CN1198082A - 生产鞋垫的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于基本上自动生产用于矫形目的的鞋垫的设备,此设备包括用于测量足底的设备、根据测量结果制造鞋垫的设备以及数据处理设备。后者取出测量设备的测量结果、必要时加以修正例如使之平滑、以及转换成用于制造设备的控制数据。测量设备基本上按行扫描足底,从而得出形式上为高度剖面的足底形貌。为此,一个或多个机电式传感器(13)沿纵向通过足底运动并与此同时依随着足底的变化曲线。传感器(13)的运动通过一直线电位器(25)转换为电信号。制造设备有一加工头,例如铣刀,它螺旋形地通过鞋垫坯件运动。铣刀的高度信息基本上自动地由数据处理设备根据测量设备的结果确定。

Description

生产鞋垫的设备

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于生产鞋垫的设备，具体而言还涉及按权利要求2前序部分所述测量足的形貌的设备以及按权利要求8前序部分所述制造此类鞋垫的设备。

为了生产矫形鞋垫，一方面需要测量足尤其测量足底形貌的设备，另一方面需要按照测量结果必要时加上有目的地修正来制造鞋垫的设备。为了经济地制造鞋垫，希望测量方法和制造互相协调。

由EP-A-0071386已知一种设备，其中首先在测量设备上扫描足底的形状。

此测量设备主要由许多测量针组成，它们受弹簧压力向上压。足从上面放在配备有测针的面上，因此测针被按足底的形状向下压。借助夹紧装置现在将测针固定在这一位置，因此由测针上端构成的表面便代表足底的负像。然后将如此获得的模样装入一仪器内并按行在xy平面内用一检测元件扫描。与检测元件在此xy平面内的运动同步，沿鞋垫坯件运动一铣削装置。由检测元件扫描得到的模样的高度信息通过机械的方式传输给铣削装置。所以与通过检测元件扫描模样同步，同样逐行地从坯件上铣出鞋垫。

这种已知的设备有各种缺点。借助其许多测量针和夹紧装置获得模样相当复杂。尤其是这些测针必须尽可能运动得同样好和受相同的弹簧压力，以便所有的测量点在完全一致的测量条件下获得。由于与铣削装置的机械连接造成的可能的误差将直接转移到鞋垫上，若能发现这一误差则必须麻烦地用人工排除。

模样必须以固定的形式装入制造设备中。这样做的前提条件是测量过程与制造设备在空间上邻近地进行，以避免运输过程有改变模样的危险。

通过按行铣削进行制造带来这样的危险，即，当铣刀离开材料时总是在一行的端头使原材料崩落。此外，按行加工的铣削装置还有一个缺点，当要求高质量加工时，这种加工只能沿一个送进方向进行，在每铣削一行后必须首先连接一个铣削装置的空的回程。最后，尤其还存在这样的危险，即在鞋垫形状边缘处最终剩下的坯件的棱边被铣刀带断。鞋垫上由此形成的断裂边便同样还必须经过一次再加工。

本发明的目的在于提供一种制造鞋垫的设备，其中，足底的测量结果以一种能方便地传输和处理的形式产生，并在基本上自动转换后用于控制制造鞋垫的设备。

本发明另一个目的是提供一种测量设备，它有比较简单的结构并以电信号的形式最佳地提供测量结果。

本发明还有一个目的是提供一种生产鞋垫的设备，其中至少避免已知的此类设备的缺点之一。

在权利要求15中阐明了一种此类的设备。特别适用于此设备的用于测量足底和用于制造鞋垫的设备构成了权利要求1和8的内容。在相关的从属权利要求中阐明了最佳实施形式。

因此，此设备由按本发明的测量设备、按本发明的鞋垫制造设备和数据处理设备组成，后者将测量设备提供的数据转换成用于制造设备的控制数据，并在这种情况下必要时允许对测量数据进行精加工，例如使之平滑或矫形修正。

