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1. Technisches Feld
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Herstellen von Schuhen. Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Schuh, welcher durch solch ein Verfahren hergestellt ist, und auf ein System zum Durchführen solch eines Verfahrens.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmliche Verfahren zum Herstellen von Schulen beinhalten gewöhnlicherweise das Verarbeiten von verschiedenen Komponenten, wie etwa vorgefertigten Schuhsohlen und Schuhoberteilen, an unterschiedlichen Verarbeitungsstationen, welche dann später an einem weiteren separaten Ort verbunden werden. Die Produktionsverfahren des Standes der Technik sind typischerweise sehr kompliziert und arbeitsintensiv, sodass das meiste der Schuhproduktion heutzutage in Fernost hergestellt wird, wo Arbeitskosten sehr niedrig sind.
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Um diese Nachteile zu überwinden veröffentlichte die Anmelderin bereits in
DE 10 2013 221 018 A1 und in
DE 10 2013 221 020 A1 verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Produzieren einer Vielzahl von Schuhen. Zum Beispiel beinhaltet ein Verfahren verschiedene Schritte, welche an unterschiedlichen Verarbeitungsstationen durchgeführt werden, die durch Fließbänder miteinander verbunden sind. Die offenbarten Verfahren verarbeiten Schuhkomponenten wie etwa dreidimensionale vorgeformte Schuhoberteile und vorgefertigte Schuhsohlen, welche von einem Lagerplatz letztendlich zum Herstellen des kompletten Schuhes erhalten werden.
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EP 2 786 670 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Schuhsohle von Partikeln, wobei die individuellen Schritte des Verfahrens an verschiedenen Verarbeitungsstationen einer Produktionsanlage ausgeführt werden. Obwohl die veröffentlichte Anlage ein bisschen die Produktivität des Gesamtprozesses verbessert, betrifft sie nur die Herstellung von Schuhsohlen von Partikeln.
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Ein gemeinsamer Nachteil der offenbarten Produktionsverfahren ist, dass die Gesamtproduktion der Schuhe immer noch sehr kompliziert und arbeitsintensiv sind. Daher ist das zugrundeliegende Problem der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und System für die Herstellung von Schuhen bereitzustellen, um zumindest teilweise die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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3. Zusammenfassung der Erfindung
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Das oben genannte Problem ist zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgende Schritte: (a) automatisches Herstellen einer Vielzahl von Schuhsohlen an einer ersten Station und (b) automatisches Herstellen einer Vielzahl von Schuhoberteilen an einer zweiten Station, (c) wobei die erste und die zweite Station parallel betrieben werden und in einer gemeinsamen Anlage angeordnet sind, sodass eine hergestellte Schuhsohle und ein hergestelltes Schuhoberteil zu einer Verbindungstation transportiert werden können und dort automatisch verbunden werden können.
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Die vorliegende Erfindung stellt zum ersten Mal eine wahrhaft automatisiertes Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl eines kompletten Schuhes bereit. Der Ausdruck „automatisiert” oder „automatisch” benennt einen Prozess, welcher ohne menschliche Intervention abgesehen vom Einstellen und/oder Korrigieren von Fehlfunktionen erfolgt. Das Herstellen von zwei Schlüsselkomponenten eines Schuhes, nämlich der Schuhsohle und des Schuhoberteils, durch zwei Stationen, welche parallel betrieben werden, vereinfacht signifikant die gesamte Herstellung. Im Gegensatz zum Standes der Technik werden alle Schlüsselkomponenten in einer gemeinsamen Anlage hergestellt. Produktionsverzögerungen aufgrund von Lieferschwierigkeiten von vorhergestellten Komponenten können vermieden werden.
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In einer Ausführungsform ist der Transport zu der Verbindungstation automatisiert.
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Somit können auch die zwei Komponenten automatisch von den zwei Herstellungsstationen zu einer Verbindungstation transportiert werden, um dort automatisch miteinander verbunden zu werden, sodass die Herstellung eines Gesamtschuhes beendet wird, wodurch zu der Gesamtautomatisierung des Prozesses beigetragen wird. Um weiter die Automatisierung zu vereinfachen, kann die Verbindungstation auch in der gemeinsamen Anlage angeordnet werden. Dadurch werden die Gesamtprozesszeit, die Arbeitskosten sowie die Transportkosten signifikant reduziert.
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Der Transport zu der Verbindungstation kann jedoch in unterschiedlichen Ausführungsformen auch halbautomatisch oder manuell durchgeführt werden, zum Beispiel falls die Produktionsstätte nicht einen vollautomatisierten Transport von der ersten und/oder zweiten Herstellungsstation zu der Verbindungstation erlaubt oder falls die Verbindungstation nicht innerhalb der gemeinsamen Anlage angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform entspricht eine erste Anzahl von Schuhsohlen, welche in Schritt (a) hergestellt werden, einer zweiten Anzahl von Schuhoberteilen, welche in Schritt (b) hergestellt werden. Außerdem kann die Entsprechung zwischen der ersten Anzahl und der zweiten Anzahl einen Prozentanteil von defekten Schuhsohlen und/oder defekten Schuhoberteilen berücksichtigen. Im Unterschied zur herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von Schuhsohlen, worin die Schuhkomponenten weitgehend unabhängig in unterschiedlichen Anlagen hergestellt werden und dann in einer Lageranlage gelagert werden, rationalisiert dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung signifikant den gesamten Herstellungsprozess. Falls speziell Prozentanteile von defekten Komponenten berücksichtigt werden, kann die Gesamtherstellung effizienter ausgeführt werden, was Ausfallzeiten und einen Überschuss von ungenutzten Schuhkomponenten zu irgendeinem Zeitpunkt reduziert.
