EP3466666A1 - Vorrichtung zum kompressionsziehen von flächigem fasermaterial - Google Patents

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EP3466666A1
EP3466666A1 EP18198891.6A EP18198891A EP3466666A1 EP 3466666 A1 EP3466666 A1 EP 3466666A1 EP 18198891 A EP18198891 A EP 18198891A EP 3466666 A1 EP3466666 A1 EP 3466666A1
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EP
European Patent Office
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punch
holder
stamp
pleat
drive
Prior art date
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Granted
Application number
EP18198891.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3466666B1 (de
Inventor
Marek Hauptmann
Thomas Bödrich
Alexander Lenske
Johannes Ziske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Dresden
Original Assignee
Technische Universitaet Dresden
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Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Dresden filed Critical Technische Universitaet Dresden
Publication of EP3466666A1 publication Critical patent/EP3466666A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3466666B1 publication Critical patent/EP3466666B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B—MAKING CONTAINERS OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B50/00—Making rigid or semi-rigid containers, e.g. boxes or cartons
    • B31B50/59—Shaping sheet material under pressure
    • B31B50/592—Shaping sheet material under pressure using punches or dies

Definitions

  • the invention relates to a device for compression drawing of flat fiber material, comprising a punch, which is designed for cooperation with a drawing die in a forming process, and a fold holder, wherein the punch is longitudinally movably guided with a degree of freedom for movement in or parallel to a stamp symmetry axis
  • the pleat holder comprises a pleat holder guide cylinder adapted to cooperate with a pleat holder guide sleeve such that the pleat holder is longitudinally movably guided with one degree of freedom for movement in or parallel to the pleat holder axis of symmetry, the movement being relative to a frame, and at least the pleat holder guide sleeve fixed to movement Frame is connected.
  • the pleat holder is designed as a segmented pleat holder, it also has only one pleat holder symmetry axis, which is considered to be arranged in the center or in the case of a circle deviating contour in the center of gravity of all segments of the segmented pleat holder.
  • the compression drawing of flat fiber material is particularly suitable for the production of three-dimensional molded parts.
  • the use of fiber material for molded parts has been known for a long time, but because of the lack of quality of known and applied methods, it has become a niche existence without wider application.
  • compression forming has been used to develop a process that makes it possible to produce molded parts of higher quality.
  • the blank is clamped when pulled. This results in greater potential applications: Without a need for post-processing or lamination to mask quality defects, more cost-effective molded parts can be produced. These are now often used as packaging.
  • thermoforming The transformation of plastic films and semifinished products to 3-D moldings is carried out by the thermoforming process, which is often misunderstood in practice with the term thermoforming.
  • the thermoforming of plastics is based on the heating of the material to a temperature in which the material has a pronounced flow behavior. The material is fixed on all sides and then drawn out of its thickness into the mold with the help of its plastic deformability (primarily elongation in the range of 30 - 300%).
  • fluidic pressure media compressed air, vacuum
  • the final shape is always formed by the pressure medium.
  • the material is controlled to selectively reach its flow state preheated and cooled in the tools to solidify again.
  • thermoforming as such includes, unlike thermoforming, forming from a flat blank without a targeted change in thickness. Accordingly, both processes are technologically fundamentally different and also subject to the implementation in machines according to different conditions.
  • thermoforming machines and the pursued technological solutions for the forming of plastic films are not suitable for the forming of cardboard by compression drawing.
  • paperboard does not show any pronounced flow behavior, in particular not with multiaxial stretching. Even with specially equipped special qualities only strains of 2 to 12% can be achieved.
  • the deep drawing of sheet metal is from the basic point of view, the compression drawing of cardboard more similar than the thermoforming.
  • deep drawing sheet metal a flat blank, the blank, clamped with a hold-down and applied a defined force.
  • the stamp usually pulls the material cold into the drawing ring. Due to the state of stress, flow sets in the material, which compensates for the geometric excess of material. The material is only used up to the yield point, so that wrinkles and tears are prevented.
  • the drawing gap (between the punch and the drawing ring) is greater than the material thickness. The surface contact with the drawing ring is dissolved immediately after deformation in order to avoid the extremely high friction further.
  • the wrinkles extend to below the fold holder and ensure a strong thickening with higher molding.
  • Dehydration of the fiber material is a central task in compression drawing to achieve new bonds in the cellulosic fibrous structure and minimize shape deviation. These are the Ziehbüchse and their exposure to the molded part under compression of importance.
  • the shrinkage of the material usually leads to adhesion of the molding to the stamp, which leads to the need for a technical stripping solution.
  • the publication DE 10 2013 107 931 A1 describes a very similar method, but the sheet material is not present as a blank, but this is made only in a preliminary step of a roll of material.
  • packaging machines molding machines or molding, filling or forming, filling and sealing machines
  • packaging machines molding machines or molding, filling or forming, filling and sealing machines
  • the object of the device according to the invention is to minimize the size of the forming unit as the core element of a continuous machine such that the entrainment of multiple running, in particular similar forming units on a rotary, possible and the spatial freedom for inserting and centering the blank when engaging two rotary in one another is created and at the same time the high demands on the accuracy of the tool movements to each other and the rigidity of the arrangement are met with minimal tendency to clamp.
  • the object of the invention is achieved by a device for compression drawing of flat fiber material, comprising a punch with a stamp symmetry axis, designed to cooperate with a drawing die in a forming process, and a fold holder with a Faltenhaltersymmetrieachse.
  • the fold holder presses the flat fiber material against a base plate, is introduced into the draw die.
  • the fiber material with defined bias and especially adjustable wrinkling is formed.
  • the drives of the fold holder and stamp are arranged coaxially according to the present invention, wherein z. B. one of the drives, in particular the Faltenhalterantrieb having a hollow rotor, in the interior of the punch drive finds room.
  • the pleat holder drive then has to apply a force which corresponds to the sum of the pulling force and the pressing force of the pleat holder.
  • a single and moreover less rigid guidance of the pleat holder is sufficient, since no eccentric force on the pleat holder by outside of the axis of symmetry arranged, therefore particularly stiff and difficult running guides must be compensated. This also represents a major advantage, as it makes the device lighter, cheaper and at the same time functionally reliable.
  • the punch has a punch guide cylinder adapted to cooperate with a punch guide bushing such that the punch is longitudinally movably guided with one degree of freedom for movement parallel to the punch axis without tilting or jamming.
  • the stamp moves exactly on the drawing die and ensures a precise forming process.
  • the pleat holder includes a pleat-holder guide cylinder configured to cooperate with a pleat-holder guide bushing such that the pleat-holder is longitudinally movably guided with one degree of freedom for movement parallel to the pleat-holder axis of symmetry without tilting or pinching.
  • the movement is provided relative to a frame and at least the fold holder guide bush is immovably connected to the frame, ie it is only detachable by disassembly with appropriate design and otherwise firmly connected.
  • the fold holder guide bush is integrally connected to at least one first fold holder actuator element and together with this forms a fold holder stator.
  • the pleat-holder guide cylinder is integrally connected to at least one second pleat-holder actuator element and together with it forms a pleat-holder rotor.
  • the Faltenhalterstator and the Faltenhaltermatir are provided for cooperation as a Faltenhalterantrieb.
  • the punch axis of symmetry and the pleat holder axis of symmetry are identical, have the same location, orientation and course, that is to say the pleat symmetry axis.
  • the entire device for compression drawing has in its essential parts on a coaxial structure. This is especially true in a rotationally symmetrical structure.
  • the decisive axis of symmetry is formed by the totality of the segments, i. H. with a round contour, in its center or with an asymmetrical contour in its center of gravity.
  • a match of the axes of symmetry is in essence also an exact match, it is not limited.
  • a preferred embodiment provides that the Faltenhalterstator is immovably connected to the frame.
  • the stamp stator is integrally connected to the fold holder guide cylinder, both together form an element.
  • the folding holder guide cylinder thus forms at the same time the punch guide bush in which the punch rotor is mounted longitudinally movable. Because the hollow, hollow-cylindrical, rotationally symmetrical cross-section, folding holder guide cylinder has the required actuator elements on its inner wall, it can serve as a stamp stator.
  • the stamp as a conventional electromechanical axis with a mechanical transmission path, z. B. a spindle drive, as well electric spindle-nut linear axis, is combined with a fold holder described above as a direct drive.
  • a direct drive imparts a greater force than a direct drive as described below, but is disadvantageous in terms of poorer dynamics.
  • the punch drive there are no increased dynamic requirements for the punch drive, in contrast to the regulation of hold-down force profiles.
  • an "indirect" linear drive as a punch drive is possible in which a transmission between the linear drive and punch is inserted, which transmits the drive energy of the linear drive to the punch.
  • the punch guide bushing is integrally connected to a first stamp actuator element and together with this forms a stamp stator.
  • An actuator element is a subelement of an actuator, for. B. the winding or at least one permanent magnet of an electric drive or a piezoelectric element.
  • the punch guide cylinder is integrally connected to a second punch actuator element and forms together with this a punch rotor, wherein the punch stator and the punch rotor are provided for cooperation as a punch drive.
  • the Faltenhalterantrieb must apply the sum of the folding holder force and hold-down force, it is to be expected, given a limited space, that the realizable punch force is significantly smaller than in a punch drive, the which is supported directly on the frame.
  • the plunger holder drive in addition to the punching force, must apply either the full weight or, during the drawing process, part of the weight of the punch drive, resulting in additional power losses in the plunger holder drive.
  • the main advantage of a magnetic direct drive as an integrated drive in the fold holder is that no transmission path (eg threaded spindle or uniformly or unevenly translating gear) from the drive to the tool is required. This reduces disturbances of the control, which are caused by friction (up to self-locking in threaded spindles) or play. The entire arrangement can thus work much more directly and dynamically.
  • the punch guide cylinder is mounted in this embodiment, both within the punch guide bushing and, according to a preferred embodiment, at the same time longitudinally movably within the pleat holder guide cylinder.
  • the latter is not mandatory.
  • the stamper stator and the Faltenhalterstator are arranged in the same plane and the coupling of the Stempelstators to the frame via the Faltenhalter operationssbuchse by at least one coupling element between the stamp stator and Faltenhalter operationssbuchse is passed through at least one recess in the Faltenhaltercreater, the recess in the axial direction at least carried out so long that an unobstructed stroke of the pleat holder is made possible.
  • three coupling elements between the stamp stator and the fold holder guide bushing and correspondingly three recesses in the fold holder runner are provided.
  • the guide of the stamp can be designed so that the stamp during the entire course of movement or only on a first part of its course of movement and before immersion in the drawing die in the stamp guide bushing is performed. If the guide is only on one part, then the die takes over the further guidance as soon as the punch is immersed in it.
  • the punch drive or the fold holder drive is preferably designed as an electric linear drive. Both drives can be designed as electrical linear drive. As an example, piezoelectric actuators come into consideration, the applicability is highly dependent on the size. Screw drives, toothed racks or similar mechanically based drives are also possible.
  • first punch actuator element and the first fold holder actuator element are each designed as at least one winding and the second punch actuator element and the second fold holder actuator element are each designed as at least one permanent magnet or vice versa.
  • One or both of the main elements of electrodynamic actuators, in this case the first and the second punch actuator element and the first and the second fold holder actuator element often also include, in addition to the combination of winding and permanent magnet, in order to increase the force compared to the so-called ironless versions soft magnetic sections for guiding the magnetic flux. These are commonly referred to as soft magnetic flux guides or anchors.
  • a moving magnet drive means a drive with at least one moving permanent magnet (magnetic rotor), a moving coil drive a drive with at least one moving coil (reel rotor, Tauchspulantrieb) and a moving iron drive a drive with at least one moving soft magnetic flux guide (iron runner, armature).
  • An advantageous embodiment of the invention therefore comprises stamp actuators and / or Faltenhalteraktoren, in which an actuator element is designed as a soft magnetic flux guide (armature) and the other actuator element has at least one winding.
  • an actuator element is designed as a soft magnetic flux guide (armature) and the other actuator element has at least one winding.
  • the soft-magnetic flux guides can be designed, for example, as a core, yoke, pole piece or yoke.
  • the use of such soft magnetic flux guides known in the art are included in the invention, although not expressly mentioned in connection with the punch actuator elements and the fold holder actuator elements.
