具有侧向错开的叠片的叠片块的制作方法

1.本发明涉及一种用于校准装置的叠片块，该校准装置用于校准挤压型材。本发明还涉及一种用于制造这种叠片块的方法、一种用于增材制造这种叠片块的系统以及一种相应的计算机程序和数据组。


背景技术：

2.校准装置用于校准挤压的环形型材，例如管型材。在制造这种型材时，首先在挤压机中产生用于制造型材的所需塑料熔体。然后将产生的塑料熔体挤压通过挤压机的出口喷嘴，该出口喷嘴规定了型材的形状。然后，从挤压机的出口喷嘴出来的型材通过校准装置，该校准装置尺寸精准地将仍被加热的型材重塑。
3.由de 198 43 340 c2已知这样的一种用于确定挤压型材尺寸的校准装置。在此教导了可变地可调节的校准装置，其被构造用于校准具有不同管直径的挤压的塑料管。校准装置包括壳体和圆形地布置在壳体中的多个叠片块，这些叠片块的叠片可以相互嵌接。相互嵌接的叠片形成具有圆形校准开口的校准笼，要校准的管被引导通过该校准笼(特别是参见de 198 43 340 c2的图1和图2)。在校准过程期间，负压力从外部作用到管型材上。通过负压力，将管型材的外壁抽吸到叠片块的叠片上。每个叠片块都与致动装置耦接，该致动装置被设置用于使得相应叠片块各自地径向位移。以这种方式，可以根据需要相应地调节由多个叠片块形成的圆形校准开口的有效横剖面。
4.在de 198 43 340 c2中描述的叠片块分别由多个叠片块构成，这些叠片串在彼此间隔开地布置的两个承载杆上。为了在相邻的叠片之间保持所需的距离，使用了间隔套筒(也参见de 198 43 340 c2的图3)。图1中还示出了串连的叠片块的示例。图1中所示的叠片块10包括多个叠片12和间隔套筒14，它们沿着两个承载杆16交替地串连。这种串起的叠片块制造起来很费力，因而成本很高。
5.与上述的成串的叠片块不同，此外已知具有封闭的承载结构(或背脊结构)的叠片块。图2a、2b和2c示出了这样的叠片块的示例。叠片块20包括多个叠片22，这些叠片由块状地形成的背脊结构24承载(参见图2a中的3d视图)。块状的背脊结构24在此以实心体(例如杆状体)的形式实现。由wo 2004/103684 a1已知具有封闭的背脊结构的叠片块的其他示例。这种叠片块可以一体地构造。它们可以通过合适的处理方法(例如铣削、切割)由一个材料块成本有利地来制造。然而，也可以考虑使用铸造方法来制造叠片块20。
6.叠片块20的叠片22沿着承载结构24的纵向方向直线地彼此相继地布置(参考图2b)。这意味着，各个叠片22的接触面23在叠片块20的内侧上形成直线的走向，所述接触面在校准过程期间与待校准的型材的外表面接触。另外，叠片块20的叠片22形状相同地构造，且横向于承载结构24的纵向方向分别具有本身对称的横截面(参考图2c)。
7.在装入校准装置30中的状态下，如在图3中所示范地示出，叠片块20相对于待校准的型材33沿圆周方向布置，并形成校准开口32。在此，每一叠片块20的叠片22插入分别邻接的叠片块20的沟槽26中，从而总体上产生叠片块20的相互嵌接的布置。可以通过致动装置
34来调整叠片块20彼此嵌接的程度，这些致动装置分别与叠片块20耦接，以便在径向方向(亦即垂直于待校准的型材33的进给方向)上移动叠片块20。这样就可以使得校准开口32的有效横截面相应地适配于待校准的型材33。在de 198 43 340 c2中亦介绍了如在图3中所描述的校准装置30。
8.图4a示意性地示出相邻叠片块20的叠片22的彼此嵌接。如图4a中所示，在叠片块20之间分别产生交叉边缘40。交叉边缘40是在校准开口的轮廓中的边缘，这些边缘是通过相邻叠片块20的彼此相对弯折的接触面23而产生的。因此，用于管状型材的校准开口的有效横截面通常不是精确地圆形，而是具有多边形的形状。叠片块20彼此分开得越远，则叠片块20之间的交叉部40变得越弱。