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In einer Ausführungsform weist der Schritt des automatischen Herstellens der Vielzahl von Schuhsohlen in der ersten Station Formen individueller Schuhsohlen von einer Vielzahl von Partikeln auf. Obwohl andere Schuhsohlenherstellungstechniken auch verwendet werden könnten, ist das Formen von individuellen Schuhsohlen von einer Vielzahl von Partikeln ein besonders effizientes Verfahren zum automatisierten Herstellen von Schuhsohlen. Außerdem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung zum ersten Mal realisiert, dass dieses Schuhsohlenherstellungsverfahren sich besonders gut in die automatisierte Herstellung des Gesamtschuhes gemäß der vorliegenden Erfindung integrieren lässt. Ein Grund ist, dass eine Herstellung von einer Schuhsohle durch Formen von Partikeln, keine giftigen oder gefährlichen Materialien beinhaltet, was großartig die Kombination der Schuhsohlenherstellung mit der Herstellung des Schuhoberteils in einer gemeinsamen Anlage vereinfacht.
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In einer Ausführungsform wird eine automatische Qualitätskontrolle der hergestellten Schuhsohlen durchgeführt, zum Beispiel in der ersten Herstellungsstation oder entlang des Weges von der ersten Herstellungsstation zu der Verbindungstation oder an einem anderen Punkt im Prozessfluss. Die Qualitätskontrolle kann eine automatische Inspektion der geformten Partikel in der hergestellten Schuhsohle beinhalten. Die automatische Qualitätskontrolle kann eine automatische Messung des Gewichts und/oder der Größe der hergestellten Schuhsohle miteinbeziehen. Dynamische Eigenschaften wie etwa Dämpfung, Steifigkeit oder Biegeeigenschaften der hergestellten Schuhsohle können auch automatisch untersucht werden.
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Integrieren solch einer automatischen Qualitätskontrolle bereits in die erste Station verbessert weiter die automatische Herstellung von Schuhsohlen. Falls die hergestellte Schuhsohle teilweise defekt ist, z. B. aufgrund eines ungewünschten Gewichts und/oder ungewünschter Größe, kann die automatische Qualitätskontrolle das detektieren und solch eine Schuhsohle bereits auf einer früheren Stufe des Herstellungsprozesses entfernen. Dadurch wird die Fehlerrate des gesamten Herstellungsprozesses eines Schuhes signifikant reduziert.
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Der Schritt des automatischen Verbindens der hergestellten Schuhsohle und des hergestellten Schuhoberteils in der Verbindungstation kann mittels Anwenden von Hitze durchgeführt werden. Außerdem kann der Schritt ohne ein Klebemittel, vorzugsweise durch direktes Schweißen des Materials des Schuhoberteils auf das Material der Schuhsohle, durchgeführt werden. Zum Beispiel können das Material der Schuhsohle und das Material des Schuhoberteil Material von denselben Materialklassen wie etwa thermoplastisches Polyurethan, TPU, aufweisen. In solch einer Ausführungsform werden keine Klebemittel mehr benötigt, weil die Materialen durch Formen von molekularen Verbindungen miteinander verbunden werden können, wenn Hitze angewendet wird. Zum Beispiel offenbart die
DE 10 2015 202 014 ein Verfahren, dass das Kleben zwei Komponenten durch Bereitstellen von Hitzeenergie zu Verbindungsoberflächen der Komponenten ohne Kontakt erlaubt, wobei das Verfahren ohne den Gebrauch eines Klebemittels durchgeführt werden kann. Ausführungsformen dieses Verfahren können durch die Verbindungstation der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können jedoch auch ein automatisches Abgeben geeigneter Klebemittel beinhalten um das Schuhoberteil und die Schuhsohle zu verbinden.
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In einer Ausführungsform kann der Schritt (b) den Schritt des Verstärkens eines hergestellten Schuhoberteils aufweisen durch selektives Platzieren zumindest eines Patches auf einem Schuhoberteilmaterial. Beispiele wie dies getan werden könnte, sind in
DE 10 2015 224 885 offenbart, und Ausführungsformen des Verfahrens, welche dort beschrieben sind, können i. V. m. Schritt (b) des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Das zumindest eine Patch kann zum Beispiel ein thermoplastisches Polyurethan, TPU, -Material aufweisen. Außerdem kann das zumindest eine Patch eine Dicke von 10 μm bis 5 mm aufweisen, vorzugsweise 150–750 μm. In einer Ausführungsform beziehen sich diese Werte auf die kombinierte Dicke des Patches und der Substanz (z. B. ein Schmelzkleber), welche verwendet wird um das Patch auf das Schuhoberteilmaterial zu sichern. Solch ein Verfahren ermöglicht vorteilhafterweise die Herstellung eines Schuhoberteils in einer besonders flexiblen Art. Das selektive Platzieren von zumindest einem Patch, d. h. ein Stück des Materials, mit unterschiedlichen Formen und Größen ermöglicht die Herstellung von Schuhoberteilen, welche eine große Auswahl von Leistungsmerkmalen haben. Die Patches können automatisch bereitgestellt werden durch Schneiden von einer Rolle eines TPU-Bandes auf einem Schneidetisch, wodurch eine automatische Individualisierung von Leistungseigenschaften der automatisch hergestellten Schuhe vereinfacht wird.
