CN113543955B - 具有错开的叠片的叠片块 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于校准挤压的型材(550)的校准装置(500)的叠片块(100)。所述叠片块(100)包括叠片结构(110)，该叠片结构具有多个叠片(112a、112b)，所述叠片通过沟槽(114a、114b)彼此间隔开且在所述叠片块(100)的纵向方向上布置。所述叠片结构(110)具有两个叠片组(110a、110b)，其中，第一叠片组(110a)的叠片(112a)相对于第二叠片组(110b)的叠片(112b)在所述叠片块(100)的纵向方向上错开地布置。此外，提供了一种用于制造上述叠片块(100)的方法以及一种包括多个上述叠片块(100)的校准装置(500)。此外，提供了一种用于上述叠片块(100)的增材制造的系统、一种相应的计算机程序和一种相应的数据组。

Description

具有错开的叠片的叠片块
技术领域
本发明涉及一种用于校准装置的叠片块，该校准装置用于校准挤压型材。本发明还涉及一种用于制造这种叠片块的方法、一种用于增材制造这种叠片块的系统以及一种相应的计算机程序和数据组。
背景技术
校准装置用于校准挤压的环形型材，例如管型材。在制造这种型材时，首先在挤压机中产生用于制造型材的所需塑料熔体。然后将产生的塑料熔体挤压通过挤压机的出口喷嘴，该出口喷嘴规定了型材的形状。然后，从挤压机的出口喷嘴出来的型材通过校准装置，该校准装置尺寸精准地将仍被加热的型材重塑。
由DE 198 43 340 C2已知这样的一种用于确定挤压型材尺寸的校准装置。在此教导了可变地可调节的校准装置，其被构造用于校准具有不同管直径的挤压的塑料管。校准装置包括壳体和圆形地布置在壳体中的多个叠片块，这些叠片块一起形成具有圆形校准开口的校准笼，要校准的管被引导通过该校准笼(特别是参见DE 198 43 340 C2的图1和图2)。此外，每个叠片块都与致动装置耦接，该致动装置被设置用于使得相应叠片块各自地径向位移。以这种方式，可以根据需要相应地调节由多个叠片块形成的圆形校准开口的有效横剖面。
在DE 198 43 340 C2中描述的叠片块分别由多个叠片块构成，这些叠片串在彼此间隔开地布置的两个承载杆上。为了在相邻的叠片之间保持所需的距离，使用了间隔套筒(也参见DE 198 43 340 C2的图3)。图1中还示出了串连的叠片块的示例。图1中所示的叠片块10包括多个叠片12和间隔套筒14，它们沿着两个承载杆16交替地串连。间隔套筒14确定了相邻叠片12之间的距离(沟槽13)。这种串起的叠片块制造起来很费力，因而成本很高。
与上述的成串的叠片块不同，此外已知具有封闭的承载结构(或背脊结构)的叠片块。图2a和2b示出了这样的叠片块20的示例，其中，图2a所示为叠片块20的3D视图，图2b所示为叠片块20的面向待校准的型材的内侧的视图。叠片块20包括多个叠片22，这些叠片由块状地形成的背脊结构24承载(参见图2a中的3D视图)。块状的背脊结构24在此以实心体(例如杆状体)的形式实现。由WO 2004/103684 A1已知具有封闭的背脊结构的叠片块的其他示例。这种叠片块可以一体地构造。它们可以通过合适的处理方法(例如铣削、切割)由一个材料块成本有利地来制造。然而，也可以考虑使用铸造方法来制造叠片块20。
图1、2a和2b中所说明的叠片块10、20的共同点在于，叠片12、22设计为对称的，且相对于承载杆16或承载结构24对称地布置。叠片12、22在叠片块10、20的相对的横侧面上等距地突出，并且在纵向方向上具有相同的节距T。节距T在此是指在叠片结构内部的最小长度，叠片12、22的布置按照该最小长度重复。节距T取决于在叠片结构内部的叠片12、22的宽度d和沟槽13、23的宽度D，并且等于叠片12、22及其相邻沟槽13、23的宽度之和(即T＝d+D)。
当将上述叠片块10、20组装成具有可调整的校准开口的校准笼时，相邻布置的叠片块10、20必须相对彼此错开地布置。这是因为，只有这样才能将一个叠片块10、20的叠片12、22插入相邻布置的叠片块10、20的沟槽13、23中，并根据插入程度而产生具有可变校准开口的校准笼，如在DE 194 43 340 C2中所提出。
