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Verfahren und Maschine zur Herstellung von Papierbechern o. dgl. aus
Wasser- und hitzebeständigem Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
-Vorrichtung zur Herstellung von Bechern und ähnlichen Gefäßen aus wasserundurchlässigem
Material zur Aufnahme von kalten und warmen Flüssigkeiten, also einem Material,
das bereits im Stoff einen starken Zusatz von Leim, Paraffin, Schellack o. ,digl.
erhalten hat, um es flüssigkeitsdicht zu machen. Durch diese Zusätze wird das Material
sehr dicht im Gefüge, so daß die Verarbeitung und insbesondere das Kleben nur-unter
besonderen Voraussetzungen möglich ist. - Zum Kleben ist ein Kitze- und wasserbeständiger
Klebstoff erforderlich, der ebenfalls nur unter besonderen Voraussetzungen verarbeitet
werden kann.
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In der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, und die zur Ausführung
des Verfahrens dienenden Vorrichtungen beschrieben. Gemäß der Erfindung wind ein
Kitze- und feuchtigkeitsbeständiger Klebstoff (dieser ist nicht Gegenstand der Erfindung)
verwendet, der nach dem Auftragen auf den Zuschnitt trocknet und kurz vor der Verarbeitung
wieder angefeuchtet wird. Der Zweck ist, den Klebvorgang, der unter Druck und Hitze
vor sich gehen muß, zu beschleunigen. Durch das Feuchten wird der Leim,
-der sich unter Hitze nur sehr schwer löst .und auch dann erst unter einem
bestimmten Hitzegrad, rascher aufgelöst, so daß eine schnellere Verbindung der Klebstellen
möglich ist. Frischleim, der an sich genügend Feuchtigkeit enthalten würde, zu verwenden,
ist nicht möglich, da in das dichte Materialgefüge der Klebstoff nur schwer eindringt
und andererseits derartiger Klebstoff nicht unter Hitze verarbeitet werden kann.
Die Werkzeuge müssen aber erhitzt sein, da nur auf diese Weise eine genaue Formgebung
der Becherhülse und ein Umrollen der Hülsenränder möglich ist.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden die Mantelzuschnitte
an den Klebstellen zunächst mit dem Wasser- und- hitzebeständigen Klebstoff versehen
und getrocknet. Zum Bilden der Becher wird dann zunächst die Leimstelle des Bechermantels
wieder gefeuchtet und anschließend unter Druck und Hitze zu einer konischen Hülse
verklebt. Darauf wird der in gleicher Weise mit Leim versehene, getrocknete und
wieder gefeuchtete Boden unter Umlegen des Hizlsenrändes unter Druck und Hitze in
den Becher eingeklebt, wobei gleichzeitig das Umrollen oder Umlegen des oberen Gefäßrandes
erfolgt.
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Zur Ausübung des Verfahrens dient eine Maschinenanlage mit z.wzi Drehtischen.
Mit dem einen Drehtisch erfolgt die Mantelherstellung - die Feuchtvorrichtung für
die Zuschnitte ist vor der Aufgabestelle für die Mantelzuschnitte angeordnet -,
mit dem zweiten Drehtisch erfolgt das Bodeneinsetzen und Umrollen der Gefäßränder
mit entsprechend vor der Aufgabestelle für den
Boden bzw. vor der
Umsetzstelle des Bechermantels vorgeschalteter _Eeuchtvarrichtung.
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Durch 'diese - besondere- Ausbildung der Erfindung ist.es_ möglich,
Becher für heiße und kalte Flüssigkeiten aus einem entsprechend paraffinierten Material
unter Verwendung von hitze- und wasserbeständigem Klebstoff in rascher Arbeitsfolge
herzustellen. Für jeden einzelnen Arbeitsgang steht jetzt eine lange Bearbeitungszeit
zur Verfügung, und es kann außerdem mit der entsprechenden Druckkraft gearbeitet
werden.
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Nicht zuletzt wird dies dadurch erreicht, daß der Stempel zum Ausrichten,
Schließen und Ka:librieren der Mantelzuschnitte mit einer Druckleiste ausgerüstet
ist, die durch die keilige Ausbildung des inneren Stempelkernes nach außen gedrückt
wird, so daß ein stärkerer Druck auf die Schließnaht ausgeübt wird. Durch diesen
Druck, durch die Heizung des Werkzeuges und das Feuchten des Zuschnittes wird die
gute Klebkraft ermöglicht.
