DE20113217U1 - Device for producing an object having a wedge-shaped end from a starting material - Google Patents
Device for producing an object having a wedge-shaped end from a starting materialInfo
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Description
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Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phil. nat. Rudolf Bauer-1990 Dipl.lng. Helmut Hubbuch -1991 European Patent AttorneysDipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phil. nat. Rudolf Bauer-1990 Dipl.lng. Helmut Hubbuch -1991 European Patent Attorneys
S001E011 DEU/wtO1 si 5/Dr. L/ul/16.08.2001S001E011 DEU/wtO1 si 5/Dr. L/ul/08/16/2001
SONOTRONIC Nagel GmbH, Becker-Göring-Straße 17, D-76307 KarlsbadSONOTRONIC Nagel GmbH, Becker-Göring-Straße 17, D-76307 Karlsbad
Vorrichtung zur Herstellung eines ein keilförmiges Ende aufweisenden Gegenstands aus einem AusgangswerkstoffDevice for producing an object having a wedge-shaped end from a starting material
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines mindestens ein keilförmiges Ende aufweisenden Gegenstands aus einem Ausgangswerkstoff.The invention relates to a device for producing an object having at least one wedge-shaped end from a starting material.
Eine derartige Vorrichtung ist bekannt und wird unter anderem dazu verwendet, aus einem fortlaufenden Ausgangswerkstoff band- oder bahnförmige Gegenstände herzustellen, indem an den zu den Enden der herzustellenden Gegenstände korrelierten Stellen des Ausgangswerkstoffs eine keil- oder kerbenförmige Vertiefung mittels eines heißen Schälmessers eingebracht wird und der band- oderSuch a device is known and is used, among other things, to produce strip- or web-shaped objects from a continuous starting material by making a wedge- or notch-shaped depression at the points of the starting material that are correlated to the ends of the objects to be produced by means of a hot paring knife and the strip- or web-shaped
Zerrennerstraße23-25 D-75 T-T^fTp/ fheinr" \\'\ &Lgr; ". .' ' ' 'Post&nkKqrlsijh'eil 68 52-750 {BLZ 66010075) Telefon(07231)39840 Telefax(0723J)39*84*44} .·. .·..·..; .:'.. .Sparkasse Pforzhemi 803 812 (BLZ 66650085) Es gelten ausschließlich unsere Allgemeinen Geschäftsbedingungen VAT Registration No. DE 144 180005 Zerrennerstrasse23-25 D-75 TT^fTp/ fheinr"\\'\&Lgr;"..''''Post&nkKqrlsijh'eil 68 52-750 {BLZ 66010075) Telephone(07231)39840 Telefax(0723J)39*84*44} .·. .·..·.. ; .:'.. .Sparkasse Pforzhemi 803 812 (BLZ 66650085) Our general terms and conditions apply exclusively VAT Registration No. DE 144 180005
bahnförmige Ausgangswerkstoff dann an dieser Stelle durchschnitten wird, um aus dem fortlaufenden Ausgangswerkstoff die diskreten, nach ihrer Fertigstellung ein oder zwei keilförmige Enden aufweisenden Gegenstände, z. B. Gurte, Bänder, etc. herzustellen.The web-shaped starting material is then cut at this point in order to produce from the continuous starting material the discrete objects, e.g. belts, bands, etc., which have one or two wedge-shaped ends after their completion.
