真空刀具的製作方法
2023-05-14 19:35:51 3
相關申請的交叉引用
非適用。
各方面提供了用真空輔助工具切割材料的方法和系統。
背景
用於與其它材料連接的材料的切割通常在例如鞋類和服裝的物品的製造中進行。然而，材料的切割可能損壞材料，例如，如果存在施加到由切割表面接觸的表面的圖形元件。此外，當將切割材料與另一個材料聯接時，在結合工藝中可能引入數個缺陷。例如，切割材料可能由於切割過程而在尺寸上彎曲，空氣可能被截留在切割材料和待結合的材料之間，並且切割材料可能在與其它材料結合時變得不對準。
技術實現要素：
本發明的各方面提供用於以減少缺陷、變形和其它不期望的結果的方式切割材料以用於與另一材料聯接的系統和方法。例如，在鞋類或服裝物品的構造過程中，第一材料可以與第二材料聯接(例如，結合)，以向第二材料提供功能和/或美學增強。示例包括施加從第一材料切割並結合到第二材料的貼花或標誌。傳統加工可能導致在第一材料的切割邊緣處的塗料剝落、第一和/或第二材料一旦聯接就捲曲(例如，凹彎曲或凸彎曲)，以及由於第一材料和第二材料之間的截留的空氣所導致的結合中的缺陷。因此，所提供的系統和方法允許通過使用具有允許整體使用真空壓力的結構的真空輔助切割工具來改進第一材料的切割。該概述被提供以啟發並且不限制以下完全詳細地提供的方法和系統的範圍。
附圖說明
在本文中參考所附附圖詳細描述了本發明，在附圖中：
圖1描繪根據本發明的方面的真空輔助切割工具；
圖2描繪根據本發明的各方面的來自圖1的工具的分解圖；
圖3描繪根據本發明的各方面的沿切割線3-3的圖1的工具的透視橫截面圖；
圖4描繪根據本發明的各方面的圖3的橫截面圖的分解圖；
圖5描繪根據本發明的各方面的沿切割線3-3的來自圖1的工具的正視橫截面圖；
圖6描繪根據本發明的各方面的來自圖5的區域6的刀邊緣的放大圖；
圖7描繪根據本發明的各方面的真空輔助切割工具和焊接系統；以及
圖8描繪根據本發明的各方面的用真空輔助切割工具進行製造的方法的流程圖。
具體實施方式
本發明的各方面提供用於以減少缺陷、變形和其它不期望的結果的方式切割材料以用於與另一材料聯接的系統和方法。例如，在鞋類或服裝物品的構造過程中，第一材料可以與第二材料聯接(例如，結合)，以向第二材料提供功能和/或美學增強。示例包括施加從第一材料切割並結合到第二材料的貼花或標誌。傳統加工可能導致在第一材料的切割邊緣處的塗料剝落、第一和/或第二材料一旦聯接就捲曲(例如，凹彎曲或凸彎曲)，以及由於第一材料和第二材料之間的截留的空氣所導致的結合中的缺陷。因此，所提供的系統和方法允許通過使用具有允許整體使用真空壓力的結構的真空輔助切割工具來改進第一材料的切割。
在第一方面中，真空輔助切割工具被提供為包括芯部分和刀部分。芯部分包括具有頂部表面和相對的底部表面的芯凸緣。此外，芯部分包括延伸穿過芯凸緣的一個或多個芯凸緣孔。另外地，芯部分包括插入件，其從芯凸緣頂部表面延伸至該插入件的頂部表面。該刀部分包括刀凸緣和刀邊緣。該刀邊緣形成該刀部分的切割周界。此外，刀部分包括插入孔，該插入孔穿過刀部分從刀凸緣底部表面延伸到刀邊緣，使得刀邊緣界定插入孔開口。該插入孔配置成接納芯部分插入件，並且允許真空壓力從刀邊緣穿過插入孔並穿過一個或多個芯凸緣孔的流體傳遞。
另一方面提供一種與用於切割和聯接第一和第二材料的焊接系統集成的真空輔助切割工具。例如，真空輔助切割工具類似地包括芯部分，該芯部分具有延伸穿過芯凸緣的一個或多個芯凸緣孔並且還具有從芯凸緣延伸到插入件的頂部表面的插入件。真空輔助切割工具還包括刀部分，該刀部分具有圍繞該芯部分插入件延伸並超過該芯部分插入件的刀邊緣，使得刀邊緣從芯部分插入件間隔開，以允許刀部分和芯部分之間的流體傳遞。該系統還包括與真空輔助切割工具流體地聯接的真空源。另外地，該系統包括焊接角形物，該焊接角形物被定位並確定尺寸以在插入件頂部表面處接納在刀部分內。
