TW202039212A - 具有連續變化之板片分隔的板片塊 - Google Patents

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麥可 艾斯溫
瓦特 布魯寧
史蒂芬 布爾
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Abstract

提供用於校準裝置(500)的板片塊(100、100a)，所述校準裝置用於校準擠壓型材(550)，其中板片塊(100、100a)包含具有複數板片(112)之板片結構(110、110a)，所述板片(112)藉由溝槽(114)彼此隔開且配置在板片塊(100、100a)的縱長方向中。板片結構(110、110a)於板片塊(100、100a)之縱長方向中具有可變設計的分隔。更提供用於製造上述板片塊(100、100a)之方法、以及包含複數上述板片塊(100、100a)的校準裝置(500)。亦提供用於積層加工上述板片塊(100、100a)之系統、對應電腦程式、和對應資料組。

Description

具有連續變化之板片分隔的板片塊
本發明有關用於校準擠製型材之校準裝置的板片塊。本發明更有關用於生產此板片塊之方法、用於積層製造此板片塊的系統、及對應電腦程式和資料組。
校準裝置使用於校準擠製的環形型材、例如管件型材。在製造此等型材期間，首先在擠製機中生產用於製造型材之所期望的塑膠熔體。然後將所生產之塑膠熔體壓按經過擠製機的出口噴嘴，所述噴嘴指定型材之形狀。然後，從擠製機的出口噴嘴出來之型材通過校準裝置，所述校準裝置以尺寸精確的方式對仍加熱之型材進行複製。
由DE 198 43 340 C2已知用於決定擠製型材尺寸之此校準裝置。於其中，教導一可變能調整的校準裝置，所述校準裝置設計來校準具有不同管件直徑之擠製塑膠管件。校準裝置包含殼體和呈圓形地配置在殼體中的複數板片塊，所述板片一起形成具有圓形校準開口之校準筐，待校準之管件導引經過校準開口(特別是參見DE 198 43 340 C2的圖1和2)。再者，每一板片塊與提供用於個別板片塊之各個徑向位移的致動裝置耦接。這樣一來，如需要，可對應地調整藉由複數板片塊所形成之圓形校準開口的有效截面。
在DE 198 43 340 C2中所敘述之板片塊的每一者由複數板片所組成，所述板片串起在二隔開之承載桿上。
為了在相鄰的板片之間維持所期望的距離，使用間隔套(亦參見DE 198 43 340 C2之圖3)。於圖1上進一步顯示用於串起的板片塊之範例。在圖1上所顯示的板片塊10包含複數板片12和間隔套14，其沿著二承載桿16交替地串起。此串起之板片塊製造起來很複雜，且因此成本很高。
與上述串起的板片塊不同，亦已知具有封閉式承載件結構(或背脊結構)之板片塊。圖2a和2b顯示此板片塊的範例。板片塊20包含複數板片22，所述板片藉由具有塊形設計之背脊結構24所承載(參見圖2a上的3D視圖)。於此以塊狀本體(例如，桿狀本體)之形式實現塊狀的背脊結構24。從WO 2004/103684 A1已知具有封閉式背脊結構之板片塊的另外範例。此板片塊可為一體地設計。板片塊亦可經由適當的加工操作(例如銑削、切割成一定尺寸)從材料塊經濟高效地製造。然而，亦可想到使用鑄造製程來製造板片塊20。
圖1、2a和2b上所示之板片塊10、20的共同之處在於板片12、22以及板片12、22之間的距離範圍(亦稱為溝槽)均具有指定之恆定寬度。結果是，藉由板片12、22和溝槽所產生的板片塊10、20之板片結構的每一者在板片塊10、20之縱長方向中具有恆定的分隔T(週期)(見圖1和2b)。分隔T於此是指板片結構內之最小長度，在其之後重複板片的配置。分隔T取決於板片結構內之板片的寬度d和溝槽之寬度D，並且對應於板片及其相鄰溝槽的寬度之和(因此，T=d+D)。
