运动鞋制造业一直在研究改进运动鞋适配的方法和为个别穿用者量脚 定制适配的运动鞋的方法。为个别穿用者量足定制鞋(customize fitting shoe) 的最古老的方式是根据特殊的个别人的脚定制鞋楦来制作鞋。这与量身定 制或预订衣服是一样的，其价格昂贵，制造过程耗费时间很多。人们曾作 出大量尝试，以将量脚定制带进制鞋业的批量生产市场。
以往批量生产的鞋的量脚定制的障碍是主要影响适配(fit)的部件、 在上面成型鞋的鞋楦形状一直保持不变。通常，制造鞋楦或模子(form)要 考虑以下足部尺寸：足部总长、足部宽度、第一足趾高度、足背轮廓、以 及至少六围长(six girth)的尺寸。惯常做法是利用广泛人群的足部尺寸来 确定统计学上的平均足部特征而成型用于批量生产的鞋楦。理论上这可使 大多数人群配合合适。通常根据穿用者的足部总长和对足部宽度或围长进 行适应性调整来确定尺寸。大多数鞋制造商只为消费者提供有限的长度-宽 度组合的鞋。
制造费用昂贵和需要零售库存妨碍了批量生产商和零售商提供所有范 围内的长度-宽度组合的鞋的尺寸。对于鞋类物品而言，由于每种长度-宽度 组合通常需要唯一的且根据特定的长度-宽度组合严格按比例成型的鞋楦， 从经济角度出发往往也迫使制造商和零售商根据统计学的平均足部尺寸来 提供长度-宽度组合的有限的范围。这种尝试力图尽可能广泛地覆盖大范围 人群。研究已经表明这种方法虽然经济上合算，但对消费者来说存在一定 缺陷。传统上的做法是，对于不同的宽度厂商使用相同的加工工具而只在 鞋面上具有不同的宽度尺寸。
很多人的足部尺寸不在统计学的平均范围内，因此，使用常规的长度- 宽度组合穿着感觉不适。一些人左脚和右脚的宽度不同，例如优性脚 (dominant foot)略大。这些因素中的任何一因素都求能进行配合调节，以 保证穿用者获得特别是运动鞋所能提供的全部优点。
于2002年3月14号提交的普通转让的美国专利申请10/099,685号中 提供了一种定制适配的方法，该申请的全部内容作为参考包含在本申请中。 ‘685申请描述了一种方法，借助这种方法穿用者可通过远程通信信道指定 用来制造鞋的鞋楦而订购鞋。穿用者可根据以前穿用过的鞋的体验来确定 鞋楦。这种鞋楦可由型号和尺寸来确定，或通过采用穿用者的足部尺寸来 确定用来制造鞋的鞋楦。
可将鞋制造成具有各种调节机构，例如，紧固系统、不同的材料等， 但是批量生产的鞋通常仍通过预定的鞋楦或模子制造。而在通过调节鞋楦 本身来定制批量生产的合适的鞋方面所做的工作很少。由于在制造过程中 完成鞋，即使之前已进行过任何调节，这些调节也必须在制造过程中完成， 因此大大拖延了穿用者收到定制鞋的时间。
以前尝试的定制合适运动鞋的很多解决方案中全都需要穿用者等待定 制鞋。因此对零售商而言，存在鞋制成后需使定制成的鞋与脚适配 (customized fit)的问题，优选在销售点提供这种定制鞋的适配性。

本发明的目的是利用个别穿用者的足部的尺寸代替统计学上的平均足 部尺寸来满定制适配鞋的需求。本发明的一方面是在如零售店之类的单一 地点处测量足部尺寸和完成鞋。本发明的另一方面是在一个地点测量足部 尺寸而在另一地点完成鞋。例如，可在零售店或其他地点完成足部尺寸的 测量，再将测量结果传送到制造商处或分销商处来完成鞋。可将呈现可塑 性能的材料构成至少一部分鞋面而生产定制的鞋，这种可塑性能可通过可 调节的鞋楦来设定。还可将鞋底单元构成为具有可调节宽度的性能。本发 明的一个优点是由于本发明可为每个顾客提供宽度精确适配的在每种长度 尺寸中的一种库存的鞋，零售商只需要库存多种长度的鞋。
