuervorrichtung den Hub
beziehungsweise den Betrag der gesteuerten Bahnspannungsänderung
H1, dessen Vorzeichen sie bereits ermittelt
hat. Nach der gesteuerten Bahnspannungsänderung um den Betrag H1 wiederholt die Messvorrichtung M1,2 die Messung zwischen den Messpunkten
MP1 und MPD und
misst hierbei die sich von selbst einstellende Bahnspannungsänderung
M2. Wieder kann die Steuervorrichtung aus
den Messpunkten MPC und MPD das
Vorzeichen und den Betrag der sich von selbst einstellenden Bahnspannungsänderung
Me ermitteln. Aus diesen Daten ist wieder
die Geschwindigkeit der Bahnspannungsänderung zwischen den beiden vorgenannten
Messpunkten ermittelbar. Wieder nimmt die Steuervorrichtung durch
die Ansteuerung der Einstellvorrichtungen eine gesteuerte Bahnspannungsänderung
um den Betrag H2 vor, wobei sie das Vorzeichen und
den Betrag der Bahnspannungsänderung
aufgrund der Messwerte bestimmt. Wieder misst die Steuervorrichtung
mit Hilfe der Messvorrichtung M1,2 die Änderung
der Bahnspannung zwischen den Messpunkte MPE und
MPF und stellt hierbei fest, dass sich das
Vorzeichen der sich von selbst einstellenden Bahnspannungsänderung
M3 geändert
hat und dass die Geschwindigkeit der Bahnspannungsänderung
sehr gering ist. Es bedarf also keiner weiteren gesteuerten Bahnspannungsänderungen
mehr. Der Betrag, um den die Bahnspannung im Messpunkt MPE unterhalb der sich stationär einstellenden
Bahnspannung S liegt, wird im Folgenden Überschwinger genannt. Im Vergleich
zu der Situation in 2 bleibt festzuhalten, dass
die Zeitspanne T2, in der sich der Ausgleichsvorgang
der Bahnspannung bis hin zu der stationären Bahnspannung, die in der
Zeitspanne T3 herrscht, vollzieht, sehr
viel kürzer
ist als in 2, in der sich diese stationäre Bahnspannung
ausschließlich
von selbst einstellt. Damit wird bei einer Situation wie in 3 während des
Zeitraums T2 natürlich auch viel weniger Makulatur
gedruckt als bei einer Situation wie in 2.
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Die 3a und 3b verdeutlichen
noch einmal das Anstell- und Ausgleichsverhalten der Druckwerke
während
der Einstellvorgänge.
Im beschriebenen Fall werden die Einstellvorgänge mit Hilfe von Bewegungen
der Druckzylinder, in diesem Fall F2, vorgenommen.
Diese Einstellvorgänge
sind durch die Pfeile pf symbolisiert. Sie führen zu einer Veränderung
der relativen Winkellage der beiden Druckzylinder F1 und
F2.
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4 zeigt
nochmal einen anderen gesteuerten Ausgleichsvorgang, der mit dem
Hub H3 vorgenommen wird. Im Vergleich zu 3 wird
die Geschwindigkeit des instationären Ausgleichsvorgangs hier
noch einmal gesteigert. Der Hub H3 gleicht
fast die gesamte Bahnspannungsdifferenz zwischen dem Messpunkt MPH und der stationären Bahnspannung s aus. Solche
Ausgleichsvorgänge
können
insbesondere dann zustande kommen, wenn der Steuervorrichtung die
stationäre
Bahnspannung S von Anfang an bekannt ist. So etwas kann der Fall
sein, wenn die Steuervorrichtung selbstlernend arbeitet, das heißt, dass
der Steuervorrichtung in Form einer Kalibriertabelle, die an einem
Druckwerk bei einem Druckwerkauftrag herrschende stationäre Bahnspannung
bekannt ist, da eine solche Bahnspannung sich hier schon einmal
bei der Abarbeitung eines alten Auftrages eingestellt hat.
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