一种定制鞋垫的快速成型设备及定制鞋垫的方法与流程

本发明属于制鞋领域，尤其涉及一种定制鞋垫的快速成型设备及利用该设备制作鞋垫的方法。

背景技术：

根据国内卫生组织的调查，82％的人患有不同程度的脚疾，而大部分的脚疾是由穿鞋不当引发的。不合脚的鞋使脚部肌肉长期处于不正常紧张状态，造成韧带松弛，或者足弓肌肉萎缩，从而导致扁平足、拇趾外翻等脚疾。

鞋垫作为鞋的一个重要组成部分，其功能主要包括两方面：①改善鞋内环境，例如：吸湿排汗、抗菌除臭和保暖等；②改善脚底受力状态，例如：防止脚掌在鞋内滑动、提高步伐稳定性、吸震以及矫正步伐、站立姿势等。由于每只脚的骨骼结构、肌肉群分布、皮肤生理特征等各不相同，不同人对鞋垫有不同的需求。由此给人们选择合脚和舒适的鞋垫带来了一定困难，尤其是具有足部疾病和专业运动的人群。

由于对足部的认识和保护意识的欠缺，以及经济条件等方面的影响，功能化鞋垫多用于理疗，主要针对于患有足部疾病或者脑瘫等行走困难的患者，价格昂贵。

在生活中有一部分人需要定制鞋垫，达到矫正运动形态，提高运动成绩，治疗疾病以及增加舒适度的目的，随着医疗事业的进步，竞技体育的发展，以及人们对穿鞋舒适度要求的提高，定制鞋垫的数量迅速增长，人们的定制鞋垫的需求和依赖也日益增强。但现有的鞋垫定制技术存在着工序复杂，加工周期长，鞋垫的精度低，适脚性容易出现偏差的缺点。

现有技术中，主要有三种定制鞋垫的方法，一是凭借人工经验，粗制鞋垫，然后通过试穿，多次修改，直到最后服帖脚型为止；另一种是通过用石膏翻模，取得脚型形状，再依托模具形状加工出合脚的鞋垫。还有一种是通过三维扫描仪扫描脚，建立3D图档，然后通过修改3D图档建立适脚的模型，再通过3D打印技术或者数控雕刻机加工出适脚鞋垫。

然而，采用粗制鞋垫通过多次试穿，根据试穿中出现的问题修改鞋垫造型的技术方案所定制的鞋垫需要较长的时间，修改试用，往往需要半个月以上的时间才能把鞋垫改好，且修改都是手工裁剪或增补完成，外观不美观。通过石膏翻模取得脚型，再按照石膏模型制作鞋垫的方案，虽然免去了多次试穿的烦恼，但多出了石膏模的制作过程，工序复杂而耗时。

利用三维扫描仪建立三维图档再加工鞋垫的方案，多出来三维扫描仪的应用，需要专业人员的配合，增大了成本。而且此种定制方式，虽然比传统的手工定制方式快捷了不少，但其定制时间也在几个小时以上。并且，通过3D打印技术的鞋垫制备方法在选材上具有一定的局限性，因为大部分鞋用材料还无法进行3D打印，尤其是质轻吸震的泡棉材料，故3D打印得到的鞋垫在相关性能上会有所受限。

现有三种技术在加工定制鞋垫时除了制作周期长以外，在制作的过程中都会产生粉尘和废料，如：鞋垫碎屑，石膏粉尘，鞋垫切削废料等。

此外，专利申请文件CN105216354A提供一种可订制鞋垫及其制作方法，在制作脚模过程中需要使用塑形泥，操作复杂且定型性欠佳，容易在后续鞋垫制作过程中出现误差；同时，其所使用的单一可热变形材料，在鞋垫选材上没有依据人体生物力学的差异，对各个部位或者区域选择不同性能的材料，无法满足患有不同的足病的人群，因此具有一定的局限性。

专利申请文件CN102862308A提供一种客制化鞋垫的制作方法，在制作过程需要提前订制下模，同时需要根据客人脚型来制作上模，整个过程操作繁琐和复杂，不适合快速订制，同时鞋垫不能够实现局部功能化。

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种定制鞋垫的快速成型设备及利用该设备制作鞋垫的方法，采用脚模形状采集装置配合真空度的控制技术，可以简便、快速定型脚底形状，并辅以预制鞋垫，可以在10-30分钟内完成鞋垫的定制成型。

用于解决问题的方案

本发明涉及一种定制鞋垫的快速成型设备，包括脚模形状采集装置，真空泵和加热器，其特征在于，所述脚模形状采集装置有开口与真空泵连接，其中，所述脚模形状采集装置用来采集脚模形状，所述真空泵用来对所述脚模形状采集装置抽真空从而固定所述脚模形状，所述加热器用来对硬质鞋垫进行加热从而得到软化鞋垫。

