真空刀具的制作方法

相关申请的交叉引用

非适用。

各方面提供了用真空辅助工具切割材料的方法和系统。

背景

用于与其它材料连接的材料的切割通常在例如鞋类和服装的物品的制造中进行。然而，材料的切割可能损坏材料，例如，如果存在施加到由切割表面接触的表面的图形元件。此外，当将切割材料与另一个材料联接时，在结合工艺中可能引入数个缺陷。例如，切割材料可能由于切割过程而在尺寸上弯曲，空气可能被截留在切割材料和待结合的材料之间，并且切割材料可能在与其它材料结合时变得不对准。

技术实现要素：

本发明的各方面提供用于以减少缺陷、变形和其它不期望的结果的方式切割材料以用于与另一材料联接的系统和方法。例如，在鞋类或服装物品的构造过程中，第一材料可以与第二材料联接(例如，结合)，以向第二材料提供功能和/或美学增强。示例包括施加从第一材料切割并结合到第二材料的贴花或标志。传统加工可能导致在第一材料的切割边缘处的涂料剥落、第一和/或第二材料一旦联接就卷曲(例如，凹弯曲或凸弯曲)，以及由于第一材料和第二材料之间的截留的空气所导致的结合中的缺陷。因此，所提供的系统和方法允许通过使用具有允许整体使用真空压力的结构的真空辅助切割工具来改进第一材料的切割。该概述被提供以启发并且不限制以下完全详细地提供的方法和系统的范围。

附图说明

在本文中参考所附附图详细描述了本发明，在附图中：

图1描绘根据本发明的方面的真空辅助切割工具；

图2描绘根据本发明的各方面的来自图1的工具的分解图；

图3描绘根据本发明的各方面的沿切割线3-3的图1的工具的透视横截面图；

图4描绘根据本发明的各方面的图3的横截面图的分解图；

图5描绘根据本发明的各方面的沿切割线3-3的来自图1的工具的正视横截面图；

图6描绘根据本发明的各方面的来自图5的区域6的刀边缘的放大图；

图7描绘根据本发明的各方面的真空辅助切割工具和焊接系统；以及

图8描绘根据本发明的各方面的用真空辅助切割工具进行制造的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的各方面提供用于以减少缺陷、变形和其它不期望的结果的方式切割材料以用于与另一材料联接的系统和方法。例如，在鞋类或服装物品的构造过程中，第一材料可以与第二材料联接(例如，结合)，以向第二材料提供功能和/或美学增强。示例包括施加从第一材料切割并结合到第二材料的贴花或标志。传统加工可能导致在第一材料的切割边缘处的涂料剥落、第一和/或第二材料一旦联接就卷曲(例如，凹弯曲或凸弯曲)，以及由于第一材料和第二材料之间的截留的空气所导致的结合中的缺陷。因此，所提供的系统和方法允许通过使用具有允许整体使用真空压力的结构的真空辅助切割工具来改进第一材料的切割。

在第一方面中，真空辅助切割工具被提供为包括芯部分和刀部分。芯部分包括具有顶部表面和相对的底部表面的芯凸缘。此外，芯部分包括延伸穿过芯凸缘的一个或多个芯凸缘孔。另外地，芯部分包括插入件，其从芯凸缘顶部表面延伸至该插入件的顶部表面。该刀部分包括刀凸缘和刀边缘。该刀边缘形成该刀部分的切割周界。此外，刀部分包括插入孔，该插入孔穿过刀部分从刀凸缘底部表面延伸到刀边缘，使得刀边缘界定插入孔开口。该插入孔配置成接纳芯部分插入件，并且允许真空压力从刀边缘穿过插入孔并穿过一个或多个芯凸缘孔的流体传递。

另一方面提供一种与用于切割和联接第一和第二材料的焊接系统集成的真空辅助切割工具。例如，真空辅助切割工具类似地包括芯部分，该芯部分具有延伸穿过芯凸缘的一个或多个芯凸缘孔并且还具有从芯凸缘延伸到插入件的顶部表面的插入件。真空辅助切割工具还包括刀部分，该刀部分具有围绕该芯部分插入件延伸并超过该芯部分插入件的刀边缘，使得刀边缘从芯部分插入件间隔开，以允许刀部分和芯部分之间的流体传递。该系统还包括与真空辅助切割工具流体地联接的真空源。另外地，该系统包括焊接角形物，该焊接角形物被定位并确定尺寸以在插入件顶部表面处接纳在刀部分内。

