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Die
Erfindung betrifft eine Seilaufführanordnung
mit mindestens zwei Seilen, die parallel zu einem Bahnlaufpfad durch
eine Materialbahn-Bearbeitungseinrichtung geführt sind, und einem auf die
Seile wirkenden abschaltbaren Antrieb.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufführen eines Materialbahnstreifens
in eine Materialbahn-Bearbeitungseinrichtung,
bei dem der Materialbahnstreifen zwischen mindestens zwei Seilen
geklemmt wird und mit Hilfe der Seile durch die Bearbeitungseinrichtung
geführt
wird, wobei die Seile angetrieben werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel
für eine
Materialbahn beschrieben. Sie ist aber auch bei anderen Materialbahnen
anwendbar. Eine Papierbahn muss im Verlauf ihrer Herstellung durch
mehrere Bearbeitungseinrichtungen geführt werden, beispielsweise
eine Pressenpartie, eine Trockenpartie, einen Kalander, eine Streicheinrichtung
oder dergleichen. In der Regel ist es nicht möglich, die Papierbahn in voller
Breite durch die jeweilige Bearbeitungseinrichtung führen zu
können.
Man schneidet daher einen Einführstreifen
am Rande der Papierbahn, der eine Breite in der Größenordnung
von 200 bis 300 mm hat. Dieser Einführstreifen wird in eine sogenannte "Seilschere" geführt, die
durch zwei oder mehr aufeinander zu laufende Seile gebildet wird.
Diese Seile klemmen dann den Einführstreifen ein und ziehen ihn
entlang des vorgesehenen Bahnlaufpfades durch die Bearbeitungseinrichtung.
Sobald man den Einführstreifen
so weit durch die Bearbeitungseinrichtung gezogen hat, dass man
einen Zug außerhalb
der Bearbeitungseinrichtung auf ihn ausüben kann, wird die Materialbahn auf
Breite geschnitten, so dass sie letztendlich mit ihrer vollen Breite
die Bearbeitungseinrichtung durchlaufen kann. Üblicherweise wird dieser Vorgang
für jede
Bearbeitungseinrichtung getrennt wiederholt.
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Um
den Verschleiß der
Seile möglichst
klein zu halten, wird der Antrieb für die Seile abgeschaltet, sobald
die Seile nicht mehr benötigt
werden, um den Einführstreifen
durch die Bearbeitungseinrichtung hindurchzuziehen.
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Trotz
der erheblichen Fortschritte, die man mit derartigen Seilaufführanordnungen
gemacht hat, ist immer noch zu beobachten, dass der Aufführvorgang
nicht immer zufriedenstellend verläuft. Es kommt beispielsweise
zu Abrissen des Einführstreifens
oder sogar der Materialbahn. Nach jedem Abriss muss der Aufführvorgang
erneut gestartet werden. Die Probleme sind insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten
zu beobachten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei hohen Geschwindigkeiten
ein zuverlässiges Aufführen einer
Materialbahn zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Seilaufführanordnung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Antrieb in mindestens
zwei Teilantriebe aufgeteilt ist, die entlang der Seile mit einem
Abstand zueinander angeordnet sind.
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Bisher
ist der Antrieb für
die Seile an einer einzigen Position angeordnet. Der Antrieb befindet sich
bei einer Papierfabrik in der Regel im Keller. Dadurch ergibt sich
das Problem, dass die Seile über ihre
gesamte Länge
einer gewissen Dehnung unterworfen werden. So beträgt beispielsweise
die Antriebsleistung bei großen
schnelllaufenden Seilsystemen bis zu 50 kW je Seil. Der Großteil dieser
Antriebsleistung ist erforderlich, um die Reibung der bewegten Teile
zu überwinden,
auf denen die Seile angeordnet sind. Ein weiterer, weitaus kleinerer
Teil wird für
die Walkarbeit der Seile benötigt.