所述脚模形状是指，使用者的脚在踏上脚模形状采集装置后形成的脚印的形状，该脚印的形状包含了脚底曲面的轮廓，在将该脚底曲面的轮廓固定下来后，就形成了用来对软化鞋垫进行塑形的模具。

优选的，该定制鞋垫的快速成型设备还包括由围板形成的箱体，其中，所述脚模形状采集装置装在所述箱体的上部表面上；所述真空泵设在所述箱体内；所述加热器可收纳在所述箱体内，举例来讲，所述加热器在非工作状态时收纳在所述箱体内，非工作状态指的是该加热器没有被通电用来加热时的状态。当然，所述加热器也可以收纳在所述箱体内进行预加热。

优选的，所述脚模形状采集装置的为一个或两个；所述脚模形状采集装置的开口通过管路与所述真空泵连接；所述脚模形状采集装置具有包覆层和所述包覆层内填充的塑型填充物，该包覆层需要柔软而不透气且有弹性，该塑形填充物需要在外力下易于塑形。优选地，所述包覆层为橡胶或硅胶；所述塑型填充物为沙粒。沙粒可以使用任何固体小颗粒，如：小钢珠玻璃珠，塑料颗粒，小石子(自然沙粒)等，沙粒的外形优选是圆形，当然也可以是不定形的。沙粒的直径优选不大于2毫米，更优选的在0.2—0.5毫米之间。

优选的，所述定制鞋垫的快速成型设备还包括调压装置，该调压装置用来控制所述管路的开闭，从而调整所述脚模形状采集装置内的真空度，这样也就调整了外界施加在脚模形状采集装置外部的大气压。优选地，所述调压装置为电磁阀。

优选的，所述加热器为加热板，该加热板水平地安装在滑轨板上，在对鞋垫加热时从所述箱体内伸出，优选地，所述电加热板内设有电热丝。举例而言，该加热器被通电而加热硬质鞋垫从而得到软化鞋垫时的状态可以被认为是工作状态，此时该加热板处于从所述箱体内伸出的状态，例如可以被拉出，或者加热板在内置电机和传动机构的驱动下，从箱体内弹出。

优选的，该定制鞋垫的快速成型设备还包括扶手，优选地，所述扶手设置在所述箱体上；优选地，所述的定制鞋垫的快速成型设备还具有风扇，该风扇安装在箱体的上部。该风扇设置成，其风向对着所述脚模形状采集装置方向吹，从而冷却置于其上的鞋垫。

优选的，该定制鞋垫的快速成型设备的所述箱体表面上设有开关，以控制所述真空泵、所述调压装置和所述加热器，以及所述风扇的开闭。

本发明还涉及一种定制鞋垫的制备方法，其利用上述定制鞋垫的快速成型设备，包括以下步骤：

脚模形状采集：脚踩入所述脚模形状采集装置中，利用所述真空泵抽出所述脚模形状采集装置中的空气，得到脚模形状；

鞋垫软化：将硬质鞋垫通过所述加热板加热软化，优选地，所述加热的温度为60-85℃，加热时间为4-8分钟，得到软化鞋垫；

鞋垫塑形：将所述软化鞋垫置于所述脚模形状中，脚踩在所述软化鞋垫上，冷却后，得到定制鞋垫。

优选的，所述脚模印采集步骤还包括：

脚模形状初步形成和修改：脚踩入所述脚模形状采集装置中，使所述脚模形状采集装置的表面与脚底完全贴合，利用所述调压装置控制所述真空泵抽出所述脚模形状采集装置中的空气，使所述脚模形状采集装置中保持一定的真空度，进而能够使保持在所述脚模形状采集装置的表面上形成的所述脚底的曲面造型进行修改；

脚模形状定型：利用所述调压装置控制所述真空泵抽出所述脚模形状采集装置中的空气，使所述脚模形状采集装置中的真空度进一步提高，从而使所述脚模形状采集装置的表面上形成的所述脚底的曲面造型变得牢固。

优选的，所述脚模形状采集步骤和所述鞋垫软化步骤之间，还包括步骤：

定位：脚踩在所述硬质鞋垫上，依据脚的大小和宽度，在所述硬质鞋垫上进行标记，确定脚踩在鞋垫上的位置。

发明的效果

本发明的鞋垫能够根据个人足底情况进行专业定制，定制好的鞋垫符合人体生物力学特性，能够根据个人的足底压力情况和足部疾病状况进行个性化订制，从而与脚进行完美的贴合，并且可以分散足底压力，调整步态，增加脚的舒适性。