  • the electric linear drive in the narrow space between the fold holder guide bushing and Faltenhalter operationszylinder high-energy rare earth magnets comprises.
  • sintered neodynium-iron-boron magnets with the highest possible energy density or sintered samarium-cobalt magnets which can be used at higher temperatures are considered.
  • the guide between the Faltenhalter operationsszylinder and the Faltenhalter operationssbuchse and / or between the punch guide cylinder and the punch guide bush as Wälz Entryen or highest Precision requirements also as aerostatic guides, so-called air bearings, or especially designed for small travel distances as spring guides.
  • the electric linear drive comprises a control device which has a position-controlling or position-controllable control, for example a cascaded or a flatness-based control, or a force-controlled or force-regulating or a force-controllable or a force-controlling or force-controlled or a force-controlled Control enabled.
  • a position-controlling or position-controllable control for example a cascaded or a flatness-based control, or a force-controlled or force-regulating or a force-controllable or a force-controlling or force-controlled or a force-controlled Control enabled.
  • a position control for. B. the punch drive, or a controlled closing of the fold holder in the direction of the base plate possible until the force increases and the control device switches to control the Faltenhalterkraft.
  • a flatness-based control must m.E. not explicitly mentioned, this is a variant of a position control.
  • Another, previously widespread variant of the position-regulating control is the so-called cascade control.
  • Position regulating or controlling control is conceptually more precise, since the actual drive, but not the control position is controlled. The same applies to the terms of the force-controlled or the force-regulating or the force-controlling or force-controllable control.
  • the pressure force of the pleat holder can be adjusted and continuously adapted to the respective requirement over the drawing process. Particularly important are these options for control in the event that the runner of the fold holder is also the stator of the punch. Then the fold holder drive must apply in addition to the platen holder force and the punch force in the frame derived. In order to always have optimum forces acting on punch and plunger holder, an accurate control and regulation of the drives is required.
  • the advantages of this direct arrangement are the high dynamics and the avoidance of a transmission path with the associated interference potential.
  • the force curve over the punch position at the fold holder must be matched to the drawing gap, the inlet radius and the material. Due to the inhomogeneity of the material intended for compression drawing, there is a transitional area with risk of cracking. The approach to this transitional area is necessary in the interest of optimum drawn part quality. However, a crack at the randomly distributed material vulnerabilities must be avoided. Force peaks when switching from position to force control slow down the cycle; inadequate control dynamics can not implement the curve sufficiently well in the cycle time of approx. 0.1 ... 0.2 sec.
  • a one-piece fold holder preferably with only one Faltenhalterantrieb provided.
  • a segmented fold holder with a plurality of segments which are independently controllable at least in groups, each with its own fold holder drive, is provided. It is a total or segmentally force-controllable or force-controllable, alternatively position-controlled control provided, which in particular also exerts over the course of the compression pulling operation variable folding force.
  • each segment has a separate, individually controllable first fold holder actuator element and second fold holder actuator element.
  • a segmented fold holder which exerts a segment-wise, spatially resolved, force-controllable or force-controllable, time-resolved, fold-holding force variable over the course of the compression drawing process.
  • the first Faltenhalteraktorelement and the second Faltenhalteraktorelement are executed segmented in the case.
  • fold holder segments are provided, which are arranged on the blank of a molded part facing surface fold holder and provided for contact with the blank, wherein the fold holder segments are movable relative to the fold holder by means of Faltenhaltersegmentantrieben.
  • the Faltenhaltersegmentantriebe are small direct drives, which can then be arranged and active in different numbers and arrangement, in particular depending on the geometry of the blank used. This can vary widely with the same footprint.
  • the design of the force requirement can be adapted exactly to the respective needs of the fiber orientation in each case. This avoids having to design the drives or a single drive of a pleat holder without segmentation excessive.
  • segment bridges are preferably led outside.
  • the electrical linear direct drives are preferably designed as at least single-phase moving magnet drives, at least single-phase moving coil drives or at least single-phase moving iron drives.
  • a moving magnet drive means a drive with at least one moving permanent magnet (magnetic rotor), a moving coil drive a drive with at least one moving coil (reel rotor, Tauchspulantrieb) and a moving iron drive a drive with at least one moving soft magnetic flux guide (iron runner, armature).
  • the individually driven and moved segments may also have different surface properties (e.g., coating, textures, etc.) according to the grain direction.
  • the surface can be adapted to the requirements of the material used in each case, for example with regard to the desired friction.
  • the segmented fold holder has such a construction that the regulation of the pressure on the fiber material is realized by at least one moving-magnet drive, at least one moving-coil drive or at least one moving-iron drive becomes.
  • the regulation of the pressure on the fiber material is realized by at least one moving-magnet drive, at least one moving-coil drive or at least one moving-iron drive becomes.
  • larger Faltenhalterhübe may require depending on the geometry of the Umformteils.
  • single-phase direct drives can be used. The exact lift dimension depends on the concrete design, under certain circumstances 25 or even 30mm stroke can be realized with single-phase direct drives.
  • multiphase direct drives or a serial arrangement of a slow feed drive (eg spindle) and a quickly controllable direct drive are provided.
  • the drive can alternatively also take place indirectly via a drive deflected by means of a lever drive.
  • a particularly large stroke requires maintenance and assembly movement of the entire pleat holder. This is in a preferred embodiment by a Toggle construction realized.
  • Their drive can be carried out both electro-mechanically and electro-pneumatic (pneumatic drive).
  • the segmentation develops particular advantages in the setting of a defined pressure curve in the contact surface between the fold holder and blank of the molded part.
  • a defined pressure curve in the contact surface between the fold holder and blank of the molded part.
  • interventions, z. As for retrofitting or maintenance, impossible, but at least ineffective.
  • this also leads to high production costs and because of the numerous components.
  • the flexibility of driving active elements does not interfere with the machine structure and are not visible.
  • a surface pressure pattern can also be specified depending on the shape and format change without having to completely change the machine structure.
  • a demolding device which is designed as a cutting device and combined with a wiper edge.
  • the punch drive is controllable in a forward movement and a backward movement, so that the punch is withdrawn dosed after the molding process.
  • An alternative solution for demolding the molded part formed from the fiber material, which adheres in the die or on the stamp is a demolding device, which can exert media pressure on the molded part.
  • the media pressure must be fed via the stamp into the area between the stamp base and the molded part.
  • Another solution is to apply a vacuum to the molding to peel it off the stamp.
  • an ejector may be provided which ejects the molding from the die.
  • a particularly advantageous solution provides that the media pressure is not supplied, but is generated in the stamp itself.
  • a plunger which is longitudinally movably driven in a bilaterally open air passage in the interior of the punch.
  • the media pressure here the compressed air
  • the drive of the plunger ram is preferably carried out by a linear drive, for example by an electric linear drive.
  • a linear drive is designed so that the plunger can be moved up and down in the air duct, in particular by the proposed drive.
  • the plunger is sealed against the wall of the air duct, so that the air compressed in front of the plunger plunger can only leave the air duct via the air outlet opening.
  • a driven die tappet An alternative to this is provided by a driven die tappet.
  • the vacuum is caused by a die tappet which is longitudinally moveable in the draw die.
  • the die tappet is controllable as an ejector.
  • the drive of the die tappet has a similar structure to that of the die tappet.
  • An ejector actuator element is controllable and interacts with the die tappet, in particular a second actuator element provided there, for example a permanent magnet, if the ejector actuator element is designed as one or more windings.
  • the aim of the device according to the invention is to minimize the size of the forming unit as a core element of a continuous machine in such a way that it is possible to carry multi-stage forming units on a rotary machine.
  • the device according to the invention has only one drive for the pleat holder, while according to the state of the art two synchronously running drives were provided which were intended to ensure an absolutely necessary uniform contact pressure of the pleat holder on the blank.
  • two synchronously running drives were provided which were intended to ensure an absolutely necessary uniform contact pressure of the pleat holder on the blank.
  • distortions due to possible asynchronisms of the two drives are recorded, which are typical in the use of electrical drives, because small differences in position during the motion processes always creates a deviation. Even the slightest deviation can lead to high stresses on the mechanism, which then lead to the loss of parallelism and thus the uniform force distribution when clamping the pleat holder, but at least to increased bearing load and thus increased wear.
  • the stamp is centrally stabilized in the preferred embodiment in the form of an integrated guide together with the fold holder and does not require a separate guide carriage, as is the case with known solutions.
  • the punch can be performed directly in the inner part of the guide bush, for example by a rolling or sliding bearings or only by the guide bush itself. For this it is advantageous if they z. B. made of brass.
  • the solution of the invention, the stamp is supported friction.
  • the support can be limited to the first part of the course of movement of the stamp. This results in a short cylindrical guide surface and consequently a low height of the entire unit.
  • the punch leaves the guide or support surface as it moves, it must be ensured that it is reinserted into the guide bushing on the return stroke.
  • the punch is designed so long that the guide or support is maintained throughout the entire punch stroke, which For example, by a correspondingly longer design of the stamp is possible. In this case, the whole unit builds up a bit higher.
  • the entire forming unit is preferably modular and can be disassembled and replaced separately from the other units of the rotary.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view, except for the punch, an embodiment of a Kompressionsziehong 100, are arranged coaxially in the punch drive 110 and Faltenhalterantrieb 112, wherein the Faltenhalterantrieb 112 has a hollow, in particular hollow cylindrical Faltenhaltermatir 112b, in the interior of the punch drive 110 with its punch rotor 110b takes place.
  • the FaltenhalterIFFr 112b of the Faltenhalterantriebs 112 is integrally connected to the punch guide bushing 106 of the punch 121 and at the same time forms the punch stator 110a of the punch drive 110.
  • the same component serves as Faltenhalter operationszylinder 124 of the folding holder 123 and is therefore connected to this frontally.
  • the punch rotor 110b of the punch drive 110 simultaneously represents the guide cylinder 126 of the punch 121. Guide cylinder 126 and punch 121 are both connected to each other at the front.
  • the stamp stator 110a has a first stamp actuator element 116, here embodied as a winding, and a second stamp actuator element 117, here designed as a permanent magnet.
  • a winding is also provided as a first fold holder actuator element 118 and a permanent magnet as a second fold holder actuator element 119. Between the respective first and the second actuator element, the desired, controllable force effect of the drives unfolds.
  • the pleat holder driver 112 then has to apply a force corresponding to the sum of the pulling force of the punch 121 against the drawing die 122 and the pressing force of the folding holder 123 against the base plate 109.
  • an electronically coupled control of both drives, the punch drive 110 and the fold holder drive 112 is required. This arrangement offers a particularly small space, especially a low height.
  • a blank of flat fiber material is inserted into the gap between the base plate 109 and the fold holder 123, for which purpose the punch 121 must be moved so far upwards that this gap is freely accessible.
  • the pleat holder 123 is moved by the pleat holder driver 112 in such a manner that the pleat holder 123 presses against the base plate 109 and exerts a defined clamping force on the blank.
  • the punch driver 110 is activated and moves toward the drawing die 122, drawing the blank, which is tensioned by the pressing force of the folding holder 123, under compression into the drawing gap between the punch 121 and the drawing die 122.
  • the coaxial design of the compression drawing device according to the invention can be recognized by the superimposed axes, the stamp symmetry axis 130 and the folding holder symmetry axis 132.
  • Fig. 2 shows a schematic and, apart from the punch, cut view of another embodiment of a compression draw unit 200 according to the invention with a further coaxial drive solution.
  • This provides that the punch drive 210 with the punch stator 210a and the fold holder drive 212 with the fold holder stator 212a are each fixedly connected to the frame 208, so that the forces that occur when clamping in the fold holder 223 and during the compression drawing of a blank are immediately (resp ., Via a fixed connection between stamp stator 210a and fold holder stator 212a), but above all without moving parts in the force path, via the frame 208 are derived.
  • the fold holder 223 is connected to the guide cylinder 224, which also serves as a runner 212b of the fold holder drive 212.
  • the guide cylinder 224 is designed as a hollow cylinder, so that in its interior the punch 221 or its punch guide cylinder 226 is longitudinally movably storable.
  • the Faltenhalterstator 212 a of the Faltenhalterantriebs 212 is directly connected to the frame 208 or, as shown here, with the Faltenhalter operationsbuchse 204 frontally fixed.
  • the stamp drive 210 comprises the stamp stator 210 a, which at the same time comprises the guide bush 204 and is connected directly to the frame 208.
