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Die
Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf das optimierte Schneiden
von Platten aus Steinmaterial und insbesondere auf eine Maschine
zur Ausführung
dieser Arbeit.
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Bekanntlich
erhält
man beim Schneiden von Blöcken
aus Steinmaterial Plattenrohlinge, die insbesondere ausgezackte
und unregelmäßige Umrißlinien
aufweisen und dann mittels einer Reihe von Schnittvorgängen senkrecht
zur Ebene der Rohplatte in die größtmögliche Anzahl von Fliesen und/oder Kachelplatten
mit homogenen und gleichbleibenden Abmessungen weiterverarbeitet
werden.
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Für diese
Arbeit werden derzeit Ein- oder Mehrspindelmaschinen verwendet,
die sich zur gleichzeitigen Ausführung
von Schneidvorgängen
in Längs-
wie auch in Querrichtung in vorgegebener Anzahl eignen. Bei einem
speziellen Maschinentypus sind die Spindeln, welche die Schneidwerkzeuge
tragen (vorzugsweise Scheiben, die gesinterte diamantbestückte Segmente
tragen) unter einem Brückenträger angebracht,
der senkrecht zur Eintrittsrichtung angeordnet ist, wobei sie gleichzeitig
und unabhängig
voneinander bewegt und positioniert werden können und klar erkennbar nur
der Platzbedarf für
jede Spindel eine Einschränkung
darstellt.
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Darüber hinaus
sind die Spindeln in vertikaler Richtung bzw. in der Höhe in Abhängigkeit
von der Dicke des zu schneidenden Materials und somit von der Tiefe
der auszuführenden
Schnitte einstellbar, wobei berücksichtigt
werden muß,
ob der Schnitt in einem oder mehreren Durchgängen ausgeführt werden soll.
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Bei
diesem Maschinentypus ist unter dem die Spindeln tragenden Brückenteil
eine Auflagefläche
bzw. ein Auflagetisch angeordnet, der sich gegenüber der Vertikalen um 180° drehen läßt, so daß das Plattenmaterial,
das darunter zu liegen kommt, entsprechend der Richtung gedreht
werden kann, in welche die auszuführenden Schnitte verlaufen
sollen.
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Am
Maschineneinlauf ist eine Einlesevorrichtung zum Erfassen der Umrißlinien
der Plattenrohlinge oder zum Erkennen eventueller Oberflächenfehler in
den Platten angeordnet. Üblicherweise
wird der Plattenrohling anhand der von der Einlesevorrichtung erfaßten Daten
in zwei oder mehr Quadranten unterteilt und wird für jeden
dieser Quadranten ein spezielles Schnittschema definiert, um so
Verwertung des im Quadranten enthaltenen Plattenteils zu optimieren,
wobei das Schnittschema von Quadrant zu Quadrant unterschiedlich
sein kann.
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Derzeit
wird die Bearbeitung quadrantenweise vorgenommen und der Schnittvorgang
in Entsprechung zu den Rändern
des Quadranten unterbrochen, woraufhin nach erneuter Positionierung
der Spindeln die Schneidarbeit am Rand des anschließenden Quadranten
wieder aufgenommen wird.
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Jedenfalls
ist es trotz dieser Hilfsmaßnahmen
unvermeidlich, daß Material
vergeudet wird, was darauf zurückzuführen ist,
daß das äußere Kreisprofil
der Scheibe zu Materialverlusten (Abfall) führt, die um so größer sind,
je dicker das Material ist. Dieser Schneidabfall läßt sich
vermeiden, wenn die Optimierung beim Schneiden des Plattenrohlings
in der Weise ausgearbeitet wird, daß jeder Schnittdurchgang von
einem Rand zu dem ursprünglich
gegenüberliegenden
Rand der gesamten Platte verläuft und
nacheinander die Plattenteile geschnitten werden, die man nach den
ersten Schneiddurchgängen erhält. Wenn
beispielsweise die rohe Ausgangsplatte (in welcher die zur größeren Abmessung
parallele Richtung als Längsrichtung
bezeichnet wird und als Querrichtung die Richtung definiert ist,
die parallel zur kleineren Abmessung verläuft) dadurch optimiert wird,
daß zunächst eine
Unterteilung der Platte in Längsreihen
vorgenommen wird (wobei natürlich
die am weitesten außen
liegenden Bereiche der unregelmäßigen Umrißlinie als
Abfall wegfallen), so können diese
Längsreihen
ihrerseits wieder einzeln in Fliesen mit standardisierten Abmessungen
unterteilt werden, die sich gegebenenfalls durch ihren optimalen
Nutzen unterscheiden. Da jedoch die Konturen der Plattenrohlinge
in quasi allen Fällen
insgesamt unregelmäßig sind,
liegt es auf der Hand, daß die Längsreihen,
die man dabei erhält,
nicht alle dieselbe Länge
aufweisen, weshalb jede dieser Längsreihen in
anderer Weise als eine andere unterteilt werden könnte.