在此所敘述的具有恆定分隔之板片塊中經常觀察到當將其推過校準筐時之待校準型材的顫動。顫動之成因係於校準型材時在型材表面上出現的凸起結構。這是因為待校準型材之塑膠於校準過程中仍可塑性變形，且係稍微壓入板片結構的溝槽。這造成在待校準之型材的表面上形成凸起區域(縮寫為凸起部)，所述凸起區域之尺寸對應於溝槽的尺寸。這樣一來，在待校準型材之表面上出現具有以板片結構的分隔T重複之凸起結構。當待校準的型材推進經過校準裝置之校準筐時，業已在型材表面上產生的凸起部“閂扣”進入板片塊之隨後溝槽。凸起部的重複閂扣進入溝槽導致於校準筐中校準之型材的不期望之顫動。於另一方面，藉由在型材表面上的板片結構之重複壓紋，於型材表面上增強凸起結構。
本發明之目的係提供用於校準裝置之板片塊，其進一步減少或分別消除關於先前技術領域所指示的問題。特別地是，本發明之目的係改善待校準之型材的表面結構。另外，關於已知之校準塊所觀察，目的是至少減少或完全避免待校準型材的顫動。
在第一態樣中，上述目的藉由提供用於校準擠製型材之校準裝置用的板片塊來達成。板片塊包含板片結構，其具有藉由溝槽彼此隔開且配置在板片塊之縱長方向中複數板片。板片結構於板片塊的縱長方向中更具有可變設計之分隔。
擠壓型材可為塑膠型材。擠製的塑膠型材可為環形型材、例如管件型材。
板片結構在板片塊的縱長方向中(亦即沿著板片塊)之分隔取決於板片的寬度和溝槽之寬度。板片結構的分隔(分隔長度)由板片之寬度和其相鄰溝槽的寬度所組成。如果板片之寬度及/或溝槽的寬度在板片結構(或板片塊)之縱長方向中變動，則板片結構的縱長方向中之分隔亦據此變動。如開頭所述，溝槽是指板片結構內的二相鄰板片之間的距離。
板片結構之分隔可於板片塊的縱長方向中連續地變動(改變)。連續地變動可意指板片結構具有連續之分隔，每一分隔具有變動的分隔長度。因此，板片結構不具有恆定分隔之區域。反之，板片結構內的分隔可在板片之間變動。
於一變型中，分隔可如所期望地沿著板片結構改變。這意指沿著板片結構的分隔中之變化(變動)未遵循指定的模式(函數相關性)。反之，沿著板片結構的分隔之變動是隨機的。因此，順序分隔之變動分隔長度亦未遵循可藉由函數所敘述的模式，而是替代隨機地選擇。
作為上述分隔(分隔長度)之隨機變動的另一選擇，沿著板片結構之分隔亦可根據所指定的函數而變動。敘述分隔變化之函數可為一常數函數。例如，敘述分隔變化的函數可想到是為一函數，於此沿著板片結構之分隔從一板片結構端到相反的板片結構端連續地增加或連續地減小。然而，亦可想到是根據函數之分隔改變，其中分隔從一板片結構端連續地進展而開始增加/減小，且隨後再次連續地減小/增加直至其抵達相反的板片結構端。不管具體之實施方案如何，應選擇以使得沿著板片結構沒有周期性的方式敘述分隔變化之函數。這防止板片結構中的周期性上部結構之形成。
能以變動的方式實現上述板片結構之可變分隔。在一變型中，板片結構可具有於板片塊的縱長方向中具有可變之溝槽寬度的溝槽。具有變動之溝槽寬度的溝槽使得其可能實現板片結構之可變的分隔。在另一變型中，板片結構可具有於板片塊之縱長方向中具有可變的板片寬度之板片。具有可變的板片寬度之板片亦使得其可能實現板片結構的可變之分隔。在另一實施方式中，板片的寬度和溝槽之寬度可於縱長方向中變動。板片的寬度和溝槽之寬度是指板片和溝槽在板片塊的縱長方向中之尺寸。
板片塊可更具有於其上配置板片結構的承載件結構。承載件結構可包含具有樑形設計之塊狀背脊結構。塊狀背脊結構可更設有孔洞，以便減輕板片塊的重量。
承載件結構可與板片或板片結構一體地設計。為了達成一體式組構，可藉著3D列印來製造板片塊。然而，亦可設想，經由銑削、鑽孔及/或切割單一工件來製成板片塊。當作另一選擇，板片結構或板片隨著承載件結構之每一者可分開地製成。板片結構(或板片)然後可對應地與承載件結構連接。