  • the stamp runner 210b at the same time forms the stamp guide cylinder 226 of the punch 221.
  • the procedure of the compression drawing operation when the punch 221 dips into the drawing die 222 and the function of the drives correspond to that Fig. 1 described.
  • a first punch actuator element 216 implemented as a coil
  • a second punch actuator element 217 implemented as a permanent magnet
  • stamp symmetry axis 230 and the fold holder symmetry axis 232 overlap one another, because the inventive apparatus for compression drawing also in the embodiment according to FIG Fig. 2 is constructed coaxially.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of a punch 121, 221 of an embodiment of a compression draw unit 100, 200 according to the invention.
  • the punch 121, 221 has in its interior a cylindrical air duct 304, which is equipped with a plunger 310.
  • the plunger 310 cooperates with the air duct 304 so that in the gap between the wall of the air duct 304 and the plunger 310 no air can flow past.
  • an air pressure builds up in front of the plunger 310 when it moves longitudinally in the air channel 304.
  • This effect is used in order to press off a molded part from the punch 121, 221 with the air pressure present at an air outlet opening 306.
  • the movement of the plunger 310 must be controllable.
  • the drive of the plunger 310 is effected by a compressor actuator element 216, for example a winding, which cooperates with a corresponding actuator element (not shown) in the plunger 310 and causes the movement.
  • Fig. 4 1 shows a schematic sectional representation of a drawing die 122, 222 of an embodiment of a compression draw unit 100, 200.
  • a die tappet 410 is arranged longitudinally movable and drivable by the ejector actuator element 416. This acts together with a further actuator element in the die tappet 410 so that there is a controllable movement of the die ram 410.
  • This can be used to either create a vacuum in the recess of the drawing die 122, 222 and thereby withdraw the molding from the punch or the die tappet 410 serves as a mechanical ejector and ejects the in the recess of the drawing dies 122, 222 clamping molding.
  • Fig. 5 shows a schematic sectional view of another embodiment of a compression draw unit 500 according to the invention.
  • Both the punch 521 and the fold holder 523 with their symmetry axes 530, 532 are driven relative to the frame 508.
  • the punch drive 510 and the fold holder drive 512 serve this purpose.
  • the punch 521 is shown in a deflected illustration and sinks into the pull dies 522. In this case, a molded part 505 is formed.
  • Fig. 6 shows a schematic representation from above of a folding holder 523 of another embodiment of a Kompressionsziehü invention. Concealed behind the pleat holder 523, the pleat holder segments 524 are shown. Each pleat holder segment 524 has two pleat holder segment drives 513 that allow for uniform movement and force of each pleat holder segment 524. The preferred combination of pleat holder 523 and pleat holder segments 524 provides high dynamics with sufficient stroke of the entire assembly.

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum Kompressionsziehen von flächigem Fasermaterial, umfassend einen längsbeweglich geführten Stempel (121, 221, 521) mit einem Stempelführungszylinder (126, 226), sowie einen Faltenhalter (123, 223, 523) mit einem Faltenhalterführungszylinder (124, 224), der in einer mit einem Gestell (108, 208, 508) verbundenen Faltenhalterführungsbuchse (104, 204) längsbeweglich geführt ist, wobei die Stempelsymmetrieachse und die Faltenhaltersymmetrieachse dieselbe Lage aufweisen, die Faltenhalterführungsbuchse zur Bildung eines Faltenhalterstators (112a, 212a) mit wenigstens einem ersten Faltenhalteraktorelement (118, 218) einstückig verbunden ist, der Faltenhalterführungszylinder zur Bildung eines Faltenhalterläufers (112b, 212b) mit wenigstens einem zweiten Faltenhalteraktorelement (119, 219) einstückig verbunden ist, wobei der Faltenhalterstator und der Faltenhalterläufer einen Faltenhalterantrieb bilden, die Stempelführungsbuchse (106, 206) zur Bildung eines Stempelstators (110a, 210a) einstückig mit einem ersten Stempelaktorelement (116, 216) verbunden ist, der Stempelführungszylinder (126, 226) zur Bildung eines Stempelläufers (110b, 210b) mit einem zweiten Stempelaktorelement (117, 217) einstückig verbunden ist, wobei der Stempelstator und der Stempelläufer einen Stempelantrieb bilden, wobei der Faltenhalterstator (112a, 212a) bewegungsfest mit dem Gestell verbunden ist, und wobei der Stempelstator (110a, 210a) bewegungsfest mit dem Gestell (208, 508) verbunden ist oder einstückig mit dem Faltenhalterführungszylinder (124) verbunden ist und der Faltenhalterführungszylinder (124) zugleich die Stempelführungsbuchse (106) bildet, in der der Stempelläufer (110b) längsbeweglich gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kompressionsziehen von flächigem Fasermaterial, umfassend einen Stempel, dieser ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Ziehmatrize bei einem Umformvorgang, und einen Faltenhalter, wobei der Stempel mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung in oder parallel zu einer Stempelsymmetrieachse längsbeweglich geführt ist, wobei der Faltenhalter einen Faltenhalterführungszylinder aufweist, ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Faltenhalterführungsbuchse in der Weise, dass der Faltenhalter mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung in oder parallel zu der Faltenhaltersymmetrieachse längsbeweglich geführt ist, wobei die Bewegung relativ zu einem Gestell vorgesehen und zumindest die Faltenhalterführungsbuchse bewegungsfest mit dem Gestell verbunden ist. Ist der Faltenhalter als ein segmentierter Faltenhalter ausgeführt, so weist er auch nur eine einzige Faltenhaltersymmetrieachse auf, die als im Zentrum oder bei von der Kreisform abweichender Kontur im Schwerpunkt aller Segmente des segmentierten Faltenhalters angeordnet gilt.
  • Das Kompressionsziehen von flächigem Fasermaterial ist insbesondere zur Herstellung dreidimensionaler Formteile geeignet. Der Einsatz von Fasermaterial für Formteile ist seit langem bekannt, fristete jedoch wegen der mangelnden Qualität bekannter und angewandter Verfahren ein Nischendasein ohne breitere Anwendung. Inzwischen wurde mit dem Kompressionsziehen ein Verfahren entwickelt, das Formteile mit einer höheren Qualität herzustellen ermöglicht. Im Unterschied zum Pressformen erfolgt eine Klemmung des Zuschnitts beim Ziehen. Dadurch ergeben sich größere Einsatzmöglichkeiten: Ohne ein Erfordernis von Nachbearbeitung oder Kaschierung, um Qualitätsmängel zu verdecken, können kostengünstigere Formteile erzeugt werden. Diese finden inzwischen häufig als Packmittel Anwendung.
  • Die Umformung von Kunststoffen oder Metallen einerseits und die Umformung von Fasermaterial (nachfolgend beispielhaft anhand von Karton erläutert) andererseits unterscheiden sich derart fundamental voneinander, dass trotz etwaiger äußerlicher Ähnlichkeiten zwischen Tiefziehen von Metallblech, Thermoformen von Kunststofffolien und Kompressionsziehen von Faserwerkstoffen eine Übertragung von technologischen Lösungen nicht möglich ist.
  • Die Umformung von Kunststofffolien und -halbzeugen zu 3-D-Formteilen erfolgt durch das Verfahren Thermoformen, was häufig in der Praxis missverständlich mit der Bezeichnung Tiefziehen bedacht wird. Das Thermoformen von Kunststoffen basiert auf der Erwärmung des Materials auf eine Temperatur, in der das Material ein ausgeprägtes Fließverhalten aufweist. Das Material wird allseitig fixiert und dann mit Hilfe seines plastischen Formänderungsvermögens (vorrangig Dehnung in Bereichen von 30 - 300 %) aus seiner Dicke heraus fließend in die Form gezogen. Dazu werden in der Regel fluidische Druckmedien (Druckluft, Vakuum) genutzt, ggf. wird mit einem Stempel vorgestreckt. Die finale Form wird aber immer durch das Druckmedium ausgeformt. Das Material wird zum gezielten Erreichen seines Fließzustandes kontrolliert vorgewärmt und in den Werkzeugen abgekühlt, um wieder zu erstarren.
  • Die Definition des Tiefziehens als solchem umfasst jedoch im Unterschied zum Thermoformen das Umformen aus einem flachen Zuschnitt ohne gezielte Veränderung der Dicke. Dementsprechend sind beide Verfahren technologisch grundlegend verschieden und auch in der Umsetzung in Maschinen entsprechend unterschiedlichen Bedingungen unterworfen.
  • Aus diesem Grund sind insbesondere übliche Thermoformmaschinen und die dabei verfolgten technologischen Lösungen für die Umformung von Kunststofffolien nicht für die Umformung von Karton durch Kompressionsziehen geeignet. Karton weist insbesondere kein ausgeprägtes Fließverhalten auf, insbesondere nicht bei mehrachsiger Dehnung. Selbst bei speziell ausgerüsteten Spezialqualitäten sind nur Dehnungen von 2 bis 12 % erreichbar.
  • Dem Tiefziehen von Metallblech ist vom grundsätzlichen Ablauf her das Kompressionsziehen von Karton ähnlicher als das Thermoformen. Beim Tiefziehen von Metallblech wird ein flach liegender Zuschnitt, die Ronde, mit einem Niederhalter geklemmt und eine definierte Kraft aufgebracht. Der Stempel zieht das Material meist kalt in den Ziehring ein. Im Material stellt sich aufgrund des Spannungszustandes ein Fließen ein, wodurch der geometrisch bedingte Materialüberschuss ausgeglichen wird. Das Material wird nur bis zur Fließgrenze beansprucht, so dass Falten und Reißer verhindert werden. Der Ziehspalt (zwischen Stempel und Ziehring) ist größer als die Materialdicke. Der Oberflächenkontakt mit dem Ziehring wird direkt nach der Verformung aufgelöst, um die extrem hohe Reibung weiterführend zu vermeiden.
  • Das Kompressionsziehen von Karton ist zwar in der Anordnung der Werkzeuge und oberflächlich betrachtet dem Tiefziehen von Metall ähnlich, da in beiden Fällen eine Klemmung des Zuschnitts vor dem Ziehvorgang erfolgt. Die Verfahren unterscheiden sich jedoch wesentlich in der Materialeinwirkung, in den physikalischen Wirkungen und nicht zuletzt den Maschinenanforderungen. Der flach liegende Kartonzuschnitt wird durch einen Faltenhalter mit einer definierten Kraft beaufschlagt und der Stempel zieht den Karton in eine Ziehbüchse ein, deren Spalt - dies stellt einen gravierenden Unterschied zum Tiefziehen von Metall dar - zum Stempel geringer ist als die Materialdicke. Durch das im Unterschied zu Metall nicht fließfähige Material entstehen Falten, die beim Kompressionsziehen nicht verhindert werden, sondern charakteristischer Bestandteil des Verfahrens sind. Die thermisch unterstützte Kompression in Dickenrichtung des Materials in der Ziehbüchse direkt nach Passieren des Umformradius, von der die Bezeichnung des Verfahrens herrührt, fixiert die Falten und stellt die Formhaltigkeit der Formteile sicher. Die Falten ziehen sich bis unter den Faltenhalter und sorgen für ein starkes Aufdicken mit höher werdendem Formteil.
  • Das Austrocknen des Fasermaterials ist eine zentrale Aufgabe beim Kompressionsziehen, um neue Bindungen in der zellulosen Faserstruktur zu erreichen und Formabweichung zu minimieren. Dazu sind die Ziehbüchse und deren Einwirkzeit auf das Formteil unter Kompression von Bedeutung.
  • Die Schrumpfung des Materials führt in der Regel zu einem Anhaften des Formteils am Stempel, was zur Notwendigkeit einer technischen Abstreiflösung führt.
  • Die Inhomogenität, Anisotropie und Hygroskopizität des Materials sowie die Kompression in Dickenrichtung als spezifische Prozessgrundlage machen eine vollkommen veränderte Arbeitsweise von Maschinen für das Kompressionsziehen, orientiert am spezifischen Materialverhalten, erforderlich. Die Übernahme von Eigenheiten und Lösungen aus den entfernteren Gebieten Thermoformen oder Tiefziehen von Metall ist in aller Regel trotz rein äußerlicher Ähnlichkeiten nicht möglich und erfolgt in der Praxis auch nicht.