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In
analoger Weise könnte,
je nachdem wie es günstig
ist, die Unterteilung der rohen Ausgangsplatte in der Weise vorgenommen
werden, daß in
einem ersten Schritt in Querreihen unterteilt wird, woraufhin man
reihenweise oder in Gruppen von Reihen weiterarbeitet, für welche
das gleiche Schnittschema zur Unterteilung in einzelne Fliesen erforderlich
ist.
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Wenn
diese Arbeitsgänge – sei es
zur Optimierung als Schnittschema für den Plattenrohling, sei es
zur Ausführung
der aufeinanderfolgenden Schnittdurchläufe – im nicht automatisierten
Betrieb ablaufen müssen,
so führt
dies zu erhöhten
Betriebskosten, und zwar nicht nur für geeignete Arbeitskräfte sondern
auch, und zwar vor allem, in Form von längeren Maschinenzeiten und
längeren
Standzeiten zwischen den einzelnen Bearbeitungsgängen.
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In
der italienischen Patentschrift Nr. 1.247.367, deren Anmeldung am
28. Februar 1991 eingereicht wurde, wird eine Vorrichtung beschrieben,
die aus einer Zylinderblockzentrale zum automatisierten Schneiden
von Platten aus Steinmaterial besteht und die automatische Erfassung
des Profils (neben möglicherweise
vorhandenen Oberflächenfehlern)
des Plattenrohlings sowie die Optimierung bei der Schnittführung zur
Herstellung von Fliesen und Kacheln ermöglicht, wobei jedenfalls mit
einer oder mit zwei Spindeln gearbeitet wird, welche ein Schneidwerkzeug
(beispielsweise eine diamantbestückte
Scheibe) tragen, und wobei eine Positionierung dieser Spindeln zur
Ausführung
der einzelnen Schnittdurchgänge
in zwei Koordinatenrichtungen vorgesehen ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun als Aufgabe die Ausbildung einer
Vorrichtung zum optimierten Schneiden von Plattenrohlingen zugrunde,
bei welcher eine Vielzahl von unabhängigen Spindeln vorgesehen
ist, die unter einem einzigen Spindelträger ausgerichtet sind, und
bei welcher unter Minimierung des Abfalls die Festlegung der Schnittschemata,
die Bewegungsansteuerung und die Positionierung jeder Platte automatisch
erfolgen, wobei auch die Art und die Abmessungen der gewünschten Fliesen
oder Kacheln, die Eigenschaften der Platte und ihres Materials und
schließlich
die zur Ausführung
des Schneidvorgangs ansteuerbaren Spindeln berücksichtigt werden.
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Erfindungsgemäß ist dabei
eine Maschine vorgesehen, welche eine Station zur rechnergestützten Erfassung
der Umrißlinien
und des Oberflächenzustands
des in einer Vorschubrichtung zugeführten Plattenrohlings aufweist,
ferner hinter dieser Erfassungsstation angeordnete Fördermittel
zum Zuführen
der aus der Erfassungsstation kommenden Platte in die Schneidstation,
eine um eine vertikale Achse drehbare Auflagefläche zum Schneiden der Platte, welche
unter einer Baugruppe mit Vertikalspindeln positioniert ist, die
jeweils ein in vertikaler Ebene wirkendes und unabhängig von
den anderen Schneidwerkzeugen positionierbares Schneidwerkzeug tragen,
wobei die Spindelbaugruppe in einer zur Plattenvorschubrichtung
senkrechten Richtung bewegbar an einem Querschlitten angeordnet
ist, der seinerseits in einer zur Vorschubrichtung parallelen Richtung
bewegbar ist.