Die bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Herstellung der keil- oder kerbenförmigen Vertiefung mittels eines Schälmessers aufwendig und nur schwer automatisierbar ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß bei der oben beschriebenen Herstellung des Gegenstandes in nachteiliger Art und Weise eine Verdickung des Bands oder der Bahn im Schnittbereich sowie eine Verbreiterung desselben im vorgenannten Bereich auftritt, verbunden mit einem Ausfransen im Schnittbereich.The known device has the disadvantage that the production of the wedge- or notch-shaped depression using a paring knife is complex and difficult to automate. A further disadvantage of the known device is that during the above-described production of the object, a thickening of the band or web in the cutting area and a widening of the same in the aforementioned area disadvantageously occur, combined with fraying in the cutting area.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß in einfacher Art und Weise eine erleichterte Herstellung der eingangs genannten Gegenstände, insbesondere von Bändern mit mindestens einem keilförmigen Ende, ermöglicht wird.It is therefore an object of the present invention to further develop a device of the type mentioned at the outset in such a way that an easier production of the objects mentioned at the outset, in particular of strips with at least one wedge-shaped end, is made possible in a simple manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Ultraschalleinheit mit einer Sonotrode und einen einer Arbeitsfläche der Sonotrode gegenüberliegenden und von ihr durch einen Spalt getrennten Prägeamboß aufweist, der eine Arbeitsfläche mit einem definierten Keilwinkel besitzt.This object is achieved according to the invention in that the device has an ultrasonic unit with a sonotrode and an embossing anvil opposite a working surface of the sonotrode and separated from it by a gap, which has a working surface with a defined wedge angle.
Durch die beschriebenen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise eine Vorrichtung geschaffen, welche sich dadurch auszeichnet, daß in einer einfachen und leicht automatisierbaren Art und Weise eine einfache Herstellung von mindestens ein keilförmiges Ende aufweisenden Gegenständen ermöglicht wird. Die Beaufschlagung des Ausgangswerkstoffs durch die Sonotrode einer Ultraschal- !einrichtung vor und/oder während der Herstellung der keil- oder kerbenförmigen Vertiefung und/oder vor und/oder während des Beschneidvorgangs besitzt hierbei den Vorteil, daß keine Verdickung und keine Verbreiterung des band- oderThe described measures advantageously create a device which is characterized by the fact that it enables the simple manufacture of objects having at least one wedge-shaped end in a simple and easily automated manner. The application of the sonotrode of an ultrasonic device to the starting material before and/or during the manufacture of the wedge-shaped or notched depression and/or before and/or during the trimming process has the advantage that no thickening or widening of the band-shaped or
bahnförmigen Ausgangswerkstoffs im Schnittbereich stattfindet. Außerdem wird hierdurch eine gute Materialverdichtung im Schnittbereich erzielbar, wodurch ein Ausfransen des Gegenstands im Schnittbereich vermieden wird.web-shaped starting material in the cutting area. In addition, this enables good material compaction in the cutting area, which prevents fraying of the object in the cutting area.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß eine Arbeitsfläche der Sonotrode und/oder des Prägeambosses verwendet wird, welche eine Prägestruktur aufweisen. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß es hierdurch in einfacher Art und Weise möglich ist, eine oder beide Oberflächen des keilförmigen Endes des Gegenstands mit einer Prägestruktur zu versehen.An advantageous development of the invention provides that a working surface of the sonotrode and/or the embossing anvil is used which has an embossed structure. Such a measure has the advantage that it is thereby possible in a simple manner to provide one or both surfaces of the wedge-shaped end of the object with an embossed structure.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous developments of the invention are the subject of the subclaims.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:Further details and advantages of the invention can be found in the embodiment described below with reference to the figures. They show:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung während eines ersten Arbeitssschritts,Figure 1 shows an embodiment of a device during a first working step,
Figur 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1,Figure 2 is a plan view of the embodiment of Figure 1,
Figur 3 das Ausführungsbeispiel der Figur 1 während eines zweiten Arbeitssschritts,Figure 3 shows the embodiment of Figure 1 during a second work step,
Figur 4 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Figur 3,Figure 4 is a plan view of the embodiment of Figure 3,
Figur 5 eine Draufsicht auf ein mit der beschriebenen Vorrichtung hergestellten Produkt, undFigure 5 is a plan view of a product manufactured with the device described, and
Figur 6 eine Seitenansicht des Produkts.Figure 6 a side view of the product.