承載件結構和板片可由相同的材料或由不同之材料所製成。在一變型中，使用於製成承載件結構及/或板片的材料可由金屬材料所製成。然而，亦可考慮使用聚合物材料(具有添加劑)。
本發明之另一態樣提供用於校準擠製的塑膠型材之校準裝置，其中所述校準裝置具有複數根據本發明的板片塊，所述板片塊相對彼此配置來形成校準開口。在此能以使得形成圓形之校準開口的方式配置板片塊。
校準裝置可更包含複數啟動裝置，其中，每一啟動裝置與各個板片塊耦接。啟動裝置可使用來徑向於校準開口個別地啟動板片塊。其結果是，校準開口之有效截面可如所需要地調整至待校準的型材之截面(直徑)。
校準裝置可更具有殼體，其係提供來容納和儲存啟動裝置及與啟動裝置耦接的板片塊。
本發明之另一態樣提供用於製造如上所述的板片塊之方法。用於製造板片塊的方法至少涉及藉著3D列印或積層製造方法來製造板片塊之步驟。在3D列印製程或積層製造製程中製造板片塊於此可包含材料層的逐層雷射燒結/雷射熔融，其中根據要生產之板片塊的形狀連續地(按順序地)施加材料層。
所述方法可更涉及以下步驟：計算板片塊幾何形狀(CAD資料)，及可選地，將3D幾何形狀資料轉換成用於3D列印或積層製造之對應控制命令。
另一態樣提供用於製造板片塊的方法，所述方法涉及以下步驟：生成資料組，其如上所述對板片塊進行成像，並將資料組儲存在儲存裝置或伺服器上。所述方法可更涉及：將資料組輸入處理裝置或電腦，所述處理裝置或電腦致動積層製造裝置，以致其生產資料組中所成像之板片塊。
另一態樣提供用於積層製造板片塊的系統，所述系統具有資料生成裝置，用於生成如上所述將板片塊成像之資料組；儲存裝置，用於儲存所述資料組；及處理裝置，用於接收所述資料組並以使得用於積層製造的裝置生產在資料組中成像之板片塊的方式致動所述積層製造裝置。儲存裝置可為USB記憶棒、CD-ROM、DVD、記憶卡、或硬碟。處理裝置可為電腦、伺服器、或處理器。
另一態樣提供電腦程式或包含資料組之電腦程式產品，並以積層製造裝置生產如上所述板片塊的方式，藉由處理裝置或電腦讀取資料組來造成其致動積層製造裝置。
另一態樣提供電腦可讀之資料載體，其如上所述地儲存電腦程式。電腦可讀的資料載體可為USB記憶棒、CD-ROM、DVD、記憶卡、或硬碟。
另一態樣提供如上所述將板片塊成像之資料組。資料組可儲存於電腦可讀的資料載體上。
在開始處業已關於先前技術領域討論圖1a、2a和2b。將參考那裡之敘述。
關於圖3，現在進一步敘述根據本發明的板片塊100。圖3顯示板片塊100之內側的視圖。內側標示板片塊100之面向待校準型材的側面。
板片塊100包含板片結構110，其包含複數板片112和將相鄰板片112彼此分開的溝槽114。因此，連續的板片112之間的自由空間(距離)標明為溝槽114。於圖3上所示之視圖中，以橫樑的形式顯示板片結構110之每一個別的板片112。板片塊100更包含承載件結構120，用以承納(儲存)板片112(或板片結構110)。沿著其配置有板片112之承載件結構120於圖3上指示為縱長樑件(水平樑件)。
承載件結構120可具有呈塊狀設計的背脊結構。背脊結構可藉由樑形本體來實現，板片112沿著樑形本體配置。特別地是，樑形之背脊結構可具有孔洞以減輕重量。因此，承載件結構120可精確地設計為關於圖2a和2b所敘述的板片塊20之承載件結構。將參考圖2a和2b的對應敘述。另一選擇係，承載件結構120可具有在其上串起板片112之至少一承載桿，如在關於圖1上的板片塊之開始處所敘述的。連續的板片112之間的距離(溝槽)藉著適當長度之間隔套在串起的板片塊中實現。
板片結構110之板片112的每一者具有垂直於板片塊100之縱長方向L的指定截面型材。每一板片112之截面型材在此可對應於圖1或2a上所示的板片之截面型材。每一板片112更具有面向待校準之型材的板片表面113。板片112之板片表面113形成接觸表面，待校準的型材與所述接觸表面接觸。面向要校準之型材的板片表面113之設計亦可為平坦的、或具有彎曲之表面。
