TWI797416B - 用於製造補強元件的裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用以製造補強元件的裝置，特別適用於鞋子、袋子或整形應用的補強元件，包含一第一粉末施加裝置、至少一下游第一複合工具、另一第二粉末施加裝置以及第二複合工具。這種模塊化結構可以用一簡單的方式製造不同類型的補強元件。

Description

用於製造補強元件的裝置
本發明關於一種自粉狀材料中製造補強元件的裝置。補強元件特別適用於鞋子、袋子、整形應用或類似用途的補強元件。
自至少部分可熔粉末材料製造補強元件，從國際專利第2012/059367號已知一種裝置。所述裝置包括粉末容器，其中儲存有自由流動且至少部分可熔的粉末。在粉末容器的一出口，設置一個模板，該模板定義了補強元件的形狀。借助於滑塊，粉末容器的出口可以打開和關閉。粉末自由流動通過模板並進入運輸帶，其中運輸帶與滑塊的開啟和關閉時控同步(clocked synchronously)。在如此一粉末施加裝置的旁邊設置有一加熱設備，該加熱設備通過施加熱能及/或壓力使粉末至少部分融化以製造該補強元件。
本發明的目的是提供一種製造補強元件的裝置，借助於該裝置可以用簡單的方式製造不同類型的補強元件。
本發明所述用以製造鞋子、袋子、整形應用或類似用途的補強元件的設備包括第一粉末施加裝置。該粉末施加裝置包括用於至少部分可熔粉末混合物之一第一粉末容器。所述粉末混合物提供於供料設備上，如運輸帶。所述供料設備也可為一靜止平面設備，如一接收金屬板等。所述粉末施加裝置還包括用於定義所要製造的補強元件的基本形狀的模板，該模板在所述粉末容器的出口處。借助於模板，從而將特別預定數量的粉末混合物以基本形狀施加於 供料設備上。粉末數量可由滑塊或其它配量裝置(dosing apparatus)來確定。粉末混合物可由不同材料、不同尺寸等多種粉末組成。至少有一種粉末材料是可融化的。
此外，本發明的裝置包括在粉末施加裝置下游的一第一複合工具。借助於複合工具，在粉末施加後的一個步驟中，使粉末複合。第一複合工具可以包括一加熱設備，例如，用於使至少部分可熔粉末材料開始融化或融化。借助於第一複合工具，還可以向粉末中添加液體，使其至少能鬆散地進行複合。第一複合工具較佳地配置為向粉末混合物提供熱能，使其開始融化或融化粉末混合物的至少一種成分。熱量可以通過雷射光、燈泡及/或其他加熱設備(如加熱板或加熱模頭)的熱輻射引入材料中。
根據本發明，在第一複合工具的下游設置一第二粉末施加裝置。在粉末混合物經第一複合工具至少鬆散地複合後，在第二粉末施加裝置的幫助下提供另一種粉末混合物。如同第一粉末施加裝置，第二粉末施加裝置也包括一粉末容器和位於該粉末容器出口的一模板。第二粉末施加裝置提供一粉末，該粉末至少部分地設置為基本形狀，且所述第二粉末施加裝置施加的粉末層至少部分地覆蓋所述第一粉末施加裝置所製造的層。因此，可以用簡單的方式製造具有不同厚度區域的補強元件。第二粉末施加裝置的第二粉末容器可以與第一粉末容器相同，如此由第二粉末施加裝置提供來自第一粉末容器的粉末混合物。如有必要，可加入另一粉末材料，使第二粉末施加裝置提供的粉末混合物的材料組成與第一粉末施加裝置提供的材料組成不同。但是，最好提供兩個分開的粉末容器，如此即便不同成分和不同自由流動特性等的粉末混合物也能夠以一種簡單的方式提供。
此外，本發明用於製造補強元件的裝置包括在第二粉末施加裝置下游的第二複合工具。第二複合工具用於將提供於供料設備上的粉末混合物以 初始最終形狀混合。所要製造的補強元件的初始最終形狀由第二粉末施加裝置確定。第二複合工具之後較佳地完全複合粉末材料。較佳地，引入熱能及/或壓力再次執行，使粉末混合物的所有可熔的成分都融化並形成固體化合物。最好如同第一複合工具，第二複合工具也包含加熱設備。在第二複合工具中，加熱設備特別優選地包括加熱模頭。加熱模頭配置成不僅將熱能引入將被融化的粉末混合物中，而且還施加壓力。較佳地，所述加熱模頭包括與要製造的補強元件的外輪廓互補的凹槽。因此，模頭決定了補強元件的最終形狀。根據一較佳實施例，第二複合工具包括至少一個加熱設備和至少一個加熱模頭。加熱設備(如熔爐或類似的)加熱粉末混合物，使至少可熔的成分開始融化或融化。較佳地，多個加熱模頭使粉末混合物的可熔的成分完全融化，並確定補強元件的最終形狀。