9.图4b示出相邻叠片块20的叠片22的嵌接，其中，叠片块20彼此分开一段距离，使得相互嵌接的叠片的弯曲接触面23形成校准开口的圆形有效横截面—基本上没有交叉边缘。在所示情况下，叠片22仅还略微插入到相邻叠片块20的沟槽中，其中，每一叠片的侧向叠片端25基本上与分别相邻的叠片块的叠片22的接触面23齐平地终止。通过在校准过程期间从外部作用到待校准的型材上的负压力，将型材的外壁稍微压入(或吸入)叠片块20的沟槽中。在叠片22的侧向叠片端25伸入沟槽中的所在位置，在型材外壁的表面上产生了划痕。
10.当经过校准装置30的校准开口32进给待校准的型材时，划痕在待校准型材的表面上产生痕迹。因此，在校准圆柱型材(例如管型材)时，即使在如此大地打开校准开口以致其不会形成交叉边缘40，校准笼在校准期间仍会旋转。通过旋转，大大地消除了在型材表面上所产生的痕迹。然而，旋转校准笼需要校准装置的复杂且成本高昂的构造。校准笼必须适当地安置和驱动。此外，这种构造的许多可移动的部件需要封闭校准笼，以便限制潜在的风险。


技术实现要素：

11.因此，本发明的目的是提供用于校准装置的叠片块，其减少或消除了结合现有技术介绍的问题。特别地，通过本发明要能实现无旋转地校准圆柱形型材，其中，实现了型材的高表面质量。
12.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于校准挤压型材的校准装置的叠片块。叠片块包括承载结构和叠片结构。叠片结构具有多个叠片，所述叠片通过沟槽彼此间隔开，且沿承载结构的纵向方向布置，其中，相邻叠片在纵向方向上相对彼此侧向错开地布置。
13.挤压型材可以为塑料型材。挤压的塑料型材可以为环形型材。特别地，塑料型材可以为管型材。通过叠片相对彼此的错开，叠片在纵向方向上成扇形散开地布置。如果将叠片块安装到校准装置中，则承载结构的纵向方向相应于待校准的(已挤压的)型材的挤压方向(进给方向)。
14.在一个变型中，每一叠片可以在叠片块的内侧上具有接触面。通过叠片相对彼此的错开，叠片或叠片的接触面可以参照承载结构的纵向方向呈现出对角线的或波浪形的走向。叠片块的内侧是叠片结构的背离承载结构的侧面。叠片的接触面是指那些在安装到校准装置中的状态下形成校准开口并与待校准型材的外表面接触的表面。叠片的接触面沿着承载结构的纵向方向的布置，也可以遵循锯齿形或其他类型的走向。
15.每一叠片都可以横向于承载结构的纵向方向具有横截面，其中，至少一些叠片的横截面本身不对称。叠片横截面的不对称性是以叠片块的对称平面为参照的，该对称平面垂直于叠片的接触面且在纵向方向上居中地穿过承载结构延伸。不言而喻，本身不对称的叠片中的接触面优选地亦可参照所述对称平面不对称。
16.在安装到校准装置中的状态下，承载结构的纵向方向可以相应于已挤压(待校准)的型材的进给方向。换句话说，校准装置的每一叠片块的承载结构平行于校准装置的中心轴线延伸。
17.承载结构和叠片可由相同材料或不同材料所制成。特别地，承载结构和/或叠片可以由金属材料或聚合物材料所组成。承载结构和叠片结构可以构造成一体的构件。替代地，承载结构可以包括至少一承载杆，叠片块的各个叠片沿着所述承载杆在纵向方向上串起。
18.叠片块可以借助3d打印来制造。替代地，叠片块可以例如经由铣削、钻孔、切割或借助铸造方法来制造。
19.根据发明的另一方面，提供一种用于校准挤压型材的校准装置。校准装置包括多个根据本发明的叠片块，其中，叠片块相对彼此布置以形成校准开口。校准开口可以基本上相应于待校准的(已挤压)型材的外部轮廓。
