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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Presse, die in einem seitlichen
Versiegelungsverfahren in einer Füll- und Verpackungsvorrichtung zum Herstellen von
Packungsbehältern verwendet wird, von denen jeder im Querschnitt eine rechteckige Form aufweist und
mit einem flüssigen Inhaltsstoff wie beispielsweise Saft gefüllt ist.
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Es ist eine herkömmliche Füll- und Verpackungsvorrichtung bekannt, mit einer Um- bzw.
Aufwickeleinrichtung zum Tragen einer Bahn, die als Verpackungsmaterial dient und
nachfolgend der Einfachkeit halber als Verpackungsmaterialbahn bezeichnet wird, in einem
aufgerollten Zustand, einer Abwickeleinrichtung zum Abwickeln der Bahn in betriebsklarem
Zustand von der Aufwickeleinrichtung, einer Schlauchbildungseinrichtung zum Umformen der
abgewickelten Bahn in eine schlauchförmige Gestalt, nachdem sie sterilisiert worden ist, einer
Flüssigkeitszufuhrleitung zum Einfüllen eines flüssigen Inhaltsstoffs in die
Verpackungsmaterialbahn, die in die schlauchförmige Gestalt umgeformt worden war, und einer
Behälterbildungsvorrichtung zum seitlichen Versiegeln der Bahn und Abschneiden von versiegelten
Abschnitten von der Bahn, um fortlaufend kissenförmige Behälter zu bilden, die jeweils eine
rechteckige Querschnittsform aufweisen, während der mit dem flüssigen Inhaltsstoff gefüllte
Schlauch nach unten um die einem Behälter entsprechende Länge weiter zugeführt wird, und
einer Behälterformvorrichtung zum Umbiegen eines jeden Endabschnitts des kissenförmigen
Behälters, die voneinander getrennt worden sind, um jeden kissenförmigen Behälter zu einem
letztlich zu erhaltenden quaderförmigen Behälter umzuformen, wie in der JP-B 1-23366 und
der JP-A 58-193206 beschrieben.
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Die vorgenannte Behälterformvorrichtung klemmt einen Schlauch, der mit einem flüssigen
Inhaltsstoff gefüllt ist, an einer Länge ab, die einem Behälter entspricht, versiegelt ihn
seitlich, und schneidet den zwischenliegenden Abschnitt des versiegelten Teils des Schlauchs ab,
wie in der JP-B 1-23366 beschrieben, wobei sie zwei Paare von Versiegelungsstangen
aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine Presse, um einen
Versiegelungsdruck zwischen den Versiegelungsstangen zu erzeugen, wenn sich diese in einer
Verschlußstellung befinden, in der sie sich einander annähern.
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Die vorstehend genannte herkömmliche Presse umfaßt ein ortsfestes Erfassungsteil mit einer
nach oben weisenden Erfassungsausnehmung und ein bewegliches Erfassungsteil mit einem
nach unten weisenden Erfassungsvorsprung, der in die Erfassungsausnehmung des ortsfesten
Erfassungsteils eingreift, wobei das bewegbare Erfassungsteil an einer Kolbenstange eines
Hydraulikzylinders befestigt ist, und wobei die Kolbenstange in einen Zustand zurückgezogen
ist, in dem sich das bewegbare Erfassungsteil schwenkend bewegt, um mit dem ortsfesten
Erfassungsteil in Eingriff zu kommen, so daß ein ausreichender Versiegelungsdruck zwischen
den Versiegelungsstangen erzielt wird.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben eine Höchstgeschwindigkeits-Füll- und
-Verpackungsvorrichtung entwickelt, die in der Lage ist, Behälter mit einer Geschwindigkeit
von weitaus mehr als 6000 Stück je Stunde herzustellen, was bereits erzielt wurde, und
insbesondere mehr als 8000 Behälter je Stunde, wie in der japanischen Patentanmeldung 8-244707
beschrieben. Wenn die seitliche Versiegelung bei hoher Geschwindigkeit unter Verwendung
einer herkömmlichen Presse in einer derartigen Füll- und Verpackungsvorrichtung ausgeführt
wird, kommt das bewegbare Erfassungsteil bei seiner schwenkenden Bewegung unter
Erzeugung eines lauten Schlaggeräuschs mit einem ortsfesten Erfassungsteil in Kontakt, wobei das
bewegbare und das ortsfeste Erfassungsteil beschädigt werden können und ein Bruch des
beschädigten Teils auftreten kann.