Die Antriebsleistung, die für
das Überwinden
der Rei bung erforderlich ist, wird in das Seil als zusätzliche Spannkraft
eingebracht. Beispielsweise beträgt
bei einer Antriebsleistung von ca. 50 kW je Seil und einer Geschwindigkeit
von 1.800 m/min diese zusätzliche Spannkraft
etwa 1,7 kN je Seil. Die Seilspannkraft steigt deshalb von einer
Grundspannung in der Größenordnung
von etwa 300 N vor der Seilspannung, die zum "normalen Spannen" des Seiles benötigt wird, auf etwa 2,0 kN
vor dem Seilantrieb an. Innerhalb des Seillaufs wird diese zusätzliche
Seilspannkraft von Seilscheibe zu Seilscheibe (oder einer anderen
Lagerung des Seiles) aufgebaut. Durch diese zusätzliche Spannkraft ändert sich
auch die Längendehnung
der Seile, d. h. die Seilspannung ist nicht über die gesamte Länge der
Seile konstant. Damit ergibt sich über die Länge der Seile ein unterschiedliches
Dehnungsverhalten, was wiederum zu Geschwindigkeitsunterschieden
im Seil führt.
Diese Geschwindigkeitsunterschiede haben sich bislang negativ bemerkbar
gemacht. Wenn man nun die Antriebseinrichtung aufteilt auf mindestens
zwei Teilantriebe, dann kann man diese Spannungsunterschiede in
den Seilen verringern und damit auch die Geschwindigkeitsunterschiede.
Mit anderen Worten kann man die Geschwindigkeit des Einführstreifens besser
und genauer an die Geschwindigkeit der Bearbeitungseinrichtung anpassen,
so dass Probleme, die durch Unterschiede in den Geschwindigkeiten von
Materialbahn bzw. Einführstreifen
einerseits und Bearbeitungseinrichtung andererseits hervorgerufen werden,
verringert werden können.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Teilantrieb in der Bearbeitungseinrichtung angeordnet.
In der Bearbeitungseinrichtung wird dann eine Antriebsleistung in
die Seile eingetragen, die dazu führt, dass in der Bearbeitungseinrichtung
eine Spannungsänderung
in den Seilen vermindert werden kann.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass zumindest in einem Einlaufbereich und/oder in
einem Auslaufbereich der Bearbeitungseinrichtung ein Teilantrieb
angeordnet ist. Wenn am Anfang der Bearbeitungseinrichtung und am
Ende der Bearbeitungseinrichtung die Seile angetrieben werden, kann
man dafür
sorgen, dass zumindest innerhalb der Bearbeitungseinrichtung, also
in dem Bereich, in dem der Materialbahnstreifen oder Einführstreifen
durch die Seile erfasst wird, eine Spannungsänderung und damit eine Dehnungsänderung
klein gehalten werden kann. Dies hat die positive Folge, dass man
die Geschwindigkeit, mit der der Einführstreifen durch die Bearbeitungseinrichtung
geführt
wird, sehr genau an die Geschwindigkeit der Bearbeitungseinrichtung
anpassen kann. Außerhalb
der Bearbeitungseinrichtung kann es zwar ebenfalls erwünscht sein,
Spannungs- und damit Dehnungsänderungen
klein zu halten. Dies ist jedoch in Bereichen weniger kritisch,
in denen die Seile keinen Materialbahnstreifen oder Einführstreifen
erfassen.
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Vorzugsweise
ist zumindest in der Bearbeitungseinrichtung ein Abstand zwischen
zwei Teilantrieben maximal so groß wie die Länge der Seile zwischen zwei
Richtungsänderungen.
In einer Bearbeitungseinrichtung wird die Ma terialbahn in der Regel mehrfach
umgelenkt. So erfolgt in einem Kalander eine Richtungsänderung
beispielsweise zwischen zwei Nips. Diese Richtungsänderung
beträgt
etwas weniger als 180°.
Wenn man nun dafür
sorgt, dass sich die Länge
der Seile, die sich zwischen zwei Seilantrieben befindet, maximal
so groß ist
wie die Länge
zwischen zwei Umlenkungen, dann kann man dafür sorgen, dass die Längenänderung
der Seile insgesamt relativ klein bleibt.
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Vorzugsweise
wirken die Teilantriebe auf Seilscheiben. Man kann beispielsweise
alle oder nur einen Teil der Teilantriebe als Seilscheiben ausbilden.