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In Abb. i der Zeichnungen ist die Maschine zum Schließen und Kalibrieren
.der Becherzuschnitte in einer Draufsicht auf die :Maschine gezeigt.
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Abb.2 zeigt den Stapel für die zu verarbeitenden Zuschnitte in .größerem
Maßstabe in Ansicht und Abb. 3 in Draufsicht.
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Abb. 4 gibt das Werkzeug zum Kälibrieren im Schnitt wieder.
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Abb. 5 ist ein Schnitt durch den Kern, Abb. 5 a eine Ansicht gegen
A der Abb. 4. Abb.6 zeigt den Greifer zum Auswerfen des geklebten Bechermantels.
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A.bb.7 bis 9 geben Einzelheiten dieses Greifers wieder.
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Abb. io zeigt die Draufsicht auf die Becherbodenein:setzmaschine.
Abb. i i zeigt eine Teilansicht zur automatischen Zuführung des Becherbodens und
Abb.12 eine Draufsicht auf diese Einrichtung.
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Abb.13 bis 15 zeigen eine Vorrichtung zum Umsetzen der Bechermäntel
von dem einen Drehtisch auf den anderen unter Zwischenschaltung einer Feuchtvorrichtung
für den oberen Becherrand.
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Die Maschine zum Kalibrieren und Schließen der Becherzargen besteht
aus einer Presse mit mehreren Arbeitsstationen. In der Zeichnung ist eine Drehtischpres"e
.gewählt, die auf ihrem Drehtisch i mehrere Werkzeugunterteile 2 trägt. Mit diesen
Werkzeugunterteilen :2, die absatzweise durch Schalten des Tisches den verschiedenen
Arbeitsstellen zugeführt werden, arbeitet der Stempel 3 mit dem Werkzeugdorn 4 (Abb.
4.) zusammen. Neben. der Maschine, evtl. mit der Maschine durch ein Gestell verbunden,
ist ein Feuchtapparat 5 für die Zuschrütte vorgesehen. In der Arbeitsstelle I werden
die von Hand vorgefalteten Zuschnitte in die Form gelegt. In Arbeitsstelle III erfolgt
das Kalibrieren und Schließen und in Station IV das Auswerfen der geschlossenen
Becherzargen.
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Die zu verarbeitenden Zuschnitte liegen in größerer Anzahl im Stapel
5. Die Zuschnitte wurden vorher auf einer Becherbeleimmaschine automatisch mit Klebstoff
an den Kanten 6 versehen und getrocknet. Die Bedienungsperson an der Becherschließmaschine
nimmt nach jeder absatzweisen Schaltung des Tisches i einen Zuschnitt vom Stapel
(Abb.2), biegt ihn von Hand zu einer Hülse vor und bringt ihn in die Form. Beim
Abziehen des obersten Zuschnittes ; aus dem Stapel 5 wird der Leimauftrag auf dem
Zuschnitt gefeuchtet. Das ist wichtig, denn ohne diese Feuchtung ist es nicht möglich,
den sehr schwer lösbaren Spezialklebstoff in der kurzen Zeit, in der er in der Aräeitsstelle
III unter Hitzeeinwirkung steht, zu lösen und wieder zum Abbinden zu lyringen. Das
Feuchten des Zuschnittes an der Leimstelle geschieht durch einen Docht 8 (Abb. 2),
der durch ein Gewicht 9 ständig auf den obersten Zuschnitt gedrückt wird. Der Docht
8 liegt mit seinem Ende in einem Wasserbade io eines Wasserbehälters i i. Es wird
ihm also immer neue Feuchtigkeit zugeführt. Durch den Feuchtigkeitsauftrag wird
,der Klebstoff aufgeweicht und läßt sich nun leicht in der Arbeitsstelle III duTch
die Wärme auflösen und zum Kleben bringen.