  • Die bislang sehr häufig praktizierte Herstellung von 3-D-Formteilen aus Fasermaterial wie z. B. Karton findet vor allem in der Verpackungstechnik Anwendung und ist auf Prägegeometrien oder Anwendungen geringer Wertschöpfung wie Fertiggerichtetrays oder Käseschachteln mit einem einfachen geometrischen Spektrum beschränkt. Verfahren zum Kompressionsziehen von Karton, die in jüngerer Zeit bekannt wurden, ermöglichen ein deutlich erweitertes Geometriespektrum und verbessern gleichzeitig die Qualität der Formteile wesentlich.
  • So beschreibt die Druckschrift DE 10 2013 107 932 A1 ein Verfahren zum dreidimensionalen Umformen von flächigem Material wie Naturfasern, vor allem Papier oder Karton, durch Kompressionsziehen, hier noch als Tiefziehen bezeichnet. Dabei ist auch vorgesehen, dass ein Boden des Formteils während der Fertigung kalibriert oder geprägt wird, dass das Material vor, während oder nach dem Umformen befeuchtet und beheizt wird. Dies hat zum Ziel, dass die Geschmeidigkeit des Materials erhöht wird, was zu einer Bildung sehr kleiner Falten führt. Zudem ist ein zuvor befeuchteter Zuschnitt aus Fasermaterial leichter umzuformen. Zusätzlich ist bei entsprechendem Bedarf eine nachfolgende Aufweitung des zylindrischen Formenkörpers vorgesehen, sofern die letztlich gewünschte Form von der Zylinderform abweicht.
  • Die Druckschrift DE 10 2013 107 931 A1 beschreibt ein ganz ähnliches Verfahren, wobei aber das flächige Material nicht als Zuschnitt vorliegt, sondern dieser erst in einem einleitenden Schritt von einer Materialrolle gefertigt wird.
  • In Verpackungsmaschinen (Formmaschinen oder Form-, Füllmaschinen oder Form-, Füll- und Verschließmaschinen) ist ein solches bekanntes Verfahren auch in seiner zuvor beschriebenen, weiterentwickelten Form jedoch wegen der Besonderheiten des Fasermaterials, die in Widerspruch zu der benötigten Maschinenleistung steht, nicht einsetzbar.
  • Für eine getaktete Arbeitsweise sind bereits Konzepte bekannt, um das Verfahren zu integrieren. Die getaktete Arbeitsweise ist in der Stempelhubbewegung und der dafür notwendigen Zeit begründet und wurde bislang beim Kompressionsziehen als gegeben betrachtet. In der Konsumgüterbranche, wo derartige Verpackungsmaschinen regelmäßig zum Einsatz kommen, ist jedoch die hocheffektive und damit hochgeschwindigkeitsorientierte Arbeitsweise von Maschinen gefordert, um im Kostendruck das Verfahren und damit auch die Herstellung der Formteile aus Karton wirtschaftlich zu gestalten. Bisher vorstellbare und gewünschte Leistungsbereiche liegen bei 60 - 150 Takten (Formteile pro Minute), was jedoch im Widerspruch zu den verfahrenstechnischen Eigenheiten, insbesondere dem Zeitbedarf beim Kompressionsziehen von faserbasierten Materialien (Papier, Karton, Pappe, Vliesstoffen, ggf. in Struktur- oder Schichtverbunden mit Polymeren) bei neuen hohen Formteilqualitäten steht.
  • Spezifische Anforderungen des Verfahrens, die für die schnelle Arbeitsweise im Rahmen einer Verfahrensführung, wie sie nach dem Stand der Technik realisiert wird, einschränkend wirken können, sind die schnelle Einbringung einer ausreichenden Wärmeenergiemenge und die Beaufschlagung der Behälterwandung mit ausreichendem Pressdruck zur hinreichenden Verdichtung, um die Neubildung von Bindungen im zellulosebasierten Material zu ermöglichen. Die daraus resultierenden hohen Genauigkeiten für das Spaltmaß zwischen Ziehmatrize und Stempel, deren notwendige exakte Koaxialität zueinander und die dementsprechend auch hohen Anforderungen an die Steifigkeit der Werkzeuganordnung führen zu einem massiven Aufbau der Umformeinheit, der zu entsprechend massiver Bauweise der Maschine mit den einhergehenden Nachteilen für die Dynamik führt.
  • Bekannt ist auch eine Umformung in mehreren Stufen mit Nachformung durch Aufspreizen, Aufdehnen oder durch vor- und/oder nachgeschaltetes Prägen einzelner Regionen bzw. Zonen des Formteils. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine vor- oder zwischengeschaltete Konditionierung durch Zuführung von Wärmeenergie und/oder Feuchtigkeit vorzusehen.
  • Es handelt sich um einen stark reibungsbehafteten Vorgang. Die Eigenschaften des leicht reißenden, hygroskopischen und inhomogenen Materials mit geringer Eigenfestigkeit erfordern eine schonende Umformung, was bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen durch entsprechend hohe Beschleunigungen, Masseträgheiten und resultierende Schwingungen erschwert wird. Dies setzt insbesondere diskontinuierlichen Verfahrensabläufen, wie sie für die Umformung in mehreren Stufen mit Nachformung durch Aufspreizen, Aufdehnen oder durch Vor- und/oder nachgeschaltetes Prägen einzelner Regionen des Formteils erforderlich sind, Grenzen.
  • Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, die Baugröße der Umformeinheit als Kernelement einer kontinuierlichen Maschine derart zu minimieren, dass das Mitführen mehrfach ausgeführter, insbesondere gleichartiger Umformeinheiten auf einem Rundläufer, möglich und die räumliche Freiheit für das Einlegen und Zentrieren des Zuschnittes beim Eingriff zweier Rundläufer ineinander geschaffen wird und gleichzeitig die hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Werkzeugbewegungen zueinander und die Steifigkeit der Anordnung bei minimierter Klemmneigung erfüllt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Kompressionsziehen von flächigem Fasermaterial, umfassend einen Stempel mit einer Stempelsymmetrieachse, ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Ziehmatrize bei einem Umformvorgang, und einen Faltenhalter mit einer Faltenhaltersymmetrieachse. Der Faltenhalter drückt das flächige Fasermaterial gegen eine Grundplatte, in die Ziehmatrize eingebracht ist. Dadurch wird das Fasermaterial mit definierter Vorspannung und vor allem regulierbarer Faltenbildung umgeformt.
  • Alternativ zu der Lösung der aus dem Stand der Technik bekannten beabstandeten Antriebe sind nach der vorliegenden Erfindung die Antriebe von Faltenhalter und Stempel koaxial angeordnet, wobei z. B. einer der Antriebe, insbesondere der Faltenhalterantrieb, einen hohlen Läufer aufweist, in dessen Innerem der Stempelantrieb Platz findet. Für den Kompressionsziehvorgang muss der Faltenhalterantrieb dann eine Kraft aufbringen, die der Summe aus Ziehkraft und Andruckkraft des Faltenhalters entspricht. Bei dieser Lösung genügt eine einzelne und darüber hinaus weniger steife Führung des Faltenhalters, da keine exzentrische Kraftwirkung auf den Faltenhalter durch außerhalb der Symmetrieachse angeordnete, deshalb besonders steif und schwer ausgeführte Führungen ausgeglichen werden muss. Dies stellt zugleich einen großen Vorteil dar, da es die Vorrichtung leichter, kostengünstiger und zugleich funktionssicherer macht.
  • Der Stempel weist einen Stempelführungszylinder auf, ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Stempelführungsbuchse in der Weise, dass der Stempel mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung parallel zu der Stempelachse längsbeweglich geführt ist, ohne zu kippen oder zu klemmen. Dadurch wird der Stempel exakt auf die Ziehmatrize hinbewegt und sorgt für einen präzisen Umformvorgang.
  • Der Faltenhalter weist einen Faltenhalterführungszylinder auf, ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Faltenhalterführungsbuchse in der Weise, dass der Faltenhalter mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung parallel zu der Faltenhaltersymmetrieachse längsbeweglich geführt ist, ohne zu kippen oder zu klemmen. Die Bewegung ist relativ zu einem Gestell vorgesehen und zumindest die Faltenhalterführungsbuchse ist bewegungsfest mit dem Gestell verbunden, d. h. sie ist nur lösbar durch Demontage bei entsprechender Ausgestaltung und ansonsten fest verbunden.
  • Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Faltenhalterführungsbuchse mit wenigstens einem ersten Faltenhalteraktorelement einstückig verbunden ist und mit diesem zusammen einen Faltenhalterstator ausbildet. Der Faltenhalterführungszylinder ist mit wenigstens einem zweiten Faltenhalteraktorelement einstückig verbunden und bildet mit diesem zusammen einen Faltenhalterläufer aus. Der Faltenhalterstator und der Faltenhalterläufer sind zum Zusammenwirken als Faltenhalterantrieb vorgesehen.
  • Die Stempelsymmetrieachse und die Faltenhaltersymmetrieachse sind identisch, weisen dieselbe Lage, Ausrichtung und Verlauf auf, d. h. die die gesamte Vorrichtung zum Kompressionsziehen weist in ihren wesentlichen Teilen einen koaxialen Aufbau auf. Dies gilt insbesondere bei einem rotationssymmetrischen Aufbau. Im Falle eines segmentierten Faltenhalters wird die ausschlaggebende Symmetrieachse durch die Gesamtheit der Segmente gebildet, d. h. bei runder Kontur, in ihrem Mittelpunkt oder bei einer unsymmetrischen Kontur in ihrem Schwerpunkt. Im Sinne der Erfindung ist dabei auch eine Übereinstimmung der Symmetrieachsen im Wesentlichen, auf eine exakte Übereinstimmung ist sie nicht beschränkt. Denn insbesondere bei einer unsymmetrischen Kontur kann es funktionelle Gründe geben, hier eine Abweichung zuzulassen. Diese liegt beispielsweise in über den Umfang eines Stempels mit unsymmetrischer Kontur unterschiedlichen Ziehkräften beim Kompressionsziehen. Diese kann einen Ansatz der Ziehkräfte in einem anderen Schwerpunkt erfordern, als dem statischen Schwerpunkt der betreffenden Kontur.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Faltenhalterstator bewegungsfest mit dem Gestell verbunden ist. Der Stempelstator ist einstückig mit dem Faltenhalterführungszylinder verbunden, beide bilden zusammen ein Element. Der Faltenhalterführungszylinder bildet somit zugleich die Stempelführungsbuchse, in der der Stempelläufer längsbeweglich gelagert ist. Weil der hohle, bei rotationssymmetrischem Querschnitt hohlzylindrische, Faltenhalterführungszylinder an seiner Innenwandung die erforderlichen Aktorelemente aufweist, kann er als Stempelstator dienen.
  • Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Stempel als herkömmliche elektromechanische Achse mit einer mechanischen Übertragungsstrecke, z. B. einem Spindeltrieb, auch als elektrische Spindel-Mutter-Linearachse bezeichnet, mit einem oben beschriebenen Faltenhalter als Direktantrieb kombiniert wird. Ein solcher Antrieb bringt eine größere Kraft als ein Direktantrieb, wie unten beschrieben, auf, nachteilig ist jedoch eine schlechtere Dynamik. Während des Kompressionsziehens sind für den Stempelantrieb jedoch keine erhöhten dynamischen Anforderungen zu stellen, ganz im Gegensatz zum Regeln von Niederhalterkraftverläufen. Als eine Kompromisslösung ist auch ein "indirekter" Linearantrieb als Stempelantrieb möglich, bei dem ein Getriebe zwischen Linearantrieb und Stempel eingefügt ist, das die Antriebsenergie des Linearantriebs auf den Stempel überträgt.
  • Alternativ dazu ist die Stempelführungsbuchse einstückig mit einem ersten Stempelaktorelement verbunden und bildet mit diesem zusammen einen Stempelstator aus. Ein Aktorelement ist ein Teilelement eines Aktors, z. B. die Wicklung oder mindestens ein Permanentmagnet eines elektrischen Antriebs oder ein Piezoelement. Der Stempelführungszylinder ist mit einem zweiten Stempelaktorelement einstückig verbunden und bildet mit diesem zusammen einen Stempelläufer aus, wobei der Stempelstator und der Stempelläufer zum Zusammenwirken als Stempelantrieb vorgesehen sind.