提供了使用真空辅助切割工具来切割第一材料并固定第一材料和第二材料的方法。在示例性方法中，该第一材料定位在真空辅助切割工具之上。例如，第一材料可以包括图形(例如，标志)的集合，其中特定图形待由真空辅助切割工具从集合中移除。在该方法中，该真空辅助切割工具包括围绕凹入的插入件(例如上面提供的)的刀边缘。该方法继续在刀边缘处向第一材料施加真空压力，使得真空压力在刀边缘和插入件之间在第一材料处传递。真空压力有效地排空第一材料和插入件顶部表面之间的空气，并将第一材料固定在适当的位置以用于后续处理。该方法继续在刀边缘处切割第一材料，例如使角形物将第一材料从刀边缘朝向凹入的插入件按压。该方法还可以继续将第二材料定位在保持在刀边缘之间且由插入件支撑的第一材料上，并且压缩角形物与插入件之间的第二材料和第一材料。在示例性方面中，该压缩可以与通过角形物传送的超声波振动组合，以在第一材料和第二材料之间引起焊接。

本文将提供另外的系统、构型和方法以进一步发展和扩展对真空辅助切割工具的理解。

图1描绘根据本文的各方面的真空辅助切割工具100。为了方便，该“真空辅助切割工具100”在后文还称为“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，可以设想，在示例性方面中，例如当插入件部分直接固定到制造机器(例如超声波焊接机)时，基部部分302可以被省略，其中机器的一部分充当基部部分。另外地，尽管本文示出了具体的构型(例如，大小、形状、取向)，但是其旨在本质上是说明性的，并且关于覆盖范围是不限制的。例如，矩形形状由刀边缘104形成；然而，可以形成任何形状，例如，表示标志、贴花或其它设计的形状。类似地，如后文将要提供的，还可以修改其它尺寸，例如，插入件206的顶部表面从刀边缘104的凹入。该凹入可以根据待由刀边缘104切割的第一材料的厚度而改变，以保证充分穿透切割，同时仍然在叠加的第一材料和第二材料之间提供足够的压缩以通过超声波焊接装置或其它装置实现联接。

图2描绘根据本文的各方面的工具100的分解图。刀部分102包括具有顶部表面116和相对的底部表面118的刀凸缘114。此外，在刀凸缘114上方延伸的刀边缘104由从刀凸缘顶部表面116突出的外表面110和从插入孔表面108成角度地延伸的内部刀表面112形成。如将要结合图6讨论的，可以实施一个或多个角度选项以实现期望的结果。刀边缘104至少部分地界定穿过刀部分102从底部表面118延伸至刀边缘104的插入孔106。如本文将展示的，插入孔106允许芯部分202的插入件206延伸穿过刀部分102的至少一部分。

芯部分202包括具有顶部表面210和相对的底部表面212的芯凸缘204。芯凸缘204还包括穿过芯凸缘204从顶部表面210延伸至底部表面212的一个或多个芯凸缘孔214。芯凸缘孔214提供用于将真空压力通过芯凸缘204传递到插入件206和插入孔表面108之间的空间的管道。芯部分202还包括从芯凸缘顶部表面210延伸到顶部表面208的插入件206。插入件206配置成穿过插入孔106并且在刀边缘104下方凹入。顶部表面208可以充当机器角形物(machinehorn)(例如，超声波焊接角形物)的支撑表面，该机器角形物压缩一种或多种材料，例如，以用于将材料联接在一起。在示例性方面中，顶部表面208是实心的、无孔的表面，其允许与第一材料真空密封并限制在压缩第一材料过程中形成的表面缺陷。芯部分202还包括配置成保持密封件(例如，o形环或垫圈)的密封通道216。