由于叠片块10、20的相互错开布置，需要对相应的叠片块10、20的承载结构进行调整，以便能实现使得叠片块10、20与预安装在校准装置中的致动装置耦接。致动装置被设置用来使得叠片块10、20垂直于待校准型材的进给方向各自地位移。这些调整尤其涉及到耦接部件例如叠片承载体中的容纳孔(在图2a和2b中未示出)的布置，这些耦接部件被设置用于实现在致动装置与相应的叠片块10、20之间的稳定的机械耦接。因此需要至少两组叠片块10、20，这些叠片块至少在承载结构方面或在承载结构中的耦接部件的构造方面彼此不同地设计，确切地说，通过承载结构或其耦接部件来补偿在组装成校准笼时在叠片块的纵向方向上出现的偏移。
替代地，亦可通过如下方式来补偿或消除在组装成校准笼时在相邻叠片块之间出现的偏移：提供两组不同的叠片块，这些叠片块虽然具有相同的承载结构，但在叠片结构方面却彼此不同。具体地，提供一组第一叠片块，这些叠片块相对于其相应的承载结构具有错开布置的叠片结构。此外提供一组第二叠片块，这些叠片块的叠片结构相对于其相应的承载结构没有错开。因此，通过在承载结构上错开地布置叠片结构来补偿在组装成校准笼时在叠片块的纵向方向上出现的偏移。在该变型中亦需要两组不同的叠片块，以便补偿在叠片块组装时出现的偏移。然而，提供用以产生叠片笼的两个不同的叠片块组是繁琐的。另外，在叠片块组装时必须注意，将彼此协调的叠片块交替地安装于校准装置中，这附加地使得组装困难。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于校准装置的叠片块，其进一步减少或消除了结合现有技术介绍的问题。本发明的目的尤其是，提供叠片块，其消除在将叠片块组装成校准笼时的上述偏移问题。
为了实现上述目的，根据第一方面，提出一种用于校准挤压的型材的校准装置的叠片块。该叠片块包括叠片结构，该叠片结构具有多个叠片，这些叠片通过沟槽相互间隔开且在叠片块的纵向方向上布置，其中，叠片结构具有两个叠片组，其中，第一叠片组的叠片相对于第二叠片组的叠片在叠片块的纵向方向上错开地布置。
挤压型材可以为塑料型材。挤压的塑料型材可以为环形型材例如管型材。
叠片块的纵向方向可以是指与待挤压型材的进给方向相对应的方向。
第一叠片组的叠片可以布置于叠片块的第一侧面上。此外，第二叠片组的叠片可以布置在叠片块的与第一侧面相对的第二侧面上。因此，第一叠片组的叠片可以在叠片块的第一侧面上突出，而第二叠片组的叠片在叠片块的与第一侧面相对的第二侧面上突出。第一侧面和第二侧面可以是指叠片块的在叠片块的纵向方向上延伸的横侧面(侧翼)。
第一组的叠片和第二组的叠片可以(基本)相同地设计。它们可以具有相同的形状和/或尺寸。替代于此，第一组的叠片和第二组的叠片可以彼此不同地设计。第一组的叠片可以在形状和/或尺寸上不同于第二组的叠片。
不管第一组的叠片和第二组的叠片的具体设计如何，两个叠片组可以(在叠片块的纵向方向上)具有相同的或彼此不同的节距。节距是指在每一叠片组内部的距离，叠片的布置按照该距离重复。每一叠片组的在叠片块的纵向方向上(亦即沿着叠片块)的节距取决于叠片的宽度和沟槽的宽度。叠片结构的节距(节距长度)由叠片的宽度及其相邻沟槽的宽度所组成。
根据一种变型，以使得第一叠片组的叠片在叠片块的纵向方向上与第二叠片组的沟槽重合的方式，第一组的叠片可相对于第二组的叠片错开。第二叠片组的叠片可同样在叠片块的纵向方向上与第一叠片组的沟槽重合。换句话说，在叠片结构内部，第一叠片组的叠片可以在叠片块的纵向方向上布置在第二叠片组的沟槽所在之处，反之亦然。如果两个叠片组例如具有相同的节距，则此类型的叠片结构是可能的。
此外，叠片块可以具有承载结构，在该承载结构上布置了叠片结构。承载结构可以包括构造为梁形的块状背脊结构。此外，块状背脊结构可以设有贯穿部，以便减轻叠片块的重量。
承载结构可以与叠片或叠片结构一体地构造。为了实现一体构造，可以通过3D打印来制造叠片块。但是也可以设想，例如通过铣削、钻孔和/或切割，由一个唯一的工件来制造叠片块。替代地，叠片结构或叠片以及承载结构可以分别单独制造。然后叠片结构(或叠片)可以相应地与承载结构连接。
承载结构和叠片可以由相同的材料或不同的材料制成。根据一种变型，用于制造承载结构和/或叠片的材料可以由金属材料制成。但是，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，提供一种用于对挤压的塑料型材进行校准的校准装置，其中，该校准装置具有多个根据本发明的叠片块，这些叠片块彼此相对布置以形成校准开口。这些叠片块的布置在此可以使得它们形成圆形的校准开口。
