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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zur Herstellung eines Kleidungsstücks und insbesondere eines Schuhs.
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Technischer Hintergrund
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Herkömmliche Verfahren zum Herstellen von Bekleidung und insbesondere Schuhen beinhalten im Allgemeinen das Herstellen und / oder Verarbeitung verschiedener Komponenten wie Schuhsohlen, Schuhoberteile und Verstärkungselemente, wobei die verschiedenen Herstellungsschritte an einer Vielzahl von Verarbeitungsstationen einer Produktionsanlage ausgeführt werden können. Eine breite Palette von Fertigungsverfahren und / oder Werkzeugen kann benötigt werden, um die Komponenten herzustellen, zu bearbeiten, zu verbinden, zu montieren, zu modifizieren, zu färben, zu verschieben, zu drehen, zu fixieren, zu verformen, etc. Die beteiligten Komponenten können sehr unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aufweisen. Darüber hinaus können einige der Komponenten oder Zwischenprodukte komplexe und flexible dreidimensionale Formen aufweisen, die ihre Handhabung und Weiterverarbeitung erschweren können.
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Infolgedessen sind herkömmliche Herstellungsverfahren für die Herstellung von Bekleidung wie Schuhen kosten- und arbeitsintensiv. Genauer gesagt, stellt die Vielzahl der oben beschriebenen Fertigungsschritte noch erhebliche Hürden für die Prozessautomatisierung dar.
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Um einige der oben genannten Nachteile zu überwinden, hat die Anmelderin bereits in
DE 10 2013 221 018 A1 und in
DE 10 2013 221 020 A1 verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen einer Vielzahl von Schuhen offenbart. Ein Verfahren umfasst beispielsweise mehrere Schritte, die an verschiedenen Verarbeitungsstationen durchgeführt werden, die durch Förderbänder verbunden sind. Die offenbarten Verfahren verarbeiten Schuhkomponenten wie dreidimensional vorgeformte Schuhoberteile und vorgefertigte Sohlen, um schließlich den kompletten Schuh zusammenzubauen.
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Darüber hinaus offenbart
EP 2 786 670 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Schuhsohle aus Polymerpartikeln, wobei die einzelnen Schritte des Verfahrens an verschiedenen Verarbeitungsstationen einer Produktionsanlage durchgeführt werden. Während die offenbarte Anlage die Produktivität des Gesamtprozesses zwar teilweise verbessert, betrifft sie aber nur die Herstellung der Schuhsohle aus Polymerpartikeln.
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Ein gemeinsamer Nachteil der offenbarten Produktionsverfahren ist die Tatsache, dass die verschiedenen mechanischen oder elektromechanischen Werkzeuge, die zum Verschieben, Drehen, Fixieren, Formen, Fügen, Verformen und/oder Umformen der verschiedenen Schuhkomponenten verwendet werden, typischerweise aus festen Materialien wie Metallen, Kunststoffen, Kohlenstoff oder dergleichen bestehen. Wenn also das Design, die Größe, die Form und/oder das Material einer bestimmten Komponente oder des gesamten Schuhs geändert und / oder für eine bestimmte Produktionsstätte angepasst wird, müssen diese Fertigungswerkzeuge im Allgemeinen auch ersetzt oder an das neue zu fertigende Schuhdesign angepasst werden, bevor die Produktionsanlage mit der Schuhproduktion beginnen kann.
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Offensichtlich ist eine solche Rekonfiguration einer bestimmten Produktionsanlage an sich zeitaufwendig, kosten- und arbeitsintensiv und kann einen großen Vorrat an maßgeschneiderten Werkzeugen und Maschinen und/oder anspruchsvolle Rapid Prototyping-Einrichtungen erfordern.
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Die Druckschriften
DE 2840188 A1 ,
WO 2006/082100 A1 ,
US 2013/0106127 A1 und
WO 2015/123128 A1 sind jeweils auf Greifer für feste Gegenstände gerichtet, wobei das Funktionsprinzip der Greifer auf dem physikalischen Effekt des Partikelklemmens basiert. Der Übersichtsartikel „Jamming ofsoft particles: geometry, mechanics, scaling and isostaticity“ wurde im Dezember 2009 von M. van Hecke im Journal of Physics: Condensed Matter, Volume 22, Number 3 veröffentlicht und gibt einen aktuellen Überblick über den wissenschaftlichen Hintergrund des Partikelklemmens.
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Es ist daher das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, die Herstellung von Bekleidung und insbesondere Schuhen zu verbessern, so dass die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwunden werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das oben genannte Problem wird zumindest teilweise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Anmeldung gelöst. Exemplarische Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum zumindest teilweisen Herstellen eines Kleidungsstücks und insbesondere eines Schuhs bereit, umfassend Manipulieren mindestens einer Komponente des Kleidungsstücks mit einer Partikelklemmvorrichtung.
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So kann beispielsweise das Manipulieren der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks mit der Partikelklemmvorrichtung mindestens einen der folgenden Schritte umfassen: Verschieben der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks, Drehen der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks und Festhalten der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks.
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Somit können Partikelklemmvorrichtungen zur Ausführung und/oder Erleichterung verschiedener Verarbeitungsschritte bei der Bekleidungsherstellung eingesetzt werden. So können beispielsweise Partikelklemmvorrichtungen verwendet werden, um adaptierbare und / oder rekonfigurierbare Werkzeuge zur Schuhherstellung zu bilden.
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Ein Beispiel kann eine adaptierbare Oberfläche sein, die durch die jeweilige Schuhkomponente selbst oder durch eine separate Vorlage konfiguriert werden kann und als adaptierbare Stützplatte oder sogar als Greifer zum Montieren, Verschieben und Drehen der Komponente während eines Prozesses verwendet wird, der dazu dienen kann, die jeweilige Schuhkomponente mit einer anderen Komponente des Schuhs zu verbinden. Durch die Adaptierbarkeit der Partikelklemmvorrichtung ist eine spezielle Anpassung an die spezifische Größe und / oder Form der Komponente nicht mehr erforderlich. Vielmehr passt sich die Partikelklemmvorrichtung mehr oder weniger automatisch an die Kontur der zu manipulierenden Komponente an. Die Erfinder der vorliegenden Anwendung haben erstmals den enormen Effizienzgewinn realisiert, der durch den Einsatz von Partikelklemmvorrichtungen bei der Herstellung von Schuhkomponenten oder Schuhen erzielt werden kann, da bisher keine andere Technologie eine so große Flexibilität bei der Anpassung an unterschiedliche Oberflächenstrukturen, Formen, Materialien usw. bietet.
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Weiterhin kann das Manipulieren der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks mit der Partikelklemmvorrichtung mindestens einen der folgenden Schritte umfassen: Komprimieren der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks, Verformen der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks und Kalandern der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks.
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So können beispielsweise mehrere Verarbeitungsschritte bei der Schuhherstellung darin bestehen, eine Materiallage auf eine gekrümmte Oberfläche zu pressen und / oder zwei verschiedene Materiallagen aufeinander zu pressen, indem eine potenziell gekrümmte Oberfläche als Gegenfläche verwendet wird. Ein Presswerkzeug oder eine Vorrichtung, die eine Partikelklemmvorrichtung verwendet, kann sicherstellen, dass die jeweiligen Materiallagen durch einen homogeneren Verdichtungsdruck, der auf die jeweilige gekrümmte Oberfläche ausgeübt wird, verpresst und / oder verdichtet werden.
