Shoe insert manufacturing equipment

【発明の詳細な説明】 靴インサートの製造装置 本発明は、請求の範囲第１項の前提部に記載の靴インサートの製造装置に関し、より詳しくは、請求の範囲第２項の前提部による足の形状（topography）を登録する装置並びに請求の範囲第８項に記載の靴インサートの製造装置に関する。 整形靴インサート(orthopedic shoe inserts)を製造する場合、一方では、足、より詳しくは足の裏の形状を測定する装置が必要であり、他方では、この測定に従って（必要ならば、この測定に、意図した修正を施して）靴インサートを製造する手段が必要である。 靴インサートを経済的に製造するには、測定手順と製造とを一致させることが好ましい。 欧州特許 EP-A-0 071 386 から、足の裏の形状を測定装置上で最初に検出する装置が知られている。 測定装置は、主として、ばねの作用により上方に押圧されている複数の測定ピンを有している。 該ピンが設けられた表面上に、上方から足が置かれ、ピンは、 足の裏の形状に従って押し下げられる。 ピンは、クランプ装置によりそれらの位置に拘束され、これによりピン端により形成される表面が、足の裏からの原型（ negative）を表す。 このようにして得られるパターンが、次に、これをＸＹ平面内で１本１本の線で走査する装置に導入される。 ＸＹ平面内での検出器の移動方向に平行に、フライス切削工具が靴インサート素材上で移動される。 検出器により検出されたパターンの高さ情報が、フライス工具に機械的に伝達される。 検出器によるパターンの検出に同期して、靴インサートが素材から削り出される。 この既知の装置には種々の欠点がある。 多数のピンおよびそのクランプ装置を用いるパターンは非常に複雑である。 その上、全ての測定点で同じ測定条件を達成するには、全てのピンはできる限り正確に移動しかつ同じばね圧力を受けることが必要である。 フライス切削工具への機械的直接連結のため、過誤が靴インサートに直接的に伝達されることがあり、これらの過誤が認識される場合には手作業で手間をかけて修正しなければならない。 パターンはクランプされた状態で製造装置に導入されなくてはならない。 このため、搬送中にパターンが変化してしまう危険性を最小にするには、製造装置の近くの場所で測定を行なうことが必要になる。 １本１本の線でフライス切削することによる製造は、線の各端でフライス切削工具が素材材料を離れるときに素材材料を破壊する虞れがある。 高品質の作業を行なうには、フライス切削機械は、一方向にのみフライス切削しかつ各線のフライス切削後にフライス切削工具の空の戻り移動を入れなければならないという別の欠点もある。 最後に、素材の縁部での素材の最後の残留リブがフライス切削工具により破壊されてしまうという特別な危険も存在する。 このようにして製造される靴インサートの破壊された縁部は、加工し直さなくてはならない。 従って本発明の目的は、容易に転写できかつ使用できる形態で足の裏の測定結果を得ることができ、かつ実質的な自動転写後に制御が行なえる靴インサート製造装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、簡単な構造からなりかつ好ましくは電気信号の形態で測定結果を供給する測定装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、既知の装置の上記欠点の少なくとも１つを防止できる靴インサート製造装置を提供することにある。 このような装置は請求の範囲第１５項に記載されている。 足の裏の測定装置および靴インサートの製造装置は、それぞれ請求の範囲第１項および第８項の主旨である。 好ましい実施形態がそれぞれの実施態様項に記載されている。 従って、装置は、本発明による測定装置と、靴インサート製造装置と、測定装置から得たデータを製造装置の制御データに変換するデータ処理ユニットとを有し、かつ必要ならば例えば円滑化および整形矯正等の修正を行なうこともできる。 本発明の測定装置は、足の裏は、この上を摺動する１つまたは幾つかのセンサにより１本１本の線で走査されるという特徴を有する。 優れた点は、例えば踵から爪先にかけてワンパスのみでよく、このため充分に多数のセンサが並んで取り付けられている。 本発明による製造装置は、実質的に螺旋形態で作動する。 従って、端部で除去すべき薄いリブについての前述の問題は、中央のそれほど厳格ではない円錐体部分に軽減される。 