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Durch die absatzweise Schaltung des Tisches i wird der vorbereitete
Zuschnitt dem K:alibrier- und Schliegstempel4 zugeführt (Abb.4). Stempel 4 ist am
Stößel 3 mittels Zapfen 12 o. ,dgl.befestigt. Der. Zapfen 12 sitzt an -der Kernplatte
13; am unteren Ende der Platte 13 ist ein Keil 14, der einen konischen Dorn IS trägt
und sich gegen die Platte 13 mit Federn 16 abstützt. Der Dorn 15 ist auf -der einen
Seite auf seiner ganzen Länge geschlitzt (17; Abb. 5). Inden Schlitz ist - eine
Druckleiste 18 eingelegt, die im Dorn, IS durch Federn 19, 2o gehalten wird. Die
Leiste hat den Zweck, später auf die Schließstelle einen kräftigen Druck auszuüben,
damit die Klebstelle auch gut abbindet. Auf dem Dorn 15, der an seinem oberen
Teil ISd zylindrisch ist, sitzt ein Ring 21, der durch .die Schrauben 22 getragen
wird und sich gegen den Flansch 23 des Dorns IS abstütizt. Federn 24 halten ihn
in entsprechender Entfernung. Am Ring 21 sitzen Segmente 25. Diese Segmente sitzen
in Schwalibenschwanzführungen 26 (Abb. 5). Sie legen sich mit einer zugeschärften
Kante
25a an den Dorn i 5a an, und zwar werden sie durch Federn
27 ständig an den Dorn 15a angedrückt und bilden so stets eine geschlossene Anlegefläche
für die lose in das Unterwerkzeug 2 eingelegte, von Hand vorgebogene Becherhülse
bzw. Becherzarge. Sobald nämlich der Werkzeugoberteil 4. in die Unterteilform 2
eintritt, treffen zuerst die Segmente 25 auf die obere Kante der eingelegten,
noch nicht geklebten Hülse 2a. drücken die Hülse in die Form und richten sie aus,
und zwar so weit, bis die obere Kante der Hülse vollkommen gerade ausgerichtet ist,
wenn die Segmente 25 auf den Werkzeugunterteil e auftreffen. Während der weiteren
Stempelabwärtsbewegung werden die Segmente 25, die diese Bewegung nicht mehr mitmachen,
zur Seite und gleichzeitig wird der Ring 21 zurückgedrückt. Auch während dieser
Bewegung liegen die Segmente 25 mit ihrer Vorderkante 25a fest an dem konischen
Dorn 15 an und verhüten so, daß der Bechermantel sich verkanten kann, während
der Dorn selbst die vorgefaltete Hülse auf den richtigen Durchmesser bringt. Dies
ist ungefähr der Fell, sobald der Dorn, 15 auf die Bodenfläche bzw. den Bodeneinsatz
28 in der Form 2 auftrifft. In der weiteren Stempelabwärtsbewegung wird nun der
Keil 14 allein nach abwärts bewegt und durch ihn die Leiste 18 zur Seite bewegt,
die nun auf die Schließnaht einen starken Druck ausübt. Die Schließnaht wird auf
diese Weise fest unter= einander verbunden.
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Nach der Stempelaufwärtsbewegung wird der Drehtisch weitergeschaltet,
und das Werkzeug kommt zur Auswerfstelle IV (Abb. 6). Schon während der Bewegung
des Drehtisches wird durch einen Kurventrieb ein Gestänge 29, 30, 3 1 bewegt,
das ein weiteres Gestänge 32, 33 und 34 zum Anheben des Bodens 28 der Form 2 betätigt
und ebenso das Gestänge 35, 36 für den Greifer 39 zum Abheben der Becherhülse, dessen
Stange 36 sich mit dem Stift 38 im Kurvenschlitz 37 führt. Das Hebelgestänge zur
Einleitung dieser beiden Arbeiten besteht aus der Stange 29 und dem Winkelhebel
3i, der bei 4o seinen festen Drehpunkt hat. Um die Bewegungen zum Auswerfer einzuleiten,
wird die Stange 29 in Pfeilrichtung bewegt. Die am Hebel 31 angelenkte Stange wird
nach abwärts gezogen und dadurch der Winkelhebel 33, der seinen Drehpunkt
bei 41 hat, so geschwenkt, daß sich die Stange 34 nach aufwärts in Pfeilrichtung
bewegt. Sie hebt damit den Boden, 28 der Form und dadurch auch die Becherzarge 2a
an. Gleichzeitig wird durch den Hebel 31 über das Glied 35 die Stange 36 nach abwärts
gezogen und damit auch der Greifer 39. Da nun die Stange36 in dem Kurvenschlitz
37 geführt ist, avird s_e bei dieser Ab@värtsbe`vegung:gedreht,'sö daß der Greifer
39 aus der- Auswerfstelle-3%9' allmählich in die Stellung h:nt, die in der Abb.