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In einer Ausführungsform kann der Schritt des selektiven Platzierens eines Patches Bereitstellen von zumindest einem Patch in dem Fersenbereich des hergestellten Schuhoberteils aufweisen, welches eine höhere Steifigkeit/oder größere Dicke verglichen zu Patches im Mittelfußteil hat. Außerdem kann dieser Schritt weiter aufweisen das Bereitstellen von zumindest einem Patch im Vorderfußbereich des hergestellten Schuhoberteils, welches eine niedrigere Steifigkeit und/oder geringere Dicke verglichen zu Patches im Mittelfußteil hat. Die Erfinder haben herausgefunden, dass solch ein automatisches Platzieren von Patches das Individualisieren der Eigenschaften von Schuhoberteilen und daher der resultierenden Schuhe erlaubt, obwohl der Produktionsaufwand trotzdem bei einem Minimum gehalten wird.
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In einer Ausführungsform kann der Schritt des Verstärkens des Schuhoberteils durch Patch-Platzierung aufweisen den Schrittes des Konsolidierens des zumindest einen Patches auf dem Schuhoberteilmaterial mittels Anwenden von Hitze und Druck.
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Nachdem der Patch-Platzierungsprozess und/oder der Konsolidierungsprozess komplett sind, kann eine Sicht-Qualitätskontrolle durchgeführt werden. Eine Sicht-Qualitätskontrolle ist eine Kontrolle in der die Qualität des Prozesses durch optisches Betrachten anhand des Resultates des Prozesses beurteilt wird und Beurteilen von der Erscheinung des resultierenden Produktes ob der Prozess erfolgreich war und zufriedenstellend durchgeführt wird. Diese Sicht-Qualitätskontrolle kann durch einen Menschen durchgeführt werden oder automatisch oder halbautomatisch durch Verwenden von Kameras und Mustererkennungstechniken, usw.
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Der automatische Transport zu der Verbindungstation kann durch zumindest eine Robotereinrichtung durchgeführt werden. Solch ein Transport vereinfacht weiter die automatische Herstellung eines Schuhes, da auch hier keine menschliche Intervention benötigt wird abgesehen vom Überwachen und Steuern des Prozesses und/oder Anpassungen im Falle eines nicht korrekten Betriebs.
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In einer Ausführungsform führt eine Qualitätskontrollstation eine weitere automatische Qualitätskontrolle des Schuhes nach dem automatischen Verbinden der hergestellten Schuhsohle und des hergestellten Schuhoberteils durch. Nochmals, das automatische Durchführen der abschließenden Qualitätskontrolle, z. B. durch passende Bildbearbeitungssoftware, trägt auch zu einer gesamten Herstellung bei, die im Wesentlichen ohne menschliche Interaktion für sich wiederholende Aufgaben betrieben werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf einen Schuh, welcher durch eines der oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
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Schließlich richtet sich ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein System zum Ausführen eines der oben zusammengefassten Verfahren. In einer Ausführungsform weist das System eine erste Station zum automatischen Herstellen einer Vielzahl von Schuhsohlen auf, eine zweite Station zum automatischen Herstellen einer Vielzahl von Schuhoberteilen, eine Verbindungstation, welche dazu geeignet ist zum automatischen Verbinden einer Schuhsohle und eines Schuhoberteils, wobei die erste und die zweite Station dazu geeignet sind parallel betrieben zu werden und in einer gemeinsamen Anlage angeordnet sind, sodass eine hergestellte Schuhsohle und ein hergestelltes Schuhoberteil zu der Verbindungstation transportiert werden können und dort automatisch verbunden werden können.
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Wie bereits oben erwähnt, können der Transport der hergestellten Schuhsohle und des hergestellten Schuhoberteils zu der Verbindungsstation auch automatisiert sein. Oder er kann halbautomatisch (d. h. ohne irgendeine manuelle Unterstützung) oder komplett durch Menschen durchgeführt werden. Weiter können die Verbindungsstation und/oder andere Stationen des Systems auch innerhalb der gemeinsamen Anlage angeordnet sein um weiter die Automatisierung des Prozesses zu vereinfachen oder solche Stationen können außerhalb der gemeinsamen Anlage angeordnet sein.