  • Diese kombinierte Antriebsvariante, bei der Faltenhalterläufer zugleich den Stempelstator bildet bzw. beide einstückig verbunden sind, bringt Komplikationen bei der Einstellung der Faltenhalterkraft mit sich. Die Stempelkraft als Reaktionskraft aus Formänderungen und Reibkräften muss entweder gut bekannt sein, obwohl sie sich beispielsweise mit den Prozessgrößen und dem eingesetzten Material verändert. Sie stellt eine "Störgröße" auf die Faltenhalterregelung dar, die als ein Erwartungswert in die Regelung Eingang finden muss.
  • Der Energieverbrauch ist deutlich höher, da der Faltenhalterantrieb immer die Kraft des Stempels zusätzlich zur Faltenhalterkraft mit aufbringen muss. Der erhöhte Energiebedarf führt darüber hinaus im Faltenhalterantrieb zu zusätzlichen Problemen mit der Entwärmung aufgrund der damit verbundenen hohen ohmschen Wicklungsverlustleistung.
  • Da der Faltenhalterantrieb die Summe von Faltenhalterkraft und Niederhalterkraft aufbringen muss, ist bei gegebenem, begrenztem Bauraum damit zu rechnen, dass die realisierbare Stempelkraft deutlich kleiner ausfällt, als bei einem Stempelantrieb, der sich der direkt am Gestell abstützt. Der Faltenhalterantrieb muss zusätzlich zur Stempelkraft entweder die volle Gewichtskraft oder -während des Ziehvorgangs- einen Teil der Gewichtskraft des Stempelantriebs aufbringen, was zu zusätzlichen Verlustleistungen im Faltenhalterantrieb führt.
  • Jedenfalls ist eine solche Regelung viel komplizierter als bei einer getrennten Antriebslösung fest mit dem Gestell verbundenem Stator von Stempel und Faltenhalter. Allerdings liegen die Vorteile in einem geringeren Aufwand im Aufbau, einer noch übersichtlicheren Struktur und einer minimalen Raumbeanspruchung.
  • Allgemein liegt der wesentliche Vorteil eines magnetischen Direktantriebes als integriertem Antrieb im Faltenhalter darin, dass keine Übertragungsstrecke (z. B. Gewindespindel oder gleichmäßig oder ungleichmäßig übersetzendes Getriebe) vom Antrieb zum Werkzeug erforderlich ist. Dies verringert Störungen der Regelung, die durch Reibung (bis hin zur Selbsthemmung in Gewindespindeln) oder Spiel hervorgerufen werden. Die gesamte Anordnung kann dadurch wesentlich direkter und dynamischer arbeiten.
  • Eine weitere koaxiale Antriebslösung sieht vor, dass sowohl Stempelantrieb als auch Faltenhalterantrieb mit dem jeweiligen Stator mit dem Gestell verbunden sind, so dass die Kräfte, die beim Klemmen und beim Ziehen auftreten, unmittelbar über das Gestell ableitbar sind. Bei dieser alternativen Ausführungsform sind der Stempelstator und der Faltenhalterstator in axialer Richtung hintereinander angeordnet und bewegungsfest mit dem Gestell verbunden. Sie können zudem miteinander an den Stirnseiten verbunden sein.
  • Der Stempelführungszylinder ist bei dieser Ausführungsform sowohl innerhalb der Stempelführungsbuchse als auch, nach einer bevorzugten Ausgestaltung, zugleich innerhalb des Faltenhalterführungszylinders längsbeweglich gelagert. Letzteres ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Alternativ hierzu sind der Stempelstator und der Faltenhalterstator in derselben Ebene angeordnet und die Ankopplung des Stempelstators an das Gestell über die Faltenhalterführungsbuchse erfolgt, indem wenigstens ein Ankoppelelement zwischen Stempelstator und Faltenhalterführungsbuchse durch wenigstens eine Ausnehmung im Faltenhalterläufer hindurchgeführt ist, wobei die Ausnehmung in axialer Richtung zumindest so lang ausgeführt ist, dass ein ungehinderter Hub des Faltenhalters ermöglicht wird. Bevorzugt sind drei Ankoppelelemente zwischen Stempelstator und Faltenhalterführungsbuchse und entsprechend drei Ausnehmungen im Faltenhalterläufer vorgesehen. Die Ankopplung des Stempelstators an das Gestell ist in diesem Fall innerhalb des Faltenhalterantriebs angeordnet, weshalb in diesem Fall nicht nur dessen radial außen liegendes Aktorelement, sondern auch das radial innen liegendes Aktorelement zumindest teilweise hohl bzw. mit Aussparungen versehen sein muss.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stempel zumindest innerhalb des Führungszylinders durch eine Wälz- oder Gleitlagerung geführt wird. Als Alternativen hierzu bieten sich auch Führungsgetriebe oder Federführungen an. Entsprechendes gilt für die Führung des Faltenhalters.
  • Die Führung des Stempels kann so gestaltet sein, dass der Stempel während des gesamten Bewegungsverlaufes oder nur auf einem ersten Teil seines Bewegungsverlaufes und vor dem Eintauchen in die Ziehmatrize in der Stempelführungsbuchse geführt wird. Erfolgt die Führung nur auf einem Teil, übernimmt die Matrize dann die weitere Führung, sobald der Stempel in diese eingetaucht ist.
  • Der Stempelantrieb oder der Faltenhalterantrieb ist bevorzugt als ein elektrischer Linearantrieb ausgeführt. Auch beide Antriebe können als elektrischer Linearantrieb ausgeführt sein. Als Alternativen kommen beispielsweise Piezoaktoren in Betracht, wobei die Einsetzbarkeit stark von der Größe abhängig ist. Auch Schraubenantriebe, Zahnstangen oder ähnliche mechanisch basierte Antriebe kommen in Betracht.
  • In dem Fall hat es sich als günstig erwiesen, wenn das erste Stempelaktorelement und das erste Faltenhalteraktorelement als jeweils wenigstens eine Wicklung und das zweite Stempelaktorelement und das zweite Faltenhalteraktorelement als jeweils wenigstens ein Permanentmagnet ausgeführt sind oder umgekehrt. Eines oder beide Hauptelemente elektrodynamischer Aktoren, vorliegend das erste und das zweite Stempelaktorelement und das erste und das zweite Faltenhalteraktorelement umfassen zur Erhöhung der Kraft gegenüber der sogenannter eisenlosen Ausführungen neben der Kombination Wicklung und Permanentmagnet oft auch weichmagnetische Abschnitte zur Führung des magnetischen Flusses. Diese werden allgemein auch als weichmagnetische Flussleitstücke oder Anker bezeichnet.
  • Die vorgenannten elektrischen Lineardirektantriebe sind nach einer vorteilhaften Ausführungsform ausgeführt als mindestens einphasige Moving-Magnet-Antriebe, mindestens einphasige Moving-Coil-Antriebe oder mindestens einphasige Moving-Iron-Antriebe. Dabei bezeichnet ein Moving-Magnet-Antrieb einen Antrieb mit mindestens einem bewegten Dauermagneten (Magnetläufer), ein Moving-Coil-Antrieb einen Antrieb mit mindestens einer bewegten Wicklung (Spulenläufer, Tauchspulantrieb) und ein Moving-Iron-Antrieb einen Antrieb mit mindestens einem bewegten weichmagnetischen Flussleitstück (Eisenläufer, Anker).
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung umfasst daher Stempelaktoren und/ oder Faltenhalteraktoren, bei denen ein Aktorelement als weichmagnetisches Flussleitstück (Anker) ausgeführt ist und das andere Aktorelement mindestens eine Wicklung aufweist. Damit lassen sich besonders robust aufgebaute elektromagnetische Aktoren mit bewegtem Eisen aufbauen, die aber eine geringere Energiedichte und schlechtere Regelbarkeit aufweisen als die permanenterregten Antriebe.
  • Die weichmagnetischen Flussleitstücke können beispielsweise als Kern, Rückschluss, Polschuh oder Joch ausgeführt sein. Der Einsatz derartiger, aus dem Stand der Technik bekannter weichmagnetischer Flussleitstücke sind von der Erfindung umfasst, auch wenn sie im Zusammenhang mit den Stempelaktorelementen und den Faltenhalteraktorelementen nicht ausdrücklich erwähnt sind.
  • Um einen entsprechend kräftigen und im erforderlichen Umfang steuerbaren Antrieb zu realisieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der elektrische Linearantrieb im engen Bauraum zwischen Faltenhalterführungsbuchse und Faltenhalterführungszylinder hochenergetische Seltenerdmagnete umfasst. Hierzu kommen insbesondere gesinterte Neodyn-Eisen-Bor-Magnete mit der höchstmöglichen Energiedichte oder bei höheren Temperaturen nutzbare, gesinterte Samarium-Kobalt-Magnete in Betracht.
  • Vorteilhafterweise wird die Führung zwischen dem Faltenhalterführungszylinder und der Faltenhalterführungsbuchse und/ oder zwischen dem Stempelführungszylinder und der Stempelführungsbuchse als Wälzführungen oder bei höchsten Präzisionsforderungen auch als aerostatische Führungen, sogenannte Luftlager, oder insbesondere bei kleinen Verfahrwegen auch als Federführungen ausgeführt.
  • Besondere Vorteile verspricht eine direkt in den Magnetkreis von Stempelstator und Stempelläufer und/ oder den Magnetkreis von Faltenhalterstator und Faltenhalterläufer integrierte Wälzführung. Aus einer solchen Lösung resultieren höchste Kompaktheit, gute Regelbarkeit durch die Reibungsverhältnisse bei der Wälzführung sowie vor allem kleinere bewegte Massen und damit höhere Dynamik als bei separatem Anbau der Wälzführung an den Antrieb. Eine derartige Integration der Wälzführung in den Magnetkreis des Antriebs ist auch bei anderen Linearantrieben möglich und nicht auf den Linearantriebe zwischen Stempelstator und Stempelläufer bzw. von Faltenhalterstator und Faltenhalterläufer beschränkt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der elektrische Linearantrieb eine Ansteuereinrichtung umfasst, die eine positionssteuernde oder positionssteuerbare bzw. eine positionsgeregelte Ansteuerung, beispielsweise eine kaskadierte oder eine flachheitsbasierte Ansteuerung, oder eine kraftgeregelte oder kraftregelnde bzw. eine kraftregelbare oder eine kraftsteuernde oder kraftsteuerbare bzw. eine kraftgesteuerte Ansteuerung ermöglicht.
  • Prinzipiell ist auch eine Positionssteuerung, z. B. des Stempelantriebs, oder ein gesteuertes Zufahren des Faltenhalters in Richtung Grundplatte möglich, bis die Kraft ansteigt und die Ansteuereinrichtung auf Regelung der Faltenhalterkraft umschaltet. Eine flachheitsbasierte Regelung muss m.E. nicht ausdrücklich genannt werden, diese ist stellt eine Variante einer Positionsregelung dar. Eine weitere, bisher weiter verbreitete Variante der positionsregelnden Ansteuerung ist die sogenannte Kaskadenregelung. Positionsregelnde bzw. -steuernde Ansteuerung ist begrifflich präziser, da der eigentliche Antrieb, nicht aber die Ansteuerung positionsgeregelt wird. Dasselbe trifft auf die Begriffe der kraftgeregelten oder der kraftregelnden bzw. der der kraftsteuernden oder kraftsteuerbaren Ansteuerung zu.
  • So kann beispielsweise die Andruckkraft des Faltenhalters eingestellt und über den Ziehvorgang hinweg stetig an das jeweilige Erfordernis angepasst werden. Besonders wichtig sind diese Möglichkeiten zur Ansteuerung in dem Fall, dass der Läufer des Faltenhalters zugleich der Stator des Stempels ist. Dann muss der Faltenhalterantrieb zusätzlich zur Faltenhalterkraft auch die Stempelkraft aufbringen und in das Gestell ableiten. Um stets optimale Kräfte auf Stempel und Faltenhalter wirken zu lassen, ist eine genaue Steuerung und Regelung der Antriebe erforderlich.