20.校准装置可以包括多个致动装置，其中，每一致动装置分别与叠片块耦接，以便各自地致动每一叠片块。
21.根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造根据本发明的叠片块的方法。用于制造叠片块的该方法至少包括通过3d打印或通过增材制造方法来制造叠片块的步骤。采用3d打印方法或增材制造方法的叠片块制造在此可以包括逐层地激光烧结或激光熔化材料层，其中，根据要产生的叠片块形状依次地(顺序地)覆设材料层。
22.该方法还可以包括以下步骤：计算叠片块造型(cad数据)，和可选地，将3d造型数据转换为用于3d打印或增材制造的相应的控制指令。
23.所述方法可以包括将叠片块制造为整体构件。然而不言而喻，根据一种替代的变型，所述方法可以包括，各自地制造每一叠片(例如分别具有贴靠的接条部件)，且沿着至少一个承载杆在叠片块的纵向方向上串起叠片。
24.根据另一方面，提供了一种用于制造叠片块的方法，该方法包括以下步骤：建立描绘如上所述的叠片块的数据组；并将数据组储存在储存装置或服务器上。该方法还可以包括：将数据组输入到处理装置或计算机中，该处理装置/计算机控制用于增材制造的装置，从而该装置制得在数据组中描绘的叠片块。
25.根据另一方面，提供一种用于叠片块的增材制造的系统，该系统具有：用于产生描绘如上所述的叠片块的数据组的数据组产生装置；用于储存数据组的储存装置；和处理装置，其用于接收数据组，并控制用于增材制造的装置，从而该装置制造在数据组中描绘的叠片块。储存装置可以是u盘、cd
‑
rom、dvd、储存卡或硬盘。处理装置可以是计算机、服务器或处理器。
26.根据另一方面，提供了一种计算机程序或计算机程序产品，其包括数据组，在由处理装置或计算机读取数据组时，这些数据组引起处理装置或计算机控制用于增材制造的装置，从而用于增材制造的该装置制得如上所述的叠片块。
27.根据另一方面，提供了一种计算机可读的数据载体，在该数据载体上储存了上述
计算机程序。计算机可读的数据载体可以是u盘、cd
‑
rom、dvd、储存卡或硬盘。
28.根据另一方面，提供了一种数据组，其描绘了如上所述的叠片块。该数据组可以储存在计算机可读的数据载体上。
附图说明
29.借助于以下附图介绍本发明的其他优点、细节和方面。
30.图1是根据现有技术的用于校准装置的叠片块的3d视图；
31.图2a
‑
2c是根据现有技术的用于校准装置的另一叠片块的视图；
32.图3示出了根据现有技术的校准装置；
33.图4a
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4b是多个相互嵌接的叠片块的示意图；
34.图5a
‑
5c是根据本发明的叠片块的视图；
35.图6是根据本发明的另一叠片块的视图；
36.图7是根据本发明的又一叠片块的视图；和
37.图8是用于制造根据本发明的叠片块的方法的流程图。
具体实施方式
38.在开头已经结合现有技术讨论了图1至4b。参考那里的描述。
39.结合图5a至5c，现在将进一步地介绍根据本发明的用于校准装置的叠片块100的范例。
40.图5a示出叠片块100的3d视图。叠片块100包括承载结构(背脊结构)120和叠片结构110。承载结构120用作叠片结构110的承载体。
41.叠片块100还可具有耦接装置(图5a中未示出)。耦接装置被设置用于与校准装置的致动装置耦接。致动装置同样在图5a中看不见。根据一个实施方式，耦接装置可以具有彼此间隔开地布置的两个或更多个螺纹孔。螺纹孔可以内置地构造在承载结构中。