提供了使用真空輔助切割工具來切割第一材料並固定第一材料和第二材料的方法。在示例性方法中，該第一材料定位在真空輔助切割工具之上。例如，第一材料可以包括圖形(例如，標誌)的集合，其中特定圖形待由真空輔助切割工具從集合中移除。在該方法中，該真空輔助切割工具包括圍繞凹入的插入件(例如上面提供的)的刀邊緣。該方法繼續在刀邊緣處向第一材料施加真空壓力，使得真空壓力在刀邊緣和插入件之間在第一材料處傳遞。真空壓力有效地排空第一材料和插入件頂部表面之間的空氣，並將第一材料固定在適當的位置以用於後續處理。該方法繼續在刀邊緣處切割第一材料，例如使角形物將第一材料從刀邊緣朝向凹入的插入件按壓。該方法還可以繼續將第二材料定位在保持在刀邊緣之間且由插入件支撐的第一材料上，並且壓縮角形物與插入件之間的第二材料和第一材料。在示例性方面中，該壓縮可以與通過角形物傳送的超聲波振動組合，以在第一材料和第二材料之間引起焊接。
本文將提供另外的系統、構型和方法以進一步發展和擴展對真空輔助切割工具的理解。
圖1描繪根據本文的各方面的真空輔助切割工具100。為了方便，該「真空輔助切割工具100」在後文還稱為「工具100」。在示例性方面中，工具100包括刀部分102、芯部分202以及基部部分302。然而，可以設想，在示例性方面中，例如當插入件部分直接固定到製造機器(例如超聲波焊接機)時，基部部分302可以被省略，其中機器的一部分充當基部部分。另外地，儘管本文示出了具體的構型(例如，大小、形狀、取向)，但是其旨在本質上是說明性的，並且關於覆蓋範圍是不限制的。例如，矩形形狀由刀邊緣104形成；然而，可以形成任何形狀，例如，表示標誌、貼花或其它設計的形狀。類似地，如後文將要提供的，還可以修改其它尺寸，例如，插入件206的頂部表面從刀邊緣104的凹入。該凹入可以根據待由刀邊緣104切割的第一材料的厚度而改變，以保證充分穿透切割，同時仍然在疊加的第一材料和第二材料之間提供足夠的壓縮以通過超聲波焊接裝置或其它裝置實現聯接。
圖2描繪根據本文的各方面的工具100的分解圖。刀部分102包括具有頂部表面116和相對的底部表面118的刀凸緣114。此外，在刀凸緣114上方延伸的刀邊緣104由從刀凸緣頂部表面116突出的外表面110和從插入孔表面108成角度地延伸的內部刀表面112形成。如將要結合圖6討論的，可以實施一個或多個角度選項以實現期望的結果。刀邊緣104至少部分地界定穿過刀部分102從底部表面118延伸至刀邊緣104的插入孔106。如本文將展示的，插入孔106允許芯部分202的插入件206延伸穿過刀部分102的至少一部分。
芯部分202包括具有頂部表面210和相對的底部表面212的芯凸緣204。芯凸緣204還包括穿過芯凸緣204從頂部表面210延伸至底部表面212的一個或多個芯凸緣孔214。芯凸緣孔214提供用於將真空壓力通過芯凸緣204傳遞到插入件206和插入孔表面108之間的空間的管道。芯部分202還包括從芯凸緣頂部表面210延伸到頂部表面208的插入件206。插入件206配置成穿過插入孔106並且在刀邊緣104下方凹入。頂部表面208可以充當機器角形物(machinehorn)(例如，超聲波焊接角形物)的支撐表面，該機器角形物壓縮一種或多種材料，例如，以用於將材料聯接在一起。在示例性方面中，頂部表面208是實心的、無孔的表面，其允許與第一材料真空密封並限制在壓縮第一材料過程中形成的表面缺陷。芯部分202還包括配置成保持密封件(例如，o形環或墊圈)的密封通道216。
基部部分302包括頂部表面304和相對的底部表面306。基部部分302還包括頂部表面304的凹入部分312。凹入部分312可以由唇部314和/或密封通道316界定。凹入部分312允許真空埠310和一個或多個芯凸緣孔214之間的流體連接性。真空埠310穿過基部部分302與連接埠308流體地聯接。在下面的附圖中將示出的示例性方面中，真空壓力源可以與基部部分302流體地聯接(例如，通過軟管或管子連接)，使得真空壓力穿過真空埠310、經過凹入部分312、穿過一個或多個芯凸緣孔214並且在插入件206和插入孔表面108之間傳送到刀邊緣104，以用於排空第一材料和插入件頂部表面208之間的空氣。
