CN113543953B - 具有连续变化的叠片分隔部的叠片块 - Google Patents
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Abstract
提供用于校准装置(500)的叠片块(100、100a)，校准装置用于校准挤出型材(550)，其中叠片块(100、100a)包含具有多个叠片(112)的叠片结构(110、110a)，叠片(112)通过凹槽(114)彼此隔开并且布置在叠片块(100、100a)的纵向方向上。叠片结构(110、110a)在叠片块(100、100a)的纵向方向上具有设计为可变的分隔部。还提供用于制造上述叠片块(100、100a)的方法、以及包含多个上述叠片块(100、100a)的校准装置(500)。此外提供用于增材制造上述叠片块(100、100a)的系统、相应电脑程序、和相应数据集。
Description
技术领域
本发明涉及用于校准装置的叠片块，校准装置用于校准挤出型材。本发明还涉及用于制造这种叠片块的方法、用于增材制造这种叠片块的系统、及相应电脑程序和数据集。
背景技术
校准装置用于校准挤出的连续型材，例如管型材。在制造这种型材时，首先在挤出机中生成用于制造型材的所期望的塑料溶体。然后使所生成的塑料溶体通过挤出机的逸出喷嘴被挤压，逸出喷嘴预先确定型材的形状。接着，从挤出机的逸出喷嘴逸出的型材通过校准装置，校准装置对仍发热的型材进行尺寸精准地后续成型。
由DE19843340C2已知用于确定挤出型材尺寸的这种校准装置。在那里，教导了可变地调节的校准装置，校准装置设计用于校准具有不同管直径的挤出塑料管。校准装置包含壳体和呈圆形地布置在壳体中的多个叠片块，叠片一起形成具有圆形校准开口的校准筐，待校准的管被引导经过校准开口(特别是参见DE19843340C2的图1和图2)。每个叠片块还与设置用于使各个叠片块单独地径向移动的致动装置联接。以这种方式，可以根据需要相应地调节由多个叠片块所形成的圆形校准开口的作用横截面。
在DE19843340C2中所描述的叠片块分别由多个叠片组成，叠片被串在两个彼此隔开布置的承载杆上。
为了遵守相邻的叠片之间的所期望的距离，使用间隔套(也参见DE19843340C2的图3)。还在图1中示出被串起的叠片块的示例。在图1中示出的叠片块10包含多个叠片12和间隔套14，这些多个叠片12和间隔套14沿两个承载杆16交替地被串起。这样串起的叠片块在制造上是昂贵的，并且因此成本高。
与上述串起的叠片块不同地，还已知具有闭合式承载结构(或背脊结构)的叠片块。图2a和图2b示出这种叠片块的示例。叠片块20包含多个叠片22，这些叠片被设计为块状的的背脊结构24承载(参见图2a中的3D视图)。在此，块状的背脊结构24以实心体(例如，杆状体)的形式实现。由WO2004/103684A1已知具有闭合式背脊结构的叠片块的其它示例。这种叠片块可以设计为一体的。叠片块可以通过适当的加工方法(例如铣削、切割)由材料块成本合适地制造。然而，也可以考虑使用铸造方法来制造叠片块20。
图1、图2a和图2b中所示的叠片块10、20的共同之处在于，叠片12、22以及叠片12、22之间的间隔区域(也称为凹槽)分别具有预定的恒定宽度。因此，叠片块10、20的由叠片12、22和凹槽所产生的叠片结构分别具有在叠片块10、20的纵向方向上恒定的分隔部T(周期)(见图1和图2b)。在此分隔部T是指叠片结构内的最小长度，其中叠片的布置按照该最小长度重复。分隔部T与叠片结构内的叠片的宽度d和凹槽的宽度D有关，并且对应于叠片及其相邻的凹槽的宽度的和(即T＝d+D)。