此测量设备的特点在于，足底按行由一个或多个沿足底滑动的传感器扫描。最好只实行唯一的一次例如从足后跟到足尖的行程，为此并列设置数量足够多的传感器。

制造设备按本发明基本上作螺旋形加工。因此上述在端部还应切除的薄的棱边问题简化为在中心的不那么严重的锥体。

下面参照附图借助于实施例进一步说明本发明。其中：

图1整个生产设备的等距图；

图2真正的生产设备等距图；

图3传感器及其周围情况的等距图；

图4支承模剖面等距图；

图5带所画的足的简化俯视图；

图6制造设备机电功能的等距图；

图7制造设备的机电功能等距图；

图8加工过程等距图；

图9刀具作用的几何关系图；

图10在圆工作台上加工和作为最终部分的截锥体的等距详图；

图11从内部或从外部加工的等距图；以及

图12在直角工作台上按行直线加工的缺点。

测量设备的外形由两个侧箱1、2、位于它们之间的真正的测量装置以及正面和后面的盖3和4确定。

侧箱1、2互相面对的壁上装着测量装置，它由下面要说明的功能部件钢丝绳栅条A和传感器部件B组成。

钢丝绳栅条A由张紧轴5、转向轴6、两根定向轴7、8和钢丝绳9组成。

转向轴6和定向轴7、8通过它们的端部轴颈装在箱1、2壁内的孔中。张紧轴5装在那里的长孔中并可通过两个螺钉10相对于箱1、2上的肋11、12调整。

这种可调性用于预紧固定在张紧轴5和转向轴6上的钢丝绳9并将它们拉伸为一绷紧的栅条。定向轴7、8车有凹槽以保证钢丝绳段9平行延伸，所以形成由钢丝绳段9和空隙组成的规则栅条。此钢丝绳栅条A构成测量平台，要测量的足放在其中央并使足纵轴线与钢丝绳轴线对齐。与此同时测试者的另一只足放在两个相邻的箱1、2之一上。

传感器13通过钢丝绳栅条A的空隙测量足底纵剖面。传感器13是位于其下方的传感器部件B的组成部分，它的工作如下：

设计为带球形衬套15的滑座、可在导轴16、17上运动并可被齿形皮带牵拉的基体14上装有两块带轴20的支承板19，24个传感器13可转动地装在轴20上。

由定距块21定距的传感器13被拉伸弹簧22拉至工作位置，拉伸弹簧相对于轴23预紧。为了测量，每一个传感器13通过连杆24与一直线电位器25连接。

导轴16、17在它们的端部用螺栓固定在角形架26、27上，角形架本身用螺钉和螺母装在箱1、2上。角形架之一26上还装有步进电机28，另一个角形架27上则装有转向轮29(见图1)。

与两根杆32、33连接并可通过销柱34、35在轴承座36、37中回转的两根杠杆30、31借助于滚轮38、39在两个终端位置之间偏转，因此在传感器部件B的空行程期间使传感器13沉没。滚轮38、39用螺钉安装在两个箱壁2之一上。

若步进电机28将传感器部件B从足后跟41通过足的下面一直拉到超过足趾43，则每个传感器13在直线电位器25上描绘了足在它那里的剖面形状。测量数据与步进电机28同步和有节奏地读出，并从模拟转换成数字，另一只足44放在箱1或2上。

设备将足的形貌以剖面的形式储存在一数据文件中。

足可以放在向下开口用于测量矫形术修正的薄壁支承模40上。传感器13也测量支承模40的内部形状并将修正量一起读入。

此外，还可以设想与所说明的机电式传感器不同的传感器，例如非接触式，在那里，测量通过光反射或通过声波进行，和/或用其他类型的从高度值到电信号的转换器，例如通过非接触式工作的；测量增量或绝对值的；按感应、光学或电容原理工作的转换器。