本发明的定制适配系统包括用于测量穿用者足部尺寸的测量装置、用 于每种长度尺寸的鞋的可调节鞋楦、及带有控制部分的红外活性化室 (activation chamber)。该系统还包括特殊结构的鞋，该鞋带有被设计成可 在红外活性化室内加热并使尺寸固定(heat-set to size)的活性化区。该系统 任选地可包括用于对加热固定(set)的鞋进行冷却处理的冷却设备。
测量装置可以是如直尺测量工具那样简单的装置，或者如三维激光扫 描仪那样复杂的装置。一种常用的直尺测量装置是可提供线性的足趾到足 跟的尺寸、足跟到球状体的尺寸、及每一足部的宽度尺寸的BrannockTM装 置。Brannock尺寸可用作本发明的尺寸控制系统(sizing system)。或者， 鞋的尺寸可通过对穿用者的足部进行扫描而获得的足部尺寸计算出。
可调节的鞋楦包括足形部分(foot form)，该足形部分具有可调节宽度 和足背的部分，这些部分可改变式态(move)，以提供较窄的、较瘦的、较 宽的和/或较厚的形状而反映穿用者的足部尺寸。将这些可改变式态的部分 连接到合适的校正机构以调节可改变式态部分。这种可调节鞋楦系统包括 可将从顾客足部测量中获得的具体数据转换成可调节鞋楦的校正机构的精 确数字设定位置的尺寸控制算法(sizing algorithm)。
一旦确定了穿用者足部的长度尺寸可选择相应长度尺寸的鞋，该鞋具 有被特殊设计成由至少部分为可进行加热处理的材料构成的鞋面，以便于 定制。鞋的鞋底单元的宽度调节可通过使用带有可更换的鞋底夹层插楔 (midsole plugs)的可调节鞋底夹层单元来实现。或者，可用不带插楔的不 同宽度的鞋底单元来定制宽度。外底可具有纵向裂缝以容纳调节后的较宽 或较窄宽度的鞋底夹层。在一优选实施例中，使用了可更换的鞋底夹层插 楔，将尺寸合适的鞋底夹层插楔插入鞋底夹层中。
然后将可调节的鞋楦插入鞋内，在红外线活性化室内对鞋和鞋楦进行 热处理，将有延展性材料加热为可塑性时调节鞋楦，使鞋伸展到调节后的 鞋楦。再对调节后的鞋楦和鞋进行进一步处理以固定鞋面。可将鞋楦和鞋 置于室温下进行冷却或在任选的冷却设备中进行冷却。在鞋的活性化区被 固定后，移开鞋楦。定制适配步骤完成，然后可试穿以便适配。如果需要 进一步调节，可进行附加热处理以对鞋楦进行相应调节。
活性化室包括由相对于外侧保护的部分覆盖的多个红外灯。这些灯被 定位于放置有鞋的目标区周围。灯与控制器联结，该控制器可控制温度、 加热速度和灯对鞋进行红外线辐射的时间。可将控制器包括在控制整个处 理过程的计算机内。为了便于描述，在某些情况下，在理解了所使用的“热” 是红外线辐射的情况下红外线活性化室被称为IR加热器。需要理解的是， 就广义上说，红外线辐射处理也被称为“热”处理。
虽然优选红外线辐射，在活性化室内也可将其他形式的能量与相应选 择和设计的鞋面的活性化区域内的材料结合使用。可供选择的能量形式包 括，但不限于，微波辐射、声波、激光、电或电磁能。
对于本领域技术人员来说，通过下面对附图的说明和详细描述，本发 明的其他结构、特征和优点将更加清晰。本发明力图使包括在这种描述中 的所有这样的其他系统、方法、特征和优点落入本发明的范围内并由所附 权利要求保护。

通过参考以下附图和说明可更好地理解本发明。附图中的部件不必按 比例绘制，重点是阐述本发明的原理。此外，附图中类似的附图标记在不 同的附图中代表相应的部分。附图中：
