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Maschine zur fortlaufenden Nahtbildung an Stoffbahnen aus warmformbaren
Kunststoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Methode zur Nahtbildung an Stoffbahnen
aus warmformbarem Werkstoff durch Verschweißen, wie solche beispielsweise bei der
Herstellung von Kleidungsstücken und ähnlichen Gebrauchsgegenständen, wie Wagenplanen,
Verdecken, Zelten, Taschen o. dgl., aus solchen warmformbaren Stoffbahnen mit Nutzen
verwendet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur maschinellen
Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
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Zur Entwicklung einer hierzu geeigneten Maschine lag es zunächst
halle, von den in der Technik, der Metallschweißung üblichen Einrichtungen auszugehen,
wo in der Tat bereits geschlossene Maschinenaggregate, sogenannte Punkt und Lichtbogenschweißmaschinen,
im Gebrauch sind. Jedoch konnte dieser Versuch nicht zum Ziel führen, und zwar in
erster Linie, weil für die Schweißnahtbildung an derartigen warmformbaren Stoffbahnen
grundsätzlich andere Voraussetzungen vorliegen als bei den bisher üblichen Schweißmethoden.
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Diese besonderen Voraussetzungen ergeben sich in erster Linie aus
der Eigenart der zu verarbeitenden warmformbaren Werkstoffe.
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Diesc sind auf der einen Seite ziemlich weit. gehend empfindlich gegen
die Einwirkung von höheren Wärmegraden, und andererseits wirken sie in hohem Maß
wärmeisolierend.
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Es liegt auch im Wesen der Sache. daß bei der I-lerstellung der hier
in I3etracht kommenden mannigfaltigen Gebrauchsgegenstände, beispielsweise von Kleidungsstücken
o. dgl., die glänzende oder mit Mustern versehene
Oberfläche der
Stoffbahn keiner selbst mäßiger Hitzeeinwirkung ausgesetzt werden darf, ohne eine
nachteilige Bceinflussung des Glanzes oder der Musterung befürchten zu müssen.
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Die Werkzeuge zur maschinellen Nahtbildung müssen also grundsätzlich
anders gestal -tet sein als bei den bisher üblichen Schweißverfahren; insonderheit
ist es unzulässig, den nahtbildenden Flächen von außen, d. h. durch die Dicke der
Stoßbabn hindurch, Wärme zuzuführen.
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Es ist daher festgestellt worden, daß eine Vorrichtung zur N ahtbildung
an solchen warmformbaren Stoffbahnen mit einem Paar mit elastischem Druck zusammengepreßter
Vorschubrollen und einem an ihrer Zufüllrungsseite in den zwischen ihnen gebildeten
keilförmigen Spalt vorstehenden Heizkörper ausgerüstet sein muß.
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Da zur Schaffung einer für die Massenherstellung solcher Gegenstände
aus warmformbaren Stoftbahnen geeigneten Nahtschweißmaschine gemäß der der Erfindung
zugrunde liegenden Aufgabestellung, wie oben erläutert, die Gestaltung der bisher
üblichen Metallschweißmaschinen keinen Anhalt bieten konnte, mußte nach anderen
Vorbildern Umschau gehalten werden.
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Eingehende Rrersuche haben nun gezeigt, daß es besonders zweckmäßig
ist, die zu schaffende Maschine höchstmöglich einer normalen Nähmaschine anzupassen,
der gegeniiber sie eine gleichwertige Arbeit unter weitgehender Übernahme der auf
Nähmaschinen angelerntell Bedienungskräfte verrichten soll.
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Darüber hinaus wird die Herstellung der hIaschine in den Nähmaschinenfabriken
unter Ausnutzung der dort vorliegenden Erfahrungal und Verwendung der vorhandenen
fabri-I;atorischen Einrichtungen ermöglicht.