还可以设想设置少量的传感器，在极端情况下只设一个，这一个或若干个传感器便要多次地通过测量行程，并在每个行程扫描足底的另一行。

还可以设想取代钢丝绳9，使用其他材料制的条或较粗的杆作栅条A。

由测量设备提供的起先仍以模拟形式存在的测量值被一数据处理设备(图中未表示)接收，并换算成用于后面要说明的制造设备的控制数据。可采用已知的标准部件作为此数据处理设备，如A/D转换器和小型计算机(PCs)。在最简单的情况下使用市场上有售的小型计算机和同样可在市场上买到的用于记录测量值和控制机器的接口插件。还可以设想将处理设备与测量设备连接，在这种情况下数据储存在便携式数据载体中。这些数据读入一与制造设备连接的有适当配置的控制器中。在这一个或另一个设备中进行必需的换算和必要时进行数据的后处理。也可以取代便携式数据载体而实施任何类型的数据传输。

除了单纯将测量值换算为用于制造设备的控制信息外，还可以借助于已知的程序在图象屏幕上进行目视检查、为了足底矫形术修正进行再加工和/或进行平滑化或其他有意义的数据内插。

在图6至12中表示了制造鞋垫的设备。

由底座101和两个塔形的构架102、103组成的机架用四个盖104、105、106、107借助于螺钉封闭并用螺钉装有下列功能部件：

-带驱动装置C的圆工作台；

-带驱动装置D的径向轴；以及

-带驱动装置E的插入轴。

此外，盖106上装有一组控制按钮108，在盖105的后面暗藏着带电控制器109的盒。

带驱动装置C的圆工作台被两级齿形皮带传动装置驱动。相对于底座101用螺钉固定在角形支架111上的步进电机110通过驱动轴112驱动第一传动级的齿形皮带113。在第一轴颈115上运转的两级式中间轮114被驱动。轴颈115通过其法兰用螺钉装在构架103内。中间轮114沿轴向被调整环116固定。在第二传动级内，齿形皮带117将中间齿轮114与圆工作台轴119的驱动轮118连接起来。

两个滚珠轴承120将圆工作台轴119支承在构架103中。圆工作台轴设计为空心轴，在前端有一平的法兰121，在此法兰上安装圆工作台122，为此将圆工作台通过其中心孔170套在一个带内螺纹123的盘上，此盘可借助于带星形手柄124的芯轴夹紧。

圆工作台122在加工区支承在支承轮125及其支架126上，此支架126装在构架103外面。此同一个支架126上还装有传感器127，它用来借助于圆工作台122内的一个孔171指示圆工作台122的角度。

带驱动装置D的径向轴，由一用螺钉通过角形支架129固定在底座101上的步进电机128驱动。驱动机构由梯形螺纹轴130和螺母131构成。前者用键连接在电机轴上并通过止推轴承132支承在电机端面上；后者用螺钉固定在一滑架133上，滑架导引径向运动。

滑架133借助于滑动轴承134在两根导轴135、136上滑行，导轴用螺钉固定在机器底座101的肋上，以及，在立管137上装有步进电机138，它驱动插入轴E。加工刀具的径向位置通过滑架33由终端开关39指示。

带驱动装置E的插入轴由一摇座140构成，摇座140借助于滑动轴承134可摇摆地支承在导轴135、136之一上并在滑架133的支板133a之间沿轴向移动。在摇座140的下端带一平台，轴驱动电机141装在此平台上。

在电机141的轴上装有一平皮带轮142，它通过平皮带143传动刀具轴145上的皮带轮144。刀具轴145是空心的，它支承在轴外壳146中的两个滚珠轴承上，轴外壳用两个螺钉147固定在摇座140的平台140a上。刀具轴145在其端部的一夹头内装入加工刀具148，这是有球形端部的圆柱形硬质合金磨具，它通过螺钉149朝轴145拉紧。

通过叉形件150借助于一个轴螺钉151可摆动地固定在滑架133立管137上以及端部设有止推轴承152的步进电机138，驱动通过键连接在其轴上的梯形螺纹轴153旋转，梯形螺纹轴153本身使一可摇摆的螺母运动，螺母可回转地支承在摇座140内的轴承154中。

在立管137上的叉形件150带终端开关155，它指示摇座140的位置并因而指示插入轴E的位置。

为了安装坯件，圆工作台122可以简单的方式从机器取下放到一工作台上。坯件156借助于两面胶带固定在圆工作台122上的针对相应的鞋垫尺寸的记号上。然后将圆工作台122装在机器中，并借助于星形手柄124、盘123拉紧。