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Wenn der seitliche Versiegelungsvorgang, der mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird,
wiederholt wird, obwohl die Erfassungsteile auf eine ausreichende Lebensdauer ausgelegt
sind, besteht die Möglichkeit einer Beschädigung wie Risse an Abschnitten, an denen ein
linearer Teil des bewegbaren Erfassungsteils in einen Kreisbogenteil an dem Abschnitt
übergeht, an dem das bewegbare Erfassungsteil mit dem ortsfesten Erfassungsteil zusammenwirkt.
In diesem Fall bricht der Endabschnitt des Erfassungsteils aufgrund der Risse, wenn die
Erfassungsteile gegeneinanderschlagen oder miteinander in Berührung kommen oder wenn sie
ineinandergreifen, um einen Versiegelungsdruck von etwa 3500 N (350 Kgf) durch einen
Hydraulikzylinder zu erzeugen.
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Beschädigung bzw. Bruch des Erfassungsteils tritt nicht im Verhältnis zu dessen Einsatzzeit
auf, sondern plötzlich zu einem unvorhergesehenen Zeitpunkt. Weiterhin, da die in den
Erfassungsteilen erzeugten Risse sehr klein sind, ist es schwierig, derartige Risse zu finden, bevor
die Füll- und Verpackungsvorrichtung in Betrieb gesetzt wird, oder während des
Versiege
lungsvorgangs. Als Ergebnis hiervon war es schwierig, die Herstellung von schlecht
versiegelten Packungsbehältern zu vermeiden, da die Presse nicht normal arbeitet, um die
unvollständige seitliche Versiegelung auszuführen, und die in die Packungsbehälter eingefüllten
Flüssigkeiten austreten.
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Die EP-A-0 258 953 offenbart eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Presse bereitzustellen, die in der
Lage ist, einen Druck während einer langen Zeitspanne in dem seitlichen
Versiegelungsvorgang sicher bereitzustellen, insbesondere in einer Hochgeschwindigkeits-Füll- und
-Verpackungsvorrichtung.
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Die Erfinder der Anmeldung haben sich bemüht, die vorstehenden Probleme zu lösen, und
haben herausgefunden, daß sich ein Loch nicht im Spitzenende des bewegbaren
Erfassungsteils bildet, sondern im ortsfesten Erfassungsteil, gegen das das Spitzenende des bewegbaren
Erfassungsteils schlägt, und ein Puffermaterial in dem Loch angeordnet wird, so daß die
Lebensdauer des bewegbaren Teils, welches in der Seitenversiegelungsvorrichtung der
Hochgeschwindigkeits-Füll- und -Verpackungsvorrichtung verwendet wird, dramatisch verlängert
wird, obwohl angenommen wird, daß die Steifigkeit des ortsfesten Erfassungsteils abnimmt,
wenn das Loch darin ausgebildet wird, und haben schließlich die Erfindung auf der Grundlage
dieser Erkenntnis vervollständigt.
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Das bedeutet, daß sich die vorliegende Erfindung auf eine Presse bezieht, die
Versiegelungsstangen und ein Paar Erfassungsteile aufweist, wobei die Presse einen Versiegelungsdruck
zwischen den Versiegelungsstangen mittels der Erfassungsteile erzeugt, wenn diese
ineinandergreifen, um zu ermöglichen, daß die Versiegelungsstangen eine Verpackungsmaterialbahn,
die mit einem flüssigen Inhaltsstoff gefüllt und zu einer schlauchförmigen Form verformt
wird, abquetschen, wobei sich die Presse dadurch auszeichnet, daß sie ferner ein
Puffermaterial aufweist, welches zumindest auf einem der Erfassungsteile an einer Stelle befindet, an der
ein Spitzenende das jeweils andere Erfassungsteil berührt.