以下、添付図面を参照して、本発明の例示実施形態を説明する。 第１図は、製造装置の全体を示す斜視図である。 第２図は、製造装置の主要部を示す斜視図である。 第３図は、センサおよびその関連部品を示す斜視図である。 第４図は、支持モデルの断面を示す斜視図である。 第５図は、足を載せた状態を示す平面図である。 第６図は、製造装置の電気−機械的機能を示す斜視図である。 第７図は、製造装置の電気−機械的機能を示す斜視図である。 第８図は、作動経路を示す斜視図である。 第９図は、工具係合の幾何学的構成を示す説明図である。 第１０図は、終端部品としての截頭円錐体を備えた円形テーブル上での加工の詳細を示す斜視説明図である。 第１１図は、内側または外側からの機械加工を示す斜視説明図である。 第１２図は、複合テーブル上での１本１本の線での加工により生じる欠点を示す図面である。 測定装置の外形は、２つの側方ボックス１、２と、これらの間に配置された有効測定装置と、それぞれ前後の前カバー３、４とにより形成される。 互いに向かい合ったボックス１、２の２つの壁は、後述の作用ユニットのワイヤロープ格子ＡおよびセンサユニットＢからなる有効測定装置を支持している。 ワイヤロープ格子Ａは、引張り軸５、逆転軸６、２つの調節軸７、８およびワイヤロープ９からなる。 逆転軸６および調節軸７、８は、ボックス１、２の壁の孔内に枢支されている。 引張り軸５は長手方向の孔内に支持されており、かつ２つのねじ１０によりボックス１、２のリブ１１、１２に対して調節可能である。 この調節可能性により、それぞれ引張り軸５および逆転軸６に取り付けられかつ張力の付与によりぴんと張られた格子を形成するワイヤロープ９に予張力を付与できる。 凹溝が形成された調節軸７、８は、ロープトランク(rope trunks)９ からなる規則的格子およびギャップが形成されるように、ロープ９のトランクの平行性を保証する。 ワイヤロープ格子Ａは測定プラットホームを形成し、測定すべき足は、その長手方向軸線がワイヤロープの軸線に対して平行になるようにして、プラットホーム上の中央に置かれる。 次に、被験者の他方の足が、２つの隣接ボックス１、２ のうちの一方のボックスの上に置かれる。 ワイヤロープ格子Ａのギャップを通るセンサ１３は、足の裏の長手方向セクションを測定する。 センサ１３はセンサユニットＢの一部であり、次のように作動する。 ベアリングブシュ１５を有し、２つのガイド軸１６、１７上に取り付けられておりかつ歯付きベルト１８により変位される、スライドとして形成された基礎本体１４は２つの支持板１９を支持しており、該支持板１９は、２４個のセンサ１ ３が回転可能に取り付けられた軸２０を備えている。 スペーサブロック２１により分離されたセンサ１３は、伸長ばね２２により作動位置に引き寄せられている。 伸長ばね２２は軸２３に掛けられている。 測定が行なえるようにするため、各センサ１３は、バー２４のリンクを介して、個々にリニアポテンショメータ２５に接続されている。 ガイド軸１６、１７は、これらの両端部がアングル部材２６、２７にボルト止めされており、これらのアングル部材２６、２７自体は、ボルトおよびナットによりボックス１、２に固定されている。 一方のアングル部材２６はステップモータ２８を支持し、他方のアングル部材２７は撓みホイール２９（第１図参照）を支持している。 ２つのバー３２、３３が連結されている２つのレバー３０、３１は、ボルト３ ４、３５により直立支持体３６、３７に回転可能に取り付けられており、かつローラ３８、３９により両端位置に移動され、これにより、センサユニットＢの空ストローク中にセンサ１３を下降させる。 ローラ３８、３９は、ねじにより、ボックス２の一方の側壁に取り付けられている。 ステップモータ２８は、センサシステムＢを、足の下の踵４１から爪先４３を越えて引き出し、各センサ１３は、一セクションの足形を長さポテンショメータ２５に伝達する。 測定されたデータは、クロック態様でステップモータ２８に同期的に読み取られ、かつアナログからデジタルに変換される。 他方の足は、ボックス１または２のいずれか一方のボックス上に置かれる。 本発明の装置は、足の形状を、セクションの形態でデータファイルに記憶する。 足には、下面が開放した薄壁支持モデル４０の形態をなす整形矯正体を配置することができる。 センサ１３はまた、支持モデル４０の内部形状を検出しかつ同時に矯正体を登録する。 図示の電気−機械的センサ以外のセンサの使用も考えられる。 