6 gezeichnet ist. Der geöffnete Greifer schließt sich, paukt die angehobene Becherzarge
am Rande, hebt sie, sobald im weiteren Verlaufe der Antriebskurve die Stange 29
in entgegengesetzter Richtung gezogen wird und dadurch sämtliche Bewegungen umgekehrt
werden, ,aus der Form 2 und bringt sie schließlich. über die Auswerfstelle 39',
wo der Greifer sich öffnet und ,die Becherzarge nach unten in einen Sammelbehälter
oder auf ein Band o. dgl. oder eine Wendevorrichtung zum Weitertransport zur Bechermaschine
oder zum Aufsetzen auf die Kerne der Bechermaschine ablegt.
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Der Greifer öffnet sich sowohl beim Er= fassen der Becherzarge -wie
auch beim Abwerfen. Zu diesem Zwecke besteht der Greifer aus zwei Backen 42, 43,
von denen die Backe 42 fest, die Backe 43 .beweglich ist. Die. Backe 43 ist gewissermaßen
als Doppelhebel ausgebildet und bei 44 drehbar (Abb. 9). Eine Feder :.15
verbindet die bewegliche Backe mit der festen Backe. Im Schenkel 43' ist eine Ausbobrung
o. dgl., die sich gegen einen konischen Stift 46 anlegt. Wird nun dieser konische
Stift nach vorwärts geschoben, so spreizen sich die Backen auseinander, wird er
zurückgezogen, so geht die Backe 43 auf Grund der Wirkung der Feder 45 wieder zusammen.
Die Steuerung des konischen Stiftes 46 erfolgt durch eine unter der Wirkung einer
Feder 47 stehenden Stanige 48 und einer beweglichen NOCke 49 (Abb.7). Die Arbeitsweise
ist folgende: Wenn der Greifer 39 mit der abgehobenen Becherzarge in Auswerfstellung
schwenkt, so trifft schließlich die Nocke 49 an eine Stange 5o (Abb. 9). Diese hält
die Nocke 49 zurück =d verschiebt dadurch die Stange 48 nach vorwärts und gleichzeitig
mit der Stange auch den konischen Stift 46. Die Backen Nverden geöffnet. Das Zurückhalten
der Nocke 49 durch die Stange 50 erfolgt bis zu einer Stellung, in der ein
Federbolzen 5.i in eine Bohrung 52 in der Noake 49 einschnappt. Der Greifer wird
also in der geöffneten Stellung festgehalten. So bewegt sich der Greifer auch wieder
zurück- und ergreift die neu auszuwerfende Becherzarge. Kurz vor Beendigung der
Greiferab-wärtsbe@vegung trifft der Winkelarm 51a des Bolzens 51 auf einen
Bund 53 der Stange 50 auf. Der Bolzen 51 wird zurückgehalten und schließlich
aus der Bohrung 52 in der beweglichen Nocke 49 herausgezogen. Die Feder 47 kann
ihre Wirkung ausüben, die Backe 43 schließt sich und erfaßt die Becherzarge. Die
fertige
Becherzarge wird entweder direkt unter entsprechendem Wenden
- des Bechers auf die Werkzeuigfoim der Maschine zum Fertigmachen der Becher (Abli.
io) aufgesetzt oder durch irgendwelche Fördermittel :dieser Maschine zugeführt und
hier von Hand durch die Bedienungsperson auf die Formkerne dieser Maschine :aufgesetzt.
Das Aufbringen der Becherzarge auf die Formkerne der Bechermaschine -geschieht in
der Arbeitsstelle V; sie werden in absatzweiser Schaltung den übrigen Arbeitsstellen
zugeführt.