在这里所描述的具有恒定分隔部的叠片块中，当将待校准型材移动经过校准筐时，经常观察到待校准型材的颤动。颤动的原因在于在校准型材时在型材表面上形成的凸起结构。因为待校准型材的在校准过程中仍可塑性变形的塑料被轻微地压入叠片结构的凹槽中。由此在待校准型材的表面上形成凸起区域(缩写为凸起)，凸起区域的尺寸对应于凹槽的尺寸。于是，在待校准型材的表面上形成按照叠片结构的分隔部T重复的凸起结构。在将待校准型材进给经过校准装置的校准筐时，型材表面上已经产生的凸起“卡入”叠片块的后续凹槽中。凸起重复卡入凹槽中导致待校准型材在校准筐中所不期望的颤动。另一方面，由于叠片结构在型材表面上的重复压印，在型材表面上增强了凸起结构。
发明内容
本发明的任务是，提供用于校准装置的叠片块，该叠片块进一步减小或消除结合现有技术所指明的问题。本发明的任务特别是，改善待校准型材的表面结构。还应该至少降低或完全避免待校准型材的结合已知校准块观察到的震颤。
为了解决上述任务，根据第一方面提供用于校准装置的叠片块，该校准装置用于校准挤出型材。叠片块包含具有多个叠片的叠片结构，这些叠片通过凹槽彼此隔开并且布置在叠片块的纵向方向上。叠片结构还具有在叠片块的纵向方向上设计为可变的分隔部。
挤出型材可以为塑料型材。挤出塑料型材可以为连续型材，例如管型材。
叠片结构在叠片块的纵向方向上(即沿叠片块)的分隔部与叠片的宽度和凹槽的宽度有关。叠片结构的分隔部(分隔部长度)由叠片的宽度和其相邻的凹槽的宽度组成。如果在叠片结构(或叠片块)的纵向方向上的叠片的宽度和/或凹槽的宽度变化，则叠片结构的纵向方向上的分隔部也相应地变化。如开头所述，凹槽是指叠片结构内的两个相邻叠片的距离。
叠片结构的分隔部可以在叠片块的纵向方向上连续地变化(改变)。连续的变化可以是指，叠片结构具有彼此相继的分隔部，其中分隔部具有各自不同的分隔部长度。因此，叠片结构不具有恒定分隔部的区域。更确切地说，分隔部可以在叠片结构内在叠片之间变化。
根据变型，分隔部可以沿叠片结构任意地改变。这意指，分隔部沿叠片结构的的改变(变化)不遵循预定的模型(函数相关性)。更确切地说，分隔部沿叠片结构的变化是随机的。相应地，彼此相继的分隔部的不同的分隔部长度也不遵循可由函数描述的模型，而是随机地地选择。
除了上述分隔部(分隔部长度)的随机变化之外可替换地，分隔部也可以沿叠片结构根据预定的函数而变化。描述分隔部变化的函数可以为连续的函数。例如可以考虑的是描述分隔部变化的函数，在该函数中分隔部沿叠片结构从叠片结构端部到对置的叠片结构端部连续地增大或连续地减小。然而，也可以考虑的是根据函数的分隔部变化，在该函数中分隔部从叠片结构端部开始首先连续地增大/减小，接着又连续地减小/增大直至到达对置的叠片结构端部。与具体的实施方案无关地，应该选择描述分隔部变化的函数，使得分隔部变化沿叠片结构没有周期性。以这种方式，防止在叠片结构中形成周期性的重复结构。
上述叠片结构的变化的分隔部可以以不同的方式实现。根据一变型，叠片结构可以在叠片块的纵向方向上具有带有可变的凹槽宽度的凹槽。通过具有不同的凹槽宽度的凹槽可以实现叠片结构的可变的分隔部。根据另一变型，叠片结构可以在叠片块的纵向方向上具有带有可变的叠片宽度的叠片。通过具有不同的叠片宽度的叠片同样可以实现叠片结构的可变的分隔部。根据另一实施方案，叠片的宽度和凹槽的宽度可以在纵向方向上变化。叠片的宽度和凹槽的宽度是指叠片和凹槽在叠片块的纵向方向上的尺寸。
叠片块还可以具有承载结构，叠片结构布置在该承载结构上。承载结构可以包含设计为梁形的块状背脊结构。块状背脊结构还可以设置有穿孔，以便降低叠片块的重量。