校准装置还可以包括多个致动装置，其中，每个致动装置都分别与一个叠片块耦接。通过致动装置，每个叠片块都可以相对于校准开口径向地被单独地致动。由此，校准开口的有效横剖面可以根据需要适配于要被校准的型材的横剖面(直径)。
此外，校准装置可以具有壳体，该壳体被设置用于容纳和储存致动装置和与致动装置耦接的叠片块。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造如上所述的叠片块的方法。用于制造叠片块的该方法至少包括通过3D打印或通过增材制造方法来制造叠片块的步骤。采用3D打印方法或增材制造方法的叠片块制造在此可以包括逐层地激光烧结/激光熔化材料层，其中，根据要产生的叠片块形状依次地(顺序地)覆设材料层。
该方法还可以包括以下步骤：计算叠片块造型(CAD数据)，和可选地，将3D造型数据转换为用于3D打印或增材制造的相应的控制指令。
根据另一方面，提供了一种用于制造叠片块的方法，该方法包括以下步骤：建立描绘如上所述的叠片块的数据组；并将数据组储存在储存装置或服务器上。该方法还可以包括：将数据组输入到处理装置或计算机中，该处理装置/计算机控制用于增材制造的装置，从而该装置制得在数据组中描绘的叠片块。
根据另一方面，提供一种用于叠片块的增材制造的系统，该系统具有：用于产生描绘如上所述的叠片块的数据组的数据组产生装置；用于储存数据组的储存装置；和处理装置，其用于接收数据组，并控制用于增材制造的装置，从而该装置制造在数据组中描绘的叠片块。储存装置可以是U盘、CD-ROM、DVD、储存卡或硬盘。处理装置可以是计算机、服务器或处理器。
根据另一方面，提供了一种计算机程序或计算机程序产品，其包括数据组，在由处理装置或计算机读取数据组时，这些数据组引起处理装置或计算机控制用于增材制造的装置，从而用于增材制造的该装置制得如上所述的叠片块。
根据另一方面，提供了一种计算机可读的数据载体，在该数据载体上储存了上述计算机程序。计算机可读的数据载体可以是U盘、CD-ROM、DVD、储存卡或硬盘。
根据另一方面，提供了一种数据组，其描绘了如上所述的叠片块。该数据组可以储存在计算机可读的数据载体上。
附图说明
借助于以下附图讨论本发明的其他优点、细节和方面。
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3a/3b是根据本发明的叠片块的视图；
图4是根据本发明的两个叠片块的布置图；
图5是在图3a和3b中所示的叠片块的制造方法的方块图；和
图6示出根据本发明的校准装置。
具体实施方式
在开头已经结合现有技术讨论了图1、2a和2b。参考那里的描述。
结合图3a和3b，现在进一步介绍根据本发明的用于校准装置的叠片块100。图3a所示为根据本发明的叠片块100的3D视图。图3b所示为叠片块100的内侧的视图。内侧表示叠片块100的面向待校准的型材的一侧。
叠片块100包括叠片结构110，该叠片结构包括多个叠片112a、112b和将相邻叠片112a、112b彼此分开的沟槽114a、114b。通过沟槽114a、114b来表示在彼此相继的叠片112a、112b之间的自由空间(距离)。在图3b中，以横梁的形式表示叠片结构110的每个独立的叠片112a、112b。叠片块100还包括承载结构120，以容纳(支撑)叠片112(或叠片结构110)。承载结构120与叠片结构110一体地设计。替代于图3a中所示的设计，承载结构120和叠片结构110(或叠片112a、112b)可分别设计为分开的叠片块部件。然后沿着承载结构110相应地布置并安装叠片结构110或其叠片112a、112b。
在图3a中示出了承载结构120，并将在下面进一步介绍，沿着该承载结构布置有叠片112a、112b。承载结构120包括块状设计的背脊结构124。背脊结构124设计为细长的、梁形本体。梁形设计的本体具有垂直于纵向方向L的矩形横截面。背脊结构124还可以具有耦接部件例如螺纹孔，其被设置用于将叠片块100与致动装置(在图3a中未示出)机械地耦接。
替代于在此所介绍的梁形设计的背脊结构124，叠片块100的承载结构120可以具有至少一个承载杆，叠片112串起在该承载杆上，如结合图1中的叠片块在前言中所介绍的那样。在彼此相继的叠片112之间的距离(沟槽)借助适当长度的间隔套筒在串起的叠片块中实现。