工具100在刀邊緣104處提供切割邊緣，使得當角形物(例如，超聲波焊接角形物)壓縮角形物端部和刀邊緣104之間的第一材料時，第一材料被切割成刀邊緣104提供的形狀。第一材料的切割部分通過由工具100傳送的真空壓力保持在插入件206的頂部表面208上。該真空壓力移除可能截留在第一材料和插入件206之間的空氣，當使第一材料與第二材料結合時，該空氣可能導致變形。類似地，該真空壓力防止第一材料凸離(convexaway)(例如，朝外彎曲)插入件頂部表面208，凸離可能在沒有真空壓力的情況下因刀邊緣104的構型而發生。當將第二材料定位在第一材料上以用於聯接時，這種凸離可能導致不規則性。與插入件的中心位置相對照，真空壓力的靠近刀邊緣的定位在示例性方面中在第一材料被結合到第二材料時允許更少的缺陷，這是由於與第一材料的中心區域相對照，真空壓力接近邊緣。
在示例性方面中，刀部分102、芯部分202以及基部部分302可以被牢固地聯接在一起。例如，插入件206可以相對於刀邊緣104保持在固定、不可移動的位置中。這種固定的定位提供了牢固且堅固的頂部表面208，超聲波焊接可以圍繞該頂部表面208發生。因此，當針對不同的材料厚度(例如，不同的第一材料)選擇不同的凹入高度時，可以從工具100改變芯部分202，從而實施具有距頂部表面210不同高度的不同插入件。工具100的模塊化構造允許可互換性，例如如果刀邊緣104變鈍則更換刀部分102，或者如果使用不同的插入件206則替換芯部分202。工具100的各部分可以通過機械緊固件(例如，螺栓)、焊接以及類似方式被固定。這些部分可以由典型的工具和/或模具材料(例如鋼、鋁及類似物)形成。例如，在示例性方面中，刀部分102可以由允許硬化的工具鋼形成，以保持刀邊緣比用於形成芯部分202和/或基部部分302的材料更長的持續時間。
圖3描繪根據本文的各方面的沿圖1的切割線3-3的工具100的透視橫截面圖。如後文在圖5中最佳地示出的，可以看到從連接埠308延伸到基部部分302的凹入部分的通道。在圖4中描繪圖3的橫截面圖的分解圖。
圖5描繪根據本文的各方面的沿圖1的切割線3-3的工具100的正視橫截面圖。如示出的，真空壓力可以穿過連接埠308到達真空埠310。在真空埠310處，真空壓力通過凹入部分312被傳送至一個或多個芯凸緣孔214。真空壓力由具有定位在其中的密封件(例如，o形環)的密封通道316密封。真空壓力藉助於一個或多個芯凸緣孔214穿過芯部分202。然後真空壓力在插入件206的表面207和插入孔表面108之間穿過刀部分傳送。刀部分102的插入孔和插入件206之間的空間標記為空間209。空間209可以圍繞插入件206保持恆定，或者其可以在任何高度或位置變化。在示例性方面中，空間209可以在插入件206和插入孔表面108之間具有在0.01毫米(mm)和2mm之間的偏移。換言之，空間209造成插入孔在刀邊緣處具有一形狀，該形狀對應於插入件頂部表面208，但是比插入件頂部表面208更大型(例如，更大)。還描繪從刀邊緣104和插入件頂部表面208的凹入高度。在示例性方面中，凹入可以具有0.01mm和10mm之間的距離。如所討論的，對於較厚的材料，凹入可以增加，且對於較薄的材料，凹入可以減小。類似地，可以基於材料的可壓縮性來調節凹入。
該一個或多個芯凸緣孔214圍繞插入件206的周界定位並在空間209的距離內，以允許真空壓力從芯部分202傳送至刀部分102。芯凸緣孔的數量可以基於插入孔的形狀而變化。例如，可以設想，在示例性方面中，對於插入件206的每一個主表面可以存在至少一個芯凸緣孔。密封通道216抑制芯部分202和刀部分102之間的不期望的壓力損失。