承载结构可以设计为与叠片或叠片结构一体。为了实现一体式设计，可以借助3D打印制造叠片块。然而也可以考虑的是，例如通过铣削、钻孔和/或切割由单个工件制造叠片块。可替换地，叠片结构或叠片以及承载结构可以分别单独地制造。然后，叠片结构(或叠片)可以与承载结构相应地连接。
承载结构和叠片可以由相同的材料或由不同的材料制造。根据变型，制造承载结构和/或叠片的材料可以由金属材料制造。然而也可以考虑使用聚合物材料(具有添加剂)。
根据本发明的另一方面提供用于校准挤出塑料型材的校准装置，其中校准装置具有多个根据本发明的叠片块，这些叠片块相对彼此布置以便构成校准开口。在此，叠片块的布置可以是，使得这些叠片块构成圆形的校准开口。
校准装置还可以包含多个致动装置，其中每个致动装置分别与叠片块联接。通过致动装置可以径向于校准开口单独地致动每一个叠片块。由此，校准开口的作用横截面可以根据需要适配于待校准型材的横截面(直径)。
校准装置还可以具有壳体，该壳体设置用于容纳和支撑致动装置和与致动装置联接的叠片块。
根据本发明的另一方面提供用于制造如上所述的叠片块的方法。用于制造叠片块的方法至少包含借助3D打印或借助增材制造方法来制造叠片块的步骤。借助3D打印方法或增材制造方法对叠片块的制造在此可以包含材料层的分层的激光烧结/激光熔化，其中根据待产生的叠片块的形状相继地(依次地)涂覆材料层。
所述方法还可以包含步骤：计算叠片块几何形状(CAD数据)，以及可选地，将3D几何形状数据转换为用于3D打印或增材制造的相应控制命令。
根据另一方面提供用于制造叠片块的方法，所述方法包含步骤：生成使如上所述的叠片块成像的数据集，以及将数据集储存在储存装置或服务器上。所述方法还可以包含：将数据集输入处理装置或电脑中，处理装置或电脑控制用于增材制造的装置，使得该装置制造数据集中所成像的叠片块。
根据另一方面提供用于增材制造叠片块的系统，系统具有数据集生成装置，其用于生成使如上所述的叠片块成像的数据集；储存装置，其用于储存数据集；以及处理装置，其用于接收数据集并且用于控制用于增材制造的装置，使得该装置制造数据集中所成像的叠片块。储存装置可以为USB记忆棒、CD-ROM、DVD、储存卡、或硬盘。处理装置可以为电脑、服务器、或处理器。
根据另一方面提供包含数据集的电脑程序或电脑程序产品，该电脑程序或电脑程序产品在通过处理装置或电脑读取数据集时促使处理装置或电脑控制用于增材制造的装置，使得用于增材制造的装置制造上述的叠片块。
根据另一方面提供其上储存有上述电脑程序的电脑可读的数据载体。电脑可读的数据载体可以为USB记忆棒、CD-ROM、DVD、存储卡、或硬盘。
根据另一方面提供使如上所述的叠片块成像的数据集。数据集可以储存在电脑可读的数据载体上。
附图说明
根据以下附图讨论本发明的其它优点、细节和方面。示出有：
图1是根据现有技术的用于校准装置的叠片块的3D视图；
图2a/2b是根据现有技术的用于校准装置的另一叠片块的视图；
图3是根据本发明的叠片块的视图；
图4是根据本发明的另一叠片块的视图；
图5是用于制造图3和图4中所描述的叠片块的方法的框图；以及
图6是根据本发明的校准装置。
具体实施方式
在开始已经结合现有技术讨论图1、图2a和图2b。参阅那里的描述。
现在，结合图3进一步描述用于校准装置的根据本发明的叠片块100。图3示出叠片块100的内侧的视图。叠片块100的朝向待校准型材的那些侧部称作侧面。
叠片块100包含叠片结构110，叠片结构110包含多个叠片112和将相邻叠片112彼此分离的凹槽114。因此，相继的叠片112之间的自由空间(距离)称作为凹槽114。在图3中所示的视图中，以横樑的形式呈现叠片结构110的每一个单独的叠片112。叠片块100还包含承载结构120，承载结构120用于容纳(支撑)叠片112(或叠片结构110)。沿其布置有叠片112的承载结构120在图3中呈现为纵向樑(水平樑)。