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Demgemäß ist nach der Erfindung eine Maschine zur fortlaufenden Nahtbildung
an Stoffbahnen aus warmformbaren Kunststoffen durch Schweißen mit einem Paar mit
elastischem Druck zusammengepreßter Vorschubrollen und einem an ihrer Zuführungsseite
in den zwischen ihnen gebildeten keilförmigen Spalt vorstehenden Heizkörper dadurch
gekennzeichnet, daß die schweißnahtbildenden Werkzeuge (Vorschubrollen, Heizkörper
o. dgl.) und ihre Antriebs- und Stcuerteile an Stelle der fadennahtbildenden Verkzeuge,
Antriebs- und Steuerteile an und in dem Triebwerksträger eines aus Ständer, überhängendem
Aml mit anschließendem Kopf und Träger für die unteren Nahtbildewerkzeuge bestehenden
Nähmaschinenoberteiles untergebraucht sind.
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Beispielsweise kann das Oberteil nach Art einer Tragarmnähmaschine,
das heilt also mit einem Tragarm als Träger für die unteren Nahtbildewerkzeuge,
ausgebildet sein. In anderen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Oberteil nach Art
einer Säulennähmaschie. das heißt also mit einer Säule als Träger für die unteren
Nahtbildesverkzeuge, auszubilden. besondere Rücksicht mußte auf die schon erwähnte
Hitzeempfindlichkeit der zu verbindenden Stoffbahnen genommen werden. die, insonderheit
bei der Verwendung sehr diinner Stoffbahnen, dazu neigen, durchzubrennen oder sonstwie
beschädigt zu werden, sobald der zwischen die Stoffbahnen vorstehende hocllerhitzte
Heizkörper eine der beiden Stoffbahnen unter einem stärkeren Druck als notwendig
berührt. Es mußte deshalb auf die Anbringung des Heizkörpers an der Maschine und
seine Steuerung und Einstellung besondere Sorgfalt verwendet werden.
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Zu diesem Zweck soll nach der Erfindung der Heizkörper entweder mit
einer Heizvorrichtung an einem ortsfesten Tragkörper aufgehängt sein, oder aber
er wird an einem Tragkörper aufgehängt, der an dem Trieblverksträger, vorzugsweise
an dem die obere Vorschubrolle und ihren Antrieb aufnehmenden Maschinenkopf,. seitlich
ausschwenkbar oder seitlich verschiebbar gelagert ist.
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Hierbei ist es besonders zweckmäßig, die Ausschwenkbewegung des Heizkörperträgers.
auf einer ansteigenden Kurvenbahn, z. B. einer Schraubenlinie, erfolgen zu lassen.
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Es wird hierdurch erreicht, daß der Heizkörper jederzeit, insonderheit
beim Stillegen der Maschine, sofort außer Kontakt mit den an der Nahtbiidestelle
befindlichen Stoffbahnen gebracht werden kann, was durch das seitliche Ausschwenken
am leichtesten erzielt werden kann.
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Das Ausschwenken auf einer ansteigenden Kurvenbahn hat den Vorteil,
daß ein Schleifen des erhitzten Heizkörpers auf der unteren Stoffbahn beim Ausschwenken,
das sonst leicht eintreten und zu Schäden führen könnte, durchaus vermieden wird.
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Zweckmäßig ist es ferner, die Ausschwenkbewegung des Heizkörperträgers
durch einstellbare Anschläge zu begrenzen, so daß die Einstellung des Heizkörpers
in der richtigen Arbeitsstellung sowie seine sichere Ausschaltung in rascher Bewegung
erfolgen kann. Das Ausschwenken des Heizkörpers aus der Arbeitsstellung bei Arbeitsruhe
hat noch den wesentlichen Vorteil, daß eine fahrlässige Be rührung des heißen Heizkörpers
mit den Händen, die zu schmerzhaften Verletzungen führen könnte, vermieden wird.
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Vorbedingung für die tadellosc 'ahtbildung ist eine genaue Einstellung
des Heizkörpers in der Arbeitsstellung. Ferner muß die Möglichkeit einer raschen
Auswechslung des Heizkörpers bei eintretenden Schäden gegeben
sein.
Der Heizkörper ist demgemäß nach der Erfindung an seinem Träger, auswechselbar und
ill Vorschubrichtung der zu verschweißenden Werkstücke unter Verwendung einer Grob
und Feineinstellung einstellbar und auch beweglich aufzuhängen und vorzugsweise
mittels einer einstellbaren Feder in der Schwebe zu halten. Diese bewegliche Aufhängung
des Heizkörpers bzw. seines Halters kann zweckmäßig mittels einer parallelogrammartigen
Hebelverbindung erfolgen. Der Anpreßdruck des Heizkörpers an die Rollen soll, beispielsweise
mittels einer einstellbaren Feder, regelbar sein.