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Vorzugsweise umfaßt die Presse Versiegelungsstangen und ein Paar Erfassungsteile, wobei
die Presse einen Versiegelungsdruck durch eine Zylindereinheit zwischen den
Versiegelungsstangen über die Erfassungselemente erzeugt, wenn diese ineinandergreifen, um zu
ermögli
chen, daß die Versiegelungsstangen eine Verpackungsmaterialbahn, die mit einem flüssigen
Inhaltsstoff gefüllt ist und zu einer schlauchförmigen Form verformt ist, abquetschen, wobei
eines der Erfassungsteile ein bewegbares Erfassungsteil ist, welches sich schwenkend relativ
zu der Versiegelungsstange bewegt, wobei das Puffermaterial in das ortsfeste Erfassungsteil
eingesetzt ist oder daraus vorsteht.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Füll- und Verpackungsvorrichtung, die
mit der genannten Presse versehen ist.
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Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Hochgeschwindigkeits-Füll- und
-Verpackungsvorrichtung;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Seitenversiegelungsvorrichtung;
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Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Presse nach der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Presse gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht der Presse nach der vorliegenden Erfindung.
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Eine Presse nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die
nachfolgend und in den Zeichnungen beschriebene Ausführungsform beschränkt.
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Eine Füll- und Verpackungsvorrichtung, für die die Presse nach der vorliegenden Erfindung
besonders angepaßt ist, umfaßt, wie Fig. 1 zeigt, eine Um- bzw. Aufwickelvorrichtung zum
Tragen einer Packungsmaterialbahn 1 in einem aufgerollten Zustand, eine
Abwickelvorrichtung zum Abwickeln der Bahn im betriebsbereiten Zustand von der Aufwickelvorrichtung,
eine Schlauchbildungsvorrichtung zum Umformen der abgewickelten Bahn in eine
schlauchförmige Gestalt, nach deren Sterilisierung, ein Flüssigkeitszuführungsrohr 2 zum Einfüllen
eines flüssigen Inhaltsstoffs in die Verpackungsmaterialbahn, die in die schlauchförmige
Form umgeformt worden ist, und eine Seitenversiegelungsvorrichtung 4 zum seitlichen
Versiegeln der Bahn und Abschneiden von versiegelten Abschnitten von der Bahn, um
fortlau
fend kissenförmige Behälter 3 auszubilden, während der mit dem flüssigen Inhaltsstoff
gefüllte Schlauch um einem Behälter entsprechende Längenabschnitte nach unten zugeführt
wird, eine Abschneidevorrichtung 5, die unter der Seitenversiegelungsvorrichtung angeordnet
ist, um versiegelte Abschnitte von kissenförmigen Behältern im hängenden Zustand
abzuschneiden, um die Behälter einen nach dem anderen abzutrennen, und eine
Behälterformvorrichtung, um die Endabschnitte eines jeden abgetrennten kissenförmigen Behälters
umzubiegen, um jeden kissenförmigen Behälter 3 zu einem letztlich zu erhaltenden quaderförmigen
Behälter 6 umzuformen.
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Es ist möglich, als Seitenversiegelungsvorrichtung 4 die in der vorgenannten JP-B 1-23366
offenbarte Vorrichtung zu verwenden, die, wie Fig. 2 zeigt, vertikale Stangen 10 aufweist, die
nach oben und unten bewegbar und auch umgekehrt drehbar sind, bewegbare Rahmen 11, die
zusammen mit den vertikalen Stangen 10 bewegbar sind und an den vertikalen Stangen 10
befestigt sind, ein Paar vorderer und hinterer Druckarme 12 und 13, die jeweils an den
bewegbaren Rahmen 11 an deren unteren Abschnitten gehalten sind, so daß sie sich schwenkend
um ein Paar paralleler horizontaler Achsen bewegen, ein Paar vordere und hintere
Versiegelungsstangen 14 und 15, die jeweils an den Druckarmen 12 und 13 befestigt sind und einander
über diesen gegenüberstehen, eine Armschließeinrichtung 16 zum Bewegen der Druckarme
12 und 13 schwenkend zwischen einer Schließposition, in der sich die Versiegelungsstangen
14 und 15 einander annähern, und einer Öffnungsposition, in der sich die
Versiegelungsstangen 14 und 15 voneinander wegbewegen, zu bewegen, und eine Presse 20, um die Druckarme
12 und 13 in der Schließstellung zueinanderzuziehen, um den Versiegelungsdruck zwischen
den Versiegelungsstangen 14 und 15 zu erzeugen.