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Die
vorgenannte Aufgabe wird dabei dadurch gelöst, daß die erfindungsgemäße Maschine erste
Einrichtungen zum vorübergehenden
Abfangen zumindest eines Teils der Fliesenreihen, in welche der
Plattenrohling geschnitten ist, auf den Fördermitteln, zweite Einrichtungen
zum Ausrichten und Verdichten der auf der Auflagefläche zu schneidenden Fliesenreihen,
und Steuereinrichtungen zur Positionierung des Querschlittens und
der Spindeln der Spindelbaugruppe sowie zur Bewegung des Materials
zwischen den Fördermitteln
und der Auflagefläche
aufweist, wobei die Steuereinrichtungen durch eine zu diesem Zweck
ausgelegte Programmausstattung entsprechend den in Abhängigkeit
von den in der rechnergestützten
Erfassungsstation erfaßten Daten
gesteuert werden.
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Spezielle
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlich
aus der nachstehenden Beschreibung, die nur beispielhaft ist und keinerlei
Einschränkung
bedeutet, wobei auf die beigefügte
Zeichnung Bezug genommen wird, in welcher:
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1 die
erfindungsgemäße Maschine
in schematisierter Seitenansicht zeigt;
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2 eine
Draufsicht auf die Maschine aus 1 ist, und
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3–7 jeweils
eine Ansicht analog zu 2 sind und verschiedene Betriebsphasen
der erfindungsgemäßen Maschine
zeigen.
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Zunächst wird
auf 1 und 2 Bezug genommen, aus denen
ersichtlich ist, daß die
erfindungsgemäße Maschine
eine Förder-
und Auflagefläche 10 und
ein Maschinengestell 12 aufweist, welches einen Querschlitten 14 trägt, an dem
eine Vielzahl von Spindeln 16 in der Weise befestigt ist,
daß sie
nach unten vorstehen, wobei sie am unteren Ende Schneidwerkzeuge 18 tragen,
die hier in Form einer Diamantscheibe dargestellt sind. Der Schlitten 14 ist
in an sich bekannter Weise durch geeignete Antriebsmittel entlang
der Längsachse
der Maschine bewegbar, die hier mit dem Pfeil F eingezeichnet ist, wohingegen
die Spindeln 16 in der Weise angebracht sind, daß sie entlang
der Achse des Schlittens 14 verschieblich sind. Jede Spindel
wird dabei insbesondere unabhängig
von den anderen Spindeln angesteuert und weist außerdem geeignete
Einrichtungen auf, um gegebenenfalls das diamantbestückte Werkzeug 18 bezüglich der
Längsrichtung
bzw. Vorschubrichtung F verschwenken zu können, wobei nur der für die daneben
angeordneten Spindeln benötigte
Platz die einzige Einschränkung
darstellt.
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Alle
diese Maschinenelemente sind in herkömmlicher Form ausgebildet,
weshalb es hier nicht erforderlich ist, sie ausführlicher zu beschreiben. Beispielsweise
kann im Zusammenhang mit dem beschriebenen Aufbau mit Schlitten
und werkzeugtragenden Spindeln auf die Maschine verwiesen werden,
die von der Fa. Breton S.p.A. unter der Bezeichnung „Multibreton
TAP" hergestellt
und vertrieben wird, während
hinsichtlich der speziellen Verschwenkbarkeit der Spindeln und des
Diamantwerkzeugs auch auf die bereits erwähnte italienische Patentschrift
1.247.367 verwiesen werden können,
die im übrigen
auch die möglichen
Ausführungsformen der
Station zur rechnergestützten
Erfassung der Umrißlinien
des Plattenrohlings und von Oberflächenfehlern beschreibt.
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In
dieser zuletzt genannten Hinsicht liegt es auf der Hand, daß es erfindungsgemäß in dem
Fall, in dem ein Oberflächenfehler
auf dem Plattenrohling erfaßt
wird, möglich
ist, diesen Oberflächenfehler
in einem kleinen Gebiet zu umschreiben, das dann beim optimierten
Schneiden aus der Anzahl der hergestellten fertigen Fliesen ausgeschlossen
wird.