含有两只足的形貌的数据文件通过数据接口读入控制器。

若开始加工过程，首先所有的轴归零，然后，控制器109首先使轴驱动电机141然后使圆工作台122最后使径向轴D进入工作。

在圆工作台C带着两个坯件56缓慢旋转(沿箭头157)时，径向轴D同时从圆工作台122的周边159缓慢地朝其中心160运动：此加工过程在圆工作台C上描绘了一条螺旋线(类似于唱机的工作方式)。

一旦刀具的轨迹与足底形貌的几何形状相切，插入轴E便开始在坯件156内加工规定的足底。

为了使加工刀具148不会将坯料156从圆工作台122扯下来，轴145的轴线相对于圆工作台的轴线至少倾斜15°的角161，所以加工刀具148的圆柱形部分通过切削压力172的分力162将坯件156压在圆工作台122。

根据坯件156的材料特性，加工可以沿送进和刀具转向为同向157或反向158进行。

在加工过程的末尾，加工此坯件对156上通常最高的位置，即由两个足底弓构成的截锥体163，所以由于切削深度浅存在的材料边缘撕裂的倾向也小。此外，最后要加工的部分形成一个拱形164，因此与在直角工作台166上按行直线加工时直的窄条165相比它在坯件156上更稳定。

但在圆工作台上的加工也允许实施从里面167或从外面159开始的加工程序。

还可设想刀具螺旋形运动，而坯件固定在静止的工作台上。螺旋形运动也可以通过组合两个直线运动来实现，这两个直线运动的方向最好互相垂直。其中，刀具的这一种运动也可以与工作台的另一种运动相协调。

由上面所介绍的生产设备还获得这一优点，即，现在可以在一个加工过程中加工两个鞋垫，而不是只有一个鞋垫。

上述说明可使行家易于修改本发明，与此同时不脱离本发明的保护范围。

Claims (16)

1.测量足(42)形貌的设备有至少一个传感器(13)，其特征为：传感器可在一测量平面内沿一些基本上平行延伸的轨迹移动，在这样的运动过程中可由传感器(13)确定放在传感器(13)测量范围内的足(42)的足底离一预定基面的距离值，以便以数据的形式确定足(42)的足底形貌，它表示为通过足的基本上平行延伸的剖面。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征为：有多个同类的传感器(13)并可这样实施测量，即，这些传感器(13)同时唯一的一次从始至终通过测量面。

3.按照权利要求1至2之一所述的设备，其特征为：每个传感器(13)在测量期间与足底接触、可运动地设置以及最好借助于一弹性件(22)压靠在足底上，所以传感器(13)实施一依随足底形状的运动，传感器的运动可由一转换器(25)转换成电信号。

4.按照权利要求3所述的设备，其特征为：转换器(25)产生一模拟信号并至少有一模拟数字转换器，它将一个或多个传感器的模拟信号转换成数字信号。

5.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征为：有一栅条(A)，它主要由平行延伸的张紧或刚性的条最好是张紧的丝(9)组成，要测量的足(42)可放在栅条上；每个传感器(13)穿过栅条(A)内两根条之间的空隙伸出并可沿着空隙运动，为的是实施测量。

6.按照权利要求2至5之一所述的设备，其特征为：在传感器(13)轨道的始点和终点各有一固定式控制件(38或39)，传感器(13)有一凸肩，以及存在一随传感器运动的操纵件(30-38)，操纵件由于经过这一个(38)或另一个控制件(39)便可被置于两个位置的这一个或另一个，并在这种情况下与传感器(13)的凸肩进入工作连系，因此传感器(13)可在一有效的测量位置和无效的位置之间来回移动，其中，当传感器(13)在无效位置沿其轨道运动时不接触放在设备上测量位置内的足，所以传感器(13)可以自由回移到测量的起始位置。