In den Figuren 1 und 2 ist nun eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Herstellung eines Gegenstands G (siehe Figuren 5 und 6) mit mindestens einem keilförmigen Ende G' aus einem - vorzugsweise - kontinuierlichen, bahn- oder bandförmigen Ausgangswerkstoff W dargestellt, welche eine an und für sich bekannte und daher nicht mehr näher beschriebene Ultraschalleinheit 2 mit einer Sonotrode 3 aufweist. Durch einen Spalt S getrennt ist unter einer als Prägewerkzeug fungierenden Arbeitsfläche 3' der Sonotrode 3 ein Prägeamboß 4 angeordnet, welcher eine keilförmige Arbeitsfläche 5 besitzt. Durch den Spalt S, also durch den Zwischenraum zwischen der Arbeitsfläche 3' der Sonotrode 3 der Ultraschalleinheit 2 und dem Prägeamboß 4 wird dann der band- oder bahnförmige Ausgangswerkstoff W geführt.Figures 1 and 2 show a device, generally designated 1, for producing an object G (see Figures 5 and 6) with at least one wedge-shaped end G' from a - preferably - continuous, web- or strip-shaped starting material W, which has an ultrasound unit 2 with a sonotrode 3 that is known per se and therefore not described in more detail. Separated by a gap S, an embossing anvil 4, which has a wedge-shaped working surface 5, is arranged under a working surface 3' of the sonotrode 3 that functions as an embossing tool. The strip- or web-shaped starting material W is then guided through the gap S, i.e. through the space between the working surface 3' of the sonotrode 3 of the ultrasound unit 2 and the embossing anvil 4.
Um nun eine später das keilförmige Ende G' des herzustellenden Gegenstands G ausbildende Vertiefung V in den Ausgangswerkstoff W einzubringen, wird nun die Sonotrode 3 in Richtung des Pfeils P zugestellt, so daß die Arbeitsfläche 3' der Sonotrode 3 die ihr zugewandte erste Oberfläche W des Ausgangswerkstoffs W beaufschlagt und diesen gegen den Prägeamboß 4 drückt. Die von der Sonotrode 3 emittierten Ultraschallschwingungen erweichen den Ausgangswerkstoff W im Schweißbereich. Die Druckbeaufschlagung des Ausgangswerkstoffs W durch die Sonotrode 3 und die Ultraschalleinwirkung bewirkt in Verbindung mit der Prägewirkung der keilförmigen Arbeitsfläche 5 des Prägeambosses 4, daß im Ausgangswerkstoff W eine komplementär zur Form der Arbeitsfläche 5 des Prägeambosses 4 konturierte Vertiefung V - im hier beschriebenen Fall eine keilförmige Vertiefung V wie in Figur 3 dargestellt - ausgebildet wird, indem die Arbeitsfläche 5 des Prägeambosses 4 in das über ihr liegende, erweichte Material des Ausgangswerkstoffs W eindringt und derart die Vertiefung V ausformt.In order to create a depression V in the starting material W which later forms the wedge-shaped end G' of the object G to be produced, the sonotrode 3 is now advanced in the direction of the arrow P so that the working surface 3' of the sonotrode 3 acts on the first surface W of the starting material W facing it and presses it against the stamping anvil 4. The ultrasonic vibrations emitted by the sonotrode 3 soften the starting material W in the welding area. The pressurization of the starting material W by the sonotrode 3 and the ultrasound effect, in conjunction with the embossing effect of the wedge-shaped working surface 5 of the embossing anvil 4, causes a depression V contoured complementarily to the shape of the working surface 5 of the embossing anvil 4 - in the case described here a wedge-shaped depression V as shown in Figure 3 - to be formed in the starting material W by the working surface 5 of the embossing anvil 4 penetrating into the softened material of the starting material W lying above it and thus forming the depression V.