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Im Ausführungsbeispiel (Abb. 13 bis 15)
ist gezeigt, wie mit
Hilfe einer Wendevorrichtung die Becherhülsen von der Schließ-und Kalibriermaschine
(Arbeitsstelle IV) zur Becherformmaschine (Arbeitsstelle V) gebracht und hier auf
die Kerne 55 der Becherformmaschine aufgesetzt werden. Die Becherhülse- wird dabei
um i8o ° gewendet. Diese Wendevorrichtung besteht aus einer konischen Schelle 75,
dje bei 76 drehbar gelagert ist. Sie wird durch ein Zahnrad 77, das mit einem Zahnrad
78 kämmt, hin und her gedreht. Am Zahnrad 78 greift bei 79 ein Hebel (Schubstarnge)
8o an, der das Rad 78 in einem bestimmten Winkel vorwärts und rückwärts dreht. Die
Hinundherbew Regung erhält die Stange 8o durch eine Kurvenscheibe &i, an der
sie mit einer Rolle 82 anliegt. Sie wird durch eine Feder 83, die am bei 85 drehbaren
Arm 8:I angreift, gegen die Kurvenscheibe 81 gezogen und dadurch zwangsläufig von
dieser betätigt. Die auf der Schließ- und Kalibriermaschine fertiggestellte Hülse
2a (Abb. 14) wird von dem Greifer 39 bis in die Stellung, die in Abb. 13 mit IVa
bezeichnet ist, bewegt. Die Wendevorrichtung 75 hat sich gleichfalls in die Stellung
laut Ab#b. 13 gedreht und fängt -die Becherhülse auf, sobald diese vom Greifer 39
freigegeben wird.
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Ehe nun der Wendeapparat die Becherhülse nach V bringt und dort in
Verbindung mit einem Auswerfer 86 auf den Kern 55 aufsetzt, geschieht noch folgendes:
Sobald die Becherhülse - sich in dem Wendeapparat 75 befindet, bewegen sich zwei
Feuchtapparate, Tupfer 87, 88, heran und feuchten die obere und die untere Becherhülse
an. Durch dieses Anfeuchten wird ein leichteres Umrollen der Hülsenränder herbeigeführt.
Wird nur ein Hülsenrand umgerollt, dann ist selbstverständlich nur ein solcher Feuchter
erforderlich. Die Feuchtapparate bestehen aus Stempeln, mit deren angebrachtem Filz,
Schwamm o. dgl. sie über die Becherränder greifen. Bewegt werden sie durch ein Gestänge
89, 9o und einen Doppelhebel 9i. Dieses Gestänge ist im Ausführungsbeispiel nur
für den unteren Feuchter gezeichnet; es kann in gleicher oder ähnlicher Weise auch
für den oberen ausgebildet sein. Der Doppelbebel 9i liegt mit einer Rolle. an der
Kurve 8i an und wird gegen diese durch die Feder 93 o. dgl. gezogen. Die Feuchtigkeit
erhalten die Tupfer 87 durch Feuchtwalzen 94., 95, die wiederum aus den Wasserbehältern
96, 97 mittels der Walzen 98, 99 mit Wasser getränkt werden (Abb. 15). Zu diesem
Zwecke bewegen sich die Feuchtwalzen 9.4, 95 mit jedem Arbeitsspiel zwischen dem
Tupfer 88 und der Walze 99 bzw. dem Tupfer 87 und der Walze 98 hin und her. Sobald
die Becherhülse gefeuchtet wurde, bewegen sich die Tupfer wieder in ihre Ausgangsstellung
zurück, und die Wendevorrichtung bringt nun die Becherhülse nach V und setzt sie
hier auf den gerade heranbewegten Kern 55 der Bechermaschine auf.
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Die Bechermaschine ist im Ausführungsbeispiel gleichfalls als Drehtischpresse
gezeichnet. Sie besteht aus dem Drehtisch 5.4, der die Werkzeugunterteile 55 trägt,
während der Stempel 56 mit dem bekannten Stempel zum Festpressen des Bodens und
zum Umrollen der Hülsenränder ausgerüstet ist. Der Becherboden, der zum Schutz gegen
das Durchschlagen der Feuchtigkeit zweckmäßig aus zwei Scheiben besteht, die mit
Kitze- und wasserbeständigem Klebstoff zusammenkaschiert sind, ist im Ausführungsbeispiel
als Scheibe ausgebildet. Er ist auf seiner ganzen unteren Fläche vor dem Ausstanzen
mit einem Kitze- und wasserbeständigen Klebstoff versehen worden; ebensogut kann
natürlich auch nur eine Fassongummierung ausgeführt werden. Auf seine mit Klebstoff
versehenen Flächen wird der Rand der Becherhülse umgelegt und durch starken Prägedruck
angeklebt. Die Bodenscheiben 57 (Abb. i i) werden der Becherform automatisch zugeführt.