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4. Kurze Beschreibung der Figuren
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Mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden weiter in der folgenden detaillierten Beschreibung erklärt mit Bezug zu den folgenden Figuren:
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1: stellt ein Flussdiagramm dar, welches beispielhafte Verfahrensschritte zum automatischen Herstellen von Schuhen verdeutlicht, gemäß bestimmter Aspekte der vorliegenden Offenbarung; und
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2: stellt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Systems dar, welches Verfahren zur automatischen Herstellung von Schuhen durchführt gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
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5. Detaillierte Beschreibung von möglichen Ausführungsformen
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben. Betonung wird aber jedoch auf den Umstand gelegt, dass die vorliegende Erfindung nicht begrenzt zu diesen Ausführungsformen ist. Das Verfahren, welches hierin beschrieben wird, kann auch zur Herstellung von Schuhen im Allgemeinen verwendet werden wie etwa zum Beispiel für Sportschuhe, Freizeitschuhe, Schnürschuhe oder Stiefel wie etwa Arbeitsstiefel.
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Es ist auch zu betonen, dass individuelle Ausführungsformen der Erfindung näher unten beschrieben werden. Es ist jedoch klar, dass der Durchschnittsfachmann die konstruktiven Möglichkeiten und die optionalen Merkmale, die in Bezug zu diesen speziellen Ausführungsformen beschrieben werden, weiter modifizieren kann und miteinander kombinieren kann in einer unterschiedlichen Art innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung und dass individuelle Schritte oder Merkmale auch weggelassen werden können wo sie unnötig für den Durchschnittsfachmann erscheinen. Um Redundanzen zu vermeiden, ist Bezug zu den Erläuterungen in den vorherigen Abschnitten gegeben, welche auch auf die Ausführungsformen der vorliegenden detaillierten Beschreibung angewendet werden können.
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1 stellt ein Flussdiagramm dar, welches beispielhafte Verfahrensschritte 100 zum automatischen Herstellen von Schuhen in Bezug mit bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verdeutlicht. Die Verfahrensschritte 100 können zum Beispiel durch ein Herstellungssystem durchgeführt werden wie es schematisch in 2 verdeutlicht ist und weiter unten beschrieben wird. Die Verfahrensschritte 100 können bei Schritt 110 durch automatisches Herstellen einer Vielzahl von Schuhsohlen in einer ersten Station beginnen. Zum Beispiel kann die automatische Herstellung von der Vielzahl von Schuhsohlen den Schritt des Formens von individuellen Schuhsohlen von einer Vielzahl von Partikeln aufweisen. Der Partikelformschritt kann vollautomatisiert durch eine oder mehrere automatisierte Einrichtungen ausgeführt werden. Außerdem kann der Schuhsohlenherstellungsschritt 110 durch eine zentrale Computereinheit (nicht in 1 gezeigt) kontrolliert werden und/oder durch einen oder mehrere Menschen eingestellt und überwacht werden.
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Bei Schritt
120 kann eine Vielzahl von Schuhoberteilen automatisch in einer zweiten Station hergestellt werden. Zum Beispiel kann die automatisierte Herstellung der Vielzahl von Schuhoberteilen die Schritte aufweisen des Ausschneidens von Schuhoberteilstücken von einer Textilrolle, welche durch eine Maschine produziert wird, z. B. einer Strickmaschine. Außerdem kann die Vielzahl von Schuhoberteilen verstärkt und funktionalisiert werden durch selektives Platzieren von zumindest einem Patch auf dem ausgeschnittenen Schuhoberteilstück. Bezug wird genommen auf
DE 10 2015 224 885 , was beispielhafte Verfahren zeigt, die in dieser Hinsicht benutzt werden können. Das zumindest eine Patch kann durch Ausschneiden von einer Materialrolle, welches ein thermoplastisches Polyurethan, TPU, -Material aufweist, bereitgestellt werden. Das Patch kann eine Dicke von 10 μm bis 5 mm aufweisen, vorzugsweise 150–750 μm. In einer Ausführungsform können diese Werte sich auf die kombinierte Dicke des Patches und der Substanz (z. B. ein Schmelzkleber) beziehen, welche benutzt wird um das Patch auf das Schuhoberteilmaterial zu sichern. Außerdem kann der Ausschnittschritt auf einem Schneidetisch durchgeführt werden, welcher Löcher beinhaltet durch welchen Luft gezogen wird um einen Vakuumeffekt zu erzeugen und das Patchmaterial (nicht gezeigt in
1) zu befestigen. Das Schneiden kann durch einen Laser durchgeführt werden und das zumindest eine ausgeschnittene Patch kann von einem Greifer, z. B. einem Coanda-Greifer, aufgenommen werden. Es ist auch denkbar, dass der Aufnahmeschritt durch irgendeine andere Art von Greifer durchgeführt wird.
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Die automatisierten Herstellungsschritte 110 und 120 zum Herstellen einer Vielzahl von Schuhsohlen und Schuhoberteilen sind in Schritt 130 parallel durchgeführt und in einer gemeinsamen Anlage. Wie bereits oben erwähnt, vereinfacht solch ein Betrieb von zwei Verfahrensschritten signifikant die Gesamtherstellung von Schuhen. Zum Beispiel können die Stationen nebeneinander in der Anlage angeordnet werden, welches eine Fabrik sein könnte aber auch irgendein bestimmter Platz in einem Einzelhandelsgeschäft, sodass die hergestellten Schuhsohlen und/oder Schuhoberteile einfach auf einem Transportsystem platziert werden können.