Spätestens nachdem der Prägeamboß 4 die Vertiefung V im Ausgangswerkstoff W konturiert hat, wird die Ultraschalleinheit 2 abgeschaltet, so daß deren Sonotrode 3 keine weiteren Ultraschallschwingungen emittiert, was bewirkt, daß dasAt the latest after the stamping anvil 4 has contoured the depression V in the starting material W, the ultrasonic unit 2 is switched off so that its sonotrode 3 does not emit any further ultrasonic vibrations, which causes the
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Material des Ausgangswerkstoffs W sich zu verfestigen beginnt. Danach wird die Sonotrode 3 entgegen der Richtung des Pfeils P zurückgefahren.Material of the starting material W begins to solidify. The sonotrode 3 is then retracted in the opposite direction to the arrow P.
Bei der obigen Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Ultraschalleinheit 2 in Richtung des Pfeils P gegen den Prägeamboß 4 zugestellt wird. Natürlich ist es auch möglich, die Ultraschalleinheit 2 in ihrer Lage zu belassen und dafür den Prägeamboß 4 derart zuzustellen, daß die erste Oberfläche W des Ausgangswerkstoffs W gegen die Arbeitsfläche 3' der Sonotrode 3 gepreßt und durch eine weitere Zustellbewegung des Prägeambosses 4 gegen die Sonotrode 3 ein Eindringen der Arbeitsfläche 5 des Prägeambosses 4 in den Ausgangswerkstoff W erreicht wird. Natürlich ist es aber auch möglich, vorzusehen, daß sowohl die Ultraschalleinheit 2 als auch der Prägeamboß 4 zugestellt werden.The above description assumes that the ultrasonic unit 2 is advanced in the direction of the arrow P against the stamping anvil 4. Of course, it is also possible to leave the ultrasonic unit 2 in its position and to instead advance the stamping anvil 4 in such a way that the first surface W of the starting material W is pressed against the working surface 3' of the sonotrode 3 and a further advance movement of the stamping anvil 4 against the sonotrode 3 causes the working surface 5 of the stamping anvil 4 to penetrate into the starting material W. Of course, it is also possible to provide that both the ultrasonic unit 2 and the stamping anvil 4 are advanced.
Nach der vorstehend beschriebenen Herstellung der Vertiefung V wird dann der Prägeamboß 4 vom Ausgangswerkstoff W wegbewegt und eine in den Figuren und 4 dargestellte Beschneideeinheit 6, welche ein Beschneidemesser 7 aufweist, wird unter der Vertiefung des Ausgangswerkstoffs W verbracht. Die das Beschneidemesser 7 aufweisende Beschneideeinheit 6 dient nun dazu, den band- oder bahnförmigen Ausgangswerkstoff W zur Ausbildung des ersten Endes G' des herzustellenden Gegenstands G zu durchtrennen und das keilförmige Ende G1 entsprechend zu konturieren. Im hier gezeigten Fall weist das Beschneidemesser 7 der Beschneideeinheit 6 eine - vereinfacht ausgedrückt - U-förmige Form auf und besitzt drei Beschneideelemente 7a-7c, wobei das Beschneideelement 7a zum Durchtrennen des Ausgangswerkstoffs W in seiner Querrichtung dient. Die beiden äußeren Beschneideelemente 7b und 7c dienen zur Abtrennung von Eckbereichen des Ausgangswerkstoffs W1 um dem keilförmigen Ende G' des herzustellenden Gegenstands G - wie aus der Figur 6 ersichtlich - eine leicht abgeschrägte oder gerundete Form zu geben.After the above-described production of the recess V, the embossing anvil 4 is then moved away from the starting material W and a trimming unit 6 shown in Figures 1 and 4, which has a trimming knife 7, is brought under the recess of the starting material W. The trimming unit 6 having the trimming knife 7 now serves to cut through the strip or web-shaped starting material W to form the first end G' of the object G to be produced and to contour the wedge-shaped end G 1 accordingly. In the case shown here, the trimming knife 7 of the trimming unit 6 has a - simplified - U-shaped form and has three trimming elements 7a-7c, wherein the trimming element 7a serves to cut through the starting material W in its transverse direction. The two outer trimming elements 7b and 7c serve to separate corner areas of the starting material W 1 in order to give the wedge-shaped end G' of the object G to be produced - as can be seen from Figure 6 - a slightly bevelled or rounded shape.