承载结构120可以具有设计为块状的背脊结构。背脊结构可以通过樑形体实现，叠片112沿樑形体布置。樑形的背脊结构特别是可以具有穿孔以便降低重量。因此，承载结构120可以恰好设计为如同结合图2a和图2b描述的叠片块20的承载结构。指引参阅图2a和图2b的相应描述。可替换地，承载结构120可以具有在其上串有叠片112的至少一个承载杆，如同在开始结合图1中的叠片块描述的。相继的叠片112之间的距离(凹槽)在串起的叠片块中借助适当长度的间隔套实现。
叠片结构110的叠片112分别具有垂直于叠片块100的纵向方向L的预定横截面轮廓。在此每一个叠片112的横截面轮廓可以符合于图1或图2a中所示的叠片的横截面轮廓。每一个叠片112还具有朝向待校准型材的叠片面113。叠片112的叠片面113形成接触面，待校准型材与接触面接触。朝向待校准型材的叠片面113可以设计为平坦的或具有弯曲的表面。
如从图3进一步得出，叠片结构110的所有叠片112在叠片块100的纵向方向L上具有相同的宽度d。然而，相继的叠片112之间的距离(亦即，凹槽宽度区域)在纵向方向L上变化。图3中的叠片结构110在纵向方向L上具有n个凹槽114的序列，其中各个凹槽114的宽度D1、D2、...Dn(n是自然数)变化。因此，通过凹槽宽度D1、D2、...Dn的连续变化，形成具有在纵向方向L上可变的分隔部的叠片结构110。因此，叠片结构110在纵向方向L上具有n个相继的分隔部T1、T2、...Tn(n是自然数)的序列，这些分隔部T1、T2、...Tn具有可变的分隔部长度。在此，分隔部(或分隔部长度)是指构造在叠片结构110中的基本单元的长度，该基本单元由叠片112以及其相邻的凹槽114组成。换句话说，沿叠片结构110的每一个分隔部Ti(i＝1、...n，其中n是自然数)符合于相应叠片112的宽度d和与叠片112邻接的凹槽114的宽度D的和。
在图3中所示的叠片结构110中，凹槽宽度D1、D2、...Dn的变化(改变)(并且因此分隔部T1、T2、...Tn的变化)在纵向方向L上(亦即，沿叠片块100)连续地发生。连续变化是指，分隔部序列T1、T2、...Tn内的相邻分隔部具有不同的分隔部长度。因此，叠片结构110不具有在其内分隔部保持恒定的叠片结构区域。
此外，分隔部T1、T2、...Tn沿叠片结构110的变化随机选择的。分隔部T1、T2、...Tn在纵向方向L上的变化不遵循预定的模型(函数相关性)。叠片结构110内的分隔部序列T1、T2、...Tn特别是不具有周期性。更确切地说，具有较大和较小的分隔部长度的分隔部交替，其中分隔部长度是随机的。
结合图4描述根据本发明的另一叠片块100a。叠片块100a仍然具有叠片结构110a，叠片结构110a具有彼此隔开布置的多个叠片112。叠片块100a还具有承载叠片结构110a的叠片载体120。叠片载体120和叠片112可以恰好设计为如图3中的叠片块100中那样。叠片结构110的叠片112特别是仍然具有预定的统一的宽度d。为了简便，叠片载体110和叠片112设有与图3中的叠片块100相同的附图标记。此外，进一步参阅上面的叠片112和叠片载体110的结合图3的相应描述。