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Weiterhin kann das Manipulieren der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks mit der Partikelklemmvorrichtung mindestens einen der folgenden Schritte umfassen: Formbilden der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks, Formen der mindestens einen Komponente über mindestens einem Abschnitt der Oberfläche der Partikelklemmvorrichtung und Erfassen eines negativen Reliefs von mindestens einem Abschnitt der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks.
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Wenn beispielsweise das Manipulieren der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks das Formbilden der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks umfasst, kann der Schritt des Formbildens das Füllen eines Formvolumens mit einer Vielzahl von Polymerpartikel umfassen, wobei das Formvolumen zumindest teilweise durch einen Abschnitt der Partikelklemmvorrichtung begrenzt ist, und das Formen der mindestens einen Komponente des Kleidungsstücks durch dauerhaftes Verbinden zumindest teilweise der Oberflächen der Polymerpartikel umfassen. Das permanente Verbinden, zumindest teilweise, der Oberflächen der Polymerpartikel kann beispielsweise das Anwenden von Wärme und / oder eines Klebstoffs und / oder elektromagnetischer Strahlung auf die Polymerpartikel umfassen.
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Im Allgemeinen kann eine Partikelklemmvorrichtung verwendet werden, um leicht rekonfigurierbare Formen zum Formenbilden von Bekleidungskomponenten zu entwickeln. Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber herkömmlichen Techniken, bei denen jede Änderung an der Form, selbst wenn die fortschrittlichsten Rapid Prototyping-Verfahren verwendet werden, immer noch zu erheblichen Ausfallzeiten des gesamten Herstellungsprozesses führt.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die mindestens eine Komponente des Kleidungsstücks ein Schuhoberteil, eine Einlegesohle, eine Zwischensohle, ein Verstärkungselement und/oder eine Außensohle des Schuhs sein.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Partikelklemmvorrichtung eine flexible Außenfläche umfassen, die einen Hohlraum bildet, wobei der Hohlraum eine Vielzahl von Partikeln umfassen kann und wobei die Vielzahl von Partikeln eingerichtet sein kann, um sich zu verklemmen, wenn das Volumen des Hohlraums reduziert wird.
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So kann beispielsweise die Partikelklemmvorrichtung einen Hohlraum umfassen, der von einer Außenfläche aus einem flexiblen Polymer- oder Gummimaterial begrenzt ist, und wobei der Hohlraum mit einer Vielzahl von Polymer- oder Keramikkügelchen gefüllt ist, deren Durchschnittsvolumen wesentlich kleiner als das Volumen des Hohlraums ist. Natürlich kann eine Vielzahl von verschiedenen Partikeln mit einer Vielzahl von verschiedenen Formen, Größen, Materialien und / oder Geometrien für die Vielzahl von Partikeln verwendet werden, die zum Verklemmen eingerichtet sind, wenn das Volumen des Hohlraums reduziert wird. Insbesondere können die Parameter der Partikel während der Bekleidungsherstellung, an den jeweiligen Verarbeitungsschritt angepasst werden, an dem die jeweilige Partikelklemmvorrichtung beteiligt ist. Der Hohlraum kann ferner eine Öffnung umfassen, durch die Luft aus dem Hohlraum angesaugt werden kann, was zu einer Verringerung des Volumens des Hohlraums führt, der die Kügelchen oder Partikel im Inneren zwingt, miteinander in Kontakt zu treten, dann die Reibung untereinander zu erhöhen und schließlich gegeneinander zu verklemmen, wenn das Volumen des Hohlraums unter einen bestimmten Schwellenwert reduziert wird.
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Für einige Ausführungsformen kann die flexible Außenfläche der Klemmvorrichtung bis zu einer Temperatur von 200°C hitzebeständig sein - eine Temperatur, die beispielsweise einer Temperatur entspricht, die mit gesättigtem Wasserdampf in einem Druckbereich assoziiert ist, der beispielsweise beim Formbilden von Zwischensohlen aus Polymerpartikel verwendet wird.
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Weiterhin kann die Vielzahl von Partikeln ein Polymermaterial, ein keramisches Material, ein organisches Material, ein Metall und/oder ein Mineral in Abhängigkeit von der Anwendung und / oder den Verarbeitungsschritten und / oder den Verarbeitungsparametern (z.B. Verarbeitungstemperatur) und/oder Fertigungsmaterialien usw. umfassen, die bei der Bekleidungsherstellung verwendet werden.
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Darüber hinaus kann die flexible Außenfläche ein Polymer, Latex, Silikon und/oder ein Gummimaterial umfassen, je nach Anwendung und / oder Verarbeitungsschritten und / oder Verarbeitungsparametern (z.B. Verarbeitungstemperatur) und/oder Fertigungsmaterialien usw., die bei der Bekleidungsherstellung verwendet werden.
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Weiterhin kann das Verhältnis zwischen dem Volumen des Hohlraums und dem durchschnittlichen Volumen eines Partikels aus der Vielzahl von Partikel größer als 20, vorzugsweise größer als 50 und am meisten bevorzugt größer als 100 sein, um eine ausreichende räumliche Auflösung der Partikelklemmvorrichtung zu erreichen.
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Weiterhin können die Partikel der Vielzahl von Partikeln im Wesentlichen eine Ellipsoid-Form aufweisen und das durchschnittliche Aspektverhältnis eines Partikels aus der Vielzahl von Partikeln kann größer als 1, vorzugsweise größer als 1,5 und am meisten bevorzugt größer als 2 sein, um das Verklemmen in der verklemmten Konfiguration und / oder Neuanordnen der Partikel in der nicht verklemmten Konfiguration zu optimieren.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein System zum zumindest teilweisen Herstellen eines Kleidungsstücks bereit, das eine Partikelklemmvorrichtung umfasst, wobei die Partikelklemmvorrichtung zum Manipulieren von mindestens einer Komponente des Kleidungsstücks eingerichtet ist. Insbesondere kann dieses System so konfiguriert sein, dass es ein Verfahren gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchführt.
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Solche Systeme können beispielsweise verschiedene Subsysteme / Komponenten umfassen, wie beispielsweise Vakuumpumpen, die zum Absaugen der Luft aus einem oder mehreren Hohlräumen mit einer elastischen Außenfläche verwendet werden, wobei die jeweiligen Hohlräume verschiedene Aufgaben erfüllen und/oder an verschiedenen Verarbeitungsschritten während des Herstellens eines Kleidungsstücks beteiligt sein können. So können die Systeme beispielsweise weiterhin eine Vielzahl von Sensoren, Aktuatoren, Steuerungen, Computern, Verbindungselementen, Schläuchen usw. umfassen und können mindestens eine Partikelklemmvorrichtung verwenden und/oder mit einbeziehen, um konventionelle und/oder neuartige Verarbeitungsschritte während der Bekleidungsherstellung durchzuführen, wie z.B. Verschieben, Drehen, Halten, Formen und / oder Verformen von Bekleidungskomponenten usw.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Partikelklemmvorrichtung für das Herstellung eines Kleidungsstücks bereit, wobei die Partikelklemmvorrichtung eingerichtet sein kann, um mindestens einen Teil einer Form, eines Aktuators und/oder eines Referenzkörpers für mindestens eine Komponente des Kleidungsstücks bereitzustellen, wobei die Partikelklemmvorrichtung eine flexible Außenfläche umfassen kann, die einen Hohlraum bildet, wobei der Hohlraum eine Vielzahl von Partikeln umfasst und wobei die Vielzahl von Partikeln eingerichtet ist, um sich zu verklemmen, wenn das Volumen des Hohlraums reduziert wird.