Selbstverständlich ist das beschriebene Verfahren nicht auf den Einsatz eines derartig konturierten Beschneidemessers 7 beschränkt. Vielmehr ist es möglichOf course, the method described is not limited to the use of such a contoured trimming knife 7. Rather, it is possible
.J1 i. >. ·.J 1 i. >. ·
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(fast) beliebig geformte Beschneidemesser 7 zu verwenden um dem Ende G' des herzustellenden Gegenstands G eine entsprechende Kontur zu geben.to use (almost) arbitrarily shaped trimming knives 7 in order to give the end G' of the object G to be produced a corresponding contour.
Das Durchtrennen des Ausgangswerkstoffs W durch das Beschneidemesser 7 der Beschneideeinheit 6 erfolgt nun entsprechend der vorstehend beschriebenen Herstellung der Vertiefung V, derart, daß die Ultraschalleinheit 2 und somit die Sonotrode 3 in Richtung des Pfeils P der Figur 3 zugestellt wird, so daß die Arbeitsfläche 31 der Sonotrode 3 die erste Oberfläche W des Ausgangswerkstoffs W beaufschlagt, wodurch dieser gegen das Beschneidemesser 7 der Beschneideeinheit 6 gedrückt wird, mit der Folge, daß das Beschneidemesser 7 den Ausgangswerkstoff W durchtrennt. Hierbei wird bevorzugt, daß bei diesem Beschneidevorgang die Sonotrode 3 wiederum zwecks Erweichung des Ausgangswerkstoffs W Ultraschallschwingungen emittiert. Nach dem Durchtrennen des Ausgangswerkstoffs W wird dann die Beschneideeinheit 6 wiederum von der zweiten Oberfläche W" des Ausgangswerkstoffs W wegbewegt.The cutting of the starting material W by the trimming knife 7 of the trimming unit 6 now takes place in accordance with the production of the recess V described above, in such a way that the ultrasonic unit 2 and thus the sonotrode 3 are fed in the direction of the arrow P in Figure 3, so that the working surface 3 1 of the sonotrode 3 acts on the first surface W of the starting material W, whereby this is pressed against the trimming knife 7 of the trimming unit 6, with the result that the trimming knife 7 cuts through the starting material W. In this case, it is preferred that during this trimming process the sonotrode 3 again emits ultrasonic vibrations in order to soften the starting material W. After the starting material W has been cut through, the trimming unit 6 is then moved away from the second surface W" of the starting material W.
Natürlich ist es auch hier möglich, daß anstelle der Zustellbewegung der Sonotrode 3 eine entsprechende Zustellbewegung der Beschneideeinheit 6 oder eine gleichzeitige Zustellbewegung sowohl der Ultraschalleinheit 2 als auch der Beschneideeinheit 6 vorgesehen werden kann.Of course, it is also possible here that instead of the feed movement of the sonotrode 3, a corresponding feed movement of the trimming unit 6 or a simultaneous feed movement of both the ultrasonic unit 2 and the trimming unit 6 can be provided.