圖6描繪根據本文的各方面的來自圖5的區域6的刀邊緣104的細節圖。刀部分102從外表面110和內部刀表面112的相交處形成刀邊緣104，其形成斜的刀邊緣。內部刀表面112從插入孔表面108成角度地偏移，使得刀邊緣104從部分地由插入孔表面108形成的空間209偏移。在示例性方面中，這種橫向偏移允許切割的第一材料與空間209接合，以在第一材料和工具100之間形成真空密封。此外，在示例性方面，與由插入孔表面108和豎向外表面110的相交形成的邊緣相比，斜的刀邊緣導致第一材料的更少的表面剝落。
圖7描繪根據本文的各方面的真空輔助切割工具和焊接系統700。該系統包括角形物702、支撐表面704、圖1-6的工具100、燈706以及真空源708。為了說明的目的另外描繪了根據本文的各方面的示例性第一材料710和示例性第二材料712。
角形物702向第一材料710提供壓縮力。在第一示例中，角形物702有效地將第一材料710壓靠在工具100的刀邊緣上，以從材料的較大部分切割第一材料710。在該操作中，角形物702可以通過液壓、氣動或其它機械裝置在至少z軸(如在圖7中描繪的)上移動。角形物702的遠端的尺寸確定成接納在工具100的刀邊緣內，或者其尺寸確定成接納在工具100的刀邊緣上方並且覆蓋工具100的刀邊緣。例如，角形物702的遠端可以是平坦的並配置成在刀邊緣的所有位置上與工具100的刀邊緣接觸以保證完全切穿該材料。因此，公共角形物702可以用於各種刀邊緣構型。在示例性方面中，第二示例包括角形物702的遠端，該遠端配置成接納在工具100的刀邊緣的周界內，以實現剪切型切割。
角形物702還預期與超聲波發生器聯接，超聲波發生器允許角形物702將超聲波能量傳送到第一材料710和第二材料712，以在兩種材料之間產生超聲波焊接。例如，如後文將在圖8中討論的，在角形物702對第一材料710施加壓縮力以從較大的材料源切割第一材料710之後，第二材料712可以定位在工具100上，保持第一材料710在插入孔中抵靠著插入件頂部表面。角形物702然後可以對分層的第一材料710和第二材料712施加壓縮力，同時將超聲波能量傳遞到分層的材料。該分層的材料由插入件的頂部表面支撐。這種布置有效地將兩個層聯接在一起。
可選地或另外地，可以設想，角形物702可以有效地將熱能傳導到該分層的材料。例如，可以設想，熱激活粘合劑(例如，聚氨基甲酸酯膜)可以定位在第一材料710和第二材料712之間，其可以通過在該示例中由角形物702提供的熱能來激活。此外，可以設想，可以在第一材料710和第二材料712之間提供另一種結合劑(例如，粘合劑)，使得僅僅通過角形物702施加壓縮力保證它們之間的結合。
燈706被設想為對準輔助物。例如，可以設想，燈706有效地從背光視角照亮刀邊緣。例如，燈706定位在支撐表面704下方，使得當材料被定位在支撐表面704上工具100處時，燈706照亮材料和工具100。當光從材料的面向工具的側到材料的面向角形物702的側而穿透材料時，該照亮允許材料的視覺對準。當光在刀邊緣處模糊時，刀邊緣處的對比度變化通過材料提供關於刀邊緣相對於材料的位置的視覺指示。因此，如果材料旨在在特定位置處被切割，則可以通過燈706的背光效果來實現對準。燈706可以是任何光源，例如發光二極體。
真空源708是真空發生器。真空可以通過氣動效應(例如，柯恩達(coanda)效應、文丘裡(veturi)效應)或通過機械裝置產生。真空源708例如通過軟管或管子與工具100流體地聯接。真空壓力可以與工具的基部部分聯接，如先前討論的。真空源708可以間歇地操作或連續地操作。