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So kann beispielsweise eine solche Partikelklemmvorrichtung so eingerichtet sein, dass sie einen Teil einer Form zum Formbilden eines Partikelschaumteils bereitstellt, wie beispielsweise einer Zwischensohle, die verschmolzene Polymerpartikel umfasst. Eine solche Form kann wiederum so eingerichtet sein, dass sie während des Formbildens einen rekonfigurierbaren Druck auf das formgebildete Teil ausübt und/oder eine rekonfigurierbare Gestalt aufweist, wobei der Druck und / oder die Gestalt durch die Partikelklemmvorrichtung rekonfiguriert / adaptiert werden kann.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die flexible Außenfläche der Partikelverklemmungsvorrichtung hitzebeständig bis zu einer Temperatur von 200°C sein, einer Temperatur, die für das Partikelschaum-Formbilden von Polymerteilen von Bedeutung ist.
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Weiterhin kann die vorstehend genannte Partikelklemmvorrichtung einen Schuhleisten als Referenzkörper für die Komponente des Kleidungsstücks umfassen. Insbesondere kann der Schuhleisten durch die Partikelklemmvorrichtung rekonfigurierbar sein.
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Weiterhin kann die vorstehend genannte Partikelklemmvorrichtung eine Partikelschaumform zum Formbilden von Sohlen als die Form für die Komponente des Kleidungsstücks umfassen. Insbesondere kann die Partikelschaum-Form durch die Partikelklemmvorrichtung rekonfigurierbar sein.
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Weiterhin kann die vorstehend genannte Partikelklemmvorrichtung eine adaptierbare Grundplatte als der Aktuator für die Komponente des Kleidungsstücks umfassen. Insbesondere kann die Partikelschaumform durch die Partikelklemmvorrichtung rekonfigurierbar sein.
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So kann beispielsweise eine programmierbare Pin-Form verwendet werden, um eine programmierbare Gestalt auf den Schuhleisten vor dem Verklemmen der Partikel aufzuprägen. Der Verklemmungseffekt kann dann verwendet werden, um die aufgeprägte Gestalt, die von der programmierbaren Pin-Form bereitgestellt wird, vorübergehend zu konservieren und bei nachfolgenden Schritten der Schuhherstellung, die einen Schuhleisten involvieren, zu verwenden. Auf diese Weise kann der Bedarf an einem großen Lagerbestand an verschiedenen Schuhleisten deutlich reduziert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erhalten eines negativen Reliefs eines Objekts oder einer Oberfläche dar, umfassend das Abdecken mindestens eines Abschnitts des Objekts mit einem Abschnitt einer Partikelklemmvorrichtung, wobei der Abschnitt der Partikelklemmvorrichtung eine flexible Außenfläche umfasst, die einen Hohlraum bildet, wobei der Hohlraum mit einer Vielzahl von Partikeln gefüllt ist, die zum Verklemmen eingerichtet sind, wenn das Volumen des Hohlraums reduziert wird, und das Erfassen des negativen Reliefs des mindestens einen Abschnitts des Objekts durch Reduzieren des Volumens des Hohlraums.
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So kann beispielsweise das vorstehende Verfahren zum Erhalten eines negativen Reliefs in einem Verfahren zum Herstellen von Vliesstoffen verwendet werden, die zur Herstellung von Bekleidung verwendet werden, wobei das Verfahren das Erhalten eines negativen Reliefs eines Objekts oder einer Oberfläche durch das vorstehende Verfahren, das Abscheiden einer Vielzahl von Fasern auf mindestens einem Teil der Oberfläche des negativen Reliefs und das Formen des Vliesstoffs durch Verbinden mindestens teilweise der abgeschiedenen Vielzahl von Fasern umfasst.
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So kann beispielsweise ein Vliesstoff hergestellt werden, der genau auf die komplexe Oberflächengeometrie bestimmter Bekleidungskomponenten und / oder Vorlagenkörper abgestimmt ist.
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Figurenliste
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Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher beschrieben. Diese Figuren zeigen:
- 1-a eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung Partikelklemmvorrichtung als adaptierbare Grundplatte, die bei der Schuhherstellung einsetzbar ist, veranschaulicht.
- 1-b eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptives Morphpad, das bei der Schuhherstellung einsetzbar ist, veranschaulicht.
- 1-c eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptives Morphpad, das bei der Schuhherstellung einsetzbar ist, veranschaulicht.
- 2 eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbarer Schuhleisten, der bei der Schuhherstellung einsetzbar ist, veranschaulicht.
- 3 eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbare Form zum Bilden einer Partikelschaumkomponente veranschaulicht, die bei der Bekleidungsherstellung einsetzbar ist.
- 4-a eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbarer Referenzkörper zur Herstellung eines bei der Bekleidungsherstellung einsetzbaren Vliesstoffs darstellt.
- 4-b eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbarer Referenzkörper zum Herstellen eines bei der Bekleidungsherstellung verwendbaren Vliesstoffs darstellt.
- 4-c eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbarer Referenzkörper zum Herstellen eines bei der Bekleidungsherstellung verwendbaren Vliesstoffs darstellt.
- 5 eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbare Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten und / oder Verbinden von zwei Gewebeschichten bei der Schuhherstellung veranschaulicht.
- 6 eine schematische Zeichnung, die den Einsatz von Druckluft zur Verkürzung der Zeit für die Rekonfiguration einer Partikelklemmvorrichtung, die bei der Schuhherstellung einsetzbar ist, veranschaulicht.
- 7 eine schematische Zeichnung, die eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbare Form zum Bilden einer Partikelschaumkomponente veranschaulicht, die bei der Schuhherstellung verwendbar ist.
- 8 eine schematische Zeichnung, die weitere Anwendungen des Partikelklemmens veranschaulicht, die nicht ausschließlich mit der Bekleidungsherstellung zusammenhängen.
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Detaillierte Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
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Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, bezogen auf Prozesse, Systeme, Vorrichtungen und Werkzeuge, die bei der Bekleidungs- und insbesondere bei der Schuhherstellung eingesetzt werden können. Während im Folgenden spezifische Merkmalskombinationen in Bezug auf die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt ist. Mit anderen Worten, es müssen nicht alle Merkmale vorhanden sein, um die Erfindung zu realisieren, und die Ausführungsformen können geändert werden, indem bestimmte Merkmale einer Ausführungsform mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden.
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1-a veranschaulicht eine Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung, die eine adaptierbare Grundplatte 130 bereitstellt, die bei der Schuhherstellung verwendet werden kann. Um beispielsweise einen Schuh 100, wie beispielsweise einen Sportschuh, aus einer Sohlenanordnung 120 und einem Schuhoberteil 110 zusammenzusetzen, kann es erforderlich sein, das Schuhoberteil 110 mit der Sohlenanordnung 120 durch ein Verbindungsverfahren, wie Infrarot-Schweißen, Kleben usw., zu verbinden. Insbesondere kann es erforderlich sein, das Schuhoberteil 110 während der Montage in Bezug auf die Sohlenanordnung 120 präzise zu positionieren, um den Verbindungsvorgang erfolgreich durchzuführen und eine dauerhafte Verbindung zwischen den beiden Schuhkomponenten 110 und 120 sicherzustellen.