基部部分302包括顶部表面304和相对的底部表面306。基部部分302还包括顶部表面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允许真空端口310和一个或多个芯凸缘孔214之间的流体连接性。真空端口310穿过基部部分302与连接端口308流体地联接。在下面的附图中将示出的示例性方面中，真空压力源可以与基部部分302流体地联接(例如，通过软管或管子连接)，使得真空压力穿过真空端口310、经过凹入部分312、穿过一个或多个芯凸缘孔214并且在插入件206和插入孔表面108之间传送到刀边缘104，以用于排空第一材料和插入件顶部表面208之间的空气。

工具100在刀边缘104处提供切割边缘，使得当角形物(例如，超声波焊接角形物)压缩角形物端部和刀边缘104之间的第一材料时，第一材料被切割成刀边缘104提供的形状。第一材料的切割部分通过由工具100传送的真空压力保持在插入件206的顶部表面208上。该真空压力移除可能截留在第一材料和插入件206之间的空气，当使第一材料与第二材料结合时，该空气可能导致变形。类似地，该真空压力防止第一材料凸离(convexaway)(例如，朝外弯曲)插入件顶部表面208，凸离可能在没有真空压力的情况下因刀边缘104的构型而发生。当将第二材料定位在第一材料上以用于联接时，这种凸离可能导致不规则性。与插入件的中心位置相对照，真空压力的靠近刀边缘的定位在示例性方面中在第一材料被结合到第二材料时允许更少的缺陷，这是由于与第一材料的中心区域相对照，真空压力接近边缘。

在示例性方面中，刀部分102、芯部分202以及基部部分302可以被牢固地联接在一起。例如，插入件206可以相对于刀边缘104保持在固定、不可移动的位置中。这种固定的定位提供了牢固且坚固的顶部表面208，超声波焊接可以围绕该顶部表面208发生。因此，当针对不同的材料厚度(例如，不同的第一材料)选择不同的凹入高度时，可以从工具100改变芯部分202，从而实施具有距顶部表面210不同高度的不同插入件。工具100的模块化构造允许可互换性，例如如果刀边缘104变钝则更换刀部分102，或者如果使用不同的插入件206则替换芯部分202。工具100的各部分可以通过机械紧固件(例如，螺栓)、焊接以及类似方式被固定。这些部分可以由典型的工具和/或模具材料(例如钢、铝及类似物)形成。例如，在示例性方面中，刀部分102可以由允许硬化的工具钢形成，以保持刀边缘比用于形成芯部分202和/或基部部分302的材料更长的持续时间。

图3描绘根据本文的各方面的沿图1的切割线3-3的工具100的透视横截面图。如后文在图5中最佳地示出的，可以看到从连接端口308延伸到基部部分302的凹入部分的通道。在图4中描绘图3的横截面图的分解图。

图5描绘根据本文的各方面的沿图1的切割线3-3的工具100的正视横截面图。如示出的，真空压力可以穿过连接端口308到达真空端口310。在真空端口310处，真空压力通过凹入部分312被传送至一个或多个芯凸缘孔214。真空压力由具有定位在其中的密封件(例如，o形环)的密封通道316密封。真空压力借助于一个或多个芯凸缘孔214穿过芯部分202。然后真空压力在插入件206的表面207和插入孔表面108之间穿过刀部分传送。刀部分102的插入孔和插入件206之间的空间标记为空间209。空间209可以围绕插入件206保持恒定，或者其可以在任何高度或位置变化。在示例性方面中，空间209可以在插入件206和插入孔表面108之间具有在0.01毫米(mm)和2mm之间的偏移。换言之，空间209造成插入孔在刀边缘处具有一形状，该形状对应于插入件顶部表面208，但是比插入件顶部表面208更大型(例如，更大)。还描绘从刀边缘104和插入件顶部表面208的凹入高度。在示例性方面中，凹入可以具有0.01mm和10mm之间的距离。如所讨论的，对于较厚的材料，凹入可以增加，且对于较薄的材料，凹入可以减小。类似地，可以基于材料的可压缩性来调节凹入。