图1为本发明的可调节鞋楦的透视图；
图2为图1所示的可调节鞋楦的前视图；
图3为图1所示的可调节鞋楦的后视图；
图4a为图1所示的可调节鞋楦的横向侧视图；
图4b为可调节鞋楦的内部部件的侧视图；
图4c为可调节鞋楦的横向宽度蘑菇状调节机构的组装透视图；
图4d为横向宽度蘑菇状调节机构的顶视图；
图4e为横向宽度蘑菇状调节机构的前视图；
图4f为可调节鞋楦的足背蘑菇状调节机构的组装透视图；
图5为图1所示的可调节鞋楦的中部侧视图；
图6为图1所示的可调节鞋楦的顶视图；
图7为图1所示的可调节鞋楦的底视图；
图8a为横向宽度蘑菇状部分的透视图；
图8b为图8a所示的横向宽度蘑菇状部分的侧视图；
图8c为图8a所示的横向宽度蘑菇状部分的内部侧视图；
图8d为图8a所示的横向宽度蘑菇状部分的前视图；
图8e为图8a所示的横向宽度蘑菇状部分的后视图；
图8f为图8a所示的横向宽度蘑菇状部分的顶视图；
图8g为图8a所示的横向宽度蘑菇状部分的底视图；
图9的总览流程图示出了本发明的测量、鞋楦选择、热处理、调节和 适配过程；
图10a为示出了需要测量的左脚和右脚的示意图；
图10b为需要测量的右脚的横向示意图；
图11为足部测量工具的透视图；
图12为红外线活性化室的一些部件的示意图；
图13红外线活性化室的透视图，它示出了鞋和鞋楦被放置在其内用于 红外线热处理的情况；
图14a为图13所示的室的端视图，图中未示出前壁；
图14b为图13所示的室的透视图，图中未示出外壁；
图14c为图13所示的室的另一切开的透视图，其一侧不带内部支架；
图14d为图13所示的室的另一切开的透视图，为了示出细节，图中拆 去了较多的元件；
图15为一种运动鞋的侧视图，它示出了鞋面可调节部分上的阴影部分；
图16为带有可调节插楔的鞋底夹层的顶视图；
图17为鞋底夹层插楔的顶视图；
图18为鞋底夹层插楔的底视图；
图19为可调节类型的外底的平面图；
图20的流程图示出了图9所示的测量和关联步骤；
图21的流程图示出了鞋尺寸计算子程序；
图22的流程图示出了鞋底夹层插楔尺寸的计算步骤；
图23的流程图示出了宽度调节系数的计算步骤；
图24的流程图示出了足背调节系数的计算步骤；
图25为本发明的定制适配系统部件的框图。

图1-8g中详细示出了本发明的可调节鞋楦10。鞋楦10具有主体部分 或底座12、足背蘑菇状部分14、横向蘑菇状部分16、中部蘑菇状部分18、 以及至少两个调节刻度盘(dials)。鞋楦底座12包括沿足踝区域的前面延伸、 用来与该系统的检测机构嵌合的锁销11。足背调节刻度盘20控制足背蘑菇 状部分14的位置，而宽度刻度盘22控制横向和中部蘑菇状部分16和18 的位置。每个刻度盘装有纽扣式旋钮脱开部分(button knob release)21。每 个鞋楦10具有特定的长度尺寸，蘑菇状部分可通过横向和中部蘑菇状部分 式态的改变而改变宽度尺寸，并可通过足背蘑菇状部分式态的改变而改变 围长(girth sizes)尺寸。根据宽度刻度盘的转动而使横向和中部蘑菇状部 分改变式态。一旦对鞋进行热处理直到活性化区域内的加热有延展性材料 呈现可塑性且鞋楦被调节成设定的鞋尺寸，与穿用者的足部尺寸相应的鞋 楦的调节可提供定制的适配性。