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Da beide Schuhkomponenten, die Sohlenanordnung 120 und das Schuhoberteil 110, flexible Materialien umfassen und/oder eine komplexe dreidimensionale Gestalt aufweisen können, können die Aktuatoren, die zur Handhabung und Positionierung der beiden Schuhkomponenten 110 und 120 während der Montage verwendet werden, an mindestens einen Teil der jeweiligen Schuhkomponente angepasst werden. So kann beispielsweise die Sohlenanordnung 120 durch eine adaptierbare Grundplatte 130 gehalten werden, die von einer Partikelklemmvorrichtung bereitgestellt wird und / oder Teil einer Partikelklemmvorrichtung ist und die an den unteren Teil der Außenfläche der Sohlenanordnung 120 angepasst werden kann. So kann beispielsweise die adaptierbare Grundplatte 130 eine elastische und / oder flexible Materialschicht als Außenfläche 140 umfassen, die einen Innenraum oder Hohlraum bildet, der zumindest teilweise mit den Partikeln 150 gefüllt ist. In einer Ausgangskonfiguration ist das Hohlraumvolumen, das durch die Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 gebildet wird, groß genug, so dass sich die Partikel 150 im Wesentlichen frei zueinander bewegen können. In dieser Hinsicht und für den Rest der vorliegenden Anmeldung ist der Begriff „im Wesentlichen“ definiert als „innerhalb typischer Konstruktions-, Fertigungs- und/oder Betriebstoleranzen“.
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Infolgedessen kann die Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 individuell an die geometrische Gestalt und Größe der Sohlenanordnung 120 angepasst werden. In einigen Ausführungsformen können die Geometrie, Größe und / oder das Material der Partikel 150 je nach Verwendungszweck der Partikelklemmvorrichtung variieren. So kann beispielsweise die Geometrie, Gestalt, Größe und / oder das Material der Partikel 150 in Abhängigkeit von der Größe, Gestalt und dem Material der Sohlenanordnung 120 variieren, die durch einen Abschnitt einer Partikelklemmvorrichtung, wie beispielsweise der adaptierbaren Grundplatte 130, befestigt und / oder manipuliert werden soll.
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Um die Sohlenanordnung 120 auf der von der Partikelklemmvorrichtung bereitgestellten adaptierbaren Grundplatte 130 zu befestigen, kann das Volumen des von der Außenfläche 140 gebildeten Hohlraums reduziert werden, was zu einer äußeren Kraft führt, die auf die Partikel 150 im Hohlraum ausgeübt wird. Dies führt zu einer Erhöhung der Reibung zwischen den Partikeln 150 im Hohlraum. Schließlich wird die Reibung so groß, dass die Partikel 150 beginnen, sich zu verklemmen oder vollständig zu verklemmen, und die Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 versteift sich um den unteren Abschnitt der Sohlenanordnung 120. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Reibung zwischen der Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 und der Unterseite der Sohlenanordnung 120, wobei die Reibung ausreichend sein kann, damit die Sohlenanordnung 120 durch die adaptierbare Grundplatte 130 im Raum gegriffen, gehalten, bewegt und/oder gedreht werden kann.
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In einigen Ausführungsformen kann die adaptierbare Grundplatte 130 Teil einer größeren Partikelklemmvorrichtung sein, die wiederum Mittel zum Reduzieren und Vergrößern des Volumens des Hohlraums umfassen kann, der durch die Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 gebildet wird. So kann beispielsweise die Partikelklemmvorrichtung Vakuumerzeugungsmittel wie eine Pumpe umfassen, die mit der adaptierbaren Grundplatte 130 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, die Luft oder jedes andere Gas aus der adaptierbaren Grundplatte 130 abzusaugen und dadurch das Volumen des Hohlraums, der durch die Außenfläche 140 gebildet wird, zu reduzieren. Es können jedoch auch andere Mittel zur Kontrolle des Volumens des Hohlraums, der durch die Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 gebildet wird, denkbar sein. So kann beispielsweise das Volumen des Hohlraums durch einen Kolben kontrolliert werden, der aus dem Hohlraum ein- und ausgefahren werden kann, um das Volumen des Hohlraums zu verändern. Darüber hinaus können andere Mittel dazu eingerichtet sein, um den Oberflächenbereich der Außenfläche 140 zu verändern, beispielsweise durch Freigeben und Zurückziehen der Außenfläche 140.
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Darüber hinaus kann die Partikelklemmvorrichtung auch Mittel zum Einstellen der Anzahl und / oder der Art der Partikel 150 innerhalb des Hohlraums umfassen, der durch die Außenfläche 140 der adaptierbaren Grundplatte 130 gebildet wird. Diese könne beispielsweise verwendet werden, um den Füllgrad des Hohlraums und / oder die Materialeigenschaften der Partikel 150 einzustellen, wenn die Größe, Geometrie und / oder das Material der Sohlenanordnung 120 von einer Fertigungscharge zur nächsten geändert wird.
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Weiterhin kann die adaptierbare Grundplatte 130 in eine Verarbeitungsstation integriert werden, die ferner ein Förderband und / oder andere robotische Aktuatoren umfasst. So kann beispielsweise die adaptierbare Grundplatte 130 auf einem Roboterarm befestigt werden, der zum Positionieren der Sohlenanordnung 120 im Raum derart eingerichtet sein kann, dass das Schuhoberteil 110 zuverlässig mit der Sohlenanordnung 120 verbunden werden kann, beispielsweise durch Infrarot-Schweißen, Kleben usw.
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1-b veranschaulicht eine Ausführungsform einer Partikelklemmvorrichtung, die bei der Bekleidungs- und insbesondere Schuhherstellung eingesetzt werden kann. In dieser Ausführungsform kann die Partikelklemmvorrichtung auch als adaptives Morphpad 135 bezeichnet werden. In enger Analogie zur in 1-a dargestellten adaptierbaren Grundplatte 130 umfasst das adaptive Morphpad 135 von 1-b eine elastische und/oder flexible Materialschicht als Außenfläche 140, die einen Innenraum oder Hohlraum bildet, der zumindest teilweise mit den Partikeln 150 gefüllt ist. In einer Ausgangskonfiguration ist das Volumen des Hohlraums, der durch die Außenfläche 140 des adaptiven Morphpads 135 gebildet wird, groß genug, so dass sich die Partikel 150 im Wesentlichen frei gegeneinander bewegen können.
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Die Außenfläche 140 des adaptiven Morphpads 135 ist am unteren Ende mit einer Grundplatte 160 verbunden, die Kanäle 165 umfasst, die so eingerichtet sind, dass sie den Innenraum / oder Hohlraum mit dem Außenraum verbinden, dass Luft und/oder Gas angesaugt oder herausgepumpt werden kann und / oder durch Gasauslässe 170 und 180 wieder hineingelassen oder wieder hineingepumpt werden kann, um das Volumen des Hohlraums zu verändern und dadurch die Partikel 150 reversibel zum Klemmen oder zur freien Bewegung zueinander zu veranlassen.
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So kann beispielsweise das Morphpad als adaptive Stützstruktur bei der Bekleidungs- und Schuhherstellung verwendet werden.
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1-c veranschaulicht eine Anwendung eines solchen adaptiven Morphpads 135 bei der Schuhherstellung. Insbesondere kann das adaptive Morphpad 135 eingerichtet sein, um eine Stützstruktur für einen Robotik-Aktuator-Arm 190 bereitzustellen, der von einem Roboter 195 betätigt werden kann. Der Robotik-Aktuator-Arm 190 kann ein Schuhoberteil 110, das auf der Oberfläche eines Schuhleistens angeordnet ist, auf das adaptive Morphpad 135 legen. Vor dem Verklemmen können sich die Partikel im Wesentlichen frei gegeneinander innerhalb des Hohlraums bewegen, der durch die Außenfläche 140 des adaptiven Morphpads 135 begrenzt ist. Auf diese Weise kann die Außenfläche ihre Gestalt an die Gestalt des auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteils 110 anpassen, bevor sich die Partikel 150 verklemmen.