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Wie in jedem Herstellungsprozess könnte es auch Schuhsohlen und/oder Schuhoberteile geben, welche nicht bestimmten Qualitätskriterien entsprechen. Die Ausfallsraten der Herstellungsschritte für die Schuhsohle und des Schuhoberteils können nicht identisch sein, zum Beispiel falls die Rate von defekten Schuhsohlen höher ist als die Rate von defekten Schuhoberteilen. In einer Ausführungsform berücksichtigt das Gesamtverfahren 100 solche unterschiedlichen Raten durch Anpassen der Betriebsgeschwindigkeit von verschiedenen Schritten, sodass im Durchschnitt im Wesentlichen die gleiche Anzahl von nicht defekten Schuhoberteilen und Schuhsohlen bereitgestellt werden für weitere Schritten die im Folgenden beschrieben werden.
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Im nächsten Schritt 140 können die hergestellten Schuhsohlen und Schuhoberteile zu einer Verbindungsstation transportiert werden. Der Transport kann automatisch durchgeführt werden. Ein automatisierter Transport kann durch einen oder mehrere Roboter durchgeführt werden, welche automatisch betrieben werden können, nochmals unter der Kontrolle der Computereinheit, z. B. der gleichen Computereinheit wie oben erwähnt, und/oder können durch einen oder mehrere Menschen überwacht werden. Um den automatisierten Transport zu vereinfachen, können die Verbindungsstation (und auch einige oder alle der anderen Stationen) innerhalb der gemeinsam Anlage angeordnet werden. Zusätzlich oder alternativ können die hergestellten Schuhsohlen und/oder Schuhoberteile auf Fließbändern zu der Verbindungsstation (nicht gezeigt in 1) übergeben werden.
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Im nächsten Schritt
150 werden die hergestellten Schuhsohlen und die hergestellten Schuhoberteile automatische miteinander verbunden. Der automatische Verbindungsschritt kann durch einen Hitzeverbindungsprozess durchgeführt werden. Zum Beispiel können die Materialoberflächen der hergestellten Schuhsohle und Schuhoberteile durch Verwenden einer Hitzequelle zumindest teilweise oder vollständig geschmolzen werden. Wenn die Komponenten geschmolzen sind, kann die Hitzequelle entfernt werden und sie können unter Druck durch einen oder mehrere Robotereinrichtungen verbunden werden um den Schuh zu formen. Hier wird nochmals Bezug genommen zum Dokument
DE 10 2015 202 014 welches weitere Details eines beispielhaften Verfahrens und einer Vorrichtung beinhaltet, welche in diesem Kontext verwendet werden können.
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Beim nächsten Schritt 160 können die hergestellten Schuhe durch eine automatische Qualitätskontrollstation kontrolliert werden, welche eine abschließende Qualitätskontrolle durchführt. Zum Beispiel kann jeder Schuh einem automatisierten optischen Inspektionsprozess, welcher Bildsoftware beinhaltet, unterworfen werden. Dynamisches Testen der Eigenschaften des finalen Schuhs ist auch denkbar, z. B. durch Einfügen eines künstlichen Fußes in den finalen Schuh mit Messesensoren um Kräfte auf den Fuß während eines simulierten Gehens oder Rennens mit dem Schuh zu messen. Da solch ein automatisiertes Testen zeitaufwändig sein könnte, ist es auch denkbar, dass nur eine Stichprobe einer Untermenge der automatisch hergestellten Schuhe zum Testen ausgewählt wird.
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Schließlich können die hergestellten Schuhe beschriftet und markiert werden zum weiteren Versenden. Zusätzlich oder alternativ können Einlagen und Schnürsenkel an die hergestellten Schuhe befestigen werden, wobei solche Schritte nach der Herstellung auch manuell getan werden könnten.
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Dadurch stellt das Verfahren 100 zum ersten Mal die vollautomatisierte Herstellung einer Vielzahl von Schulen in einer gemeinsamen Anlage bereit.
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2 stellt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein System 200 zum automatischen Herstellen eines Schuhes 280 dar. Das System 200 kann ein oder mehrere der zuvor genannten Verfahren durchführen, insbesondere die Sequenz der Verfahrensschritte 100. Es ist auch denkbar, dass diese Verfahren durch ein anderes System zum automatischen Herstellen eines Schuhes 280 durchgeführt werden können. Im Folgenden wird die automatisierte Herstellung eines einzigen einzelnen Schuhes 280, der eine Schuhsohle 211 und ein Schuhoberteil 221 beinhaltet, beschrieben. Die sehr schematische Darstellung der zwei Schlüsselkomponenten, welche in 2 gezeigt ist, deutet darauf hin, dass eine sehr große Vielfalt von unterschiedlichen Schuhoberteilen 221 und Schuhsohlen 211 durch das beschriebene System 200 hergestellt werden können, wobei die relevante manuelle Arbeit nur während des Einstellens und der Überwachung des Systems beinhaltend ist.