图3中的叠片块100与图4中的叠片块100a之间的差异在于叠片结构110a的设计。如在图3中的叠片结构100中，叠片结构110a的叠片112分别具有相同的宽度d。此外，凹槽114的宽度Di(i＝1、...n，其中n为自然数)在叠片块100a的纵向方向L上连续地变化。因此，分隔部Ti(i＝1、...n，其中n为自然数)在纵向方向L上也变化。然而，分隔部在纵向方向L上的连续变化不是随机的(如同在图3中的叠片结构110中一样)，而是遵循连续的函数。根据图4所示的实施方案，叠片结构110a在纵向方向L上的分隔部根据线性函数而变化。应当理解，分隔部T1、T2、...Tn的分隔部长度从叠片结构的第一端部开始(图4中的左端部)连续线性地减小，直至叠片结构110a的第二端部(图4中的右端部)。应当理解，在此所描述的分隔部长度的线性减小仅是示范性的，并且分隔部的其它函数变化同样是可以考虑的。重要的仅是，分隔部在叠片结构内的变化使得不出现恒定的分隔部的叠片区域。
通过结合图3和图4描述的分隔部沿叠片结构110的连续变化防止在校准时在待校准型材的表面上出现的凸起(通过叠片结构本身引起)在使待校准型材进给经过校准筐时总是落入叠片块的后续凹槽中。通过凹槽(并且因此待校准型材的表面上的凸起)的不同的位置和尺寸有效地防止凸起会落入后续的凹槽中。
为了制造图3和图4中所呈现的叠片块100、100a，可以使用生成式制造方法或增材制造方法。这种制造方法在图5中示出。在此，在第一步骤S10中，计算用于叠片块100、100a的3D几何形状数据(CAD数据)。3D几何形状数据描述包含承载结构110和叠片结构110、110a的整个叠片块100、100a的几何形状。在随后的第二步骤S20中，将计算的3D几何形状数据转换为用于3D打印的控制命令。然后，基于创建的控制命令，借助3D打印方法(例如，激光烧结、激光熔化)分层地构造叠片块100(整体地)(步骤S30)。金属材料或聚合物材料可以用作3D打印的材料。
除了在此处所述的借助3D打印的制造之外也可以考虑的是，叠片块100、100a由工件(例如通过铣削、钻孔、切割)或借助铸造方法制造。
结合图6描述用于校准挤出塑料型材550的校准装置500。图6示出校准装置500的剖视图。在图6中所示的实施方案中，待校准型材550是管型材。
校准装置500包含上述根据本发明的多个叠片块100、100a，这些叠片块100、100a在校准装置500的轴向方向上相对布置为：使得这些叠片块100、100a形成具有所期望的校准开口510的校准筐505。如在图6中所表明的，相邻叠片块100、100a可以布置为彼此接合。为此，相邻叠片块100、100a的叠片112和凹糟114在它们的布置和尺寸上(特别是在凹槽宽度和叠片宽度上)彼此调整为，使得相邻布置的叠片块100、100a的叠片112可以彼此梳子状地接合。
校准装置500还包含多个致动装置520(例如线性致动器)，其中致动装置520分别与叠片块100、100a联接。致动装置520设置为，使得将每个叠片块100、100a在径向方向上(即垂直于待校准型材的进给方向)移动。由此校准开口的作用横截面可以相应地适配到待校准型材上。
校准装置500还包含用于容纳致动装置520和叠片块100、100a的壳体530。壳体530可以设计为柱状。壳体530可以具有内壳柱体530a和外壳柱体530b，其中类似于DE19843340C2中所描述的校准装置，致动装置520的部件可以布置在内壳柱体530a和外壳柱体530b之间的中间空间中。
通过在此所描述的具有连续可变分隔部的叠片块，防止在待挤出型材的型材表面上形成周期性的凸起图案。因为凸起图案的形成不规律，所以防止了所生成的凸起在挤出型材进给时落入叠片块的后续凹槽中。因此防止在校准过程中开始所描述的颤动。此外，因为通过改变叠片结构的分隔部防止叠片结构在型材表面上的同一位置上重复地压印，因此改善挤出型材的表面结构。