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Wenn das Volumen des Hohlraums reduziert wird, indem Gas oder Luft durch die Kanäle 165-a und 165-b sowie die Auslässe 170 und 180 aus dem Hohlraum gepumpt wird beginnen sich die Partikel 150 zu verklemmen, und das adaptive Morphpad bietet eine individuelle Stützstruktur, um das auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteil während bestimmter Fertigungsschritte zu unterstützen.
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So wird beispielsweise während eines Pad-Druckprozesses ein Silikon-Stempel (gekennzeichnet durch den schwarzen Pfeil 197) mit einer Presskraft von bis zu 2000 N auf das auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteil 110 gedrückt. Ohne die Unterstützung durch den adaptiven Morphpad 135 kann die Presskraft dazu führen, dass sich der Robotik-Aktuator-Arm 190 und / oder der Roboter 195 biegen und / oder verformen und dadurch den Pad-Druckprozesses negativ beeinflussen. Das adaptive Morphpad ermöglicht es, dass die Stütze für das auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteil 110 leicht eingestellt werden kann und / oder sich an verschiedene Leistenformen und / oder Schuhformen und / oder Schuhgrößen anpasst, die in einem regulären Produktionsauftrag aufeinander folgen.
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Ein exemplarischer Produktionsprozess kann die folgenden Schritte umfassen:
- 1. Ein Roboter 195 drückt ein auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteil 110 in das adaptive Morphpad.
- - Der Roboter 195 hält den Leisten.
- - Die Partikel 150 im Inneren des adaptiven Morphpads 135 sind noch frei beweglich und die Form der Außenfläche 140 ist verformbar.
- - Somit passt sich das adaptive Morphpad 135 der Gestalt des auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteils 110 an.
- 2. Ein Vakuum wird durch die Gasauslässe 170,180 an die Innenseite des Hohlraums des adaptiven Morphpads 135 angelegt.
- - Infolgedessen werden die Partikel 150 innerhalb des Hohlraums, der durch die Außenfläche 140 begrenzt ist, zum Verklemmen gezwungen und das adaptive Morphpad 135 wird steif.
- 3. Eine Druckmaschine drückt ihren Stempel 197 nach unten auf das auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteil.
- 4. Der Roboter 195 entfernt das auf dem Leisten angeordneten Schuhoberteil 110 vom adaptiven Morphpad 135.
- 5. Das Vakuum wird abgeschaltet und Luft wird in den Hohlraum eingeleitet.
- 6. Die Partikel 150 im Inneren des adaptiven Morphpads 135 hören auf zu verklemmen und das adaptive Morphpad entspannt sich in seine ursprüngliche Form.
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2 zeigt eine weitere Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbarer Schuhleisten 200, der bei der Schuhherstellung verwendet werden kann. Ähnlich wie die oben im Detail besprochene adaptierbare Grundplatte 130 kann der adaptierbare Schuhleisten 200 eine flexible und/oder elastische Außenfläche umfassen, die zumindest teilweise einen Hohlraum bildet, der mit einer Vielzahl von Partikeln gefüllt ist, die zum Verklemmen eingerichtet sind, wenn das Volumen des Hohlraums unter einen bestimmten Schwellenwert reduziert wird.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Stiftform 205, die computergesteuert sein kann, verwendet werden, um eine vordefinierte Gestalt, Größe und / oder Geometrie auf den adaptierbaren Schuhleisten 200 aufzuprägen. So kann beispielsweise eine Vielzahl von Stiften 220 eingerichtet sein um wiederholt aus mindestens einer Grundplattenanordnung 210 herausgefahren und wieder zurückgezogen werden. Die Grundplattenanordnung 210 kann Mittel wie elektromechanische Aktuatoren umfassen, um das Herausfahren und Zurückziehen der Vielzahl von Stiften 220 auszuführen. So kann beispielsweise die Vielzahl der Stifte 220 mittels einzelner Schrittmotoren, die in der mindestens einen Grundplattenanordnung 210 untergebracht sind, vor- und zurückgezogen werden, die jeweils konfiguriert sind, um den Grad des vorstehenden Teils eines einzelnen Stifts der Vielzahl der Stifte 220 zu kontrollieren.
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Um eine gegebene Gestalt, Größe und/oder Geometrie auf den adaptierbaren Schuhleisten 200 aufzuprägen, kann der adaptierbare Schuhleisten 200 in einer ersten, nicht verklemmten Konfiguration so eingerichtet sein, dass sich die Partikel im Inneren des adaptierbaren Schuhleistens 200 im Wesentlichen frei zueinander bewegen können. Infolgedessen können die Gestalt, Größe und / oder Geometrie des adaptierbaren Schuhleistens 200 an die durch die Vielzahl von Stiften 220 der Stiftform 205 definierte Konfiguration angepasst werden. Wenn der adaptierbare Schuhleisten 200 an die Stiftkonfiguration angepasst ist, die durch die Vielzahl von Stiften 220 der Stiftform 205 definiert ist, kann die Partikelverklemmungsvorrichtung verwendet werden, um die Partikel innerhalb des adaptierbarem Schuhleisten 200 zum Verklemmen zu zwingen und dadurch die Gestalt, Größe und / oder Geometrie zu konservieren, die durch die Stiftform 205 auf den adaptierbaren Schuhleisten 200 aufgeprägt wurde.
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So können beispielsweise die Partikel im Inneren des adaptierbaren Schuhleisten 200 zum Verklemmen gezwungen werden, indem das Volumen des adaptierbaren Schuhleisten 200 reduziert wird. Nachdem die Gestalt, Größe und/oder Geometrie, die durch die Stiftform 205 auf den adaptierbaren Schuhleisten 200 aufgedruckt wurde, durch Verklemmen der Partikel im Inneren des adaptierbaren Schuhleistens 200 konserviert wurde, kann die Vielzahl der Stifte 220 durch die Aktuatormittel der mindestens einen Grundplattenanordnung 210 der Stiftform 205 zurückgezogen werden, so dass der adaptierbare Schuhleisten 200 aus dem Formvolumen entnommen und als Referenzkörper verwendet werden kann, der für weitere Verarbeitungsschritte bei der Schuhherstellung, die den adaptierbaren Schuhleistenden 200 erfordern und / oder von diesem profitieren, verwendet werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Stiftform 205 aus der Position um den adaptierbaren Schuhleisten 200 entfernt werden und der adaptierbare Schuhleisten 200 kann an seinem ursprünglichen Platz für die Anwendung bei weiteren Verarbeitungsschritten des jeweiligen Schuhherstellungsprozesses verbleiben.
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So kann beispielsweise ein solcher adaptierbarer Schuhleisten 200 während dem Zusammenbau eines Schuhs verwendet werden, der ein Schuhoberteil 230 und eine Sohlenanordnung 240 umfasst. Insbesondere kann der adaptierbare Schuhleisten 200 als ein Referenzkörper dienen, der während eines Verarbeitungsschritts, der zum Verbinden einer Sohlenanordnung 240 mit einem Schuhoberteil 230 verwendet wird, eine Vorlage bereitstellt. Zusätzlich oder alternativ kann der adaptierbare Schuhleisten 200 auch als ein Referenzkörper dienen, der während eines Verarbeitungsschrittes eine Vorlage zur plastischen Verformung bestimmter Schuhkomponenten bereitstellt, wie beispielsweise ein Schuhoberteil 230 und / oder eine Sohlenanordnung 240, die auf mindestens einem Abschnitt der Oberfläche des adaptierbarem Schuhleisten 200 angeordnet ist.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Partikelklemmvorrichtung konfiguriert sein, um auch die Anzahl und / oder Art der Partikel, die sich im Inneren des adaptierbaren Schuhleisten 200 befinden, einzustellen, wenn die gegebene Gestalt, Größe und / oder Geometrie durch die Stiftform 205 auf den adaptierbaren Schuhleisten 200 aufgeprägt wird.