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In der Ausführungsform von 2 wird die Schuhsohle 211 automatisch in einer ersten Station 210 hergestellt und das Schuhoberteil 221 wird automatisch in einer zweiten Station 220 hergestellt, wobei die erste Station 210 und die zweiten Station 220 parallel betrieben werden und in einer gemeinsam Anlage 201 angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, kann solch eine Anlage 201 eine Fabrik sein oder sogar ein Einzelhandelsgeschäft. Außerdem kann die gemeinsame Anlage 201 einige oder alle weiteren Stationen des Systems 200 beinhalten. Die gemeinsame Anlage 201 kann zum Beispiel auch die Verbindungsstation 260 und die Qualitätskontrollstation 270 beinhalten wie in 2 gezeigt. In anderen Ausführungsformen können jedoch zumindest einige oder diese weiteren Stationen auch außerhalb der gemeinsam Anlage 201 angeordnet werden (diese Option ist nicht in den Figuren gezeigt). Falls alle Stationen innerhalb eines Einzelhandelsgeschäfts angeordnet sind, kann z. B. der gesamte Herstellungsprozess transparent für einen Verbraucher werden, der nur ein bestimmtes Paar Schuhe bestellt hat und kann somit sehen wie das Paar hergestellt wird durch Betrachten der Durchführung des Systems 200.
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Bei der ersten Station 210 kann die Schuhsohle 211 individuell von einer Vielzahl von Partikeln in einer Formstation 212 geformt werden, welche eine Sohlenform beinhaltet, die zwei oder mehrere Teile aufweisen kann. Die Formteile können bewegbar sein, um die Sohlenformen vor einem Schritt des Befüllens mit einer Vielzahl von individuellen Partikeln, zu schließen. Außerdem kann ein Medium zugeführt werden um die Partikel zu verkleben und/oder miteinander zu verschmelzen oder optional auch direkt mit einem Außensohlenelement, um die Schuhsohle 211 zu formen. Zusätzlich kann zumindest ein Unterstützungselement (nicht in 2 gezeigt) in der Sohlenform platziert werden um in der Schuhsohle 211 integriert zu werden um spezielle Sohleneigenschaften wie etwa selektive Unterstützung gegenüber Pronation oder Supination bereitzustellen. Das Medium zum Verbinden oder Schmelzen der Partikel ist in einer Ausführungsform nicht giftig und verursacht keinen Schaden an der Anlage oder seiner Umwelt. Wasserdampf ist ein Beispiel für solch ein Medium. Natürlich können giftige Materialien auch beteiligt bereitgestellt werden, weil das System 200 passenderweise dazu geeignet ist, z. B. mittels Einfangen im Wesentlichen aller giftigen Emissionen des Systems.
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In einer Ausführungsform kann die Sohlenform zumindest eine erste Öffnung aufweisen zum Zuführen der Partikel, welche in einem oder in beiden Teilen der Sohlenform angeordnet ist. Bereitstellen von mehr als einer ersten Eröffnung kann die Zufuhr der Partikel in die entsprechende Form beschleunigen und somit den Durchsatz erhöhen. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass die erste Öffnung durch einfaches Öffnen einer Lücke zwischen den zwei Teilen der Form bereitgestellt werden kann und Befüllen der Partikel durch diese Lücke. Zusätzlich zum Definieren der Form der zu formenden Schuhsohle kann die Station 210 auch eine bestimmte Kompression der zu formenden Schuhsohle erzeugen um gewünschte dynamische Eigenschaften wie etwa Biegung, Steifigkeit oder Dämpfung unter einem Fußtritt zu gewährleisten.
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In einer Ausführungsform können die Partikel von einem expandierten Material wie etwa expandiertes thermoplastisches Polyurethan (eTPU) gemacht sein. Es ist auch denkbar, dass jedes andere geeignete Material verwendet werden kann. Außerdem können die expandierten Partikel zufällig oder in einem bestimmten Muster innerhalb der Form angeordnet werden.
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Außerdem weist die erste Station 210, die in der Ausführungsform in 2 gezeigt wird, eine automatisierte Qualitätskontrollstation 215 für die hergestellte Schuhsohle 211 auf. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die Qualitätskontrollstation 215 auch an einer unterschiedlichen Position innerhalb des Systems 200 angeordnet werden, zum Beispiel zwischen der ersten Station 210 und der Verbindungsstation 260.
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Die automatisierte Qualitätskontrollstation 215 kann eine automatisierte Inspektion der hergestellten Schuhsohle 211 beinhalten. Sie kann prüfen ob die Schuhsohle innerhalb der definierten Toleranzen ist, z. B. in Bezug zu Gewicht und/oder Größe und/oder Form und/oder Farbe. Falls z. B. die hergestellte Schuhsohle 211 nicht korrekt geformt wurde, z. B. eine ungewünschte Form oder Gewicht aufgrund von zu vielen oder zu wenigen Partikeln hat, kann die automatisierte Qualitätskontrollstation 215 solch einen Mangel detektieren und kann die defekte Schuhsohle von dem Herstellungsprozess entfernen. Die automatisierte Gewichtskontrolle kann mittels Messgeräten, z. B. einer Waage, durchgeführt werden. Dynamisches Testen der Schuhsohle wie bereits oben erwähnt ist auch möglich. Wie bereits zuvor erklärt, werden die Ausfallsrate des gesamten Herstellungsprozesses in einer gemeinsamen Anlage 201 und möglicher Produktionsausschuss signifikant minimiert, falls solch eine automatisierte Qualitätskontrolle bereits in der ersten Station 210 beinhaltet ist. Schließlich wird die kontrollierte Schuhsohle 211 zu einer Robotereinrichtung 250 übergeben.