Da man den Antrieb ohnehin auf mehrere Teilantriebe verteilt, können die
einzelnen Teilantriebe klein gehalten werden. Letztendlich können sie
so klein sein, dass sie im Bereich der Seilscheiben untergebracht
werden können.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Teilantrieb als regelbarer Antrieb ausgebildet.
Man kann den Antrieb dann so regeln, dass die Seile zumindest im
Bereich dieses Teilantriebs ein vorbestimmtes Verhalten, beispielsweise
eine vorbestimmte Geschwindigkeit, haben.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass mindestens einer der regelbaren Antriebe einen
Folgeregler aufweist. Man kann dann diesen durch den Folgeregler
geregelten Antrieb an die Geschwindigkeit eines anderen Teilantriebs
anpassen. Der Abschnitt der Seile zwischen diesen beiden Antrieben
kann dann mit einer definierten Spannung beaufschlagt werden. Diese Spannung
kann beispielsweise so groß gemacht werden,
dass der Einführstreifen
gerade noch gehalten wird, die Seile aber keiner nennenswerten Dehnung
unterworfen werden. Zumindest kann die Dehnung dann auf einen gewünschten
Wert eingestellt werden, der beispielsweise einer Dehnung in anderen
Abschnitten entspricht.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass man die Seile an mindestens zwei Positionen antreibt, die einen
Abstand voneinander aufweisen.
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Wenn
man die Seile an mindestens zwei Positionen antreibt, die einen
Abstand zueinander aufweisen, dann kann man einen besseren Einfluss
auf die Spannungsverteilung und damit auch einen besseren Einfluss
auf die Dehnungsverteilung innerhalb der Seile nehmen. Je geringer
Dehnungsunterschiede gehalten werden können, desto gleichförmiger kann
die Geschwindigkeit des Seiles gehalten werden.
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Vorzugsweise
treibt man die Seile mindestens einmal in der Bearbeitungseinrichtung
an. In der Bearbeitungseinrichtung ist es von besonderer Bedeutung,
wenn die Seile eine möglichst
gleichförmige oder
jedenfalls eine vorgegebene Geschwindigkeit oder Geschwindigkeitsverteilung
aufweisen. Es kann unter Umständen
durchaus sinnvoll sein, die Geschwindigkeit in der Bearbeitungseinrichtung
zu variieren, beispielsweise die Seile zu beschleunigen oder zu
bremsen. Dies ist möglich,
wenn man einen Teilantrieb in der Bearbeitungseinrichtung vorsieht.
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Vorzugsweise
treibt man die Seile zumindest in einem Einlaufbereich und in einem
Auslaufbereich der Bearbeitungseinrichtung an. Man kann durch das Abstimmen
der Teilantriebe am Anfang und am Ende der Bearbeitungseinrichtung
einen Einfluss nehmen auf die Spannungsverteilung und damit auf
die Dehnungsverteilung im Seilverlauf innerhalb der Bearbeitungseinrichtung.
Damit kann man einen positiven Einfluss auf die Geschwindigkeit
des Einführstreifens in
der Bearbeitungseinrichtung nehmen.
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Vorzugsweise
hält man
mit Hilfe der zum Antreiben verwendeten Teilantriebe eine Spannung
in den Seilen unterhalb einem vorgegebenen Maximalwert. Die Spannung
hat einen direkten Einfluss auf die Dehnung der Seile. Wenn man
die Spannung unterhalb einem vorgegebenen Maximalwert hält, dann hält man auch
die Dehnung unter einem entsprechenden Maximalwert. Je geringer
die Dehnung und je geringer die Dehnungsunterschiede sind, desto besser
lässt sich
die Geschwindigkeit des Einführstreifens
steuern.
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Vorzugsweise
lenkt man zumindest in der Bearbeitungseinrichtung die Seile mehrfach
um und macht einen Abstand zwischen zwei Positionen maximal so groß, wie einen
Abstand zwischen zwei Umlenkungen. Damit wird die freie Länge der
Seile, die einer Dehnung unterworfen wird, relativ kurz gehalten.
Die absolute Dehnung des Seils in diesem Abstand wird dann entsprechend
klein gehalten.