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3 veranschaulicht eine weitere Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbare Form 300 zum Bilden einer Partikelschaumkomponente, die bei der Schuhherstellung verwendbar ist. Ähnlich wie die adaptierbare Grundplatte 130 und der adaptierbare Schuhleisten 200, die vorstehend ausführlich erläutert wurden, kann die adaptierbare Form 300 eine flexible und/oder elastische Außenfläche umfassen, die zumindest teilweise einen Hohlraum bildet, der mit einer Vielzahl von Partikeln gefüllt ist, die zum Verklemmen sind, wenn das Volumen des Hohlraums unter einen bestimmten Schwellenwert reduziert wird.
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So kann beispielsweise die adaptierbare Form 300 mindestens einen erste 300a und einen zweiten Formabschnitt 300b umfassen, die konfiguriert sein können, um sich an die Gestalt, Größe und / oder Geometrie eines Vorlagenkörper 310 anzupassen. Der Vorlagenkörper 310 kann beispielsweise eine Fertigungsvorlage sein, die beispielsweise in einer Rapid-Prototyping-Anlage z.B. durch CNC-Fräsen und / oder additive Fertigung hergestellt wird. So kann beispielsweise der Vorlagenkörper 310 eine Vorlage für eine Sohle und insbesondere eine Zwischensohle eines Schuhs sein.
Ein weiterer exemplarischer Vorlagenkörper 310 kann ein Körperteil eines Trägers des zu fertigenden Schuhs sein.
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Der vorstehend in Bezug auf den adaptierbaren Schuhleisten 200 von 2 veranschaulichte Partikelklemm-Effekt kann auch verwendet werden, um die Gestalt, Größe und / oder Geometrie des Vorlagenkörpers 310 durch den mindestens ersten 300a und zweiten Formabschnitt 300b zu konservieren. Nachdem die Gestalt, Größe und / oder Geometrie des Vorlagenkörpers 310 konserviert ist, kann die adaptierbare Form 300 dann zum Bilden einer Schuhkomponente verwendet werden, die der Gestalt, Größe und / oder Geometrie des Vorlagenkörpers 310 entspricht. So kann beispielsweise die Form 300 zum Partikelschaum-Formbilden von Schuhkomponenten wie Zwischensohlen verwendet werden, die eine Vielzahl von Polymerpartikeln 320 wie expandierte thermoplastische Polyurethan (eTPU)-Partikel und/oder expandierte Polyetherblockamid (ePEBA)-Partikel und/oder alle anderen Polymerpartikel umfassen, die zum Formbilden von Schuhkomponenten und insbesondere Zwischensohlen geeignet sind.
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Um eine Schuhkomponente formzubilden, die der Gestalt, Größe und / oder Geometrie eines gegebenen Vorlagenkörpers 310 entspricht, kann das durch den mindestens ersten 300a und zweiten Abschnitt 300b der adaptierbaren Form 300 gebildete Formvolumen mit einer Vielzahl von Polymerpartikel 320 gefüllt werden. Nach dem vollständigen Befüllen oder sogar schon während des Befüllens kann die Vielzahl der Partikel 320 dauerhaft verbunden werden, indem die Oberflächen der Polymerpartikel 320 zumindest teilweise dauerhaft verbunden werden, z.B. durch Aufbringen von Wärme und/oder durch Aufbringen eines Klebstoffs und/oder elektromagnetischer Strahlung auf die Polymerpartikel. So kann beispielsweise die Wärme, die zum Verbinden und / oder Verschmelzen der Oberflächen der Polymerpartikel 320 benötigt wird, durch erwärmten Dampf, wie gesättigten Wasserdampf, und / oder durch elektromagnetische Strahlung, wie Radiofrequenz (RF), Mikrowelle (MW), Infrarot (IR) und / oder ultraviolette (UV) Strahlung bereitgestellt werden.
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Nach dem jeweiligen Verfahren zum dauerhaften Verbinden und / oder Verschmelzen zumindest teilweise der Oberflächen der Vielzahl von Partikeln 320 innerhalb des durch die Form 300 gebildeten Formvolumens kann im Wesentlichen die formgebildete Schuhkomponente, wie beispielsweise eine formgebildete Zwischensohle, aus dem Formvolumen der adaptierbaren Form 300 entnommen werden und kann für weitere Verarbeitungsschritte des jeweiligen Schuhherstellungsprozesses verwendet werden.
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4-a zeigt eine weitere Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung als adaptierbarer Referenzkörper 400 zur Herstellung eines bei der Bekleidungsherstellung verwendbaren Vliesstoffs 440. Ähnlich wie die adaptierbare Grundplatte 130, der adaptierbare Schuhleisten 200 und / oder die adaptierbare Form 300, die vorstehend ausführlich erläutert wurden, kann der adaptierbare Referenzkörper 400 zur Herstellung eines Vliesstoffs 440 eine flexible und/oder elastische Außenfläche umfassen, die zumindest teilweise einen Hohlraum bildet, der mit einer Vielzahl von Partikeln gefüllt ist, die zum Verklemmen eingerichtet sind, wenn das Volumen des Hohlraums unter einen bestimmten Schwellenwert reduziert wird.
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In enger Analogie zu der adaptierbaren Form 300, die mit Bezug auf 3 vorstehend besprochen ist, kann eine Partikelverklemmungsvorrichtung auch einen adaptierbaren Referenzkörper 400 bereitstellen, der verwendet werden kann, um ein negatives Relief eines Vorlagekörpers 410 zu erhalten. Zu diesem Zweck wird der adaptierbare Referenzkörper 400 zunächst in einer nicht verklemmten Konfiguration konfiguriert. Er wird dann in der nicht verklemmten Konfiguration über den Vorlagenkörper 410 gelegt, so dass die Außenfläche des adaptierbaren Referenzkörpers individuell auf mindestens einen Abschnitt der Oberfläche des Vorlagenkörpers 410 passt.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Material der Außenfläche des adaptierbaren Referenzkörpers sowie die Größe, Gestalt, Geometrie und / oder das Material der verklemmenden Partikel innerhalb des adaptierbaren Referenzkörpers 400 so eingerichtet, dass die Eigenschaften des Vorlagenkörpers 410 mit ausreichender räumlicher Auflösung aufgelöst werden können, wenn der adaptierbare Referenzkörper 400 über den Vorlagenkörper 410 gelegt wird, um eine individuelle Anpassung an mindestens einen Abschnitt des Vorlagenkörpers 410 vorzunehmen. Insbesondere kann es gefordert sein, dass die durchschnittliche Größe der Partikel innerhalb des adaptierbaren Referenzkörpers 400 mindestens kleiner ist als das kleinste Merkmal der Oberfläche des Vorlagenkörpers 410, das durch den adaptierbaren Referenzkörper 400 aufgelöst wird.