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Der Antrieb der Maschine kann zweckmäßig über ein vorzugsweise stufenlos
regelbares Geschwindigkeitswechselgetriebe erfolgen.
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Da die Hitzeeinwirkung, wie oben gezeigt, auf den zum Verschweißen
nötigen Afindestmaß erhalten werden muß, ist es zweckmäßig, die zugeführte Wärmemenge
möglichst auszunutzen. Zu diesen Zweck ist es angezeigt, die Vorschubrollen aus
einem schlechten Wärmeleiter, wie z. B. Kunstharzpreßstoff mit Gewebeeinlage, herzustellen
oder sie mindestens mit einem Belag aus solchem Werkstoff zu verseilten. Hierdurch
wird auch ein zu rasches Erkalten der Schweißstellen verhütet.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeitz nung in einen Ausführungsbeispiel
dargestellt; es zeigen Fig. I die Maschine im Längsschnitt mit Ansicht gegen die
Heizvorrichtung und ihren Träger, Fig 2 die Stirnansicht der Maschine mit senkrechtem
Schnitt druch den Heizkörperträger nach A-B der Fig. 1, Fig. 2a eine vergrößerte
Darstellung des Mittelteils der Fig. 2, Fig. 3 die Heizvorrichtung und einen Teil
ihres Trägers im Längsschnitt nach C-D der Fig. 2, Fig. 4 einen Teil des Heizkörperträgers
in der Seitenansicht, Fig. 5 desgleichen in der Rückansicht, Fig. 6 desgleichen
im Querschnitt nach E-F der Fig. 2, Fig. 7 die Heizvorrichtung im Ouerschnitt nach
G-H der Fig. 2, Fig. 8 den verstellbaren Anschlag für die Einschwenkbewegung des
Heizkörperträgers von oben.
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Der Aufbau der dargestellten Nahtschweißmaschine gleicht dem einer
Nähmaschine, und zwar einer Tragarmnähmaschine, deren Gehäuse die übliche, aus Ständer
1, überhängendem Arm 2, Maschinenkopf 3 und Stofttragearm 4 bestehende Form aufweist.
Auch der Antrieb der nahtbildenden Werkzeuge ist jenem bei der Nähmaschine ähnlich,
und zwar insofern, als in den beiden Armen 2 und 4 die waagerechten@ Wellen 5 und
6 gelagert sind, die mit einer im Ständer lt gelagerten senkrechter Welle 7 mittels
der Kegelräderpaare S, 9 ittl<l 10, ii in Eingriff stellen. D'cr gegen über dem
Nähen geringeren Geschwindigkeit beim Schweißvorgang wird dadurch Reich nung getragen,
claß zwischen der Welle 7 und der Antriebswelle I2 ein Schneckenradgetriebe 13,
14 eingebaut ist, wobei die Schnecke 14 auf der Welle 12 und das Schneckenrad I3
auf dem unteren Ende der Welle 7 sitzt. Die Welle 12 steht mit dem unterhalb der
auf einem Gestell ruhenden und die Maschine tragenden Tischplatte 15 angeordneten
Motor durch den Riementrieb I6 in Verbindung.
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Der Vorschub der miteinander zu verschweißenden Kunststoffteile erfolgt
durch die beiden übereinander angeordneten und zwangläufig betriebenen, aus einem
schlechten Wärmeleiter bestehenden Rollen 17, 18. Die untere Rolle 17 sitzt auf
dem vorderen Ende der Welle 6 und wird durch sie unmittelbar in Drehung versetzt,
während die obere Rolle I8 von einem Achszapfen 19 getragen wird, der im Gehäuse
20 gelagert ist, das mit dem unteren Ende eines im Maschinenkopf 3 senkrecht bewegbaren,
hülsenförmigen und federbelasteten Tragkörpers 2I verschraubt ist. In dessen Bohrung
einerseits und im Kopfdeckel 22 andererseits ist die Welle 23 gelagert, welche mittels
der beiden Kegelräderpaare 24, 25 und 26, 27 die Armwelle 5 mit der Rolle 18 verbindet:
Das zum Einführen der miteinander zu verschweißenden Kunststoffteile zwischen die
beiden Vorschubrollen 17, 18 erforderliche Anheben der oberen Rolle 18 erfolgt durch
einen Kniedruckhebel, dessen Bewegung durch die Zugstange 28 auf den im Maschinengehäuse
bei 29 gelagerten zweiarmigen Hebel 30, 31 und von diesem bei 32 auf den Rollenträger
übertragen wird. Beim Nachlassen des Kniehebeldrucks kommt die im Rollenträger 21
untergebrachte Feder 33 zur Wirkung und preßt die Rolle I8 auf die obere Stofflage.