從圖3更顯而易見，板片結構110的所有板片112在板片塊100之縱長方向L中具有相同的寬度d。然而，連續板片112之間的距離(亦即，溝槽寬度區域)在縱長方向L中不同。圖3上之板片結構110於縱長方向L中具有n個溝槽114的序列，其中各個溝槽114之寬度D1 , D2 ,...Dn (n是自然數)變動。連續變動溝槽寬度D1 , D2 ,...Dn 從而在縱長方向L中產生具有可變分隔的板片結構110。因此，板片結構110具有n個順序分隔T1 , T2 ,...Tn (n是自然數)之序列，而於縱長方向L中具有可變的分隔長度。分隔(或分隔長度)在此是指建立於板片結構110上之基本單元的長度，所述板片結構110由板片112及其相鄰之溝槽114所組成。換句話說，沿著板片結構110的每一分隔Ti (i=1,... n，其中n是自然數)對應於所述對應板片112之寬度d和鄰接板片112的溝槽114之寬度D的和。
在圖3上所示的板片結構110中，於縱長方向L中(亦即，沿著板片塊100)連續發生溝槽寬度D1 , D2 ,...Dn 中之變動(改變)(及因此分隔T1 , T2 ,...Tn 的變動)。連續變動意指分隔序列T1 , T2 ,...Tn 內之相鄰分隔具有變動的分隔長度。因此，板片結構110不具有在其內之分隔保持恆定的板片結構區域。
進一步隨機地選擇沿著板片結構110之分隔T1 , T2 ,...Tn 的變動。分隔T1 , T2 ,...Tn 於縱長方向L中之變動不遵循指定的模式(函數相關性)。特別地是，板片結構110內之分隔序列T1 , T2 ,...Tn 沒有周期性。反之，具有更大和更小的分隔長度之分隔交替出現，其中分隔長度係隨機的。
關於圖4敘述根據本發明之另一板片塊100a。板片塊100a再次具有板片結構110a，板片結構110a具有彼此隔開配置的複數板片112。板片塊110a更具有承載板片結構110a之板片承載件120。板片承載件120和板片112可如圖3上的板片塊100中那樣精確地設計。特別地是，板片結構110之板片112再次具有指定的均勻寬度d。為了簡化之目的，板片承載件110和板片112設有與圖3上之板片塊100相同的參考數字。再者，進一步與上面之圖3有關，進一步參考板片112和板片承載件110的對應敘述。
圖3上之板片塊100與圖4上的板片塊100a之間的差異在於板片結構110a之形成。如在圖3上的板片結構100中，板片結構110a之板片112的每一者具有相同之寬度d。另外，於板片塊100a的長度方向L中，溝槽114之寬度Di (i=1,... n，n為自然數)連續地變動。因此，分隔Ti (具有i=1,... n，其中n為自然數)在縱長方向L中亦變動。然而，縱長方向L中的分隔之連續變動不是隨機的(就像於圖3上之板片結構110中一樣)，但遵循常數函數。基於圖4所示的實施方式，板片結構110a在縱長方向L中之分隔根據線性函數而變動。從板片結構的第一端開始(圖4上之左端)，分隔T1 , T2 ,...Tn 的分隔長度連續線性地減小，直至板片結構110a之第二端(圖4上的右端)。不用說，於此所敘述之分隔長度中的線性減小僅是示範性的，且分隔之另一函數變動亦是正像可想到的。至關重要的是，僅板片結構內之分隔的變動係使得在板片區域不會出現恆定之分隔。
如關於圖3和4所敘述的，沿著板片結構110連續地變動所述分隔防止在校準期間於待校準型材的表面上出現凸起(藉由板片結構本身所引起)，而經過校準筐推進之待校準型材一次又一次地落入板片塊的隨後溝槽中。溝槽(及因此待校準之型材的表面上之凸起部)的變動位置和尺寸有效地防止凸起部能夠掉入連續之溝槽中。