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Darüber hinaus kann es gefordert sein, dass die Verformungseigenschaften des Materials der Außenfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400 so eingerichtet sind, dass die Außenfläche des adaptierbaren Referenzkörpers das kleinste Merkmal der Oberfläche des Vorlagenkörpers 410 auflösen kann, das während des in 4 dargestellten Prozessschritts aufgelöst wird.
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Nachdem der adaptierbare Referenzkörper 400 eine hinreichend genaue Anpassung an mindestens einen Abschnitt der Oberfläche des Vorlagenkörpers 410 erhalten hat, kann die Partikelklemmvorrichtung die Partikel innerhalb des adaptierbaren Referenzkörpers 400 zum Verklemmen zwingen und dadurch die Außenfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400 versteifen, so dass ein negatives Relief des Abschnitts der Oberfläche des Vorlagenkörpers 410 durch den adaptierbaren Referenzkörper 400 in der verklemmten Konfiguration konserviert ist. Das Verklemmen kann beispielsweise durch Reduzieren des Volumens des adaptierbaren Referenzkörpers 400 induziert werden, so dass die Reibungskräfte zwischen den Partikeln innerhalb des adaptierbaren Referenzkörpers 400 einen zum Verklemmen erforderlichen Schwellenwert überschreiten.
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Wenn die Oberflächengeometrie mindestens eines Abschnitts des Vorlagenkörpers 410 durch den adaptierbaren Referenzkörper 400 unter Ausnutzung des Partikelklemmeffekts konserviert wird, kann der adaptierbare Referenzkörper 400 selbst als Vorlage für weitere Verarbeitungsschritte des jeweiligen Schuhherstellungsprozesses verwendet werden. So kann beispielsweise das negative Relief des mindestens einen Abschnitts der Oberfläche des Vorlagenkörpers 410, das durch den adaptierbaren Referenzkörper 400 erhalten und konserviert wurde, als Vorlagenoberfläche zur Herstellung eines Vliesstoffs 440 verwendet werden, der in der verklemmten Konfiguration individuell auf die Oberfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400 passt. Um den Vliesstoff 440 herzustellen, kann eine Faserabscheidevorrichtung 420 verwendet werden, um eine Vielzahl von Gewebefasern 430 auf die Oberfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400 in der verklemmten Konfiguration abzuscheiden. So können beispielsweise bekannte Faserverarbeitungsverfahren wie das Schmelzblasen von Vliesstoffen und/oder das Spinnverbinden von Vliesstoffen verwendet werden, um eine Schicht aus Gewebefasern 430 auf die Oberfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400 abzuscheiden, um schließlich den Vliesstoff 440 zu bilden, indem die Gewebefasern während und/oder nach dem Abscheiden durch die Faserabscheidevorrichtung 420 miteinander verbunden werden.
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Die 4-b und 4-c veranschaulichen weitere Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung von Vliesstoffen 440 auf der Oberfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400. In 4-b ist der Vorlagenkörper 410 ein menschlicher Torso und der adaptierbare Referenzkörper 400 wird zur Herstellung eines Oberkörperkleidungsstücks nach dem Verfahren verwendet, das im Detail mit Bezug auf 4-a beschrieben ist.
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In 4-c ist der adaptierbare Referenzkörper 400 ähnlich dem adaptierbaren Schuhleisten 200 aus 2. Nachdem sich der Vliesstoff 440 auf der Oberfläche des adaptierbaren Referenzkörpers 400 gebildet hat, können die Partikel im Inneren des adaptierbaren Referenzkörpers 400 gezwungen werden (z.B. durch Einlassen von Luft), das Verklemmen zu beenden, und der Vliesstoff 440 kann aus dem adaptierbaren Referenzkörper 400 entfernt werden.
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Natürlich kann das vorstehend beschriebene Verfahren zum Erhalten eines negativen Reliefs eines Abschnitts eines Referenzkörpers auch für andere Verarbeitungsschritte verwendet werden, die sich von der Herstellung von Vliesstoffen unterscheiden.
5 zeigt eine weitere Anwendung von Partikelklemmvorrichtungen in der Schuhherstellung. In einer Ausführungsform kann eine Partikelklemmvorrichtung verwendet werden, um eine adaptierbare Verdichtungsvorrichtung 500 bereitzustellen, die beispielsweise zum Verdichten und / oder Komprimieren einer Gewebeschicht und/oder zum Verbinden von zwei Gewebeschichten 520, 530, die bei der Schuhherstellung verwendbar sind, verwendet werden kann.
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So kann es beispielsweise bei der Schuhherstellung notwendig sein, zwei Schichten 520, 530 von Gewebe aufeinander zu pressen, wobei das Pressen auf der Oberfläche eines Vorlagenkörpers 510 durchgeführt wird. Wenn die Oberfläche eine komplexe Oberflächenstruktur wie gekrümmte Ausstülpungen und/oder gekrümmte Aussparungen aufweist, kann es schwierig sein, einen konstanten und homogenen Druck auf die beiden Schichten des Gewebes 520, 530 über die gesamte Länge der Oberfläche des Vorlagenkörpers 510 auszuüben.
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Um einen konstanten und / oder homogenen Verdichtungsdruck über die gesamte Fläche des Vorlagenkörpers 510 bereitzustellen, kann eine adaptierbare Verdichtungsvorrichtung 500 eingesetzt werden, die den oben unter Bezugnahme auf die 1-4 ausführlich beschriebenen Partikelklemm-Effekt nutzt. So kann beispielsweise die adaptierbare Verdichtungsvorrichtung 500 eine flexible und / oder elastische Außenfläche umfassen, die einen Hohlraum bildet, der mit einer Vielzahl von Partikeln gefüllt ist, die zum Verklemmen eingerichtet sind, wenn beispielsweise das Volumen des Hohlraums reduziert wird. In einem ersten Schritt kann die adaptierbare Verdichtungsvorrichtung 500 in einer nicht verklemmten Konfiguration auf die erste 520 und / oder zweite Schicht 530 des Gewebes gedrückt werden. Infolgedessen kann die Außenfläche der adaptierbaren Verdichtungsvorrichtung 500 beginnen, sich an die Oberflächenstruktur des Vorlagenkörpers 510 anzupassen.
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Um den gewünschten konstanten und / oder homogenen Verdichtungsdruck auf die beiden Gewebeschichten 520, 530 auszuüben, kann der Verklemmungsgrad der Partikel innerhalb der adaptierbaren Verdichtungsvorrichtung 500 schrittweise erhöht und gleichzeitig die adaptierbare Verdichtungsvorrichtung 500 immer weiter in Richtung des Vorlagenkörper 510 bewegt werden. Auf diese Weise stellt die adaptierbare Verdichtungsvorrichtung 500 zunächst eine individuelle Anpassung an die Oberflächenstruktur des Vorlagenkörpers 510 her. Die individuelle Anpassung stellt dann sicher, dass nachdem das Verklemmen für der adaptierbaren Verdichtungsvorrichtung 500 induziert ist, der Druck auf die beiden Gewebeschichten 520, 530 im Wesentlichen konstant und / oder homogen über die Ausdehnung der jeweiligen Oberfläche des Vorlagenkörpers 510 ist.
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6 veranschaulicht, wie Druckluft oder ein unter Druck stehendes Prozessgas verwendet werden kann, um die Zeit zu verkürzen, die für die Rekonfiguration einer Partikelklemmvorrichtung benötigt wird, die bei der Schuhherstellung verwendet werden kann. Um insbesondere den vorstehend unter Bezugnahme auf die 1-5 ausführlich erläuterten Partikelklemm-Effekt zu nutzen, müssen die Partikel innerhalb eines Hohlraums 600a der jeweiligen Partikelklemmvorrichtung zum Verklemmen gezwungen werden. In einigen Ausführungsformen wird das Verklemmen durch Reduzieren des Volumens des Hohlraums 600a induziert, z.B. durch Absaugen von Luft / Gas aus dem Hohlraum durch eine Öffnung 610, die mit Vakuumerzeugungsmitteln wie einer Pumpe verbunden sein kann.