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Unter
der Baugruppe mit den Spindeln 16 und den zugehörigen Schneidwerkzeugen
ist eine Auflagefläche 20 in
einer an sich bekannten Weise so angebracht, daß sie um eine vertikale Achse
drehbar ist und auf diese Weise verschiedene Stellungen zwischen
einer ersten Grenzstellung (in 2 dargestellt),
bei welcher die größere Abmessung
zur Förder-
und Ausrichtfläche 10 ausgerichtet
ist, und einer zweiten Grenzstellung einnehmen kann, bei welcher diese
Auflagefläche
so ausgerichtet ist, daß ihre
größere Abmessung
parallel zum Schlitten 14 verläuft (beispielsweise in 4 dargestellt).
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Diese
Drehbewegung wird gesteuert und schließt nicht die Möglichkeit
aus, daß die
Auflagefläche
in verschiedenen Positionen zwischen den beiden vorgenannten Grenzstellungen
angehalten werden kann, beispielsweise zur Ausführung spezieller Schrägschnitte.
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Mit
dem Schlitten 14 ist eine Ausricht- und Verdichtungsschiene 22 fest
verbunden, welche zwischen einer angehobenen Ruhestellung und einer abgesenkten
Arbeits stellung vertikal beweglich ist, wobei die Stange in der
z genannten Position die Auflagefläche 20 in Anlage hält.
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Die
Förder-
und Ausrichtfläche 10 besteht aus
einer Rollenbahn 24, die vorzugsweise mit hier nicht dargestellten
und in herkömmlicher
Weise verwendeten geeigneten Antriebsmitteln so ausgerüstet ist,
daß sie
die Plattenrohlinge, die in Pfeilrichtung F ankommen, übernehmen
und weiterbefördern.
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Vorzugsweise
wird die Rollenbahn 24 in der Weise angetrieben, daß die Bewegungsrichtung
der Platten nach den Gegebenheiten ihrer Oberfläche umgekehrt werden kann.
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Mit
der Förderfläche 10 ist
eine in 2 schematisch dargestellte Abfangstange
fest verbunden, welche seitlich von der Förderfläche angebracht und mit hier
nicht dargestellten Betätigungseinrichtungen
verbunden ist, so daß die
Stange zwischen einer vollständig
ausgefahrenen Position, bei welcher sie somit nicht die auf der
Fläche 10 liegende
Platte stört,
und einer einstellbaren und gesteuerten Position bewegbar ist, bei
welcher sie für
die nachstehend erläuterte
Funktion um einen festgelegten und steuerbaren Abstand in die Förderebene 10 vorsteht.
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Im
folgenden wird nun die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Maschine
beschrieben, wobei davon ausgegangen wird, daß ein Plattenrohling durch
zueinander senkrechte Schnitte in eine Vielzahl von Fliesen mit
vorgegebenen Abmessungen unterteilt werden soll.
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Dieser
Plattenrohling wird zunächst
bis zur bereits erwähnten
Station zur rechnergestützten
Erfassung herangeführt,
wo der vorstehend erwähnte Erfassungsvorgang
stattfindet. Bei Einsatz einer speziellen Programmausstattung ergibt
sich aus den so erfaßten
Daten und im Vergleich zu den Abmessungen der gewünschten
Fliesen ein optimiertes Schneidschema für die jeweilige Rohplatte,
die nun bis zur Förder-
und Ausrichtfläche 10 vorwärts befördert wird.
Von dieser Fläche
wird die Platte anschließend
auf die Auflagefläche 20 geführt und
dann werden die Spindeln mit den ent sprechenden Schneidwerkzeugen
entsprechend dem Schneidschema auf die jeweils gewünschten
Distanzen eingestellt.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird die Auflagefläche 20 in der Übernahmestellung
gehalten, in der sie den Plattenrohling übernimmt (bei Fliesenreihen
in Längsrichtung)
oder sie wird um 90° gedreht
(bei Fliesenreihen in Querrichtung), je nachdem, ob für den ersten
Schnittdurchgang die Ausbildung einer Serie von Fliesenreihen 30 in
Längsrichtung
oder in Querrichtung vorgesehen ist (wobei immer auf die Längsrichtung
des Plattenrohlings Bezug genommen wird.