為了製造圖3和圖4上所說明的板片塊100、100a，可使用生成或積層製造製程。此製造製程之類型顯示於圖5上。在此，於第一步驟S10中，為板片塊100、100a計算3D幾何形狀資料(CAD資料)。3D幾何形狀資料敘述包含承載件結構120和板片結構110、110a的整個板片塊100、100a之幾何形狀。在隨後的第二步驟S20中，將所計算之3D幾何資料形狀轉換為用於3D列印的控制命令。然後，基於所生成之控制命令，藉著3D列印製程(例如，雷射燒結、雷射熔融)逐層地(整體地)建立板片塊100(步驟S30)。金屬材料或聚合物材料可用作3D列印之材料。
作為如此處所述的經由3D列印進行製造之另一選擇，亦可想到的是，板片塊100、100a係由工件(例如，藉由銑削、鑽孔、切割)或於鑄造製程中所製成。
關於圖6所敘述者係用於校準擠製之塑膠型材550的校準裝置500。圖6顯示校準裝置500之剖視圖。在圖6上所描述的實施方式中，待校準之型材550係管件型材。
校準裝置500包含根據上述發明的複數板片塊100、100a，它們以使得於校準裝置500之周向方向中相對彼此的方式配置，以便形成具有所期望之校準開口510的校準筐505。如在圖6上所指示，相鄰板片塊100、100a在設計中可為彼此嚙合。為此目的，以使得相鄰板片塊100、100a之板片112能以梳狀方式彼此嚙合的方式，相鄰板片塊100、100a之板片112和溝槽114以其配置和尺寸的觀點(特別是以溝槽寬度和板片寬度之觀點)彼此協調。
校準裝置500更包含複數啟動裝置520(例如線性致動器)，其中一個別啟動裝置520與一板片塊100、100a耦接。提供啟動裝置520以使個別板片塊100、100a於徑向方向(因此垂直於待校準之型材的進給方向)中位移。這使其可能將校準開口之有效截面對應地調整至待校準的型材。
校準裝置500更包含用於承納啟動裝置520和板片塊100、100a之殼體530。殼體530在設計上可為圓柱形的。其可具有內殼圓柱體530a和外殼圓柱體530b，其中類似於DE 198 43 340 C2中所敘述之校準裝置，啟動裝置520的部件可配置在內殼圓柱體530a和外殼圓柱體530b之間的間隙中。
於此所敘述之具有連續變動的板片塊防止在待擠製型材之型材表面上形成周期性的凸起圖案。既然凸起圖案於設計上是不規則的，防止所生成之凸起部在進給擠製型材時掉入板片塊的隨後溝槽中。這防止於開始處所敘述的在校準製程期間之顫動。另外，既然改變板片結構的分隔防止板片結構重複地壓印於型材表面上之相同位置上，因此改善擠製型材的表面結構。
10:板片塊 12:板片 14:間隔套 16:承載桿 20:板片塊 22:板片 24:背脊結構 100:板片塊 100a:板片塊 110:板片結構 110a:板片結構 112:板片 113:板片表面 114:溝槽 120:承載件結構 500:校準裝置 505:校準筐 510:校準開口 520:啟動裝置 530:殼體 530a:內殼圓柱體 530b:外殼圓柱體 550:型材 T:分隔
基於以下附圖討論本發明之其他優點、細節、和態樣。顯示有：
[圖1]係根據先前技術領域的用於校準裝置之板片塊的3D視圖；
[圖2a/2b]係根據先前技術領域的用於校準裝置之另一板片塊的視圖；
[圖3]係根據本發明之板片塊的視圖；
[圖4]係根據本發明之另一板片塊的視圖；
[圖5]係用於製造圖3和圖4中所敘述之板片塊的方法之示意圖；及
[圖6]係根據本發明的校準裝置。
100:板片塊
110:板片結構
112:板片
113:板片表面
114:溝槽
120:承載件結構

Claims (19)

  1. 一種用於校準擠製型材(550)之校準裝置(500)的板片塊(100、100a)，其中該板片塊(100、100a)包含具有複數板片(112)之板片結構(110、110a)，該複數板片藉由溝槽(114)彼此間隔開且配置在該板片塊(100、100a)的縱長方向中，其特徵在於該板片結構(110、110a)在該板片塊(100、100a)之縱長方向中具有可變設計的分隔。