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Vorzugsweise
treibt man die Seile geregelt an. Damit lässt sich eine Geschwindigkeit
einstellen, die einer Vorgabe entspricht. Die Geschwindigkeit kann
beispielsweise durch die Betriebsgeschwindigkeit der Bearbeitungseinrichtung
vorgegeben sein.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass mindestens ein Teilantrieb mit einer Folgeregelung
geregelt wird. Die Folgeregelung kann dann dafür sorgen, dass dieser Teilantrieb
eine Geschwindigkeit auf das Seil oder die Seile überträgt, die
der Geschwindigkeit der Seile an einer anderen Position entspricht.
Damit lassen sich die Seilspannungen besser beherrschen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt die einzige
Fig. eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einer Papier-Bearbeitungseinrichtung.
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Die
Figur zeigt einen Kalander 1, der hinter einer Trockenpartie 2 und
vor einer Aufwickeleinrichtung 3 angeordnet ist. Jede dieser
Vorrichtungen bildet eine Bearbeitungseinrichtung.
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In
der Trockenpartie sind mehrere Trockenzylinder 4 angeordnet,
von denen lediglich einer dargestellt ist. Über die Trockenzylinder läuft eine
Papierbahn 5, die in dem Kalander 1 satiniert
werden soll.
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Der
Kalander 1 weist einen Walzenstapel mit zehn Walzen 6–15 auf,
wobei der Walzenstapel gegenüber
der Vertikalen um etwa 45° geneigt
ist.
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Die
Papierbahn 5 ist durch Nips geführt, die zwischen jeweils benachbart
angeordneten Walzen ausgebildet sind. Zwischen jeweils zwei Nips
ist die Papierbahn 5 über
Umlenkrollen 16 geführt.
An jeder Umlenkrolle 16 wird die Papierbahn 5 umgelenkt,
d. h. sie erfährt
eine Richtungsänderung.
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In
der Aufwickeleinrichtung 3 wird die Papierbahn 5 über eine
Tragtrommel 17 geführt
und dann auf einem Tambour 18 aufgewickelt.
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Um
die Papierbahn 5 überhaupt
in den Kalander 1 einführen
und bis zur Aufwickeleinrichtung 3 führen zu können, ist eine Seilanordnung
mit mindestens zwei Seilen 19 vorgesehen, die senkrecht
zur Zeichenebene parallel hintereinander angeordnet sind, so dass
in der Zeichnung nur ein Seil zu erkennen ist. In an sich bekannter
Weise werden die Seile 19 am Ausgang der Trockenpartie 2 nach
Art einer Schere zusammengeführt,
um die Papierbahn 5, genauer gesagt einen Einführstreifen
oder einen Materialbahnstreifen, der mit einer Breite von etwa 200
bis 300 mm am Rande der Papierbahn 5 geschnitten wird,
zu erfassen und dann klemmend durch den dargestellten Bahnlaufpfad
im Kalander einzuführen,
d. h. jeweils zwischen zwei Walzen 8, 9 hindurch,
um eine Umlenkrolle 16 herum, dann wieder durch zwei Walzen 9, 10 hindurch
usw.
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Die
Seile 19 wurden bislang durch einen einzelnen Antrieb 20 angetrieben,
der im Maschinenkeller angeordnet ist. Ein derartiger Antrieb 20 hat
eine beträchtliche
Leistung, die beispielsweise 50 kW je Seil betragen kann.
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Die
Seile 19 werden durch eine Spanneinrichtung 21 gespannt
gehalten.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
laufen die Seile im Gegenuhrzeigersinn um, d. h. sie durchlaufen
den Kalander 1 von oben nach unten.
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Die
Spanneinrichtung 21 spannt die Seile 19 beispielsweise
mit einer Spannkraft von etwa 300 N pro Seil. Diese Spannung führt zu einer
gewissen Längsdehnung
der Seile 19. Eine derartige Längsdehnung ist unvermeidlich
und im Grunde auch noch akzeptabel. Allerdings ist die Spanneinrichtung 21 nicht
die einzige Einrichtung, die eine Spannung in die Seile 19 einträgt und damit
eine Dehnung verursacht. Eine zusätzliche Seilspannkraft wird
von Umlenkung zu Umlenkung aufgebaut. Dies liegt u. a. daran, dass
die Seilscheiben, über
die die Seile 19 an den Umlenkrollen 16 geführt werden,
eine größere oder
kleinere Lagerreibung haben. Je größer die Lager sind, desto größer ist
im allgemeinen auch die Reibung.