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Zur Anpassung des Rollendruckes an die jeweilig zu verarbeitenden
unterschiedlichen Werkstoffe ist der Federdruck mittels einer im Kopfdeckel 22 ohne
Längsbewegung gelagerte und zwecks solider Führung in eine Bohrung der Kopfwand
ragende Schraubenspindel 34 einstellbar. Durch Drehen der Spindel wird eine mit
ihrem gewindeten Schaftteil in Eingriff befindliche und auf die Feder 33 drückende
Hülse 35 verschoben, so daß je- nach der Drehrichtung der Spindel 34 die Feder mehr
oder weniger stark zusammengedrückt wird. Um eine genaue gegen Drehung gesicherte
Aufundabbewegung des Rollenträgers zu crzielen, ist in der Kopfwand ein beiderseits
abgeflachter Stift 36 vorgesehen, der in einen Führungsschlitz 37 der Rollenträgerwand
hineinragt. Zwischen Motor und Antriebswelle 12 ist ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
vorgesehen, um die Maschinengeschwindigkeit
nach 13edarf ändern
zu können. Die mittels des Hebels 38 jeweils eingestellten Geschwindigkeiten können
an einer im Maschinenständer angeordneten Teilung 39 abgelesen werden.
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Einrichtung sowie Anordnung der elektrischen Heizvorrichtung und
ihres Trägers: Der vorzugsweise aus Edelmetall (Silber) bestehende und an seinem
freien waagerechten Ende keilförmige Heizkörper 40 ist in seinem oberen Teil zusammen
mit dem in Glimmer eingebetteten Heizwiderstand 41 von wärmeisolierenden Platten
(Asbest) umschlossen und unter Verwendung eines Zwischenstückes 42 mit seinem Träger
43 durch eine Schraube 44 verbunden. Der Träger 43 ist ein Teil einer parallelogrammartig
ausgebildeten Aufhängevorrichtung, die mittels der beiden Schrauben 45, 46 mit der
zum Ein- und Ausrücken des Heizkörpers 40 im Maschinenkopf 3 angeordneten Schwenkachse
47 verbunden ist. Die bewegliche Aufhängevorrichtung setzt sich zusammen aus dem
Heizkörperträger 43, den auf den Schraubenbolzen 45 S6 gelagerten zweiarmigen Hebeln
48, 49 und den diese mit dem Träger 43 verbindenden vier Gelenkplättchen 50, 5I,
52, 53. Der Heizkörperträger 43 ist in senkrechter Ebene von der Mittelstellung
aus nach drei Richtungen derart abgefedert, daß er sich der jeweiligen AVerkstoffdicke
und ihren Schwankungen bei Übergängen an Quernähten selbsttätig anpassen kann. Die
beiden Hebelß8,4g sind unter sich durch den Stift 54 derart gelenkig miteinander
verbunden, daß dieser der Hebelbewegung beim Einstellen des Heizkörpers folgen kann.
Zu diesem Zweck sind die ineinandergreifenden Enden der beiden Hebelarme 48, 49
so ausgebildet, daß der Stift 54 in den beiden Augen 55, 56 des Hebelarms 48 steckt
und in dem Schlitz 57 des Hebelarms 49 mit genügendem Spielraum geführt ist. Die
Hebelarme 48,49 sind zwischen den von den Schrauben 45, 46 durchsetzten Wänden 58,
59 eines in den Schwenkachsenkörper 47 eingefrästen Kanals 60 gelagert, wodurch
eine genaue Parallelführung gewährleistet ist. Für die Einstellung des Heizkörpers
40 in seine durch die Beschaffenheit und Dicke dcs jeweiligen zu verarbeitenden
I(unststoffs bestimmte Arbeitslage sind Vorrichtungen vorgesehen, welche eine senkrechte
und waagerechte Ausrichtung ermöglichen. Für die grobe Einstellung in der Höhenrichtung
ist am Schwenkachsenkörper ein das Gelenkplättchen 50 und damit den Heizkörperträger
43 abstützender Schicber 6I angeordnct.