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Wenn das Volumen des Hohlraums 600a unter einen bestimmten Schwellenwert reduziert wird, werden die Partikel innerhalb des Hohlraums verklemmt und die Partikelklemmvorrichtung wird in einer verklemmten Konfiguration konfiguriert. Wie bereits erwähnt, können verschiedene Verarbeitungsschritte bei der Schuhherstellung von einer solchen Partikelklemmvorrichtung profitieren. Nach Abschluss eines bestimmten Verarbeitungsschrittes, an dem die Partikelklemmvorrichtung beteiligt ist, kann es jedoch notwendig sein, die Partikelklemmvorrichtung von der verklemmten Konfiguration 600a in eine nicht verklemmte Konfiguration 600b umzukonfigurieren, so dass der jeweilige Verarbeitungsschritt neu gestartet werden kann.
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Falls das Partikelklemmen durch das Ansaugen von Luft aus dem Hohlraum 600a induziert wird, kann die Rekonfiguration der Partikelklemmvorrichtung ein Wiederbefüllen des Hohlraums 600b mit im Wesentlichen der gleichen Menge an Luft erfordern, die während des Induzierens des Partikelklemmens angesaugt wurde. Die Zeit, die zum Wiederbefüllen des Hohlraums 600b mit Luft benötigt wird, kann durch aktives Einspritzen dieser Luftmenge in den Hohlraum 600b reduziert werden, beispielsweise durch Einspritzen von Druckluft durch die Öffnung 620. Alternativ kann die Partikelklemmvorrichtung nicht mit Luft, sondern mit jeder Art von Prozessgas betrieben werden, das geeignet und günstig ist, die erforderlichen Volumenänderungen des Hohlraums 600a, 600b durchzuführen.
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7 zeigt eine weitere Anwendung einer Partikelklemmvorrichtung zum Formbilden von Polymerteilen und insbesondere Schuhkomponenten 730. Insbesondere können die Partikel 720, die zum Verklemmen innerhalb des Hohlraums eingerichtet sind, der durch die Außenfläche 700 der Partikelklemmvorrichtung gebildet wird, dieselben Polymerpartikel sein, die auch zum Bilden der Schuhkomponente 730 verwendet werden.
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Um die jeweilige Schuhkomponente 730 zu bilden, kann der Hohlraum der Partikelklemmvorrichtung mit einer Vielzahl von Partikeln 720 gefüllt werden, die sowohl zum Verklemmen geeignet sind, wenn das Volumen des Hohlraums reduziert wird, und auch zum Bilden eines Formgebildeten Teils, wie beispielsweise einer Schuhkomponente 730, dauerhaft verbunden werden können. Wenn sich die Partikelklemmvorrichtung noch in einer nicht verklemmten Konfiguration befindet, kann die Gestalt, Größe und/oder Geometrie des Hohlraums 700a, der die Polymerpartikel 720 umfasst, noch mit Mitteln und Verfahren angepasst werden, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1-5 ausführlich erläutert wurden. So kann beispielsweise die Gestalt, Größe und/oder Geometrie des Hohlraums der Partikelklemmvorrichtung unter Verwendung einer kontrollierbaren Stiftform 205, wie in 2 dargestellt, eingestellt werden.
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Der Partikelklemmeffekt kann dann entsprechend genutzt werden, um die Gestalt, Größe und / oder Geometrie, die vor dem Bilden des formgebildeten Teils 730 in den Hohlraum 700a eingeprägt wurde, zu konservieren. So kann beispielsweise ein Partikelklemmen induziert werden, indem das Volumen des Hohlraums 700b so reduziert wird, dass die Reibungskräfte zwischen den Polymerpartikel 720 im Inneren des Hohlraums 700b ausreichend groß sind. Nachdem die Gestalt, Größe und / oder Geometrie, die in den Hohlraum 700b eingeprägt ist, konserviert ist, kann die Schuhkomponente 730 gebildet werden, indem zumindest teilweise die Oberflächen der Polymerpartikel 720 innerhalb des Hohlraums 700b dauerhaft verbunden werden.
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So kann beispielsweise das dauerhafte Verbinden durch Bereitstellen von Wärme und/oder einem Klebstoff und/oder elektromagnetischer Strahlung auf die Partikel 720 im Hohlraum 700b durchgeführt werden. Nach dem Bilden der Schuhkomponente 730 kann die Schuhkomponente 730 entweder aus dem von der Partikelklemmvorrichtung bereitgestellten Hohlraum gelöst werden oder die Außenfläche des Hohlraums 700b kann zusammen mit den fest verbundenen Polymerpartikeln 720 entfernt werden und dadurch die formgebildete Schuhkomponente 730 bilden. Natürlich kann die vorstehend beschriebene Kombination aus Partikelklemmen und Partikelformbilden problemlos auf eine Vielzahl von verschiedenen Partikeltypen angewendet werden, die verschiedene Größen, Gestalten, Geometrien und Materialien umfassen.
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8 veranschaulicht, dass die einzigartigen Eigenschaften des Partikelklemmens, die vorstehend mit Bezug auf bestimmte exemplarische Ausführungsformen erläutert wurden, die auf die Herstellung von Schuhen abzielen, leicht über das Gebiet der Schuhherstellung hinaus verallgemeinert werden können. So kann beispielsweise das Partikelklemmen verwendet werden, um maßgeschneiderte Dämpfungselemente wie etwa Schutzausrüstung zu entwickeln.
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So können beispielsweise individualisierte Kopfschutzausrüstungen wie Helme 800 über Partikelklemmvorrichtungen hergestellt werden, ähnlich wie bei den im Detail unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 7 beschriebenen Vorrichtungen. Insbesondere kann der Helm 800 eine Vielzahl von verklemmten Partikeln umfassen, die von einer Außenfläche begrenzt werden, die individuell an die Größe und / oder Form des Kopfes eines Trägers angepasst ist. Das Material der verklemmten Partikel kann so gewählt werden, dass der Helm 800 seine individuelle Form zuverlässig beibehält und gleichzeitig die notwendigen Dämpfungseigenschaften für den Kopfschutz bietet. Natürlich können auch andere Schutzausrüstungen nach den gleichen Prinzipien entworfen werden.
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Ein weiteres Beispiel für eine Dämpfungsausrüstung auf Basis von Partikelklemmen umfasst einen Autositz, der eine steife Rahmenstruktur 820 und einen Partikelklemmabschnitt 810 umfasst. Der Partikelklemmabschnitt 810 kann entweder nur einmalig an die anatomische Form des Fahrers angepasst oder rekonfigurierbar ausgeführt sein. So kann beispielsweise der Autositz ferner Mittel zum wiederholten Induzieren und Lösen des Klemm-Effekts innerhalb des Partikelklemm Abschnitts 810 umfassen, um die Anpassung des Autositzes an die anatomische Form verschiedener Fahrer neu zu konfigurieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013221018 A1 [0004]
- DE 102013221020 A1 [0004]
- EP 2786670 A1 [0005]
- DE 2840188 A1 [0008]
- WO 2006/082100 A1 [0008]
- US 2013/0106127 A1 [0008]
- WO 2015/123128 A1 [0008]