根據EN ISO 6186、用10毫米的噴嘴測量，所使用的粉末混合物的流動性最好在20~30秒之間。
根據本發明之一較佳實施例，在第一粉末施加裝置與第一複合工具之間及/或在第一複合工具與第二粉末施加裝置之間設置一排列裝置。排列裝置可以是機械臂(拾取和放置)或諸如此類的裝置，用於排列在粉末混和物上的中間元件，該粉末混和物經第一粉末施加裝置施加在供料設備上。在這裡，中間元件可以放在第一個複合工具之前及/或之後。
中間元件可以例如是織物、紡織材料、紡織織物或類似的東西。此外，中間元件可以特別是通過3D列印製程製造，並被排列為網格結構或網格元件。此外，中間元件可以通過噴塗製程製造，或者排列、或者噴塗到已經提供至供料設備的粉末混合物上。因此，可以通過噴塗粉末或其他材料來製造相應的結構。中間元件特別是用於補強元件的額外加強。中間元件特別是融化的粉末混和物滲透到其中的元件。在這裡，該特定平面中間元件可以以基本形狀 部分或全部覆蓋提供於供料設備上的粉末的上側。此外，還可以排列多個部分重疊的中間元件。因此，所述排列裝置可以例如包括一個或多個機械臂。
在本發明用以製造補強元件的裝置的另一較佳實施例中，在第一複合工具和第二粉末施加裝置之間及/或在第一粉末施加裝置和第一複合工具之間設置用於排列附加元件的排列裝置。較佳地，附加元件是儲存元件，如有源或無源晶片，特別是RFID晶片。這些附加元件可以額外附加於或是取代中間元件。
根據本發明，製造補強元件的裝置因此可以，除兩種粉末施加裝置和兩種複合工具外，還包括用於排列中間元件及/或用於排列附加元件的排列裝置在不同位置。因此，根據本發明設備的模組結構或模組使用，以製造具有不同性能的不同補強元件是可能的。特別地，可以用一種簡單的方法製造出不同材料厚度、不同材料組成、不同中間元件及/或不同附加材料的多層補強元件。
根據本發明之一較佳實施例，可以在第二複合工具的下游設置壓實及/或校準工具。這種壓實及/或校準工具可以進一步集成到第二複合工具中，第二複合工具可例如是一種加熱設備，或與第二複合工具構成一個共用站。借助於這種工具，產品的厚度可以進行正校準。這特別是通過仍然熱的粉末材料或仍具有可能發生塑性變形的溫度的粉末材料的塑性變形來執行的。相應的工具可以例如包括滾輪、皮帶、模頭、衝床或類似的東西。
此外，這種壓實及/或校準工具可能例如與冷卻工具結合，或設置在加熱工具和冷卻工具之間。
另一種工具，根據一較佳實施例，是一種塗層及/或金屬檢測工具，可以在第二複合工具的下游設置。借助塗層工具，產品可以例如通過列印頭、雷射光或類似工具進行標記。
借助於金屬檢測工具，可以例如對製造出來的產品進行分類 (sorted)。此外，還可以在此區域設置品質控制的工具，特別是自動品質控制的工具。
較佳地在這一區域設置一種編程工具，借助於這種工具，可以在補強元件製造之後立即對可編程中間元件(如晶片或類似元件)進行編程。此外，可在此區域設置分類及/或自動取出及/或自動包裝工具。
供料設備較佳地包括至少一運輸帶，可具有單件或多件配置。具體而言，較佳地通過運輸帶相互連接的各個站點可以按直線排列串聯，從而實現對應於延長生產線的裝置。此外，也可以使各個站點彼此之間成一角度及/或彼此相對的排列。因此，各個站點實際上至少部分地排列成一個圓圈或彼此成一角度。在此，本發明的裝置可以因地制宜。
特別是當供料設備包括運輸帶時，所述運輸帶可塗有鐵氟龍(Teflon)。這特別有利於防止粉末粘附。特別是剛開始融化或融化的粉末，會粘在無塗層的運輸帶上，這種情況可以通過聚四氟乙烯塗層來避免。
根據本發明之一較佳實施例，在第二複合工具的下游設置有冷卻工具。所述冷卻工具可包括冷卻模頭，使補強元件能夠有目的的冷卻。在冷卻過程之後，專案編號或類似的可以例如通過雷射光列印過程施加於補強元件。在其附近，可以例如設置一種金屬檢測工具。