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Zwei bewegbare Rahmen 11 bewegen sich gleichzeitig aufwärts und abwärts abwechselnd in
einer unterschiedlichen Richtung mit einem vorgegebenen Hub. Das bedeutet, daß wenn sich
ein bewegbarer Rahmen 11 nach oben bewegt, der andere bewegbare Rahmen 11 nach unten
bewegt. Wenn sich der bewegbare Rahmen 11 an der unteren Grenzposition eines
Aufwärtshubs befindet, schließen die Versiegelungsstangen 14 und 15 aufeinander, so daß ein
Schlauch 7 zwangsläufig zusammengedrückt und mit einer vorgegebenen Breite in einer
seitlichen Querschnittsform versiegelt wird. Wenn die Versiegelungsstangen 14 und 15
zusammen mit dem bewegbaren Rahmen 11 nach unten fahren, während sie den Schlauch 7 pressen,
wird der Schlauch 7 um die einem Behälter entsprechende Länge weiter zugeführt. Wenn der
bewegbare Rahmen 11 die untere Grenzposition erreicht, öffnen sich die
Versiegelungsstangen 14 und 15, um den Schlauch 7 freizugeben.
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Als nächstes wird die Presse 20 im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 5 beschrieben.
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Wie Fig. 2 und 3 zeigen, umfaßt die Presse 20 ein Paar rechte und linke, ortsfeste
Erfassungsteile, die jeweils einteilig mit der Versiegelungsstange 15 des Druckarms 13 an dessen
beiden Seiten ausgebildet sind und jeweils eine obere Erfassungsausnehmung 21a aufweisen,
sowie bewegliche Erfassungsteile 22, die jeweils einteilig mit der Versiegelungsstange 14 des
Druckarms 12 an dessen beiden Seiten ausgebildet sind und jeweils einen nach unten
weisenden Erfassungsvorsprung 22a aufweisen, der mit der Erfassungsausnehmung 21a des
ortsfesten Erfassungsteils 21 zusammenwirkt.
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Eine Zylindereinheit 23 hat einen Hydraulikzylinder 24, und das bewegbare Erfassungsteil 22
ist an einer Kolbenstange 25 des Hydraulikzylinders 24 befestigt, wie Fig. 4 zeigt. Der
Hydraulikzylinder 24 beinhaltet eine Luftzufuhrleitung 26a, um Luft zu einer Druckluftkammer
26 zuzuführen, um die Kolbenstange 25 stets in eine Rückzugsposition vorzuspannen, und
eine Ölversorgungsleitung 27a, um Öl an eine Öldruckkammer 27 zuzuführen, um die
Kolbenstange 25 gegen die Vorspannkraft zurückzuziehen, wenn das ortsfeste Erfassungsteil 21
und das bewegbare Erfassungsteil 22 miteinander zusammenwirken.
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Die Hydraulikzylinder 24 sind einteilig an den Enden einer horizontalen Drehwelle
angeordnet, die einen prismatischen Block 28 des Druckarms 12 durchdringt und mit dem Block 28
einteilig ausgeführt bzw. darin integriert ist, wobei sie mit einem Paar Buchsen 29 drehbar
abgestützt ist.