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Die
Ansteuerung der Spindeln mit den zugehörigen Schneidwerkzeugen und
der gleichzeitigen Verschiebung des Querschlittens 14 erbringt
eine Zerteilung der Rohplatte in eine Vielzahl parallel nebeneinander
liegender Fliesenreihen, woraufhin dieser zusammen mit den Fliesenreihen
zurück
auf die Förder-
und Ausrichtfläche
in der Weise geführt
wird, daß sein
der Auflagefläche 20 am
nächsten
liegender Rand bezüglich
der Abfangstange 26 zurückgesetzt ist.
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In
diesem Zustand wird die Abfangstange 26 betätigt, welche
sich, bezogen auf die Förder-
und Ausrichtfläche,
in Querrichtung so bewegt, daß sie die
Reihen, die in diesem Stadium nicht in Fliesen geschnitten werden
sollen, aufhält,
wenn die Fläche bzw.
der Förderer 10 erneut
in Vorschubrichtung angesteuert wird. Wenn die Reihen in Querrichtung
verlaufen, ist der Eingriff mittels der Stange 26 nicht
erforderlich.
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Infolgedessen
wird der Vorschub der Reihe bzw. Reihen zum Schneiden in Querrichtung
angesteuert, wobei mit dieser Vorschubbewegung diese Reihe 30 (bzw.
Reihen, wenn mehr als nur eine Reihe vorhanden sind) erneut auf
die Auflagefläche 20 (bzw.
in die in 3 dargestellte Position) geführt wird,
wie sich aus 2 ergibt.
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Nach
einer Drehung der Fläche 20 um
90°, durch
welche die in 4 dargestellte Anordnung erreicht
werden soll, wird die Ausrichteschiene 22 in die Richtung
betätigt,
in der sie sich in ihre Betriebsstellung absenkt, so daß sie sich
auf der Austragseite der Reihe bzw. Reihen befindet, bezogen auf
deren Vorschubrichtung.
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Eine
zumindest bescheidene Verschiebung des Schlittens 14 führt mit
einer Verlagerung der Stange 22 zur Anlage der letzteren
gegen die am weitesten vorn liegende Seitenfläche der Fliesenreihe, die auf
diese Weise völlig
parallel zur Ausrichteschiene 22 und damit zu der Linie
ausgerichtet wird (5) auf der die Diamantscheiben
wirksam werden, die als Linie angestrebt wird, welche alle Berührungspunkte
zwischen den Diamantscheiben 18 und der Auflagefläche 20 verbindet.
In dem Fall, daß die Auflagefläche 20 gleichzeitig
mit mehr als einer Reihe beschickt wird, sorgt die Wirkung der Ausrichteschiene 22 auch
für eine
Verdichtung der Reihen untereinander, wodurch sie nahtlos für den anschließenden Schneidvorgang
vorliegen.
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Damit
der Schneidvorgang einfacher ablaufen kann, ist die Auflagefläche 20 vorzugsweise
mit einer entsprechenden dicken Gummischicht überzogen, welche die Einschnitte
der diamantbestückten Trennscheiben
aufnehmen kann, ohne beschädigt
zu werden.
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Nachdem
der Schlittenträger 14 wieder
in seine Ausgangsstellung zurückgefahren
wurde und auch die Ausrichteschiene in ihre funktionslose bzw. hochgefahrene
Position gebracht wurde, befindet sich an diesem Punkt die Maschine
in dem in 6 dargestellten Zustand. Nun
werden die Spindeln, die die, Schneidwerkzeuge tragen, in der Höhe eingestellt,
indem sie entsprechend der Dicke der zu schneidenden Reihe bzw.
Reihen abgesenkt werden.
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Bei
Ansteuerung der Spindeln und damit der Diamantscheiben setzt die
Verschiebebewegung des Trägers 14 in
einer Richtung ein, die der Vorschubrichtung F entgegengesetzt ist,
wodurch die Reihe in Querrichtung geschnitten wird (was in einem
oder in zwei Durchgängen
erfolgen kann, je nach Art des Steinmaterials, aus dem die rohe
Ausgangsplatte besteht).