该一个或多个芯凸缘孔214围绕插入件206的周界定位并在空间209的距离内，以允许真空压力从芯部分202传送至刀部分102。芯凸缘孔的数量可以基于插入孔的形状而变化。例如，可以设想，在示例性方面中，对于插入件206的每一个主表面可以存在至少一个芯凸缘孔。密封通道216抑制芯部分202和刀部分102之间的不期望的压力损失。

图6描绘根据本文的各方面的来自图5的区域6的刀边缘104的细节图。刀部分102从外表面110和内部刀表面112的相交处形成刀边缘104，其形成斜的刀边缘。内部刀表面112从插入孔表面108成角度地偏移，使得刀边缘104从部分地由插入孔表面108形成的空间209偏移。在示例性方面中，这种横向偏移允许切割的第一材料与空间209接合，以在第一材料和工具100之间形成真空密封。此外，在示例性方面，与由插入孔表面108和竖向外表面110的相交形成的边缘相比，斜的刀边缘导致第一材料的更少的表面剥落。

图7描绘根据本文的各方面的真空辅助切割工具和焊接系统700。该系统包括角形物702、支撑表面704、图1-6的工具100、灯706以及真空源708。为了说明的目的另外描绘了根据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提供压缩力。在第一示例中，角形物702有效地将第一材料710压靠在工具100的刀边缘上，以从材料的较大部分切割第一材料710。在该操作中，角形物702可以通过液压、气动或其它机械装置在至少z轴(如在图7中描绘的)上移动。角形物702的远端的尺寸确定成接纳在工具100的刀边缘内，或者其尺寸确定成接纳在工具100的刀边缘上方并且覆盖工具100的刀边缘。例如，角形物702的远端可以是平坦的并配置成在刀边缘的所有位置上与工具100的刀边缘接触以保证完全切穿该材料。因此，公共角形物702可以用于各种刀边缘构型。在示例性方面中，第二示例包括角形物702的远端，该远端配置成接纳在工具100的刀边缘的周界内，以实现剪切型切割。

角形物702还预期与超声波发生器联接，超声波发生器允许角形物702将超声波能量传送到第一材料710和第二材料712，以在两种材料之间产生超声波焊接。例如，如后文将在图8中讨论的，在角形物702对第一材料710施加压缩力以从较大的材料源切割第一材料710之后，第二材料712可以定位在工具100上，保持第一材料710在插入孔中抵靠着插入件顶部表面。角形物702然后可以对分层的第一材料710和第二材料712施加压缩力，同时将超声波能量传递到分层的材料。该分层的材料由插入件的顶部表面支撑。这种布置有效地将两个层联接在一起。

可选地或另外地，可以设想，角形物702可以有效地将热能传导到该分层的材料。例如，可以设想，热激活粘合剂(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之间，其可以通过在该示例中由角形物702提供的热能来激活。此外，可以设想，可以在第一材料710和第二材料712之间提供另一种结合剂(例如，粘合剂)，使得仅仅通过角形物702施加压缩力保证它们之间的结合。

灯706被设想为对准辅助物。例如，可以设想，灯706有效地从背光视角照亮刀边缘。例如，灯706定位在支撑表面704下方，使得当材料被定位在支撑表面704上工具100处时，灯706照亮材料和工具100。当光从材料的面向工具的侧到材料的面向角形物702的侧而穿透材料时，该照亮允许材料的视觉对准。当光在刀边缘处模糊时，刀边缘处的对比度变化通过材料提供关于刀边缘相对于材料的位置的视觉指示。因此，如果材料旨在在特定位置处被切割，则可以通过灯706的背光效果来实现对准。灯706可以是任何光源，例如发光二极管。

真空源708是真空发生器。真空可以通过气动效应(例如，柯恩达(coanda)效应、文丘里(veturi)效应)或通过机械装置产生。真空源708例如通过软管或管子与工具100流体地联接。真空压力可以与工具的基部部分联接，如先前讨论的。真空源708可以间歇地操作或连续地操作。