例えば無接触センサの使用により測定を行なう、光または音の反射および／または高さの値の電気信号への種々の変換を使用できる。 これらのものとして、例えば、増分値または絶対値を測定する無接触センサまたは誘導、光学または静電容量を使用するものがある。 また、少数（極端な場合には１つ）のセンサの使用を考えることもできる。 その場合には、センサは、測定セクションを数回走査し、これにより、各パスにおいて足の裏の異なるラインを走査する。 格子Ａ用のワイヤロープ９の代わりに、種々の材料からなる紐または厚いバーを用いることもできる。 測定装置により得られるデータ（該データは、最初はアナログ形態で入手される）は、データ処理ユニット（図示せず）により登録されかつ後述のようにして製造装置用制御信号に変換される。 前記データ処理ユニットには、既知の標準部品、例えばＡ／Ｄ変換器および小形コンピュータ（パソコン）を使用できる。 最も容易な場合には、測定値および機械制御を登録するための、市場で良く知られたインターフェースを備えた現在購入可能なパソコンを使用できる。 また、処理ユニットを、ポータブルデータキャリヤにデータを記憶できる測定装置に接続することを考えることもできる。 これらのデータは、製造装置に適当に艤装および接続できる制御ユニットに読み込まれる。 データの必要な計算および可能な後処理が、１つのユニットまたは他のユニットで行なわれる。 ポータブルデータキャリヤの代わりに、任意の形式のデータ転送を使用できる。 測定データの、製造用制御データへの純粋な変換に加え、スクリーン上での光学的測量、足の整形矯正体の意味での再処理、および／または既知のプログラムの使用によるデータの円滑化または他の任意の有効な操作を行なうことができる。 第６図〜第１２図には、靴インサートの製造装置が示されている。 ベース１０１および２つの柱状マウンティング１０２、１０３からなる装置の支持体は、４つのボルト止めカバー１０４、１０５、１０６、１０７により包囲されかつ次の機能群、すなわち、 ・アクチュエータＣを備えた円形テーブル ・アクチュエータＤを備えた半径方向軸 ・アクチュエータＥを備えた補間軸（interpolation axis） を収容しており、これらは支持体にボルト止めされている。 また、カバー１０６は制御ボタン１０８のフィールドを支持しており、かつカバー１０５の後ろには電気制御ユニットのボックスが隠されている。 アクチュエータＣを備えた円形テーブルは、２段の歯付きベルト機構により駆動される。 ベース１０１に対向して支持アングル部材１１１にボルト止めされたステップモータ１１０は、第１ギヤ段の駆動ホイール１１２を介して歯付きベルト１１３を駆動する。 固定支持ネック１１５に取り付けられた二重中間ホイール１１４が駆動される。 支持ネック１１５は、そのフランジを介してマウンティング１０３にボルト止めされている。 中間ホイール１１４は、セットカラー１１６ により、軸線方向の所定位置に保持される。 第２ギヤ段では、歯付きベルト117 が、中間ホイール１１４と、円形テーブルの軸線１１９の駆動ホイール１１８とを連結する。 円形テーブルの軸１１９は、２つのボールベアリング１２０によりマウンティング１０３に支持される。 軸１１９は中空軸の形態に作られ、その前端部には平らなフランジ１２１が設けられている。 該フランジ１２１には、円形テーブル１ ２２の中央孔が、スターホイール１２４を備えたスピンドルにより張力が付与される雌ねじ１２３を備えたディスク上に配置されるようにして取り付けられる。 作動ゾーンにおいて、円形テーブル１２２は、マウンティング１０３の外面に取り付けられた支持体１２６を備えた支持ローラ１２５により支持される。 同じ支持体１２６はまた、円形テーブル１２２に設けられた孔１７１により円形テーブル１２２の角度を割り出す機能をもつセンサ１２７を支持している。 アクチュエータＤを備えた半径方向軸は、支持アングル部材１２９によりベース１０に取り付けられたステップモータ１２８により駆動される。 アクチュエータは、矩形ねじが設けられたスピンドル１３０およびナット１３１からなる。 スピンドルはモータ軸にキー止めされかつアキシャルベアリング１３２を介してモータの前面に支持され、ナットは、半径方向移動を案内する摺動板（sledge）１ ３３にボルト止めされている。 摺動板１３３は、機械のベース１０１でリブにボルト止めされた２つのガイド軸１３５、１３６上でスライドベアリング１３４を介して摺動する。 