  • Als Vorteile dieser direkten Anordnung sind die hohe Dynamik und die Vermeidung einer Übertragungsstrecke mit dem einhergehenden Störpotenzial herausheben. Der Kraftverlauf über der Stempelposition am Faltenhalter muss auf den Ziehspalt, den Einlaufradius und das Material abgestimmt sein. Durch die Inhomogenität des zum Kompressionsziehen vorgesehenen Materials besteht ein Übergangsbereich mit Rissgefahr. Die Annäherung an diesen Übergangsbereich ist erforderlich im Interesse einer optimalen Ziehteilqualität. Ein Riss an den zufällig verteilten Materialschwachstellen muss aber sicher vermieden werden. Kraftspitzen beim Umschalten von Positions- auf Kraftregelung verlangsamen den Zyklus, unzureichende Regeldynamik kann den Verlauf in der Zykluszeit von ca. 0,1 ... 0,2 Sek. nicht ausreichend gut umsetzen.
  • Als eine vorteilhafte Ausführungsform ist ein einteiliger Faltenhalter, bevorzugt mit nur einem Faltenhalterantrieb, vorgesehen.
  • Als eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist ein segmentierter Faltenhalter mit mehreren Segmenten, die zumindest gruppenweise jeweils mit einem eigenen Faltenhalterantrieb unabhängig ansteuerbar sind, vorgesehen. Es ist eine insgesamt oder segmentweise kraftregelbare oder kraftsteuerbare, alternativ positionsgeregelte Ansteuerung vorgesehen, die insbesondere auch über den Verlauf des Kompressionsziehvorgangs veränderbare Faltenhalterkraft ausübt. Bei dem segmentierten Faltenhalter weist jedes Segment ein gesondertes einzeln ansteuerbares erstes Faltenhalteraktorelement und zweites Faltenhalteraktorelement auf.
  • Dadurch können unterschiedliche Bereiche des flächigen Fasermaterials mit unterschiedlicher Intensität zwischen der Grundplatte und dem Faltenhalter geklemmt werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei unrundem Querschnitt von Stempel und Ziehmatrize.
  • Es ist weiterhin ein segmentierter Faltenhalter vorgesehen, der eine segmentweise, örtlich aufgelöste kraftregelbare oder kraftsteuerbare, über den Verlauf des Kompressionsziehvorgangs veränderbare, zeitaufgelöste Faltenhalterkraft ausübt. Das erste Faltenhalteraktorelement und das zweite Faltenhalteraktorelement sind in dem Fall segmentiert ausgeführt.
  • Alternativ hierzu sind Faltenhaltersegmente vorgesehen, die an der einem Zuschnitt eines Formteils zugewandten Fläche Faltenhalters angeordnet und zum Kontakt mit dem Zuschnitt vorgesehen sind, wobei die Faltenhaltersegmente gegenüber dem Faltenhalter mittels Faltenhaltersegmentantrieben bewegbar sind. Die Faltenhaltersegmentantriebe sind kleine Direktantriebe, die dann in unterschiedlicher Anzahl und Anordnung angeordnet und aktiv sein können, insbesondere je nach eingesetzter Geometrie des Zuschnittes. Diese kann auch bei gleicher Grundfläche mannigfaltig variieren.
  • Bei einem segmentierten Faltenhalter kann die spezifische Eigenschaft des zur Verarbeitung vorgesehenen Fasermaterials besser berücksichtigt werden, die dafür sorgt, dass die Materialbelastung bzw. die ertragbare Materialbelastung abhängig von der Faserausrichtung ist. Deshalb erfolgt eine Unterteilung der Grundform des Faltenhalters in Bereiche, die zur Berührung mit Regionen mit gleicher Faserausrichtung vorgesehen sind, um die Beanspruchung in Faserrichtung immer konstant zu halten. Dies führt auch zu einer Vermeidung von Formabweichungen durch die faserrichtungsgerechte Belastung. Mittels der Segmentierung des Faltenhalters ist eine dynamische Druckregelung zwischen verschiedenen Segmenten auf Grundlage des unter dem Segment erwarteten Materialverhaltens erzielbar. Die Art der Faltenbildung ändert sich dynamisch zwischen den Segmenten entsprechend der Druckgradienten mit Wirkung auf das umzuformende Fasermaterial. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Segmentierung des Faltenhalters sollen vor allem komplexe Bauteile mit einer besonders geformten Kavität realisierbar werden.
  • Aufgrund der Segmentierung kann die Auslegung des Kraftbedarfs genau auf die jeweiligen Bedürfnisse der Faserausrichtung im jeweiligen Fall angepasst werden. Damit wird vermieden, die Antriebe bzw. einen einzelnen Antrieb eines Faltenhalters ohne Segmentierung übermäßig stark auslegen zu müssen.
  • Um die Anzahl einzelner Antriebe zu reduzieren, können einzelne Segmente, die für unterschiedliche Bereiche, jedoch mit gleicher Faserausrichtung, vorgesehen sind, mechanisch starr über Segmentbrücken miteinander verbunden sein. Die Segmentbrücken werden bevorzugt außerhalb geführt.
  • Ein Einsatz von elektrischen Lineardirektantrieben zur dezentralen Drucksteuerung je nach Faserausrichtung erfolgt mit der geforderten hohen Dynamik. Hierzu werden die elektrischen Lineardirektantriebe bevorzugt ausgeführt als mindestens einphasige Moving-Magnet-Antriebe, mindestens einphasige Moving-Coil-Antriebe oder mindestens einphasige Moving-Iron-Antriebe. Dabei bezeichnet ein Moving-Magnet-Antrieb einen Antrieb mit mindestens einem bewegten Dauermagneten (Magnetläufer), ein Moving-Coil-Antrieb einen Antrieb mit mindestens einer bewegten Wicklung (Spulenläufer, Tauchspulantrieb) und ein Moving-Iron-Antrieb einen Antrieb mit mindestens einem bewegten weichmagnetischen Flussleitstück (Eisenläufer, Anker).
  • Die einzeln angesteuerten und bewegten Segmente können außerdem entsprechend der Faserrichtung unterschiedliche Oberflächeneigenschaften (z.B. Beschichtung, Texturen, etc.) aufweisen. Damit kann die Oberfläche an die Anforderungen des jeweils eingesetzten Materials angepasst werden, beispielsweise hinsichtlich der erwünschten Reibung.
  • Der segmentierte Faltenhalter weist in der bevorzugten Ausgestaltung einen solchen Aufbau auf, dass die Regelung des Drucks auf das Fasermaterial im Rahmen einer Zustellbewegung durch mindestens einen Moving-Magnet-Antrieb, mindestens einen Moving-Coil-Antrieb oder mindestens einen Moving-Iron-Antrieb realisiert wird. Gleiches gilt für die Zustellung des Materials in die Umformzone zwischen zwei Umformungen. Hier können sich größere Faltenhalterhübe erforderlich machen in Abhängigkeit von der Geometrie des Umformteils. Sofern keine größeren Hübe als 20 mm erforderlich werden, können einphasige Direktantriebe zum Einsatz kommen. Das genaue Hubmaß ist von der konkreten Konstruktion abhängig, unter bestimmten Umständen sind auch 25 oder sogar 30mm Hub sinnvoll mit einphasigen Direktantrieben realisierbar.
  • Bei größeren Hüben sind mehrphasige Direktantriebe oder eine serielle Anordnung von einem langsamen Zustellantrieb (z. B. Spindel) und schnell regelbarem Direktantrieb vorgesehen. Der Antrieb kann alternativ auch indirekt über einen mittels Hebeltrieb umgelenkten Antrieb erfolgen.
  • Einen besonders großen Hub erfordert eine Wartungs- und Montagebewegung des gesamten Faltenhalters. Diese wird bei einer bevorzugten Ausgestaltung durch eine Kniehebelkonstruktion realisiert. Deren Antrieb kann sowohl elektro-mechanisch als auch elektro-pneumatisch (pneumatischer Antrieb) ausgeführt sein.
  • Die Segmentierung entfaltet besondere Vorteile bei der Einstellung eines definierten Druckverlaufes in der Kontaktfläche zwischen Faltenhalter und Zuschnitt des Formteils. Um das auf herkömmliche Weise zu realisieren sind entweder zahlreiche Übertragungselemente und ein konstruktiver Aufbau mit einer stark zerklüfteten Struktur erforderlich. Dadurch werden Eingriffe, z. B. für Umrüstung oder Wartung, unmöglich, zumindest aber uneffektiv. Letztlich führt dies auch fertigungstechnisch und wegen der zahlreichen Komponenten zu hohen Kosten.
  • Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wirkt die Flexibilität der Ansteuerung aktiver Elemente, gegebenenfalls auch auf eine elastische oder teilelastische Faltenhalterplatte, nicht störend in der Maschinenstruktur und sind nicht sichtbar. Es kann darüber hinaus auch ein Flächendruckmuster je nach Form- und Formatänderung vorgegeben werden, ohne die Maschinenstruktur komplett ändern zu müssen. Diese Eigenschaften sind ideal für eine Maschinenplattform.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Stempelantrieb in der Weise ansteuerbar ist, dass ein schwingungsüberlagertes Kompressionsziehen ausführbar ist. Hierdurch wird das Einformen des Fasermaterials in die Matrize unterstützt.
  • Weitere Vorteile resultieren aus einer Entformungseinrichtung, die als Schneideinrichtung ausgeführt und mit einer Abstreifkante kombiniert ist. Der Stempelantrieb ist in eine Vorwärtsbewegung und eine Rückwärtsbewegung steuerbar, so dass der Stempel nach dem Einformvorgang dosiert zurückgezogen wird.
  • Eine alternative Lösung zur Entformung des aus dem Fasermaterial gebildeten Formteil, das in der Matrize oder an dem Stempel haftet, ist eine Entformungseinrichtung, die Mediendruck auf das Formteil ausüben kann. Der Mediendruck muss über den Stempel in den Bereich zwischen Stempelboden und Formteil zugeführt werden. Eine weitere Lösung besteht darin, ein Vakuum auf das Formteil wirken zu lassen, um es vom Stempel abzuziehen. Alternativ hierzu kann ein Auswerfer vorgesehen werden, der das Formteil aus der Ziehmatrize auswirft.
  • Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Mediendruck nicht zugeführt, sondern im Stempel selbst erzeugt wird. Dies erfolgt durch einen Stempelstößel, der in einem beidseitig offenen Luftkanal im Inneren des Stempels längsbeweglich antreibbar ist. Der Mediendruck, hier die komprimierte Luft, kann aus einer Luftaustrittsöffnung an einem Boden des Stempels abgegeben werden. Der Antrieb des Stempelstößels erfolgt bevorzugt durch einen Linearantrieb, beispielsweise durch einen elektrischen Linearantrieb. Ein solcher Linearantrieb ist so ausgeführt, dass sich der Stempelstößel in dem Luftkanal, insbesondere durch den vorgesehenen Antrieb, auf- und ab bewegen lässt. Der Stempelstößel ist gegen die Wandung des Luftkanals abgedichtet, so dass die vor dem Stempelstößel komprimierte Luft den Luftkanal nur über die Luftaustrittsöffnung verlassen kann.
  • Eine Alternative hierzu sieht einen angetriebenen Matrizenstößel vor. Das Vakuum wird durch einen Matrizenstößel, der in der Ziehmatrize längsbeweglich antreibbar ist, hervorgerufen. Stattdessen ist auch möglich, dass der Matrizenstößel als Auswerfer ansteuerbar ist. Der Antrieb des Matrizenstößels ist ähnlich aufgebaut wie der des Stempelstößels. Ein Auswerferaktorelement ist ansteuerbar und steht in Wechselwirkung mit dem Matrizenstößel, insbesondere einem dort vorgesehene zweiten Aktorelement, beispielsweise einem Permanentmagneten, wenn das Auswerferaktorelement als eine oder mehrere Wicklungen ausgeführt ist.
  • Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest der Kopf des Stempels und die Ziehmatrize vollständig vom Gestell thermisch isoliert sind. Dann kann auch eine Beheizung des Stempels vorgenommen werden, um z. B. das umgeformte Material zu trocknen und damit in der neu erlangten Form zu fixieren. Vor allem aber ist die Isolierung geeignet, um ein unerwünschtes und unkontrolliertes Aufheizen und die damit verbundenen unerwünschten Wirkungen, vor allem die thermische Längenänderung, zu minimieren. Auch das Fremdaufheizen der Direktantriebe, beispielsweise über den Faltenhalter, muss verhindert werden. Der Faltenhalter wird bei jedem Zyklus in gewissem Umfang erwärmt und heizt sich auch soweit auf, dass Temperaturen erreicht werden können, die problematisch sind hinsichtlich der Arbeitssicherheit.