  2. 如請求項1的板片塊(100、100a)，其中該板片結構(110、110a)於該板片塊(100、100a)之縱長方向中的分隔連續地變化。
  3. 如請求項1或2的板片塊(100、100a)，其中該板片結構(110、110a)在該板片塊(100、100a)之縱長方向中的分隔隨機地變化。
  4. 如請求項1或2的板片塊(100、100a)，其中該板片結構(110、110a)於該板片塊(100、100a)之縱長方向中的分隔根據指定之功能而變化。
  5. 如請求項1至4之其中一項的板片塊(100、100a)，其中該板片結構(110、110a)在該板片塊(100、100a)之縱長方向中具有溝槽(114)，該等溝槽(114)設有可變的溝槽寬度。
  6. 如請求項1至5之其中一項的板片塊(100、100a)，其中該板片結構(110、110a)於該板片塊(100、100a)之縱長方向中具有板片(112)，該板片(112)設有可變的板片寬度。
  7. 如請求項1至6之其中一項的板片塊(100、100a)，其中該板片塊(100、100a)更具有承載件結構(120)，該板片結構(110、110a)配置在該承載件結構上。
  8. 如請求項7的板片塊(100、100a)，其中該承載件結構(120)和該板片(112)由相同材料或不同材料所製成。
  9. 如請求項1至8之其中一項的板片塊(100、100a)，其中該板片塊(100、100a)係一體設計的。
  10. 如請求項1至9之其中一項的板片塊(100、100a)，其中該板片塊(100、100a)係藉著3D列印或積層製造製程來製造。
  11. 一種用於校準擠壓型材(550)的校準裝置(500)，包含如請求項1至10之其中一項的複數板片塊(100、100a)，其中該板片塊(100、100a)相對彼此配置，以形成校準開口。
  12. 如請求項11的校準裝置，其中該校準裝置(500)包含複數啟動裝置(520)，其中每一啟動裝置(520)係與個別板片塊(100、100a)耦接，以便分別啟動每一板片塊(100、100a)。
  13. 一種用於製造如請求項1至10的其中一項之板片塊(100、100a)的方法，涉及藉著3D列印或積層製造來製造該板片塊(100、100a)之步驟。
  14. 如請求項14的方法，更涉及以下步驟：計算3D板片塊幾何形狀，並將計算出之3D幾何形狀資料轉換成用於3D列印或積層製造的對應控制命令。
  15. 一種用於製造板片塊(100、100a)的方法，該方法涉及以下步驟： 生成資料組，該資料組將如請求項1至10之其中一項的板片塊(100、100a)成像； 將該資料組儲存在儲存裝置或伺服器上；及 將該資料組輸入處理裝置或電腦，並以使得該處理裝置或電腦加工該資料組中所成像之板片塊(100、100a)的方式致動積層製造裝置。
  16. 一種用於積層製造板片塊(100、100a)的系統，包含： 資料組生成裝置，用於生成將如請求項1至10之其中一項的板片塊(100、100a)成像之資料組； 儲存裝置，用於儲存該資料組； 處理裝置，用於接收該資料組並以使得積層製造裝置加工該資料組中所成像的板片塊(100、100a)之方式致動該積層製造裝置。
  17. 一種電腦程式，包含資料組，藉由處理裝置或電腦讀取該資料組時，促使該處理裝置或電腦以使得積層製造裝置加工具有如請求項1至10的其中一項之特色的板片塊(100、100a)之方式致動該積層製造裝置。
  18. 一種電腦可讀的資料載體，其儲存如請求項17之電腦程式。
  19. 一種資料組，其將具有如請求項1至10的其中一項之特色的板片塊(100、100a)成像。
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