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Das ortsfeste Erfassungsteil 21 ist mit einem Puffermaterial 30 an einer Stelle versehen, wo
das Spitzenende des bewegbaren Erfassungsteils 22 das ortsfeste Erfassungsteil 21 berührt,
wenn sich das bewegbare Erfassungsteil 22 schwenkend bewegt, wie Fig. 5 zeigt. Das
Puffermaterial 30 hat einen Abschnitt 30a mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 30b mit
kleinem Durchmesser, die jeweils im Querschnitt kreisförmig sind, wobei in dem Abschnitt
30b mit kleinem Durchmesser eine Nut 31 ausgebildet ist. Eine Erfassungsöffnung ist in dem
ortsfesten Erfassungsteil 21 an der Stelle und deren Umgebung ausgebildet, wo das
Spitzenende des bewegbaren Erfassungsteils 22 zum Erfassen des darin befindlichen Puffermaterials
30 damit in Berührung kommt, und eine Öffnung großen Durchmessers und eine Öffnung
kleinen Durchmessers sind jeweils in dem ortsfesten Erfassungsteil 21 entsprechend zu dem
Teil 30a mit großem Durchmesser und dem Teil 30b mit kleinem Durchmesser ausgebildet.
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Zusätzlich zu der vorgenannten Anordnung des Puffermaterials 30 kann dieses auf dem
bewegbaren Erfassungsteil 22 an dem Abschnitt angeordnet sein, wo das Spitzenende des
ortsfesten Erfassungsteils 21 das bewegbare Erfassungsteil 22 aufgrund der Schwenkbewegung
des bewegbaren Erfassungsteils 22 berührt. Das heißt, daß obwohl das Puffermaterial 30 an
dem Abschnitt angeordnet sein kann, wo das Spitzenende von zumindest einem der
Erfassungsteile das jeweils andere berührt, das Puffermaterial 30 vorzugsweise auf dem ortsfesten
Erfassungsteil 21 angeordnet ist, da die Möglichkeit besteht, daß das Puffermaterial 30 sich
löst oder ähnliches, wenn das Puffermaterial 30 auf dem bewegbaren Erfassungsteil 22
angeordnet ist, welches sich schwenkend mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
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Die Anordnung des Puffermaterials 30 am Spitzenende von zumindest einem der
Erfassungsteile führt allerdings zu einer Konzentration des mechanischen Stoßes, zu Ermüdung
und Verschlechterung des Puffermaterials 30 und auch zu einer Verminderung der Intensität
des Versiegelungsdrucks, da das Puffermaterial 30 wie ein Kissen wirkt, wenn das ortsfeste
Erfassungsteil 21 und das bewegbare Erfassungsteil 22 miteinander zusammenwirken, so daß
eine solche Anordnung nicht zu bevorzugen ist.
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Die Form des Puffermaterials 30 ist nicht auf einen kreisförmigen Querschnitt beschränkt,
sondern kann in geeigneter Weise mit quadratischem Querschnitt usw. gewählt werden. Es ist
möglich, ein beliebiges elastisches Material auszuwählen, das den mechanischen Stoß
aufnimmt und einen großen Verschleißwiderstand besitzt. Als Puffermaterial 30 kann
beispielsweise ein synthetisches Harz, hochdichtes Polyethylen und Urethangummi etc. verwendet
werden.
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Das Puffermaterial 30 wird mit dem Teil 30b kleinen Durchmessers voran in das Loch großen
Durchmessers eingesetzt, bis der Teil 30a mit großem Durchmesser die Bodenfläche des
Lochs großen Durchmessers berührt. Das Puffermaterial 30 wird in dem ortsfesten
Erfassungsteil 21 fixiert, wenn das Spitzenende einer Platte 28, die an der Unterseite des ortsfesten
Erfassungsteils 21 mit einem Bolzen fixiert ist, in die Nut 31 des Puffermaterials 30 eingefügt
wird, welches sich unter der Unterseite des ortsfesten Erfassungsteils 21 befindet.
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Das Puffermaterial 30 hat eine Länge, die das ortsfeste Erfassungsteil 21 in der vorstehenden
Ausführungsform durchdringt, kann aber eine beliebige Länge haben, wenn es an dem
ortsfesten Erfassungsteil 21 fixiert werden kann, so daß es sich nicht davon lösen kann.
Beispielsweise kann das Puffermaterial 30 eine Länge haben, so daß es in das ortsfeste Erfassungsteil
21 abschnittsweise eingreifen kann, oder kann eine Dicke haben, so daß es mit der Oberseite
des ortsfesten Erfassungsteils 21 verbunden werden kann.