Nachdem nun derart das erste Ende G* des aus dem band- oder bahnförmigen Ausgangswerkstoff W herzustellenden Gegenstands G produziert wurde, wird der Ausgangswerkstoff W um die gewünschte Länge des Gegenstands G weiterbewegt und sein zweites Ende G" wird wie vorstehend beschrieben hergestellt. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß das zweite Ende G" des Gegenstands G entsprechend dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten ersten Ende G1 konfiguriert ist, da es das beschriebene Verfahren in einfacher Art und Weise erlaubt, sowohl den Prägeamboß 4 und/oder die Beschneideeinheit 6 leicht auszuwechseln, so daß auch innerhalb eines einzigen Gegenstands G unterschiedlich konfigurierte Enden G* möglich sind: Durch das Auswechseln des dargestelltenAfter the first end G* of the object G to be manufactured from the strip or web-shaped starting material W has been produced in this way, the starting material W is moved further by the desired length of the object G and its second end G" is produced as described above. It is not necessary for the second end G" of the object G to be configured in accordance with the first end G 1 shown in Figures 5 and 6, since the method described allows both the embossing anvil 4 and/or the trimming unit 6 to be easily replaced in a simple manner, so that even within a single object G, differently configured ends G* are possible: By replacing the shown
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Prägeambosses 4 mit der einen definierten ersten Keilwinkel aufweisenden Arbeitsfläche 5 gegen einen anderen, eine Arbeitsfläche 5 mit einem anderen Keilwinkel aufweisenden Prägeamboß ist es leicht möglich, an einem Gegenstand G keilförmige Enden G' mit unterschiedliche Keilwinkeln vorzusehen. Durch die Verwendung eines zum in den Figuren 3 und 4 dargestellten Beschneidemesser 7 unterschiedlichen Beschneidemessers ist es einfach erreichbar, unterschiedlich konturierte Enden G' des Gegenstands G herzustellen.By comparing an embossing anvil 4 with the working surface 5 having a defined first wedge angle against another embossing anvil having a working surface 5 with a different wedge angle, it is easily possible to provide wedge-shaped ends G' with different wedge angles on an object G. By using a trimming knife that is different from the trimming knife 7 shown in Figures 3 and 4, it is easy to produce differently contoured ends G' of the object G.
Bei der obigen Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Arbeitsfläche 3' der Sonotrode 3, welche gegebenenfalls beschichtet ist, um ein Anhaften des erwärmten Ausgangswerkstoffs W zu verhindern, unstrukturiert ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, die Arbeitsfläche 3' der Sonotrode 3 mit einer Struktur (Riffelung, Rillung) zu versehen, um in die erste Oberfläche W des Ausgangswerkstoffs W im Bereich seines Endes G1 eine entsprechende Oberflächenstruktur einzubringen. In entsprechender Art und Weise ist es möglich, daß auch die Arbeitsfläche 5 des Prägeambosses 4 mit einer entsprechenden Struktur versehen ist, um - auch - in die zweite Oberfläche W" des Endes G' des Gegenstands G eine zur Oberflächenstruktur des die Arbeitsfläche 5 korrespondierende Struktur einzubringen.In the above description, it is assumed that the working surface 3' of the sonotrode 3, which is optionally coated to prevent the heated starting material W from adhering, is unstructured. However, it is also possible to provide the working surface 3' of the sonotrode 3 with a structure (corrugation, grooving) in order to introduce a corresponding surface structure into the first surface W of the starting material W in the region of its end G 1. In a corresponding manner, it is also possible for the working surface 5 of the embossing anvil 4 to be provided with a corresponding structure in order to - also - introduce a structure corresponding to the surface structure of the working surface 5 into the second surface W" of the end G' of the object G.
Bei der obigen Beschreibung wird desweiteren davon ausgegangen, daß das Einbringen der Vertiefung V in den Ausgangswerkstoff W und das Beschneiden des Ausgangswerkstoffs W durch die Beschneideeinheit 6 innerhalb einer einzigen Vorrichtung 1 durchgeführt wird, so daß es hierzu erforderlich ist, nach der Herstellung der Vertiefung V den Prägeamboß 4 wegzubewegen und an seiner Stelle die Beschneideeinheit 6 zu positionieren. Es ist aber auch möglich, daß die Herstellung der Vertiefung V in einer ersten Vorrichtung 1 und das Beschneiden dann in einer zweiten Vorrichtung 1, die anstelle des Prägeambosses 4 dann die Beschneideeinheit 6 aufweist, hintereinander durchgeführt wird.The above description also assumes that the introduction of the depression V into the starting material W and the trimming of the starting material W by the trimming unit 6 are carried out within a single device 1, so that after the depression V has been produced, it is necessary to move the embossing anvil 4 away and position the trimming unit 6 in its place. However, it is also possible for the depression V to be produced in a first device 1 and the trimming to be carried out one after the other in a second device 1, which then has the trimming unit 6 instead of the embossing anvil 4.
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