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In der Ausführungsform in 2 kann die zweite Station 220 zum automatischen Herstellen des Schuhoberteils eine Schneidestation 225 zum Schneiden des Schuhoberteilstückes aufweisen, eine Patch-Vorbereitungsstation 230, eine Patch-Platzierungsstation 235 zum selektiven Platzieren von zumindest einem Patch auf dem Schuhoberteilstück, eine Konsolidierungsstation 240 zum Konsolidieren des zumindest einen Patches auf der Oberfläche des Schuhoberteilstückes und einen Nähstation 245 zum Vernähen des konsolidierten Schuhoberteilstückes von einer zweidimensionalen Oberfläche zu einem dreidimensionalen Schuhoberteil. All diese Stationen können durch eine Transporteinrichtung, z. B. einem Fließband, verbunden sein.
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Die Schneidestation 225 kann ein Textilmaterial, welches von einer Rolle geliefert wird, in ein Schuhoberteilstück auf einem Schneidetisch schneiden. Wie oben erwähnt, kann das Textilmaterial thermoplastisches Polyurethan (TPU) aufweisen. Andere Materialien wie etwa Polyamid (PA) oder Polyetherblockamide (PEBA) sind auch denkbar. Das Textilmaterial kann auch ein Strickmaterial sein, z. B. ein Textilmaterial, welches mit einem Polyestergarn gestrickt wurde. Die Schneidestation 225 kann eine Strickmaschine (nicht gezeigt) beinhalten, um eine Rolle des Textilmaterials für das Schuhoberteilstück bereitzustellen.
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Die Patch-Vorbereitungsstation 230 kann zumindest ein Patch bereitstellen, welches zum Beispiel ein TPU-Material aufweist und eine Dicke von 10 μm bis 5 mm hat, vorzugsweise 150–750 μm, welches selektiv auf dem Schuhoberteilstück bei der nächsten Station platziert wird. Zum Beispiel kann eine Rolle des Bandes, welches solch ein TPU-Material aufweist, auf Rollen gewickelt werden und auf einen Schneidetisch gezogen werden. Wie oben in Bezug zu Verfahrensschritt 120 erwähnt, kann der Schneidetisch Löcher beinhalten durch welche Luft herangezogen wird um ein Vakuum zum Halten des TPU-Bandes zu erzeugen. Ein Laser, z. B. ein CO2-Laser, kann zumindest ein Patch von dem TPU-Band formen und das zumindest eine geschnittene Patch auf dem Schneidetisch durch das Vakuum befestigen. Nachdem das TPU-Band geschnitten werden kann um ein Patch zu formen, kann das übrig gebliebene Band weggebracht werden und auf Rollen gewickelt werden. Das zumindest eine Patch, welches auf dem Schneidetisch zurückbleibt, kann durch eine Greifeinrichtung, z. B. ein Coanda-Greifer, aufgenommen werden.
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Die Patch-Platzierungsstation 235 kann das zumindest eine Patch auf dem Schuhoberteilstück selektiv platzieren. Zum Beispiel können Vakuumgreifer eines Roboterarms das zumindest eine ausgeschnittene Patch greifen und bewegen. Außerdem kann die Patch-Platzierungsstation 235 ein Sicht-System beinhaltend Hardware wie etwa Kameras und Software zum Detektieren der Position des zumindest einen Patches aufweisen.
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Das Patch kann auf dem Schuhoberteilstück gesichert werden in Form einer zweischichtigen Konstruktion, wobei das Patch eine der Schichten formt und die zweite Schicht durch eine Substanz geformt wird, welche verwendet wird um das Patch auf dem Schuhoberteil zu sichern, z. B. ein Heißklebematerial. Die oben genannten Werte für die Dicke können dann die kombinierte Dicke der (konsolidierten) zweischichtigen Konstruktion berücksichtigen. In solch einem Fall, kann zum Beispiel das Patch selbst eine Dicke im Bereich von 190–600 μm haben.
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In einer Ausführungsform kann zumindest ein Patch in dem Fersenteil des Schuhoberteilstückes bereitgestellt werden, das eine höhere Steifigkeit und/oder größere Dicke verglichen zu Patches im Mittelfußteil hat. Solche platzierten Patches können vorteilhafterweise selektive Biegesteifigkeit und Fersenanpassung für den hergestellten Schuh erzeugen um den Fuß eines Trägers zu sichern.
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In einer Ausführungsform kann zumindest ein Patch im Vorderfußteil des Schuhoberteilstückes bereitgestellt werden, welches eine niedrigere Steifigkeit und/oder geringere Dicke verglichen zu Patches im Mittelfußteil hat. Solche Patches können vorteilhafterweise Expansion erlauben und vermindern Falten- und/oder Druckpunkte. Dadurch stellt das selektive Platzieren von zumindest einem Patch ein funktionalisiertes Schuhoberteilstück für einen hergestellten Schuh 280 bereit.