  • Das Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, die Baugröße der Umformeinheit als Kernelement einer kontinuierlichen Maschine derart zu minimieren, um das Mitführen mehrfach ausgeführter Umformeinheiten auf einem Rundläufer möglich wird.
  • Zudem ist für das Einlegen und Zentrieren des Zuschnittes beim Eingriff zweier Rundläufer ineinander entsprechende räumliche Freiheit erforderlich, die durch die neue Faltenhalterlösung gewährleistet wird. Die Einheit muss trotz ihrer reduzierten Größe derart zug-, druck- und verwindungssteif sein, dass die geforderten Genauigkeiten auch bei maximalen Prozesskräften, die bei der Kompression von Karton beträchtlich sein können, innerhalb der Umformeinheit gewährleistet werden. Es wird ein modularer Austausch möglich und die Belastung des Rundläufers minimiert.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im Fall eines nicht segmentierten Faltenhalters nur noch einen Antrieb für den Faltenhalter auf, während nach dem Stand der Technik zwei synchron laufende Antriebe vorgesehen waren, die einen unbedingt erforderlichen gleichmäßigen Andruck des Faltenhalters auf den Zuschnitt sichern sollten. Allerdings werden Verspannungen aufgrund möglicher Asynchronitäten der zwei Antriebe eingetragen, die beim Einsatz elektrischer Antriebe typisch sind, denn durch kleine Positionsunterschiede während der Bewegungsvorgänge entsteht immer eine Abweichung. Schon die geringste Abweichung kann zu hohen Beanspruchungen der Mechanik führen, die dann bei Verspannen des Faltenhalters zum Verlust der Parallelität und damit der gleichmäßigen Kraftverteilung führen, mindestens aber zu erhöhter Lagerbelastung und damit zu erhöhtem Verschleiß.
  • Von besonders großem Einfluss auf die Platzersparnis und die verbesserter Stabilität ist der Stempel, der bei der bevorzugten Ausgestaltung in Form einer integrierten Führung zusammen mit dem Faltenhalter zentrisch stabilisiert wird und keinen gesonderten Führungsschlitten benötigt, wie es bei bekannten Lösungen der Fall ist. Der Stempel kann direkt im inneren Teil der Führungsbuchse beispielsweise durch ein Wälz- oder Gleitlager oder nur durch die Führungsbuchse selbst geführt werden. Dafür ist es vorteilhaft, wenn sie z. B. aus Messing gestaltet wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Stempel reibungsarm abgestützt.
  • Die Abstützung kann dabei auf den ersten Teil des Bewegungsverlaufes des Stempels beschränkt sein. Daraus resultieren eine kurze zylindrische Führungsfläche und in der Folge eine niedrige Bauhöhe der gesamten Einheit. Wenn der Stempel bei seiner Bewegung die Führung bzw. die Stützungsfläche verlässt, muss jedoch dafür gesorgt werden, dass er auf dem Rückhub wieder in die Führungsbuchse eingeführt wird. Alternativ ist der Stempel so lang ausgeführt, dass die Führung bzw. Abstützung durchgängig über den gesamten Stempelhub aufrechterhalten bleibt, was beispielsweise durch eine entsprechend längere Gestaltung des Stempels möglich wird. In diesem Fall baut die gesamte Einheit etwas höher auf.
  • Die gesamte Umformeinheit ist bevorzugt modular ausgebildet und kann separat von den anderen Einheiten vom Rundläufer demontiert und ausgetauscht werden.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
    • Fig. 1: eine schematische teilgeschnittene Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit;
    • Fig. 2: eine schematische teilgeschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit;
    • Fig. 3: eine schematische geschnittene Darstellung eines Stempels einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit;
    • Fig. 4: eine schematische geschnittene Darstellung einer Ziehmatrize einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit;
    • Fig. 5: eine schematische geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit; und
    • Fig. 6: eine schematische Draufsicht eines Faltenhalters einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische geschnittene Darstellung, abgesehen vom Stempel, einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 100, bei der Stempelantrieb 110 und Faltenhalterantrieb 112 koaxial angeordnet sind, wobei der Faltenhalterantrieb 112 einen hohlen, insbesondere hohlzylindrischen Faltenhalterläufer 112b aufweist, in dessen Innerem der Stempelantrieb 110 mit seinem Stempelläufer 110b Platz findet. Dabei ist der Faltenhalterläufer 112b des Faltenhalterantriebs 112 einstückig verbunden mit der Stempelführungsbuchse 106 des Stempels 121 und bildet zugleich den Stempelstator 110a des Stempelantriebs 110. Dasselbe Bauelement dient gleichzeitig als Faltenhalterführungszylinder 124 des Faltenhalters 123 und ist daher mit diesem stirnseitig verbunden. Der Stempelläufer 110b des Stempelantriebs 110 stellt gleichzeitig den Führungszylinder 126 des Stempels 121 dar. Führungszylinder 126 und Stempel 121 sind beide stirnseitig miteinander verbunden.
  • Zum Stempelantrieb 110 weist der Stempelstator 110a ein erstes Stempelaktorelement 116, hier ausgeführt als Wicklung, und ein zweites Stempelaktorelement 117, hier ausgeführt als Permanentmagnet, auf. Für den Faltenhalterantrieb 112 sind ebenfalls eine Wicklung als erstes Faltenhalteraktorelement 118 und ein Permanentmagnet als zweites Faltenhalteraktorelement 119 vorgesehen. Zwischen dem jeweils ersten und dem jeweils zweiten Aktorelement entfaltet sich die gewünschte, steuerbare Kraftwirkung der Antriebe.
  • Für den Kompressionsziehvorgang muss der Faltenhalterantrieb 112 dann eine Kraft aufbringen, die der Summe aus der Ziehkraft des Stempels 121 gegen die Ziehmatrize 122 und der Andruckkraft des Faltenhalters 123 gegen die Grundplatte 109 entspricht. Hierzu ist eine elektronisch gekoppelte Steuerung beider Antriebe, des Stempelantriebs 110 und des Faltenhalterantriebs 112, erforderlich. Diese Anordnung bietet einen besonders geringen Bauraum, vor allem auch eine geringe Bauhöhe.
  • Für einen Kompressionsziehvorgang wird ein Zuschnitt flächigen Fasermaterials in den Spalt zwischen der Grundplatte 109 und dem Faltenhalter 123 eingelegt, wozu der Stempel 121 so weit nach oben gefahren sein muss, dass dieser Spalt frei zugänglich ist. Danach wird der Faltenhalter 123 durch den Faltenhalterantrieb 112 in der Weise bewegt, dass der Faltenhalter 123 gegen die Grundplatte 109 drückt und eine definierte Klemmkraft auf den Zuschnitt ausübt. Danach wird der Stempelantrieb 110 aktiviert und fährt in Richtung Ziehmatrize 122, wobei er den Zuschnitt, der durch die Andruckkraft des Faltenhalters 123 unter Spannung gesetzt ist, unter Kompression in den Ziehspalt zwischen Stempel 121 und Ziehmatrize 122 hineinzieht. Dabei ist es erforderlich, die Klemmkraft des Faltenhalters 123 ständig nachzuregeln, da die durch den Faltenhalterantrieb 112 aufzubringende Kraft der Summe aus der Klemmkraft des Faltenhalters 123 und der Ziehkraft des Stempels 121 entspricht. Das ist dadurch begründet, dass nur der Faltenhalterantrieb 112 Kräfte unmittelbar in das Gestell 108 ableiten kann, während der Stempelantrieb 110 die Kräfte nur mittelbar über den Faltenhalterantrieb 112 ableiten kann. Das erfordert eine geeignete Steuerung sowie ein geeignetes Antriebskonzept, insbesondere geeignet hierfür ist ein Linearmotor. Es sind aber auch andere Antriebe, insbesondere solche mit einer mechanischen Verriegelung, geeignet. Hierfür kommen Spindelantriebe, Zahnstangen oder Ähnliches in Betracht.
  • Die koaxiale Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kompressionsziehen ist erkennbar durch die übereinanderliegenden Achsen, die Stempelsymmetrieachse 130 und die Faltenhaltersymmetrieachse 132.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische und, abgesehen vom Stempel, geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 200 mit einer weiteren koaxialen Antriebslösung. Diese sieht vor, dass der Stempelantrieb 210 mit dem Stempelstator 210a und der Faltenhalterantrieb 212 mit dem Faltenhalterstator 212a jeweils mit dem Gestell 208 fest verbunden sind, so dass die Kräfte, die beim Klemmen im Faltenhalter 223 und beim Kompressionsziehen eines Zuschnitts auftreten, unmittelbar (bzw. über eine feste Verbindung zwischen Stempelstator 210a und Faltenhalterstator 212a), vor allem aber ohne bewegliche Teile im Kraftpfad, über das Gestell 208 ableitbar sind.
  • Der Faltenhalter 223 ist mit dem Führungszylinder 224 verbunden, der zugleich als Läufer 212b des Faltenhalterantriebs 212 dient. Der Führungszylinder 224 ist hohlzylindrisch ausgeführt, damit in seinem Inneren der Stempel 221 bzw. dessen Stempelführungszylinder 226 längsbeweglich lagerbar ist. Der Faltenhalterstator 212a des Faltenhalterantriebs 212 ist unmittelbar mit dem Gestell 208 oder, wie hier dargestellt, mit der Faltenhalterführungsbuchse 204 stirnseitig fest verbunden.
  • Der Stempelantrieb 210 umfasst den Stempelstator 210a, der zugleich die Führungsbuchse 204 umfasst und unmittelbar mit dem Gestell 208 verbunden ist. Der Stempelläufer 210b bildet zugleich den Stempelführungszylinder 226 des Stempels 221. Der Ablauf des Kompressionsziehvorgangs, wenn der Stempel 221 in die Ziehmatrize 222 eintaucht, und die Funktion der Antriebe entsprechen dem zu Fig. 1 beschriebenen.
  • Für den Stempelantrieb 210 wirken ein erstes Stempelaktorelement 216, ausgeführt als eine Wicklung, und ein zweites Stempelaktorelement 217, ausgeführt als ein Permanentmagnet, zusammen. Entsprechendes gilt für den Faltenhalterantrieb 212 mit einem ersten Faltenhalteraktorelement 218, ausgeführt als eine Wicklung, und einem zweiten Faltenhalteraktorelement 219.
  • Dieses Ausführungsbeispiel vereinfacht die Kraftregelung, da jeder der beiden Antriebe 110, 112 gesondert und unbeeinflusst vom jeweils anderen regelbar ist. Dabei muss aber eine größere Bauhöhe in Kauf genommen werden. Die Stempelsymmetrieachse 230 und die Faltenhaltersymmetrieachse 232 liegen übereinander, weil die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kompressionsziehen auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 koaxial aufgebaut ist.
  • Bei diesen Lösungen, wie sie die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verkörpern, genügt eine einzelne Führung mit geringen Anforderungen an die Stabilität, da keine exzentrische Kraftwirkung auf den Faltenhalter ausgeglichen werden muss.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische geschnittene Darstellung eines Stempels 121, 221 einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 100, 200. Der Stempel 121, 221 weist in seinem Inneren einen zylindrischen Luftkanal 304 auf, der mit einem Stempelstößel 310 ausgestattet ist. Der Stempelstößel 310 wirkt mit dem Luftkanal 304 so zusammen, dass in dem Spalt zwischen der Wandung des Luftkanals 304 und dem Stempelstößel 310 keine Luft vorbeiströmen kann. Zwangsläufig baut sich vor dem Stempelstößel 310 ein Luftdruck auf, wenn dieser sich längs im Luftkanal 304 bewegt.