42.承载结构120设计为实心本体。承载结构120在垂直于纵向方向l的横截面中具有矩形轮廓。代替实心构造，叠片块100亦可具有多个承载杆，叠片112固定在这些承载杆上(参见图1)。
43.现在将在下面进一步地介绍根据本发明的叠片块100的叠片结构110。叠片结构110包括多个叠片112，这些叠片在承载结构120的纵向方向l上彼此间隔开地布置。相邻叠片112通过相应的沟槽114彼此分开。在图5a所示的实施方式中，每一叠片112都具有在相对于纵向方向l的横截面中呈三角形的轮廓。每一叠片112都在其背离承载结构120的一侧(内侧)具有接触面113。在其长度方面(横向于纵向方向l的延展)，接触面113通过每一叠片112的相应的侧向叠片端116所界定。叠片112的接触面113是叠片结构110的在校准时与待校准型材的外表面接触并将其塑形的那些表面。接触面113可以优选地与待校准型材的轮廓相对应。例如，接触面113可以稍微弯曲的设计。接触面113的曲率可以与管型材的外表面(外壁)相匹配。根据应用而定，叠片112的接触面113亦可为平坦的，或具有其他的曲率。同样地，叠片块100亦可具有可以不同于在此所介绍的三角形横截面轮廓的叠片形状。
44.下面将进一步地介绍各个叠片112在叠片结构110内部的布置。叠片112彼此侧向错开地布置。这导致叠片112在承载结构120的纵向方向l上呈扇形布置。如果把叠片块安装
到校准装置中，则承载结构120的纵向方向l对应于待校准的(已挤压的)型材的挤压方向(进给方向)。通过叠片112相对彼此侧向地错开，实现了使得叠片块100的叠片112的叠片端116譬如相对于型材的进给方向倾斜地延伸。
45.图5b示出根据图5a的叠片块100的内侧的正视图。现在将借助图5b再次更详细地介绍叠片112相对彼此的错开。如上所述，每一叠片112都在叠片块100的内侧具有接触面113。叠片112的接触面113可以在长度上(亦即在横向于承载结构的纵向方向l的延展方面)分别相同。替代地，接触面113亦可具有不同的长度(分别通过相应的叠片端116所限定)。叠片112可以相对彼此适当地位移，使得接触面113参照承载结构120的纵向方向l呈对角的或倾斜的走向。类似地，相应的叠片端116亦参照承载结构120的纵向方向l对角地或倾斜地延伸。
46.图5c示出图5a和5b中所描述的叠片块100的横向于叠片块100的承载结构120的纵向方向l的投影。叠片112的相对彼此错开或成扇形散开可从图5c中所示的立体图看见。叠片块100在其一端(前端)具有第一叠片112a，而在其另一端(后端)具有最后的叠片112n。叠片块100在其之间具有多个其它的叠片112。应当指出，在图5c中选择的叠片112的数量仅是示范性的，且为了明了起见，其不等于根据图5a和5b的叠片112的数量。叠片112a以及至少一些其他的叠片112、112n关于叠片块100的对称平面180具有不对称的横截面。叠片块100的对称平面180垂直于叠片112的接触面113延伸，且在纵向方向l上居中地经过承载结构120。通过叠片112a、112、112n的造型设计，叠片112a、112、112n参照承载结构120的纵向方向l成扇形散开。
47.根据图5a至5c中所示的变型，第一叠片112a侧向错开的程度与叠片块100的最后叠片112n错开的程度相同。侧向错开可以通过在相应的叠片112a、112n的接触面的面法线182、184和对称平面180之间的角度183、185来确定。面法线182、184分别居中地位于相应的接触面上。
48.下面将结合图6和图7更详细地介绍根据本发明的叠片块的其他范例。