本發明將參考較佳實施例及附圖在後面更詳細地描述。
10:粉末施加裝置
12:運輸帶
14:出口
16:運輸方向
18:排列裝置
20:第一複合工具
22:加熱設備
24:排列裝置
26:第二粉末施加裝置
28:出口
30:第二複合工具
31:加熱設備
32:加熱設備
34:冷卻工具
36:區域
38:第二運輸帶
40:編寫工具
42:檢測工具
44:運輸容器
46:區域
48:運輸帶
50:重新定向裝置
52:運輸帶
54:重新定向裝置
56:運輸帶
58:重新定向裝置
60:運輸帶
62:重新定向裝置
第1圖為本發明用於製造補強元件的裝置的第一較佳實施例的高度簡化側視示意圖；以及第2圖為本發明用於製造補強元件的裝置的第二較佳實施例的高度簡化俯視示意圖。
在第1圖所示的高度簡化側視示意圖中，通過第一粉末施加裝置10提供了至少部分可熔的粉末混合物。為此目的，第一粉末施加裝置10的粉末容器在出口14處包含用於定義要製造的補強元件的基本形狀的模板。為了確定要配給的粉末數量，可以設置一個滑塊或其他配量工具。粉末混合物施加於供料設備的上側，供料設備在本示例性實施例中配置為一運輸帶。因此，在運輸帶12上，提供了所要製造的補強元件的基本形狀。
在設置於第一粉末施加裝置下游的排列裝置18中，如運輸方向16所示，可以排列中間元件。中間元件例如織物、紡織織物或其他元件，可作為中間元件排列在已施粉層的上側。
在排列裝置18的下游，同樣如運輸方向16所示，設置了第一複合工具20。在本示例性實施例中，複合工具包括加熱設備22，設置在運輸帶12的兩側。加熱設備使粉末混合物的可熔成分至少部分融化，以確保粉末混合物至少有鬆散地複合。
在第一複合工具的下游，同樣如運輸方向16所示，還設置了另一種排列裝置24。借助於此排列裝置24，可在第一粉末施加裝置10所製造的粉末層的上側設置附加元件，如儲存元件或類似元件。隨後，借助於第二粉末施加裝置，將另一層粉末混合物施加於第一粉末層上。第二粉末施加裝置較佳地包括一粉末容器，粉末容器具有一模板設置在出口28處。第二粉末施加裝置26施加的粉末層至少部分覆蓋第一粉末施加裝置10施加的粉末層。如果排列裝置18及/或排列裝置24施加中間元件或附加元件，則較佳地這些元件完全地被第二粉末層覆蓋。
在第二粉末施加裝置26的下游，同樣如運輸方向所示，設置了一第二複合工具30。在圖示的示例性實施例中第二複合工具30是包括彼此相對的 加熱設備31的複合工具。加熱設備31可以是加熱板、散熱器、加熱爐或類似的設備。在本示例性實施例中，所述加熱設備31的下游排列有另一加熱設備32。較佳地，加熱設備31為加熱模頭，其較佳地配置為垂直地移動到運輸帶。較佳地，加熱模頭允許壓力和熱能同時施加用於融化和製造補強元件。然後，通過可包括冷卻模頭的冷卻工具34對補強元件進行冷卻。
在第二粉末施加裝置26的下游，如運輸方向所示，可以提供一種或多種壓實及/或校準工具。這些工具可以排列在加熱元件31、32和冷卻元件34之間、在這些元件之前或與相應的元件組合。
在區域36中，排列在運輸帶12的上側的補強元件落在垂直排列在運輸帶12下方的第二運輸帶38上。借助於編寫工具40，如雷射光印表機，一個項目編號或類似的可以施加於補強元件。然後，一金屬探測器可以確定哪個製造的補強元件接著落入運輸容器44。
此外，在此區域中，還可以提供一種用於可編程中間元件的編程工具，該中間元件設置在補強元件中。另外，這裡還可以排列一種分類工具、一種包裝工具等。