图4b-4f示出了可调节鞋楦的内部机构。下面将详细描述用于横向蘑菇 状部分16的调节机构。可以理解的是，中部和足背蘑菇状部分的机构以相 似的方式工作。参考图8a-8f，它们分离地示出了横向蘑菇状部分16。蘑菇 状部分16的内侧具有驱动杆24，该杆向内延伸，杆中形成有成角度的槽口 26。蘑菇状部分16还具有向内延伸并与驱动杆24隔开的导引杆28。导引 杆28被接收在鞋楦上的导引孔内，以确保蘑菇状部分16相对于鞋楦的主 体对准。参考图4b-4e和图8a-8f，刻度盘22驱动带螺纹的导螺杆(lead screw) 30，该导螺杆与驱动成角度的楔块34的螺母32联结。成角度的楔块34被 成型为抵靠驱动杆28的槽口26并与驱动杆28的槽口26啮合。轴套31有 助于导螺杆30处于适当位置。在图4b中，螺母32和轴套33处于弹簧部 件35的套管内并与弹簧部件35协同作用。因此，转动刻度盘而转动轴30 和螺母32可使蘑菇状部分16式态改变地远离主体12或朝向主体12，所述 螺母可使成角度的楔块34在槽口26内运动。
可以看到刻度盘22的调节可使横向蘑菇状部分16和中部蘑菇状部分 18或远离主体12或朝向主体12地改变式态，以调节鞋楦的宽度。当蘑菇 状部分16和18被拉伸到主体12内使它们与主体12邻近时，此位置相应 于鞋楦宽度最窄。按照目前这种考虑，在刻度盘22的调节作用下，横向和 中部蘑菇状部分16和18以相等的距离远离或移向主体12。通常，对大多 数足部而言，通过横向和中部蘑菇状部分等距离地改变式态可最好地实现 定制的宽度尺寸控制(customized width sizing)。当然，在本发明构思内也 可为每一宽度蘑菇状部分设置单独的调节刻度盘，以便进一步为定制这种 适配增加另外的参数。
图4b和4f中示出了足背蘑菇状部分14的调节机构，该机构包括联结 到调节刻度盘20的导螺杆30’。轴套31’有助于使导螺杆30’就位。导螺杆 30’驱动螺母32’，螺母32’使足背适配器29运动。在图4b中，螺母32’和 轴套33’被容纳于套管内并与弹簧部件35’协同作用。因此，刻度盘20的调 节可使导螺杆30’运动，该导螺杆依次导致螺母32’和足背适配器29运动， 以影响足背蘑菇状部分14改变式态。
中部、横向和足背蘑菇状部分的调节影响鞋楦围长，穿用者足部围长 尺寸甚至可通过三个蘑菇状部分中的两个蘑菇状部分的调节来实现，而不 是只使用足背蘑菇状部分。
当然，可用如蜗杆结构或推进棘轮组件等任何公知的机构根据其相应 刻度盘的转动来促进蘑菇状部分改变式态。虽然在此描述的调节机构涉及 调节刻度盘，可将任何类型的校正机构用于其适当位置处。如线性滑尺或 带有触摸屏的LED指示器之类的其他校正机构和调节指示器也落入本发明 的保护范围内。就此而言，术语“刻度盘”广泛地用来指任何类型的校正 机构和调节指示器。
可将可调节鞋楦上的蘑菇状部分设计成具有柔顺的周边以保证成品鞋 上的平滑过渡表面。参考图8b，作为示例性的图，蘑菇状部分16的周边呈 柔顺状，使得鞋面在被蘑菇状部分16支撑的部分和被支撑在鞋楦主体上的 部分之间的过渡区域内没有突变的外形。蘑菇状部分周边的柔顺性可通过 多种方法来实现。一个示例是用单一的一种材料形成蘑菇状部分并保证周 边足够薄而具有柔顺性以提供平滑过渡。另一种方法是用多于一种材料形 成蘑菇状部分，沿周边使用柔软材料，而在连接所述杆的中心处使用较坚 硬的材料。