现在将于下面进一步介绍叠片块100的叠片结构110。叠片结构100包括两个叠片组110a、110b，其中，第一叠片组110a包括叠片112a，且第二叠片组110b包括叠片112b。第一叠片组110a的叠片112a在叠片块100的纵向方向L上相对于第二叠片组110b的叠片112b错开地布置。两个叠片组110a、110b的叠片112a、112b还经过设计并在叠片块100的纵向方向L上布置，使得第一叠片组110a的叠片112a在叠片块100的第一横侧面122a上突出，而第二叠片组110b的叠片112b在叠片块100的第二横侧面122b上突出。第二横侧面122b在此与第一横侧面相对地布置。
将结合图3b进一步介绍两个叠片组110a、100b的结构和布置。两个叠片组110a、110b在叠片块100的纵向方向L上分别具有相同的节距T。节距T(或节距长度)在此是指距离，叠片112a、112b在相应的叠片组110a、110b内的布置沿着叠片结构110按照该距离重复。所述节距由相应的叠片112a、112b的宽度d和在叠片112a、112b之间的相应的沟槽114a、114b的宽度D所组成，亦即T＝d+D(参见图3b)。此外如由图3b可见，第一叠片组110a的叠片112a和第二叠片组110b的叠片112b具有相同的宽度d。同样，沟槽114a的宽度等于沟槽114b的宽度。因此，两个叠片组110a、110b之间的唯一差异在于其在叠片块100内部的布置。
如由图3b可见，第一叠片组110a相对于第二叠片组110b沿着叠片块100错开地布置。第一叠片组110a相对于第二叠片组110b适当地错开布置，使得第二叠片组110b的叠片112b沿着叠片块100分别与第一叠片组110a的沟槽114a重合，反之亦然。换句话说，第一叠片组110a的叠片112a在纵向方向L上布置于如下位置：在这些位置设置了第二叠片组110b的沟槽114b，反之亦然。因此产生具有彼此互补地布置的两个叠片组110a、110b的叠片结构110。彼此互补地布置的这两个叠片组110a、110b可以彼此啮合。
图4示范地示出两个相邻布置的叠片块100的啮合。为了更好地说明所述啮合，两个叠片块100之一在图4中用虚线示出。但要注意，两个叠片块100的设计相同。但由于两个叠片块100分别具有叠片结构110，该叠片结构设有彼此互补地布置的两个叠片组110a和110b，所以，一个叠片块100的第一叠片组110a(图3c中的上叠片块100)可以与相邻的第二叠片块100(图3c中的下叠片块)的第二叠片组110b啮合。两个叠片块100不必在纵向方向L上相对彼此位移，以使两个叠片块100彼此啮合。确切地说，两个啮合的叠片块100在纵向方向L上叠合地布置。因此，根据本发明，唯一的一组叠片块100就足以产生校准笼。
为了制造图3a和图3b中所说明的叠片块100，可以使用衍生式的或增材式的制造方法。这种制造方法在图5中示出。在此，在第一步骤S10中，计算叠片块100的3D造型数据(CAD数据)。3D造型数据描述了包括承载结构120和叠片结构110、110a的整个叠片块100的造型。在随后的第二步骤S20中，将所计算的3D造型数据转换为用于3D打印的控制指令。然后，基于所生成的控制指令，借助3D打印方法(例如激光烧结、激光熔融)逐层地构造叠片块100(在其整体上)(步骤S30)。金属材料或聚合物材料可以用作3D打印的材料。
替代于在此所介绍的借助3D打印的制造，还可想到的是，叠片块100由一个工件(例如通过铣削、钻孔、切割)或通过铸造方法来制造。
将结合图6描述用于校准挤压的塑料型材550的校准装置500。图6所示为校准装置500的剖视图。在图6所显示的实施例中，要被校准的型材550为管型材。
校准装置500包括上面所描述的根据本发明的多个叠片块100，这些叠片块在校准装置500的周围方向上彼此相对布置，使得它们形成了具有所希望的校准开口510的校准笼505。此外如图5中示意性地示出，相邻的叠片块100可以布置为相互嵌接。为此，相邻的叠片块100的叠片112a、112b及沟槽114a、114b在它们的布置方式及尺寸上(尤其是在沟槽宽度及叠片宽度上)彼此协调，使得相邻地布置的叠片块100的叠片112能够梳状地相互嵌接，如上面结合图3a、3b和4进一步介绍。
此外，校准装置500包括多个致动装置520(例如线性致动器)，其中，致动装置520分别与叠片块100耦接。致动装置520被设置用来使相应的叠片块100在径向方向上(即垂直于要被校准的型材的进给方向)位移。由此可以依据要被校准的型材550相应地调整校准开口510的有效横截面。