7.按照权利要求2至6之一所述的设备，其特征在于一个钢丝绳栅条(A)，要测量的足(42)可以放在它上面，其中，螺钉(10)拉动转向轴(6)和张紧轴(5)、绷紧钢丝绳栅条(A)，以及两根定向轴(7、8)将钢丝绳段(9)保持成网栅；其特征还在于一个传感器部件(B)，它被一步进电机(28)通过齿形皮带(18)沿两根导向轴(16、17)从足后跟那里一直拉到超过足尖，其中，传感器(13)装在一公共的轴(20)上，它们通过连杆(24)在纵向电位器(25)上描绘足的纵剖面，此纵剖面经模拟到数字的转换后储存；其特征还在于两根杠杆(30、31)，它们与两根轴(32、33)连接并可通过销柱(34、35)在轴承座(36、37)中回转和借助于滚轮(38、39)在测量行程的两个终端位置之间偏转，所以传感器(13)在空行程期间保持沉没在钢丝绳栅条(A)内；其特征还在于下侧开口的薄壁支承模(40)，在测量前为了矫形术的修正可将它垫在足下，因此传感器测量时连同修正值一起测量以及此设备记录经修正的足底数据。

8.借助于一切料器(148)由至少一个坯件(156)自动制造鞋垫的设备，其特征为：起切削作用的刀具(148)可相对于坯件(156)在一平面内沿一基本上螺旋形的轨迹运动并可沿一个至少倾斜和最好基本上垂直于此平面的方向上升和下降，以便在坯件上制成鞋垫规定的形状。

9.按照权利要求8所述的设备，其特征为：至少一对坯件(156)可布置成使刀具(156)在一个360°的循环期间按螺旋形轨迹经过所有的坯件(156)，以便同时生产成对的鞋垫。

10.按照权利要求9所述的设备，其特征为：坯件(156)可以这样的方式固定在工作台(122)上，即，鞋垫上与人足的足底弓对应的部分由刀具(156)最后加工。

11.按照权利要求8至10之一所述的设备，其特征为：坯件可固定在工作台(122)上，刀具(156)上起切削作用的面或刃边相对于垂直线成至少15°角地立在工作台上，以便在加工坯件时产生一个分力，这一分力将坯料(156)压在此工作台(122)上。

12.按照权利要求8至11之一所述的设备，其特征为：有一个带旋转驱动装置(C)用于安装坯件(156)的工作台(122)，刀具配备有一用于至少大体垂直于工作台(122)运动的插入驱动装置(E)，以及配备有一用于在工作台的周边(159)和中心(160)之间来回运动的径向驱动装置。

13.按照权利要求8至11之一所述的设备，其特征为：有一控制器，它可通过最好是一个数据载体的输入读入一数据组，以及按照此数据组可实施坯件(156)的自动加工。

14.按照权利要求8至13之一用于在鞋垫对上全自动加工足底的设备，其特征在于一带驱动装置(C)的圆工作台，它可安装坯料(156)并旋转；其特征在于一带驱动装置(D)的径向轴，它沿圆工作台(122)的径向导引刀具轴(145)；其特征还在于一带驱动装置(E)的插入轴，它装有刀具轴(145)和轴的驱动电机(141)，其中，通过改变加工刀具(148)和圆工作台(122)之间的距离，将足底的形貌移植给坯件(156)，以及，加工刀具(148)相对于圆工作台(122)的轴线有一角度(161)，它通过切削压力的一个分力(162)将坯件(156)压在圆工作台(122)上。

15.借助于按照权利要求1至7之一所述的用于测量人足(42)的形貌的第一种设备和按照权利要求8至13之一所述的用于通过切削材料加工坯件(156)来制造鞋垫的第二种设备生产鞋垫的设备，其特征为：

-借助第一种设备通过基本上按行扫描足(42)的足底可测量出足的足底形貌并可以测量数据尤其是以数字特征的形式输出；

-借助第二种设备按照可输入的控制数据实施坯件的基本上螺旋形加工；以及

-有一数据处理设备，它将第一种设备的测量数据转换为用于第二种设备的控制数据。

16.按照权利要求8至14之一所述的设备，其特征为：一对坯件大体按照足的自然状态并对称于刀具(148)螺旋轨迹的中心装在刀具(148)的加工区内。

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