可调节的鞋楦10是定制适配系统中的主要部件之一。图9为制作定制 适配鞋的全过程的总览图。首先，在步骤100，利用电子足部扫描仪或如 Brannock装置之类的其他公知装置测量穿用者的足部。然后，在步骤102， 用足部测量数据计算鞋的尺寸和在可调节的鞋楦10上的调节设定位置 (adjustment settings)及合适的鞋底夹层插楔尺寸。在步骤104，将尺寸合 适的鞋底夹层插楔插入鞋底夹层内。接着在步骤106，将带有加热有延展性 的活性化区的特殊设计的鞋装配到可调节鞋楦10上。在步骤108，将带鞋 楦的鞋置于活性化室内。在步骤110，在活性化室内使带鞋楦的鞋活性化。 在步骤110期间，在作出一定量的处理之后调节鞋楦的校正机构使活性化 区域的材料呈现可塑性。于是，将鞋楦的尺寸调节到合适的配合规格。进 一步处理带鞋楦的鞋以固定鞋的活性化区并因此固定宽度尺寸。在步骤 112，从活性化室取出经处理的鞋和鞋楦。在步骤114中，使所述经处理的、 带鞋楦的鞋经受冷却处理，这种冷却处理或通过室温冷却或通过任选的冷 却设备实现，以“固定”鞋上的活性化区。冷却后，在步骤116，从鞋中取 出鞋楦，然后在步骤118，完成鞋的定制尺寸控制。
下面将描述测量参数。随后将描述该系统的其他主要部件，之后描述 用于测量足部的子程序和装置以及使用测量数据计算鞋楦的调节设定位置 和鞋底夹层插楔的尺寸。
定制适配的首要系数是被用来设定(set)所使用的鞋底夹层插楔的调 节和确定鞋底夹层插楔的尺寸。图10a的示意图分别用L和R表示左脚和 右脚，而图10b是右脚R的横向侧视图，它们示出了需获取的主要测量数 据。足部的总长度(FL)36是从大拇趾到足跟的尺寸。球状体(ball)长度 (BL)38是从足跟到足中部球状体的尺寸。足宽(W)40是从足中部球状 体到足横向球状体的尺寸。球状体围长(G)42是围绕与足部的中部球状 体和横向球状体相交的足部周圈(circumference)的尺寸。足背围长(IG) 44是在足部最窄的宽度处围绕足部的周圈尺寸。在本发明中，所有这些尺 寸均以毫米计，当然也可使用任何其他系统。
可用各种足部测量工具获得穿用者足部的基本数据。图11示出了用来 测量长度和宽度的一种简单的足部测量工具30的实例。这类足部测量工具 是2002年5月29日提交的美国专利申请序列号10/159,961和2002年12 月11日提交的美国专利申请号10/316,117的主题，这些文件的全部内容作 为参考加入本申请中。当然，还可用任何其他类型的线性测量工具，例如， 使用传统的BrannockTM装置。
较复杂的测量装置是三维足部扫描仪48。这种扫描仪具有围绕足踝的 角环(angle collar)，以阻断扫描室与环境光。本发明使用了可从市场上购 得、由位于日本Osaka的I-Ware Laboratory Co.，Ltd制造的足部扫描仪。 I-Ware足部扫描仪的说明和技术条件被列举于I-Ware的网站(www.iwl.jp) 上，其亦作为参考加入本申请中。一旦将足部放置在扫描室内扫描表面上 并关闭盖，扫描仪自动检测作为测量基础的参考点的足部的足跟、足趾、 中部球状体和横向球状体。这些尺寸优选以毫米计，而这些测量数据被用 来计算在可调节鞋楦10上的定制鞋楦设定位置(setting)和用于鞋底夹层 的合适的鞋底夹层插楔。图10a和10b示出的测量是通过对足部自动进行电 子扫描而获得的，可用任何传统的标准方法(reference means)如不同的名 称或可识别的数字储存这些测量数据。如图25所示，在本发明中可使用包 括使用测量数据来计算适当的调节设定位置的软件的单独的计算机C或扫 描仪的机载(onboard)计算机。计算机显示器优选显示测量尺寸和计算出 的结果。