此外，校准装置500包括壳体530，用于容纳致动装置520及叠片块100。壳体530可以构造为圆柱形。它可以具有内壳圆柱530a及外壳圆柱530b，其中，致动装置520的组件可以布置在内壳圆柱530a与外壳圆柱530b之间的中间空间中，类似于DE 198 43 340 C2中所描述的校准装置。
上述根据本发明的叠片块设计可以实现仅用唯一的一组叠片块就能快速且容易地构造无偏移的校准笼。不再需要使用在设计上彼此协调的不同的叠片块。

Claims (15)

1.一种用于校准挤压的型材(550)的校准装置(500)的叠片块(100)，其中，所述叠片块(100)包括叠片结构(110)，该叠片结构具有多个叠片(112a、112b)，所述叠片通过沟槽(114a、114b)彼此间隔开且在所述叠片块(100)的纵向方向上布置，其特征在于，所述叠片结构(110)具有两个叠片组(110a、110b)，其中，第一叠片组(110a)的叠片(112a)相对于第二叠片组(110b)的叠片(112b)在所述叠片块(100)的纵向方向上错开地布置。
2.如权利要求1所述的叠片块(100)，其特征在于，所述第一叠片组(110a)的叠片(112a)布置于所述叠片块(100)的第一侧面(122a)上，且所述第二叠片组(110b)的叠片(112b)布置在所述叠片块(100)的与所述第一侧面(122a)相对的第二侧面(122b)上。
3.如权利要求1所述的叠片块(100)，其特征在于，所述第一叠片组(110a)的叠片(112a)和所述第二叠片组(110b)的叠片(112b)具有基本上相同的形状。
4.如权利要求1所述的叠片块(100)，其特征在于，两个叠片组(110a、110b)具有相同的或彼此不同的节距。
5.如权利要求1所述的叠片块(100)，其特征在于，以使得所述第一叠片组(110a)的叠片(112a)在所述叠片块(100)的纵向方向上与所述第二叠片组(110b)的沟槽(114b)重合的方式，使所述第一叠片组(110a)的叠片(112a)相对于所述第二叠片组(110b)的叠片(112b)错开地布置。
6.如权利要求1所述的叠片块(100)，其特征在于，所述叠片块(100)还具有承载结构(120)，所述叠片结构(110)布置在该承载结构上。
7.如权利要求6所述的叠片块(100)，其中，所述承载结构(120)和所述叠片(112a、112b)由相同的材料或不同的材料所制成。
8.如权利要求1所述的叠片块(100)，其中，所述叠片块(100)一体地构造。
9.如权利要求1所述的叠片块(100)，其中，所述叠片块(100)借助3D打印或借助增材制造方法来制造。
10.一种用于校准挤压型材(550)的校准装置(500)，包括根据权利要求1至9中任一项所述的多个叠片块(100)，其中，所述叠片块(100)彼此相对布置以形成校准开口。
11.如权利要求10所述的校准装置，其中，所述校准装置(500)包括多个致动装置(520)，其中，每个致动装置(520)都分别与一个叠片块(100)耦接，以各自地致动每个叠片块(100)。
12.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的叠片块(100)的方法，包括以下步骤：通过3D打印或通过增材制造来制得所述叠片块(100)。
13.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：计算3D叠片块造型；将该计算出的3D造型数据转换为用于所述3D打印或增材制造的相应的控制指令。
14.一种用于制造叠片块(100)的方法，包括以下步骤：
-建立描绘根据权利要求1至9中任一项所述的叠片块(100)的数据组；
-将所述数据组储存在储存装置或服务器上；和
-将所述数据组输入到处理装置或计算机中，该处理装置或计算机控制用于增材制造的装置，从而所述用于增材制造的装置制得在所述数据组中描绘的所述叠片块(100)。
15.一种计算机可读的数据载体，其上储存有计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理装置或计算机执行时，实施根据权利要求12-13中任一项所述的用于制造叠片块(100)的方法或根据权利要求14所述的用于制造叠片块(100)的方法。
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