第一材料710可以是任何材料，例如织物、泡沫、皮革或膜。例如，第一材料710可以是针织或编织基板，图案被印刷、压花、刺绣或类似地到该针织或编织基板上。例如，在示例性方面中，第一材料710可以是标签或其它标记。此外，第一材料可以是旨在粘附到鞋类物品的一部分(例如，鞋舌元件)的标记。然而，另外的物品和位置在本文提供的范围内，并且具体实施方式不是限制性的。第二材料712可以是任何材料，例如织物、膜、泡沫、皮革及类似物。例如，第二材料712可以是由聚合物基材料形成的针织或编织材料。在示例性方面中，第一材料710和第二材料712是响应于在示例性方面中使用角形物702将材料联接在一起的超声波焊接的材料。

图8描绘根据本文的各方面的用真空辅助切割工具进行制造的方法的流程图800。在框802，第一材料被定位在真空辅助切割工具之上。例如，其上设置有标志的材料可以定位成使得标志面向真空辅助切割工具。这允许一旦第一材料固定到第二材料就暴露标志，而不必在工具中重新定位第一材料。该定位可以通过激活光源以使材料在工具处背光来实现。如上面讨论的，背光允许材料相对于工具的视觉对准。

在框804，用工具的刀边缘切割第一材料。例如，角形物可以将压缩力施加至进入工具中的第一材料。当施加力时，刀边缘从较大的材料源切割第一材料。如先前提供的，角形物可以覆盖刀边缘，使得角形物能够在刀边缘的全部(大体上全部)处向第一材料提供压缩力。

在框806，真空压力被施加至第一材料。如关于图1-5讨论的，真空压力通过工具施加。该真空压力提高了切割的质量并且将材料保持在用于切割的设定位置中。真空压力可以通过工具连续地施加或根据需要施加。例如，在将第一材料与工具对准时可以省略真空压力，然后一旦切割第一材料则施加真空压力。可选地，在示例性方面，可以在对准第一材料之后但在切割第一材料之前施加真空压力。

在框808，当第一材料保持在刀边缘之间并由工具的插入件支撑时，第二材料定位在第一材料上方。真空压力将切割的第一材料拉动到该位置并且可移除地将第一材料保持在该位置中。光源可以再次用于相对于保持第一材料的工具对准第二材料。另外地或可选地，可以相对于工具提供一个或多个视觉引导件和/或机械引导件以帮助第二材料(和/或第一材料)的对准。

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)之间被压缩。压缩可以伴随有超声波能量，以在两种材料之间引起超声波焊接，如在框812中提供的。可选地，如上面提供的，压缩力可以用于设置粘合剂，或者可以施加热能以设置热激活粘合剂。

根据前面所述，将看出的是，本发明是很好适合于实现上文提出的所有目标和目的连同明显的并且对于结构是固有的其他优点的发明。

将理解的是，某些特征和子组合具有实用性并且可被采用而不参考其他特征和子组合。这是权利要求的范围所预期的并且在权利要求的范围内。

虽然结合彼此讨论了具体的元件和步骤，但是应理解，本文中提供的任何元件和/或步骤设想为可与任何其他元件和/或步骤组合，而不管其明确规定，同时仍在本文提供的范围内。由于许多可能的实施方式可以由本公开形成而不背离本公开的范围，因此应理解，本文中陈述的或附图中示出的所有内容被理解为说明性的而不是限制性意义。

如本文所使用的并结合列出在后文中的权利要求，术语“任何权利要求”或所述术语的类似的变体旨在被理解成使得权利要求的特征可以以任何组合的形式被组合。例如，示例性权利要求4可以指示权利要求1至3中的任一项的方法/装置，权利要求4旨在被理解成使得权利要求1和权利要求4的特征可以被组合，权利要求2和权利要求4的元件可以被组合，权利要求3和权利要求4的元件可以被组合，权利要求1、权利要求2以及权利要求4的元件可以被组合，权利要求2、权利要求3以及权利要求4的元件可以被组合，权利要求1、权利要求2、权利要求3以及权利要求4的元件可以被组合，和/或其它的变体。而且，如通过上面提供的示例中的一些指出的，术语“任何权利要求”或所述术语的类似的变体旨在包含“权利要求中的任一项”或这样的术语的其它变体。