采用本发明技术方案定制鞋垫周期短，现场即可完成定制，全过程不超过30分钟，鞋垫造型尺寸精度高，完全贴合脚底造型，整个定制过程无尘、环保。

本发明的定制鞋垫的快速成型设备结构紧凑、重量轻，易于移动。利用该设备的定制鞋垫的制备方法简单易行，且高效。其可以应用于商场、专卖店和鞋类加工厂，而且脚底造型的采集过称可以增加使用者的体验感，提升使用者对定制鞋垫的兴趣；快速的定制成型则可以提升商家的工作效率，扩大相关产品的销量，提升产值。

附图说明

图1示出了本发明实施例1的定制鞋垫的快速成型设备；

图2示出了本发明实施例1的定制鞋垫的快速成型设备箱体内的结构；

图3简要示出了使用本发明实施例1或2，制备定制鞋垫的过程；

图4示出了本发明实施例2的定制鞋垫的快速成型设备；

图5示出了本发明实施例1或2中的脚模形状采集装置。

具体实施方式

下面结合符合和实施例对本发明做进一步的详细说明。其中附图仅用作示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明以下实例，附图的某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来讲，附图中的某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

参考图1和图2，一种定制鞋垫的快速成型设备，包括脚模形状采集装置1，真空泵9和加热器2，所述脚模形状采集装置1有开口并通过管路4与真空泵9连接。其中，所述真空泵9安装在由围板3形成的箱体内，脚模形状采集装置1安装在所述箱体的上部表面上，该脚模形状采集装置1的数量可以是1个或者多个，在本实施例中，为2个。

围板3的材料可以从如包括但不限于亚克力板材、不锈钢、铝合金板、碳素结构钢、防火木板等支撑性能好，又具有一定耐热性的材料中选择。

参考图5，脚模形状采集装置1具有包覆层15和包覆层15内填充的塑型填充物，本实施例中为沙粒(未示出)。包覆层15可以由柔软且有较好的弹性，而不透气的材料形成，包覆层15在受到外力后，可以变形。

在本实施例中，包覆层15为橡胶。当包覆层15为橡胶时，将脚模形状采集装置1称为橡胶砂囊1。橡胶砂囊1的橡胶包覆层材质柔软可以随意变形且不透气。

在包覆层15和管路4的连接处，设有滤网16，该滤网16的网孔直径小于沙粒的直径，使得抽真空的时候，橡胶砂囊1内的沙粒不被抽出。

橡胶砂囊1内填充有沙粒，沙粒可以使用任何固体小颗粒，如：小钢珠玻璃珠，塑料颗粒，小石子(自然沙粒)等，沙粒的外形优选是圆形，当然也可以是不定形的。沙粒的直径优选不大于2毫米，更优选的在0.2—0.5毫米之间。本实施例中采用的是自然沙粒。

沙粒可以在橡胶砂囊1内相对滑动，橡胶砂囊1可以在沙粒的挤压下变形，橡胶砂囊1有开口通过管路4与真空泵9连接，当真空泵9开启时产生负压，橡胶砂囊1内空气被排出，橡胶砂囊1的包覆层15在外界大气压力的作用下，压向内部的沙粒，使沙粒间滑动阻力增大，沙粒失去了相互滑动性，因而，在保持一定真空度的条件下橡胶砂囊1的外形得以保持。关闭真空泵9释放压力，橡胶砂囊1内会再次充满空气，沙粒之间的压力消失，相互之间又可以随意滑动，橡胶砂囊1也可以在外力的作用下随意变形。

在本实施例中，所述加热器2为加热板2，该加热板2水平地安装在滑轨板上，并可收纳在箱体内，也可从箱体的内伸出。该加热板2可以在箱体内通电预加热，当加热硬质鞋垫时，加热板2从箱体的内伸出。

在箱体上设有矩形开口7，供加热板2从箱体的内被拉出，或者被推回箱体内。该加热板2具有与之垂直设置而与箱体围板平行设置的罩板8，在加热板2被推回入箱体内后，罩板8覆盖箱体的矩形开口7，从而防止灰尘、杂物等进入到箱体内，并且使得箱体表面比较平整，从而具有一定的美观性，罩板具有隔热功能。该加热板2内置有电热丝，在通电的状态下加热。

本发明的定制鞋垫的快速成型设备还包括调压装置10，该调压装置10用来控制与真空泵9连通的管路4的开闭，进而调整橡胶砂囊1内的真空度。

在本实施例中，调压装置10为电磁阀10。该电磁阀10控制阀门启闭。当电磁阀10开启时，接通外界大气及用于向真空的橡胶砂囊1内充入大气。当电磁阀10关闭时，阻断与外界大气的连通。因此，电磁阀10在此起到了调节砂囊1内空气压力的作用。在真空泵9抽真空时打开电磁阀10，由于外界大气的进入，使得真空泵9对橡胶砂囊1的吸力降低，从而可以使橡胶砂囊1内真空度保持在特定值，在此特定真空度造成的外界大气压力下，橡胶砂囊1内的沙粒之间虽然有一定摩擦力，不能自由滑动，但在外力作用下还可以相互移动，从而可以使橡胶砂囊1产生一定的形变，在一定程度上可以调整塑形。