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Vorzugsweise steht ein Abschnitt des Teils 30a mit großem Durchmesser des Puffermaterials
30 von der Oberseite 21b des ortsfesten Erfassungsteils 21 vor, wenn das Puffermaterial 30 an
dem ortsfesten Erfassungsteil 21 fixiert ist. Dadurch berührt das Spitzenende des bewegbaren
Erfassungsteils 22 das Puffermaterial 30 in einem Zustand, in dem das Puffermaterial 30 von
der Oberseite 21b des ortsfesten Erfassungsteils 21 vorsteht, so daß das bewegbare
Erfassungsteil 22 nicht unmittelbar gegen das ortsfeste Erfassungsteil 21 anschlägt.
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Als nächstes wird der seitliche Versiegelungsvorgang beschrieben. Wenn sich die Druckarme
12 und 13 schwenkend von der Öffnungsstellung in die Schließstellung bewegen, bleibt das
bewegbare Erfassungsteil 22 in der vorwärts nach oben geneigten Position, aus dem Zustand,
in dem es sich rechtwinklig mit den Druckarmen 12 und 13 kreuzt. Wenn die Druckarme 12
und 13 die Position nahe der Schließstellung erreichen, dreht sich das bewegbare
Erfassungsteil 22 zusammen mit dem Hydraulikzylinder 24 und verändert seine Position von der nach
oben geneigten Position zu einer horizontalen Position, und sein Spitzenende berührt das
Puffermaterial 30 auf dem ortsfesten Erfassungsteil 21.
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Wenn die Kolbenstange 25 von dem Hydraulikzylinder 24 durch die Zufuhr von Öl, welches
als Betätigungsfluid dient, aus der Ölzufuhrleitung 27a in die Öldruckkammer 27,
zurückgezogen wird, bewegt sich das bewegbare Erfassungsteil 22 zusammen mit der Kolbenstange
25, während es auf dem Puffermaterial 30 gleitet, so daß das ortsfeste Erfassungsteil 21 und
das bewegbare Erfassungsteil 22 miteinander zusammenwirken, um gegeneinander
anzuziehen. Als Ergebnis hiervon werden die Versiegelungsstangen 14 und 15, auf denen das
ortsfeste Erfassungsteil 21 und das bewegbare Erfassungsteil 22 fest angebracht sind, ebenfalls
zueinander gezogen, so daß ein Versiegelungsdruck zwischen den Versiegelungsstangen erzeugt
wird, wodurch der Schlauch 7 unter Druck gesetzt wird, um die seitliche Versiegelung
abzuschließen.
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Wenn das als Betätigungsfluid dienende Öl aus der Öldruckkammer 27 durch die
Ölversorgungsleitung 27a abgegeben wird, bevor sich die Druckarme 12 und 13 schwenkend von der
Schließstellung in die Öffnungsstellung bewegen, wird stets Luft in die Luftdruckkammer 26
durch die Luftversorgungsleitung 26a zugeführt, so daß die Vorspannkraft stets wirkt, um die
Kolbenstange 25 vorzuschieben, wodurch das Zusammenwirken zwischen dem ortsfesten
Erfassungsteil 21 und dem bewegbaren Erfassungsteil 22 gelöst wird. Als Ergebnis wird das
bewegbare Erfassungsteil 22 aus der Position, in der es rechtwinklig den Druckarm 12 kreuzt,
in die Position bzw. den Zustand überführt, in der es vorwärts und aufwärts geneigt ist.
Danach werden entsprechende Arbeitsvorgänge wiederholt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Aufbringung des Drucks über eine lange
Zeitspanne bei dem Seitenversiegelungsvorgang mit Sicherheit erfolgen, und eine
Arbeitsumgebung, in der unangenehmer Lärm erzeugt wurde, wird verbessert, selbst wenn die Erfindung
bei einer Hochgeschwindigkeits-Füll- und -Verpackungsvorrichtung eingesetzt wird, die in
der Lage ist, mehr als 8000 Behälter pro Stunde herzustellen.