Claims (14)
1.一种用于校准装置(500)的叠片块(100、100a)，校准装置(500)用于校准挤出型材(550)，其中叠片块(100、100a)包含具有多个叠片(112)的叠片结构(110、110a)，多个叠片通过凹槽(114)彼此间隔开并且布置在叠片块(100、100a)的纵向方向上，其特征在于，叠片结构(110、110a)在叠片块(100、100a)的纵向方向上具有设计为可变的分隔部，其特征在于，叠片结构(110、110a)在叠片块(100、100a)的纵向方向上的分隔部根据预定的函数而变化。
2.根据权利要求1所述的叠片块(100、100a)，其特征在于，叠片结构(110、110a)在叠片块(100、100a)的纵向方向上的分隔部连续地变化。
3.根据权利要求1或2所述的叠片块(100、100a)，其特征在于，叠片结构(110、110a)在叠片块(100、100a)的纵向方向上具有凹槽(114)，凹槽(114)具有可变的凹槽宽度。
4.根据权利要求1或2所述的叠片块(100、100a)，其特征在于，叠片结构(110、110a)在叠片块(100、100a)的纵向方向上具有叠片(112)，叠片(112)具有可变的叠片宽度。
5.根据权利要求1或2所述的叠片块(100、100a)，其特征在于，叠片块(100、100a)还具有承载结构(120)，叠片结构(110、110a)布置在承载结构(120)上。
6.根据权利要求5所述的叠片块(100、100a)，其中承载结构(120)和叠片(112)由相同材料或不同材料制造。
7.根据权利要求1或2所述的叠片块(100、100a)，其中叠片块(100、100a)设计为一体的。
8.根据权利要求1或2所述的叠片块(100、100a)，其中叠片块(100、100a)借助3D打印或借助增材制造方法制造。
9.一种用于校准挤出型材(550)的校准装置(500)，包含多个根据权利要求1至8中任一项所述的叠片块(100、100a)，其中叠片块(100、100a)相对布置，以便形成校准开口。
10.根据权利要求9所述的校准装置，其中校准装置(500)包含多个致动装置(520)，其中每一个致动装置(520)分别与叠片块(100、100a)联接，以便单独地致动每一个叠片块(100、100a)。
11.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的叠片块(100、100a)的方法，方法包含借助3D打印或借助增材制造制造叠片块(100、100a)的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，还包含步骤：计算3D叠片块几何形状，并且将计算的3D几何形状数据转换为用于3D打印或增材制造的相应控制命令。
13.一种用于制造叠片块(100、100a)的方法，方法包含步骤：
-生成数据集，数据集使根据权利要求1至8中任一项所述的叠片块(100、100a)成像；
-将数据集储存在储存装置或服务器上；并且
将数据集输入到处理装置或电脑中，处理装置或电脑控制用于增材制造的装置，使得装置制造在数据集中成像的叠片块(100、100a)。
14.一种电脑可读的数据载体，在数据载体上储存有电脑程序，其中，在电脑程序被处理装置或计算机执行时，实施根据权利要求11-12中任一项所述的用于制造叠片块(100、100a)的方法或根据权利要求13所述的用于制造叠片块(100、100a)的方法。
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