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Dies
führt dazu,
dass der Antrieb eine zusätzliche
Spannkraft von etwa 1,7 kN in jedes der Seile 19 einträgt. Damit
ergibt sich eine Seilspannkraft von beispielsweise etwa 2,0 kN,
wobei diese Seilspannkraft unmittelbar vor dem Antrieb 20 (im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
links davon) am größten ist.
Dies wiederum hat zur Folge, dass sich die Seile 19 ungleichförmig dehnen.
Die Dehnung nimmt in Umlaufrichtung der Seile 19 zu. Mit
der Dehnung ist aber auch eine Geschwindigkeitserhöhung verbunden.
Auch wenn diese Geschwindigkeitserhöhung nur geringfügig ist,
kann sie doch zu Problemen führen.
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Man
sieht daher zusätzlich
oder anstelle des Antriebs 20 eine Vielzahl von Teilantrieben 22–29 vor. Diese
Teilantriebe können
in ihrer Gesamtheit durchaus die Antriebsleistung des bisherigen
Antriebs 20 erreichen. Da diese Leistung aber auf mehrere
Teilantriebe 22–29 verteilt
wird, kann jeder der Teilantriebe 22–29 kleiner ausgeführt werden
und deswegen beispielsweise im Bereich der Umlenkrollen 16 untergebracht
werden.
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Vor
allem sind Teilantriebe 22, 23 am Einlauf und
am Auslauf des Kalanders 1 angeordnet. Die Teilantriebe 22, 23 können also
in dem Abschnitt der Seile 19, der den Kalander 1 durchläuft, eine
vorgegebene Spannung erzeugen und damit auch eine vorbestimmte Längung. Unterstützt werden
kann dies noch durch die weiteren Teilantriebe 24–26,
so dass man Dehnungsunterschiede in den Seilen innerhalb des Kalanders 1 weitgehend
vermeiden kann.
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Der
Abstand zwischen zwei Antrieben 24, 25 ist maximal
so groß wie
der Abstand zwischen zwei Umlenkungen, also zwischen einer Umlenkrolle 16 und
der übernächsten Umlenkrolle.
Damit werden Abschnitte der Seile 19, die sich längen können, vergleichsweise
klein gehalten.
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Zweckmäßigerweise
sind die Teilantriebe 22–29 geregelt, wobei
es sinnvoll sein kann, sie mit Folgereglern zu versehen, die die
Geschwindigkeit der jeweiligen Antriebseinrichtung, beispielsweise
einer Seilscheibe, auf die entsprechende Geschwindigkeit des Kalanders
an dieser Stelle abstimmen. Man kann auch einen der Teilantriebe 22 als "Master"-Regler ausbilden
und die anderen Teilantriebe 23–29 als "Slawe"-Regler, so dass
die anderen Teilantriebe 23–29 sozusagen dem
einen Teilantrieb 22 nachlaufen.
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Die
Dehnung der Seile 19 beträgt bei 0,3 kN beispielsweise
0,6%, bei 2,0 kN aber 4 bis 6%. Im gleichen Maße, wie die Dehnung der Seile 19 ansteigt,
steigt aber auch die Seilgeschwindigkeit. Bezogen auf den Kalander
wäre die
Seilgeschwindigkeit am Beginn deutlich langsamer als am Ende. Bei den
heutigen herkömmlichen
Systemen führen
bereits Seilgeschwindigkeitsveränderungen
von weniger als 0,5 % zu massiven Problemen beim Aufführen der
Papierbahn 5. Wenn man nun durch die Teilantriebe 22–29 dafür sorgt,
dass die maximale Spannung innerhalb eines Abschnitts der Seile 19 beispielsweise
0,3 kN nicht übersteigt,
dann kann man auch die entsprechende Dehnung begrenzen. Vor allem
kann man aber die Dehnung über
den gesamten Umlauf der Seile 19 oder zumindest über den
Abschnitt, in dem die Seile 19 die Papierbahn 5 führen, konstant
halten.