49.图6示出根据本发明的叠片块200的内侧的正视图。就像根据图5a至5c的叠片块100一样，叠片块200具有承载结构120和叠片结构110。叠片结构110包括通过沟槽114彼此间隔开的多个叠片112。参考上面的相应说明。为了简化目的，叠片块200的在结构和功能上与叠片块100的特征类似或相同的那些特征设有相同的标号。叠片模块200的接触面113的造型可以与叠片块100的接触面113的造型相同。替代地，叠片块200的接触面113的造型可以与叠片块100的接触面造型不同。
50.在叠片112相对于承载结构120的布置方面，叠片块200与叠片块100不同。与叠片块100相反，第一叠片112a的侧向错开程度与最后叠片112n的侧向错开程度不同。类似于根据图5a至5c的变型，叠片块200的相应的叠片端116相对于承载结构120的纵向方向l倾斜地延伸。
51.图7示出根据本发明的叠片块300的另一范例。为了简化目的，叠片块300的在结构和功能上与叠片块100的特征相似或相同的那些特征也设有相同的标号。参见上面的说明。在叠片112相对彼此错开的程度方面，叠片块300同样与叠片块100和200不同。因此，叠片块300的接触面113，并且叠片端116以类似的方式，在承载结构120的纵向方向l上具有波浪形的走向。
52.不言而喻，在图5a至5c以及图6和7中所示的叠片块100、200、300是示范性的。亦可想到在叠片112的造型设计方面和/或叠片在承载结构120上的布置方面的其他变型。特别地，根据本发明的叠片块的接触面113或叠片端116亦可呈现出锯齿形或其他类型的走向。
53.校准装置的每一叠片块100、200、300的承载结构可以平行于校准装置的中心轴线(或在型材的进给方向上)延伸。根据本发明的叠片块100、200、300在校准装置中相对彼此的布置基本上对应于如结合现有技术在图3中所介绍的布置。然而，与现有技术不同，根据本发明的校准装置的每一叠片块的叠片的叠片端并未沿着待校准的型材的进给方向直线地延伸。也就是说，根据本发明，校准装置的每一叠片块的叠片相对彼此错开，使得每一叠片块100、200、300的叠片的叠片端相对于校准装置的中心轴线优选倾斜地延伸和/或呈现出波浪形或锯齿形路径地延伸。由此可以确保，叠片端在待校准型材的外表面(外壁)上所产生的痕迹，在进给经过校准装置的校准开口时被抹平或抹掉。为此不需要旋转校准笼。
54.此外如由图5a至图5c、以及图6和图7可见，叠片块100、200、300的承载结构120与叠片结构110一起整体地设计。可以使用衍生式的或增材式的制造方法来实现叠片块100、200、300的上述造型。此类型的制造方法在图8中示出，且下面将进一步地介绍。
55.因此，使用3d打印方法。在此，在第一步骤s810中，基于上述模拟—其模拟了叠片结构110的合适的拓扑结构—来计算3d造型数据(cad数据)。3d造型数据描述了叠片块100、200、300的造型(特别是错开的叠片布置)。在第二步骤s820中，将计算出的3d造型数据转换为用于3d打印的控制指令。然后，基于所产生的控制指令，在第三步骤s830中借助3d打印方法(例如激光烧结、激光熔融)逐层地构造叠片块100、200、300。金属材料或聚合物材料可用作3d打印用的材料。
56.替代于借助3d打印的制造，还可想到的是，叠片块100、200、300由一个工件(例如通过铣削、钻孔、切割)或通过铸造方法来制造。根据另一替代方案，根据本发明的叠片块100、200、300的叠片112可以分开地制造，且类似于图1中所描述的已知设计，沿着承载杆串起，以便形成叠片块。