在箱体表面上设有多个开关6，以控制真空泵9、调压装置10和加热器2等电器的开闭。

为了搬运方便，在箱体的两侧还设有扣手5，方便搬运。

利用本实施例的定制鞋垫的快速成型设备的定制鞋垫的制备方法包括如下步骤：

脚模形状采集：参考附图3，图3-1示出了脚踩入橡胶砂囊1中，利用真空泵9抽出橡胶砂囊1中的空气，得到脚模形状；

鞋垫软化：将加热板2从箱体中拉出并开启加热，将硬质鞋垫通过加热板2加热软化，加热的温度为60-85℃，加热时间为4-8分钟，得到软化鞋垫14；

鞋垫塑形：参见图3-2和图3-3，将软化鞋垫14置于脚模形状中，脚按照采集脚模形状的位置踩在所述软化鞋垫14上，软化鞋垫14便夹在了脚模形状与脚之间，在脚与脚模形状的挤压之下，软化鞋垫14的形状与脚底曲面完全贴合，待自然冷却后，鞋垫变回硬质鞋垫，其形状得已固定，从而得到定制鞋垫。

其中，鞋垫的材料包括热塑性材料，使得鞋垫能够具备较高的韧性和较高的硬度，且能够在60-100℃的温度范围内变型。优选地，所述热塑性材料包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚己内酯、热塑性聚氨酯、聚异戊二烯、聚酰胺、聚乳酸、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、石油树脂中的一种或两种以上，更优选地，所述热塑性材料包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚己内酯、热塑性聚氨酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石油树脂中的一种或两种以上。

实施例2

参考图4，图4示出了本发明的另一个实施例。

本实施例的定制鞋垫的快速成型设备的结构与实施例1类似，因此，相同的或相对应的部件采用了相同的附图标记来表示。

本实施例与实施例1的区别是：本实施例的脚模形状采集装置1的包覆层15为硅胶。当包覆层15为硅胶时，将脚模形状采集装置1称为硅胶砂囊1。

而且，本实施例的定制鞋垫的快速成型设备在箱体的上部还安装有风扇11，可以对着硅胶砂囊1的方向吹风，用来对热的软化鞋垫14进行降温。该风扇11可以是1个或多个，在本实施例中为2个，分别对应两个硅胶砂囊1。

而且，本实施例中的定制鞋垫的快速成型设备还具有扶手12，该扶手12为一对，安装在箱体上，供使用者把持。尤其是当使用者踏上硅胶砂囊1时，通过把持扶手12，可以保持平衡。

本实施里中的加热板2为弹出式的，即在使用者按下开关后，加热板2在内置电机和传动机构的驱动下，从箱体内弹出。该弹出机制类似计算机的光驱的弹出，因此本领域技术人员都能实现，在此不再赘述。

在箱体表面上设有多个开关6，以控制真空泵9、调压装置10、加热器2、风扇11的开闭，以及加热板2的弹出和缩回。

本实施例中的定制鞋垫的快速成型设备还设有急停开关13，用来在发生意外的时候，如设备倾倒、设备短路等应急的时候，给整个定制鞋垫的快速成型设备进行断电。

利用本实施例的定制鞋垫的快速成型设备的定制鞋垫的制备方法包括如下步骤：

脚模形状采集：参考附图3，图3-1示出了脚踩入硅胶砂囊1中，使硅胶砂囊1的表面与脚底完全贴合，利用电磁阀10控制真空泵9抽出硅胶砂囊1中的空气，使硅胶砂囊1中的保持一定的真空度，进而能够对保持在硅胶砂囊1的表面上形成的脚底的曲面造型进行修改；利用电磁阀10控制真空泵9抽出硅胶砂囊1中的空气，使硅胶砂囊1中的真空度进一步提高，从而使硅胶砂囊1的表面上形成的脚底的曲面造型变得牢固；

定位：脚踩在硬质鞋垫上，依据脚的大小和宽度，在硬质鞋垫上进行标记，确定脚踩在硬质鞋垫上的位置；

鞋垫软化：将加热板2从箱体中弹出并通电加热，将硬质鞋垫通过加热板2加热软化，加热的温度为60-85℃，加热时间为4-8分钟，得到软化鞋垫14；

鞋垫塑形：参见图3-2和图3-3，将所述软化鞋垫14置于脚模形状中，脚踩在软化鞋垫14上，使软化鞋垫14塑形，通过风扇11吹风冷却后，得到定制鞋垫。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。