在另一個實施例中，第1圖所示的各個站點也存在，但以不同的方式排列，其俯視示意圖如第2圖所示。在區域46中，設置了作為供料設備的一部分的運輸帶48。在區域46中，上述運輸帶、第一粉末施加裝置10、排列裝置18、第一複合工具20、排列裝置24以及第二複合工具30一個接一個自右至左或在運輸方向16上被排列。根據第1圖所示的實施例，第二複合工具30較佳地例如包括加熱設備31(如加熱爐)和加熱設備32(如加熱模頭)。借助於鄰近運輸帶48的重新定向裝置50，已製造的補強元件如圖所示之方式重新定向並傳送到另一運輸帶52。在運輸帶52的區域，設置第二複合工具30。另一個重新定向裝置54將補強元件重新定向到運輸帶56上。在此區域中，設置有冷卻工具34。在 這裡，可設置另一加熱工具取代冷卻工具34。重新定向裝置58將所述補強元件重定向到另一運輸帶60上，其中，根據所述運輸帶60區域的配置，可設置冷卻工具34或另一種冷卻工具。通過另一重新定向裝置62，補強元件被傳送到與運輸帶48相對應的運輸帶64上，且在此區域中可排列編寫工具40和檢測工具42。然後，補強元件被傳送到運輸容器44中。
10:粉末施加裝置
12:運輸帶
14:出口
16:運輸方向
18:排列裝置
20:第一複合工具
22:加熱設備
24:排列裝置
26:第二粉末施加裝置
28:出口
30:第二複合工具
31:加熱設備
32:加熱設備
34:冷卻工具
36:區域
38:第二運輸帶
40:編寫工具
42:檢測工具
44:運輸容器

Claims (12)

  1. 一種用以製造補強元件的裝置，用以製造鞋子、袋子或整形應用，包括：一第一粉末施加裝置，具有一第一粉末容器，該第一粉末容器用於一至少部分可熔粉末混合物，該第一粉末施加裝置用以在一供料設備上提供一粉末混合物，以及在該第一粉末容器的一出口處具有一模板，該模板用以定義將被製造之一補強元件之一基本形狀；一第一複合工具，排列在該第一粉末施加裝置的下游，用於將該供料設備上以該基本形狀提供的該粉末混合物進行複合；一第二粉末施加裝置，設置在該第一複合工具的下游且具有一第二粉末容器，該第二粉末容器用於一至少部分可熔粉末混合物，該第二粉末施加裝置提供一粉末混合物至少部分是該基本形狀，借助於設置在該第二粉末容器的一出口上的一模板，以定義要製造的補強元件的一初始最終形狀；以及一第二複合工具，排列在該第二粉末施加裝置的下游，用於將該供料設備上以該初始最終形狀提供的該粉末混合物進行複合，其中，在該第一粉末施加裝置和該第一複合工具之間及/或該第一複合工具和該第二粉末施加裝置之間設置有一排列裝置，該排列裝置用以排列複數中間元件。
  2. 如請求項1所述用以製造補強元件的裝置，其中，該第一複合工具及/或該第二複合工具包括複數加熱設備，用以至少部分融化該粉末混合物。
  3. 如請求項1所述用以製造補強元件的裝置，其中，該等中間元件配置以使粉末混合物在融化過程中滲透到該等中間元件的空隙中。
  4. 如請求項1或2所述用以製造補強元件的裝置，其中該排列裝置用以排列複數附加元件。
  5. 如請求項1或2所述用以製造補強元件的裝置，其中，該第二複合工具包含複數加熱設備，該等加熱設備定義了該補強元件的該初始最終形狀。
  6. 如請求項1或2所述用以製造補強元件的裝置，其中，該供料設備包括一運輸帶。
  7. 如請求項1或2所述用以製造補強元件的裝置，其中，在該第二複合工具的下游，設置一壓實工具及/或一校準工具及/或一冷卻工具，該冷卻工具包含複數冷卻模頭。
  8. 如請求項7中所述用以製造補強元件的裝置，其中，該壓實工具及/或該校準工具及該第二複合工具的該加熱設備被配置成一單元及/或該壓實工具及/或該校準工具及該冷卻工具被配置成一單元。
  9. 如請求項7中所述用以製造補強元件的裝置，其中，在該第二複合工具的下游設置一塗層工具及/或一金屬檢測工具。
  10. 如請求項7中所述用以製造補強元件的裝置，其中，在該第二複合工具的下游設置一編程工具，用以編程複數可編程中間元件，該等可編程中間元件由一排列裝置排列。
  11. 如請求項1或2所述用以製造補強元件的裝置，其中，該裝置的各個站點直線地排列串聯。
  12. 如請求項1或2所述用以製造補強元件的裝置，其中，該裝置的各個站點部分地彼此之間排列成一角度及/或彼此相對。
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