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Sobald
der Schnitt in Querrichtung beendet ist (7), wird
die Aufwärtsbewegung
der Spindeln mit den entsprechenden Diamantscheiben angesteuert
und wird der Träger 14 wieder
in seine Ausgangsposition zurückgeführt.
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An
diesem Punkt dreht sich die Auflagefläche 20 erneut um 90° und stellt
sich wieder in den Zustand zurück,
in dem sie parallel zur Vorschubrichtung verläuft; anschließend können die
so hergestellten Fliesen (beispielsweise mittels eines hierzu vorgesehenen
Förderbandes)
seitlich ausgetragen und der Weiterbearbeitung zugeführt werden.
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Der
Arbeitszyklus wird nun mit dem Zurücksetzen der Abfangstange 26 wieder
aufgenommen, wodurch eine neue Reihe freigegeben wird, die nun auf
der Auflagefläche 20 vorgeschoben
wird; dann wiederholen sich die bereits genannten Arbeitsgänge in identischer
Weise.
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In
dem Fall, in dem der erste Schnitt in dem Plattenrohling zur Bildung
von Reihen in der Weise ausgeführt
wird, daß man
Querreihen erhält,
erfolgt natürlich
deren Rückführung auf
die Förderfläche 10 in
der Form, daß die
Reihen sich auf dieser Fläche senkrecht
zur Vorschubrichtung F anordnen.
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Dabei
ist zu beachten, daß die
mit geeigneten speziellen Programmen arbeitende rechnergestützte Steuerung
zur Regelung der Position der Spindeln 16 und der zugehörigen Diamantscheiben eine
Veränderung
der Breite der aus dem Plattenrohling geschnittenen Fliesenreihen
schon beim ersten Schneidzyklus (also dem Zyklus, der zur Vielzahl
von längs
oder quer verlaufenden Reihen führt)
und eine Modifizierung bei der Ausführung der Querschnitte von
einer Reihe zur nächsten
ermöglicht,
wodurch es somit möglich
ist, auf einfache Weise den optimierten Nutzen aus jedem Plattenrohling
zu erhalten.
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Gleichzeitig
ist es auch möglich,
die Abmessungen der hergestellten Fliesen je nach den gewünschten
Erfordernissen oder auch je nach dem einzelnen Auftrag für diese
Bearbeitung einzustellen, was zweifellos einen erheblichen gewerblichen
Vorteil bietet.
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Auch
wenn die Erfindung im Zusammenhang mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, sollen dennoch mechanisch äquivalente Modifizierungen und
Abwandlungen möglich sein
und vorgesehen werden, sofern sie im Rahmen der Erfindung liegen.
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Beispielsweise
kann die Förder-
und Ausrichtebene statt aus einer Rollenbahn auch aus einer gummierten
Matte bestehen.
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Zum
anderen kann die Abfangstange aus einer Schottwand bzw. einem Gatter
bestehen, das vertikal in einer zur Richtung der vorgenannten Ebene 10 senkrechten
Richtung beweglich ist.
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Analoge
Möglichkeiten
zu Modifizierungen ergeben sich für den Fachmann auf diesem Gebiet auch
hinsichtlich der Baugruppen der Maschine wie beispielsweise des
Auflagetisches 20 und der Ausrichtestange 22.
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Es
sollte noch angemerkt werden, daß zur Ausführung spezieller Schneidarbeiten,
beispielsweise in den Fällen,
in denen Fliesen statt in rechteckiger Form mit mehreckiger Kontur
hergestellt werden sollen, die erfindungsgemäße Maschine ebenfalls eingesetzt
werden kann, indem sich einfach weitere Arbeitszyklen anschließen, in
denen die Arbeitsfläche 20 unter
einem anderen als einem rechten Winkel ausgerichtet wird.
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Abschließend kann
festgestellt werden, daß die
Baugruppe 10 mit der beweglichen Stange 26 auch
aus anderen Baugruppen mit analoger Funktion bestehen könnte, beispielsweise
einer Baugruppe mit feststehender Stange 26 und mit einer
Rollenfläche 10,
die in Querrichtung auf Rädern
verfahrbar ist.
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Schließlich ist
es auch möglich,
eine Aufnahmebaugruppe mit Saugnäpfen
in der Art vorzusehen, wie sie in der vorgenannten Patentschrift
Nr. 1.247.367 beschrieben ist.