また摺動板１３３は、ピラー１３７上に、補間アーバＥを駆動するステップモータ１３８を支持している。 作業工具の半径方向位置は、摺動板３３により、端スイッチ３９ 上で割り出される。 アクチュエータＥを備えた補間アーバは、スライドベアリング１３４を介してガイドスピンドル１３５、１３６のうちの一方のガイドスピンドルにヒンジ連結されたロッカー１４０からなる。 ロッカー１４０は、その下端部にプラットホームを有しており、該プラットホームにはスピンドル駆動モータ１４１が取り付けられている。 モータ１４１の軸には平ベルトホイール１４２が支持され、該ベルトホイールは、平ベルト１４３を介して工具スピンドル１４５のベルトホイール１４４を駆動する。 工具スピンドル１４５は中空であり、かつ２つのねじ１４７によりロッカー１４０のプラットホーム１４０ａに取り付けられたスピンドルケージ１４６ 内に、ローラベアリングを介して支持されている。 工具スピンドル１４５は、その前側のグリップに作業工具１４８を支持しており、作業工具１４８は、ねじ１ ４９によりスピンドル１４５に引き付けられている球状前方部を備えた円筒状硬質金属研摩本体である。 ステップモータ１３８（該ステップモータは、フォーク状部品１５０を介して、軸ねじ１５１により摺動板１３３のピラー１３７にヒンジ連結されかつアキシャルベアリング１５２が設けられている）は矩形ねじスピンドル１５３を駆動し、該スピンドル１５３は、ロッカー１４０で２つのベアリング１５４に枢着された枢動可能なナットを支持する部分にキー止めされている。 ピラー１３７上のフォーク状部品１５０は、ロッカー１４０の位置、従って補間アーバＥの位置を割り出す端スイッチ１５５を支持している。 円形テーブル１２２は、機械から容易に取り外して作業テーブルに移し、素材を取り付けることができる。 素材１５６は、それぞれの靴インサートのサイズに対応するマーク上に位置決めされかつ両面接着テープにより円形テーブル１２２ に固定される。 後で、円形テーブル１２２は機械に再位置決めされかつスピンドル１２４およびディスク１２３によりボルト止めされる。 両足の形状を収容しているデータファイルが、インターフェースを介して制御ユニットに読み込まれる。 作業工程が開始されるとき、先ず、全ての軸がゼロにリセットされ、次に制御ユニット１０９が最初にスピンドルモータ１４１を、次に円形テーブル１２２を、最後に半径方向軸Ｄを始動させる。 ２つの素材５６を支持する円形テーブルＣが矢印１５７の方向にゆっくり回転する間、半径方向軸Ｄは、円形テーブル１２２の外周１５９から、その中心１６ ０に向かって移動する。 この作業工程は、円形テーブル１２２上に螺旋を描く（ ディスクプレーヤの機能と同様である）。 工具のトラックが足の裏の幾何学的形状に一致するやいなや、補間軸Ｅが、定められたフットレスト（足載せ）を、素材１５６に機械加工することを開始する。 作業工具１４８が素材１５６を円形テーブル１２２から引き裂くことを防止するため、スピンドル１４５の軸は円形テーブルの軸に対して少なくとも１５°の角度１６１だけ傾けられ、これにより、作業工具１４８の円筒状部分が、切断圧力１７２の成分１６２により、素材１５６を円形テーブル１２２の方向に押圧する。 材料の適合性に基づいて、素材１５６の加工は、前進および工具回転の同じ作業方向１５７または逆の作業方向１５８に行なわれる。 作業工程の終時に、対をなす素材１５６の常時最も高いゾーン、すなわち両足の足弓に対応する截頭円錐状部分１６３が加工され、これにより、小さな切削深さのため縁部が裂ける危険は殆どなくなる。 また、加工される最後のゾーンは、 足弓１６４を形成し、かくして十字テーブル上での１本１本の線で加工される直線状ストリップ１６５より素材１５６上で一層安定している。 円形テーブル上での加工により、中心１６７から外周１５９に向かう加工も可能になる。 また、作業工具を螺旋状に移動させることおよび不動テーブル上に素材を保持することもできる。 螺旋運動は、２つの直線運動、好ましくは互いに垂直な直線運動を組み合わせることによっても実現できる。 この場合、工具の運動と、テーブルの他方の運動とを使用することもできる。 製造装置についての上記説明から、１つの作業工程で、１つのみの靴インサートではなく、２つの靴インサートを製造できることは明白である。 上記説明から、当業者ならば、本発明の保護範囲から逸脱することなく本発明を改変できるであろう。

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