  • Dieser Effekt wird genutzt, um mit dem an einer Luftaustrittsöffnung 306 anstehenden Luftdruck ein Formteil vom Stempel 121, 221 abzudrücken. Hierzu muss die Bewegung des Stempelstößels 310 steuerbar sein. Der Antrieb des Stempelstößels 310 erfolgt durch ein Verdichteraktorelement 216, beispielsweise eine Wicklung, das mit einem korrespondierenden Aktorelement (nicht dargestellt) im Stempelstößel 310 zusammenwirkt und die Bewegung hervorruft.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische geschnittene Darstellung einer Ziehmatrize 122, 222 einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 100, 200. In der Ausnehmung der Ziehmatrize 122, 222 ist ein Matrizenstößel 410 längsbeweglich angeordnet und antreibbar durch das Auswerferaktorelement 416. Diese wirkt zusammen mit einem weiteren Aktorelement im Matrizenstößel 410, so dass es zu einer steuerbaren Bewegung des Matrizenstößels 410 kommt. Diese kann genutzt werden, um entweder ein Vakuum in der Ausnehmung der Ziehmatrize 122, 222 zu erzeugen und hierdurch das Formteil vom Stempel abzuziehen oder der Matrizenstößel 410 dient als mechanischer Auswerfer und stößt das in der Ausnehmung der Ziehmatrize 122, 222 klemmende Formteil aus.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 500. Sowohl der Stempel 521 als auch der Faltenhalter 523 mit ihren Symmetrieachsen 530, 532 werden gegenüber dem Gestell 508 angetrieben. Hierzu dienen der Stempelantrieb 510 und der Faltenhalterantrieb 512. Der Stempel 521 ist in ausgelenkt Darstellung gezeigt und senkt sich in die Ziehmatrizen 522 hinein. Dabei wird ein Formteil 505 gebildet.
  • Dessen Zuschnitt wird durch den Faltenhalter 523 geklemmt. Dieser weist eine besondere Ausführung auf, denn neben dem mittels des Faltenhalterantrieb 512 angetriebenen Faltenhalter 523 stehen Faltenhaltersegmente 524 in unmittelbarem Kontakt mit dem Zuschnitt des Formteils 505. Jedes einzelne Faltenhaltersegment 524 ist gegenüber dem Faltenhalter 523 antreibbar, wozu die Faltenhaltersegmentantriebe 513 dienen. Dadurch lässt sich die Klemmung des Zuschnitts besonders gut variieren und den örtlichen Anforderungen ebenso gut anpassen, wie eine Veränderung der Klemmkraft über den Verlauf des Umformvorgangs möglich wird.
  • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung von oben eines Faltenhalters 523 einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit. Hinter dem Faltenhalters 523 verdeckt sind die Faltenhaltersegmente 524 dargestellt. Jedes Faltenhaltersegment 524 verfügt über zwei Faltenhaltersegmentantriebe 513, die eine gleichmäßige Bewegung und Krafteinwirkung jedes Faltenhaltersegment 524 ermöglichen. Die bevorzugte Kombination von Faltenhalter 523 und Faltenhaltersegmenten 524 ermöglicht eine hohe Dynamik bei ausreichendem Hub der gesamten Anordnung.
    • Bezugszeichenliste
    • 100, 200
    Kompressionszieheinheit
    121, 221
    Stempel
    122, 222, 522
    Ziehmatrize
    123, 223, 523
    Faltenhalter
    104, 204
    Faltenhalterführungsbuchse
    106, 206
    Stempelführungsbuchse
    108, 208, 508
    Gestell
    109, 209, 509
    Grundplatte
    110, 210, 510
    Stempelantrieb
    110a, 210a
    Stempelstator
    110b, 210b
    Stempelläufer
    112, 212, 512
    Faltenhalterantrieb
    112a, 212a
    Faltenhalterstator
    112b, 212b
    Faltenhalterläufer
    116, 216
    erstes Stempelaktorelement / Wicklung
    117, 217
    zweites Stempelaktorelement / Permanentmagnet
    118, 218
    erstes Faltenhalteraktorelement / Wicklung
    119, 219
    zweites Faltenhalteraktorelement / Permanentmagnet
    124, 224
    Faltenhalterführungszylinder
    126, 226
    Stempelführungszylinder
    130, 230
    Stempelsymmetrieachse
    132, 232
    Faltenhaltersymmetrieachse
    304
    Luftkanal
    306
    Luftaustrittsöffnung
    310
    Stempelstößel
    316
    Verdichteraktorelement
    410
    Matrizenstößel
    416
    Auswerferaktorelement
    505
    Formteil
    513
    Faltenhaltersegmentantrieb
    524
    Faltenhaltersegment

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Kompressionsziehen von flächigem Fasermaterial, umfassend einen Stempel (121, 221, 521), ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Ziehmatrize (122, 222, 522) bei einem Umformvorgang, und einen Faltenhalter (123, 223, 523), wobei der Stempel (121, 221, 521) mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung in oder parallel zu einer Stempelsymmetrieachse (130, 230, 530) längsbeweglich geführt ist, wobei der Faltenhalter (123, 223, 523) einen Faltenhalterführungszylinder (124, 224) aufweist, ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Faltenhalterführungsbuchse (104, 204) in der Weise, dass der Faltenhalter (123, 223, 523) mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung in oder parallel zu einer Faltenhaltersymmetrieachse (132, 232, 532) längsbeweglich geführt ist, wobei die Bewegung relativ zu einem Gestell (108, 208, 508) vorgesehen und zumindest die Faltenhalterführungsbuchse (104, 204) bewegungsfest mit dem Gestell (108, 208, 508) verbunden ist, wobei die Faltenhalterführungsbuchse (104, 204) mit wenigstens einem ersten Faltenhalteraktorelement (118, 218) einstückig verbunden ist und mit diesem zusammen einen Faltenhalterstator (112a, 212a) ausbildet, wobei der Faltenhalterführungszylinder (124, 224) mit wenigstens einem zweiten Faltenhalteraktorelement (119, 219) einstückig verbunden ist und mit diesem zusammen einen Faltenhalterläufer (112b, 212b) ausbildet, wobei der Faltenhalterstator (112a, 212a) und der Faltenhalterläufer (112b, 212b) zum Zusammenwirken als Faltenhalterantrieb (112, 212, 512) vorgesehen sind, wobei die Stempelsymmetrieachse (130, 230, 530) und die Faltenhaltersymmetrieachse (132, 232, 532) dieselbe Lage aufweisen, wobei der Stempel (121, 221, 521) einen Stempelführungszylinder (126, 226) aufweist, ausgeführt zum Zusammenwirken mit einer Stempelführungsbuchse (106, 206) in der Weise, dass der Stempel (121, 221, 521) mit einem Freiheitsgrad für eine Bewegung parallel zu der Stempelachse (130, 230, 530) längsbeweglich geführt und angetrieben ist, wobei die Stempelführungsbuchse (106, 206) einstückig mit einem ersten Stempelaktorelement (116, 216) verbunden ist und mit diesem zusammen einen Stempelstator (110a, 210a) ausbildet, wobei der Stempelführungszylinder (126, 226) mit einem zweiten Stempelaktorelement (117, 217) einstückig verbunden ist und mit diesem zusammen einen Stempelläufer (110b, 210b) ausbildet, wobei der Stempelstator (110a, 210a) und der Stempelläufer (110b, 210b) zum Zusammenwirken als Stempelantrieb (110, 210, 510) vorgesehen sind, wobei der Faltenhalterstator (112a, 212a), der Faltenhalterläufer (112b, 212b), der Stempelstator (110a, 210a) und der Stempelläufer (110b, 210b) dieselbe Lage aufweisen, wobei entweder nach einer ersten Ausführungsform der Faltenhalterstator (112a) bewegungsfest mit dem Gestell (108) verbunden ist, der Stempelstator (110a) einstückig mit dem Faltenhalterführungszylinder (124) verbunden ist und der Faltenhalterführungszylinder (124) zugleich die Stempelführungsbuchse (106) bildet, in der der Stempelläufer (110b) längsbeweglich gelagert ist oder nach einer zweiten Ausführungsform der Stempelstator (210a) und der Faltenhalterstator (212a) bewegungsfest mit dem Gestell (208, 508) verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stempelstator (210a) und der Faltenhalterstator (212a) in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind oder wobei der Stempelstator (210a) und der Faltenhalterstator (212a) in derselben Ebene angeordnet sind und die Ankopplung des Stempelstators (210a) an das Gestell (208, 508) über die Faltenhalterführungsbuchse (204) erfolgt, indem wenigstens ein Ankoppelelement zwischen Stempelstator (210a) und Faltenhalterführungsbuchse (204) durch wenigstens eine Ausnehmung im Faltenhalterläufer (212b) hindurchgeführt ist, wobei die Ausnehmung in axialer Richtung zumindest so lang ausgeführt ist, dass ein ungehinderter Hub des Faltenhalters (223, 523) ermöglicht wird.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Stempel (121, 221, 521) während des gesamten Bewegungsverlaufes oder nur auf einem ersten Teil seines Bewegungsverlaufes und vor dem Eintauchen in die Ziehmatrize (122, 222, 522) in der Stempelführungsbuchse (106, 206) geführt wird.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stempelantrieb (110, 210, 510) und/oder der Faltenhalterantrieb (112, 212, 512) als ein elektrischer Linearantrieb ausgeführt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste Faltenhalteraktorelement (118, 218) als wenigstens eine Wicklung und das zweite Faltenhalteraktorelement (119, 219) als wenigstens ein Permanentmagnet ausgeführt ist oder umgekehrt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der elektrische Linearantrieb im engen Bauraum zwischen Faltenhalterführungsbuchse (204) und Faltenhalterführungszylinder (124) hochenergetische Seltenerdmagnete umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei als hochenergetische Seltenerdmagnete gesinterte Neodyn-Eisen-Bor-Magnete mit der höchstmöglichen Energiedichte oder bei höheren Temperaturen nutzbare, gesinterte Samarium-Kobalt-Magnete vorgesehen sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Führung zwischen dem Faltenhalterführungszylinder (124, 224) und der Faltenhalterführungsbuchse (104, 204) und/ oder zwischen dem Stempelführungszylinder (126, 226) und der Stempelführungsbuchse (106, 206) als Wälzführungen oder als aerostatische Führungen oder als Federführungen ausgeführt sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine direkt in den Magnetkreis von Stempelstator (110a, 210a) und Stempelläufer (110b, 210b) und/ oder den Magnetkreis von Faltenhalterstator (112a, 212a) und Faltenhalterläufer (112b, 212b) integrierte Wälzführung vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem Anspruch 4 bis 9, wobei der elektrische Linearantrieb eine Ansteuereinrichtung umfasst, die eine positionssteuernde oder positionssteuerbare, kraftregelnde oder kraftregelbare oder kraftsteuernde oder kraftsteuerbare Ansteuerung ermöglicht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Faltenhalter (123, 223, 523) als ein segmentierter Faltenhalter ausgeführt ist, umfassend Faltenhaltersegmente (524), die an der einem Zuschnitt eines Formteils (505) zugewandten Fläche Faltenhalters (523) angeordnet und zum Kontakt mit dem Zuschnitt vorgesehen sind, wobei der der Faltenhalter (123, 223, 523) weiterhin in der Weise ausgeführt ist, dass er segmentweise, örtlich aufgelöste kraftregelbare oder kraftsteuerbare, über den Verlauf des Kompressionsziehvorgangs veränderbare, zeitaufgelöste Faltenhalterkräfte ausübt, wozu der segmentierte Faltenhalter mehrere, zumindest gruppenweise unabhängig ansteuerbare Faltenhalterantriebe (112, 212) aufweist, die Faltenhaltersegmentantriebe (523) bilden.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der der Stempelantrieb (110, 210, 510) in der Weise ansteuerbar ist, dass ein schwingungsüberlagertes Kompressionsziehen ausführbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine Entformungseinrichtung als Schneideinrichtung kombiniert mit einer Abstreifkante vorgesehen ist und der Stempelantrieb (110, 210, 510) in eine Arbeit verrichtende Vorwärtsbewegung und eine Arbeit verrichtende Rückwärtsbewegung steuerbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Entformungseinrichtung zur Ausübung von Mediendruck oder Vakuum auf das Formteil oder als Auswerfer aus der Ziehmatrize (122, 222) ausgeführt ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Mediendruck durch einen Stempelstößel (310), der in einem Luftkanal (304) im Inneren des Stempels (121, 221, 521) längsbeweglich antreibbar ist, hervorrufbar ist und aus einer Luftaustrittsöffnung (306) an einem Boden des Stempels (121, 221, 521) abgegeben werden kann; wobei das Vakuum durch einen Matrizenstößel (410), der in der Ziehmatrize (122, 222, 522) längsbeweglich antreibbar ist, hervorrufbar ist; und/ oder wobei der Matrizenstößel (410) als Auswerfer ansteuerbar ist.
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