第一材料710可以是任何材料，例如織物、泡沫、皮革或膜。例如，第一材料710可以是針織或編織基板，圖案被印刷、壓花、刺繡或類似地到該針織或編織基板上。例如，在示例性方面中，第一材料710可以是標籤或其它標記。此外，第一材料可以是旨在粘附到鞋類物品的一部分(例如，鞋舌元件)的標記。然而，另外的物品和位置在本文提供的範圍內，並且具體實施方式不是限制性的。第二材料712可以是任何材料，例如織物、膜、泡沫、皮革及類似物。例如，第二材料712可以是由聚合物基材料形成的針織或編織材料。在示例性方面中，第一材料710和第二材料712是響應於在示例性方面中使用角形物702將材料聯接在一起的超聲波焊接的材料。
圖8描繪根據本文的各方面的用真空輔助切割工具進行製造的方法的流程圖800。在框802，第一材料被定位在真空輔助切割工具之上。例如，其上設置有標誌的材料可以定位成使得標誌面向真空輔助切割工具。這允許一旦第一材料固定到第二材料就暴露標誌，而不必在工具中重新定位第一材料。該定位可以通過激活光源以使材料在工具處背光來實現。如上面討論的，背光允許材料相對於工具的視覺對準。
在框804，用工具的刀邊緣切割第一材料。例如，角形物可以將壓縮力施加至進入工具中的第一材料。當施加力時，刀邊緣從較大的材料源切割第一材料。如先前提供的，角形物可以覆蓋刀邊緣，使得角形物能夠在刀邊緣的全部(大體上全部)處向第一材料提供壓縮力。
在框806，真空壓力被施加至第一材料。如關於圖1-5討論的，真空壓力通過工具施加。該真空壓力提高了切割的質量並且將材料保持在用於切割的設定位置中。真空壓力可以通過工具連續地施加或根據需要施加。例如，在將第一材料與工具對準時可以省略真空壓力，然後一旦切割第一材料則施加真空壓力。可選地，在示例性方面，可以在對準第一材料之後但在切割第一材料之前施加真空壓力。
在框808，當第一材料保持在刀邊緣之間並由工具的插入件支撐時，第二材料定位在第一材料上方。真空壓力將切割的第一材料拉動到該位置並且可移除地將第一材料保持在該位置中。光源可以再次用於相對於保持第一材料的工具對準第二材料。另外地或可選地，可以相對於工具提供一個或多個視覺引導件和/或機械引導件以幫助第二材料(和/或第一材料)的對準。
在框810，第二材料和第一材料在角形物和工具(例如，工具的插入件)之間被壓縮。壓縮可以伴隨有超聲波能量，以在兩種材料之間引起超聲波焊接，如在框812中提供的。可選地，如上面提供的，壓縮力可以用於設置粘合劑，或者可以施加熱能以設置熱激活粘合劑。
根據前面所述，將看出的是，本發明是很好適合於實現上文提出的所有目標和目的連同明顯的並且對於結構是固有的其他優點的發明。
將理解的是，某些特徵和子組合具有實用性並且可被採用而不參考其他特徵和子組合。這是權利要求的範圍所預期的並且在權利要求的範圍內。
雖然結合彼此討論了具體的元件和步驟，但是應理解，本文中提供的任何元件和/或步驟設想為可與任何其他元件和/或步驟組合，而不管其明確規定，同時仍在本文提供的範圍內。由於許多可能的實施方式可以由本公開形成而不背離本公開的範圍，因此應理解，本文中陳述的或附圖中示出的所有內容被理解為說明性的而不是限制性意義。
如本文所使用的並結合列出在後文中的權利要求，術語「任何權利要求」或所述術語的類似的變體旨在被理解成使得權利要求的特徵可以以任何組合的形式被組合。例如，示例性權利要求4可以指示權利要求1至3中的任一項的方法/裝置，權利要求4旨在被理解成使得權利要求1和權利要求4的特徵可以被組合，權利要求2和權利要求4的元件可以被組合，權利要求3和權利要求4的元件可以被組合，權利要求1、權利要求2以及權利要求4的元件可以被組合，權利要求2、權利要求3以及權利要求4的元件可以被組合，權利要求1、權利要求2、權利要求3以及權利要求4的元件可以被組合，和/或其它的變體。而且，如通過上面提供的示例中的一些指出的，術語「任何權利要求」或所述術語的類似的變體旨在包含「權利要求中的任一項」或這樣的術語的其它變體。