Zu diesem Zwecke sind sie in einen Aufgabestapel 58 in größerer Zahl eingelegt.
Aus diesem Stapel wird immer der unterste Boden durch einen Schieber 59 selbsttätig
entnommen und auf den Werkzeugkern 6o der Form 55 geschoben (Abb. i i). Die Bewegung
erfolgt sehr rasch. damit noch genügend Zeit vorhanden ist, die Becherzarge über
den Kern 6o zu stülpen, der in bekannter Weise mit seiner Grundplatte 61 in der
Höhe verstellbar ist, damit -die Oberfläche des Kernes 6o genau mit der Tischführung
62 unter dem Stapel übereinstimmt.» Genau wie bei den Bechersegmenten und aus den
,gleichen Gründen ist auch der Stapel 57 für die Bodenscheiben mit einer Feüchtvorrichtung
versehen. Sie besteht aus einem Docht 63, der vor dem Stapelausgang angeordnet ist,
und- einem Wasserbehälter 6d.. Jeder Zuschnitt, der aus dem Stapel entnommen wird,
wird durch den Docht 63
o. dgl. auf seiner ganzen Oberfläche angefeuchtet.
Der Klebstoff wird dadurch aufgeweicht und ein haltbares Ankleben der Hülsenränder
an die Bodenscheiben gewährleistet.
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Das Vorschieben der Bodenscheibe geschieht durch den Schieber 59,
der durch die Schieberstange 65 o. dgl. bewegt wird. Die Stange 65 ist am oberen
Rand mit einer Klinkenscheibe versehen, die die Nase 65a besitzt. Gegen diese Nase
legt sich die Klinke 66, die an dem Klinkenhebel 67 aasgelenkt ist, an. Der Klinkenhebel
67 übergreift gabelförmig den Bolzen 68, der in einem Winkel 69 am Stößel 56 sitzt.
Der Winkel 69 ist in der Höhe verstellbar, um den Ausschlag des Schieberhebels 65
regulieren zu können. Weiter ist eine feste Kurve 70 vorgesehen, auf der
eine Rolle 71 der Klinke 66 läuft und die dazu dient, die Klinke in der Endstellung,
also wenn der Zuschnitt vorgeschoben wurde, anzuheben. Auf diese Weise wird der
Hebel 65 bzw. die an ihm angebrachte Klinkenscheibe 65a freigegeben, und der Hebel
65 kann sofort und sehr rasch durch die Wirkung der Feder 72 sich zurückbewegen.
Ein Anschlag -73 -begrenzt die Rückwärtsbewegung. Durch diese schnelle Zurückbewegung
wird die Scheibe nach erfolgtem Vorschub sofort freigegeben, und die Becherzarge
kann über die Scheibe auf den Kern aufgeschoben werden, ohne daß Zeit verloren-geht.
Das Werkzeug wird nun zu Stellung VI und dann zu Stellung VII befördert, wo das
Umrollen oder Umlegen der Hülsenränder auf den Boden und in bekannter Weise das
Umrollen des oberen Hülsenrandes erfolgt. In Station VIII erfolgt in ebenfalls bekannter
Weise das Auswerfen des fertigen Bechers durch den Greifer 7q.. Bemerkt sei schließlich
noch, daß der Becherboden nur lose auf den Formkern 6o aufgeschoben wird. Wurde
versehentlich keine Hülse in Station V aufgestülpt, so wird die Scheibe durch die
rasche Drehbewegung des Tisches auf dem Wege zu VI bzw. zu VII von dem Kern6o herabgeschleuder
t (Abb. io) ; es wird also-auf diese Weise vermieden, daß das Werkstück am Stößel
verschmiert wird. Es kann aber auch an der Arbeitsstelle VI eine Blas.vorrichtung
o. dgl. vorgesehen sein, die die lose auf dem Kern 6o liegende Scheibe herausbläst,
falls das Aufschieben einer Becherzarge unterblieb.