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Zur Feineinstellung dient die im Heizkörperträger,.43 sitzende Schraube
62 mit Feder 63, die sich gegen den Schraubstift 64 des Schwenkachsenkörpers stützt.
Die Fctler ist so bemessen, daß sie den Träger 43 mit Heizkörper 40 ungefähr im
Gleichgewicht hält Befindet sich z. B. die Spitze des Heizkörpers nach der groben
Einstellung noch etwas unterhalb des durch die Vorschubrollen I7, 18 gebildeten
keilförmigen Spaltes, so wird durch Anziehen der Schraube 62 der Träger 43 und damit
der Heizkörper bis zur genauen Ausrichtung angehoben. Eine solche in waage rechter
Ebene wird auf folgende Weise erzielt. Zunächst wird der Heizkörper 40 nach dem
Lösen seiner Befestigungsschraube 44 in dem waagerechten Schlitz65 des Trägers 43
um so viel verschoben, bis das keilförmige Ende des Heizkörpers annähernd in den
Spalt der Rollen I7, Is hineinragt. Nach dem Anheben der oberen Rolle IS und Einführen
der beiden Stoffbahnen 66, 67 auf der Unterlage 68 zwischen die Rollen 17, 18 erfolgt
die Fei@-einstellung des Heizkörpers mittels der in einer Bohrung des Schwenkachsenträgers
47 sitzenden Schraube 69 mit Feder 70 und Federbolzen 71, der beim Anziehen der
Schraube gegen den in die Bohrung hineinragenden Arm 72 des Hebels 49 drückt. Dadurch
bewegen sich die Hebelarme 48, 49 nach innen und ihre mit den Gelenkplättchen 50,
51, 52, 53 '.l-erbundenen .Arme nach außen, was eine genaue waagerechte Bewegung
der Heizkörperspitze tiefer in den Spalt hinein bis zur Anlage an die Stoffbahnen
zur Folge hat.
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Je nachdem dünner oder dicker Werkstoff zu verschweißen ist, wird
der Druck des Federbolzens 7I auf den Hebelarm 72 schwächer oder stärker eingestellt,
um von den am Heizkörper vorbeistreichenden Rändern der Kunststoffbahnen 66, 67
eine dünnere oder dickere Schicht zum Schmelzen zu bringen Damit die für die Verarbeitung
eines bestimmten Werkstoffs einmal eingestellte Lage des Heizkörpers bei jedem neuen
Arbeitsvorgang beibehalten bleibt, ist noch eine Begrenzungsschraube 73 vorgesehen,
die sich nach dem Einstellen des Heizkörpers gegen den Schwenkachsenkörper stützt
und dadurch die eingestellte Lage gegen jegliche Veränderung sichert. Um die beim
Einschwenken des Heizkörpers 40 in die Arbeitslage mittels der Schwenkachse 47 auftretende
Schleuderwirkung abzufangen, ist das am Maschinenkopf 3 angeschraubte Böckchen 74,
das der Schwenk achse 47 bei 75 und 76 als Führung dient, mit einer verstellbaren
Anschlagschraube 77 versehen, deren Einstellung gegenüber dem auf der Schwenkachse
47 sitzenden Anschlag 7.8 auf jene der Begrenzungsschraube73 genau abgestimmt ist.