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Die Konsolidierungsstation
240 kann zumindest ein platziertes Patch mit dem geschnittenen Schuhoberteilstück konsolidieren, d. h. kann eine Verbindung zwischen ihnen erzeugen, mittels Anwenden von Hitze und Druck. In einer Ausführungsform kann das Konsolidieren und Verbinden durch ein oder verschiedene der folgenden Produktionsschritte ausgeführt werden: Kleben, Schweißen, Hochfrequenzschweißen, Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Crimpen, Vernähen, Verschrauben, Vernieten, Verschmelzen, Klammern, Abdichten, einer Hitzedruckbehandlung unterziehen, einer Dampfbehandlung aussetzen. Wie bereits zuvor hingewiesen wurde, ist eine andere mögliche Option die Verwendung einer schmelzbaren Schicht oder einer Heißklebeschicht um die Verbindung zwischen dem Patch und dem Schuhoberteil zu bewirken, wie es z. B. im größeren Detail in der oben genannten
DE 10 2015 224 885 beschrieben wird. Die gesamte Herstellung ist vorteilhafterweise vollautomatisiert und daher signifikant vereinfacht.
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Die Nähstation 245 kann ein dreidimensionales Schuhoberteil 221 von dem konsolidierten zweidimensionalen Schuhoberteilstück formen und es zusammennähen. Zum Beispiel kann der Form- und Vernäheschritt zumindest eines der folgenden aufweisen: zumindest ein Loch stanzen, Zunge ausschneiden und/oder vernähen, Schuhbrett verleisten, Schuh verzieren, Schafft vernähen, Ferse formen, Ferse durch Zungen verkleben erhalten, Kragen und/oder Fersenbeschichtung mit Klebestreifen verkleben, Zehenbereich erzeugen und Zehenbereich formen. In einer Ausführungsform wird eine Kombination von Schuhbrettleisten und Schuhverzierungen verwendet. Schließlich wird das hergestellte Schuhoberteil 221 auf der Robotereinrichtung 250 platziert.
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Nachdem der Patch-Platzierungsprozess und/oder der Konsolidierungsprozess und/oder der Vernäheprozess beendet sind, kann eine weitere Qualitätskontrolle durchgeführt werden. Solch eine Qualitätskontrolle kann eine einfache Sicht-Qualitätskontrolle sein, um festzustellen ob die Patches korrekt platziert sind, (z. B. in Bezug zu Position, Anzahl, korrekter Typ, Farbe, Dicke, usw.) durch ein einfaches Sichtsystem. Die Qualitätskontrolle kann auch teilweise oder vollautomatisiert sein.
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Wie in 2 schematisch gezeigt, transportiert die Robotereinrichtung 250 die hergestellte Schuhsohle 211 und das hergestellte Schuhoberteil 221 zu einer Verbindungsstation 260. Die Verbindungsstation 260 verbindet automatisch die hergestellte Schuhsohle 211 und das hergestellte Schuhoberteil 221 mittels Anwenden von Hitze. Zum Beispiel kann Hitze durch eine Infrarot „IR”-Quelle oder eine ähnliche Energiequelle bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform kann der Verbindungsschritt durch direktes Schweißen des Materials des Schuhoberteils 221 auf das Material der Schuhsohle 211 durchgeführt werden, d. h. ohne die Verwendung eines Klebemittels. Dies ist möglich, da die hergestellte Schuhsohle 221 und das hergestellte Schuhoberteil 221 das Material von der gleichen oder ähnlichen Materialklasse, z. B. TPU, aufweisen. Daher können die zwei Oberflächen geschmolzen werden und durch eine vorher bestimmte Dauer und mittels eines bestimmten Druckes aneinandergedrückt werden, um eine stabile und haltbare Verbindung zu produzieren und somit den hergestellten Schuh 280.
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In der Ausführungsform in 2 kann der automatisch hergestellte Schuh 280 zu einer Qualitätskontrollstation 270 transportiert werden und kann in einer abschließenden Qualitätskontrolle automatisch kontrolliert werden. Zum Beispiel kann der hergestellte Schuh 280 einem Metalldetektionsprozess unterzogen werden, um zu Detektieren, ob es einige Metallteile, z. B. Nadeln vom Vernähen, in dem hergestellten Schuh 280 gibt. Wie oben bereits festgestellt, kann die Station 270 auch ein dynamisches Testen aller oder eines Stichprobensatzes der produzierten Schuhe beinhalten. Es ist auch möglich, dass der hergestellte Schuh 280 durch die Qualitätskontrollstation 270 beschriftet und markiert werden kann zum weiteren Versenden. Zusätzlich oder alternativ können Schuheinlagen und Schnürsenkel an den hergestellten Schuh 280 befestigt werden.
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Da der Schuh 280 automatisch hergestellt wurde, sind seine Eigenschaften weit mehr konsistenter als ein Schuh, welcher gemäß den bekannten Techniken hergestellt wurde, die eine hohes Maß von Handarbeit beinhalten. Da keine manuellen durchgeführten wiederkehrenden Arbeitsschritte in der Herstellung des Schuhs beinhaltet sind, sind Produktabweichungen des hergestellten Schuhes sehr gering.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013221018 A1 [0003]
- DE 102013221020 A1 [0003]
- EP 2786670 A1 [0004]
- DE 102015202014 [0015, 0036]
- DE 102015224885 [0016, 0032, 0054]