Die Bewegung des Heizkörpers und seines Trägers erfolgt beim Ein- und Ausschwenken
nach Art einer Schraubenlinie, um in der ausgeschwenkten Stellung für das Einführen
der Stoffbahnen die erforderliclle
Bewegungsfreiheit zu haben. Zu
diesem Zweck ist in der Schwenkachse 47 eine schrauhenlinienförmige Kurvennut 79
eingefräst, in die eine im Böckchen 74 gelagerte Rolle 2Ro eingreift, so daß die
Schwenkachse beim Ausschwenken des Heizkörpers in die Ruhelage eine seitliche und
zugleich nach oben gerichtete Bewegung ausführt, bis das Ende der Kurvennut au die
Rolle anstößt (Fig. I, punk tierte Stellung des Heizkörpers). Die Schwenkbewegungen
werden durch einen bei 29 gelagerten zweiarmigen Hebel 81, 82 gesteuert, der mit
seiner Rolle 83 in die Ringnut 84 der Schwenkachse 47 eingreift und mittels einer
am entgegengesetzten Hebelende angelenkten Zugstange Sg bedient wird, die mit einem
Fußtritt in Verbindung steht (linker Fuß).
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Ein zweiter Fußtritt (rechter Fuß) dient zur Inbetriebsetzung der
Maschine.
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Auf dem Maschinenarm 2 sind die Anschlußstecker 86, 87 und 88 für
das Heizstromkabel 89 und zwei Arbeitsleuchten, je eine an der Vorder- und Rückseite,
eingebaut.
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Ferner ist noch eine Kontrollampe 90 vorgesehen, welche dadurch stärkeres
oder schwächeres Aufleuchten die jeweilige Stärke des durch einen unterhalb der
Tischplatte angebrachten Rheostat regulierbaren Heizstroms anzeigt.
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Inbetriebsetzung und Arbeitsweise der Maschine: Nach dem Einführen
der miteinander zu verbindenden Kunststoffbahnen zwischen die beiden Vorschubrollen
und Ausrichten des Heizkörpers in der oben beschriebenen Weise wird der Heizstrom
in der ausgeschwenkten Stellung des Heizkörpers eingeschaltet und mittels des Vorschaltwiderstandes
auf die für dem zu verschweißenden Werkstoff geeignete Temperatur gebracht, die
je nach Beschaffenheit des Werkstoffs und Geschwindigkeit des Vorschubs zwischen
220 bis 2So° schwankt.
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Hierauf wird durch Druck auf den linken Fußtritt der Heizkörper in
seine Arbeitslage geschwenkt und anschließend durch Druck auf den rechten Fußtritt
die Kupplung des zuvor eingeschalteten, ständig umlaufenden Motors mit der Maschine
eingerückt. Die Maschine, deren Geschwindigkeit durch das zwischen Motor und Maschine
angeordnete Riemenwechselgetrebe geregelt werden kann, ist damit in Betrieb gesetzt,
und die Stoffbahnen werden durch die umlaufenden Rollen vorgeschoben. Zugleich werden
die Ränder der Stoffbahnen an ihrer Innenseite durch den elektrischen Heizkörper
zum Schmelzen gebracht und unmittelbar darauf durch den Druck der Rollen so miteinander
verschweißt, daß eine unlösbgare, wasser- und gasdichte Naht entsteht. Nach Fertigstellung
wird die Maschine durch Nachlassen des rechten Fußdrucks abgestellt der Heizkörper
durch Nachlassen des linken Fußdrucks ausgeschwenkt und die obere Vorschubrolle
durch Nachlassen des Kniedruckes hochgestellt, worauf das Arbeitsstück von der Maschine
weggenommen werden kann.
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Auf der dargestellten maschine könne zweierlei Nähte hergestellt
werden, nämlich Überlappungsnähte und Stoßnähte mit Überdeckbändchen.
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Da die Maschine als Tragarmmaschine ausgebildet ist, können auf ihr
auch Quernähte an röhrenförmigen Werkstücken hergestellt werden. Zur Herstellung
von Längsnähten an solchen Stücken ist eine armabwärtsnähende Maschine erforderlich,
bei der die untere Vorschubrolle so gelagert ist, daß sie in Richtung der Mittelachse
des Tragarms gegen dessen freies Ende zu umläuft und das Lagergehäuse der oberen
Vorschubrolle gegenüber der normalen Anordnung um 90° verdreht augeordnet ist. Die
Tragarmmaschine kann durch Verwendung eines Anschiebetisches in eine Flachtischmaschine
umgewandelt werden. Zur Anfertigung von knappenförmigen Gegenständen auf der Nahtschweißmaschine
ist deren Gehäuse nach Art einer Säulennähmaschine ausgebildet.