定制鞋适配系统的另一部件是如图12示意地示出并在图13-14d中示 出了细节的红外线(IR)活性化室50。如图12示意地示出的那样，将IR 活性化室50设计成将一对带鞋楦的鞋容纳于左和右活性化区内。图12示 意地示出了一个这种活性化区的一些部件，在该区域内三个红外线灯52a、 52b和52c被定位在带鞋楦的鞋周围，高温计53被定位在鞋的足趾区域上 方。灯元件和高温计被联结到控制器54，该控制器联结到计算机，以便控 制灯元件的加热和处理鞋的暴露时间的长短。
图13示出了活性化室50的外部。为清晰起见，切开的视图即图14a-14d 示出了带有遮住的或未示出的各种元件的活性化室50。在图13和14a-14d 中，IR活性化室50具有两个活性化区域，这些附图集中示出了用于右脚的 鞋的那个区域，以便更详细地示出内部部件。图14a-14d所示出的活性化室 的内部部件将用5000序号的附图标记表示。在这些附图中，所示出的活性 化室放有未装上鞋的可调节鞋楦10，但是，应理解的是，将鞋楦插入IR活 性化室内时，鞋楦应带有装于其上的鞋。
如图13所示，活性化室50的外壳包括后壁5002，该后壁设有槽5004， 将带鞋楦的鞋放置到适当位置时鞋楦10可通过该槽伸出。槽5004同时也 延伸穿过活性化室50的顶壁5006的一部分。侧壁5008包括用于风扇5012 的通风口5010。前壁5014和基底5016完成活性化室的外壳。
图14a为活性化室的前视图，图中卸掉了前壁5014以显示内部部件。 图14b是活性化室的切开的透视图，其卸去了顶壁和所有侧壁。图14c与图 14b类似，但是在放有带鞋楦的鞋的活性化区上未示出主支架5018，以便 更仔细地示出内部部件。图14d与图14c类似，但卸去了横向和足背灯，以 便更仔细地示出支撑带鞋楦的鞋的承载部件。
下文将参考图14a-14d更详细地描述左侧的活性化区，应理解的是其是 另一侧活性化区的镜像。为使附图更清楚，标注出了另一活性化区内的相 应元件。在外壳内侧，每个活性化区由三个有边的支撑支架5018限定。主 支架5018包括限定出槽5004的内部部分的鞋楦停放元件5019。鞋楦停放 元件5019包括开关或其他类型的检测机构，该机构与鞋楦底座12上的锁 销11相互作用以确认鞋楦在活性化室内的适当位置并使活性化室工作。主 支架5018还支撑处于主支架和外壳壁之间的风扇5012。另外，主支架5018 如下所述地支撑灯安装支架：用于横向灯5022的灯支架5020、用于足背灯 5026的灯支架5024、和用于中部灯5030的灯支架5028。所述室还包括多 个高温计，它们连接到控制系统，用于测量带鞋楦的鞋的至少两个区域内 的红外线辐射。因此，主支架5018包括支撑足背高温计5034的足弓高温 计支架5032和支撑侧向高温计5038的侧向高温计支架5036。
灯或加热器5022、5026和5030通过它们各自的支架被安装到主支架 5018上。可将两个加热器的安装部分设计成可对加热器的位置进行调节。 这种调节有利于对用于活性化室内的不同尺寸的鞋楦的加热器位置进行微 调。如果三个加热器中的两个是可调节的，通常可将第三加热器保持不动 并维持最佳转向。如图所示地安装高温计5034和5038，以便根据鞋的活性 化区的温度向控制系统提供反馈。可根据这些读数通过计算机来控制所述 过程。
在附图所示的活性化室的此实施例中，足背灯和中部灯被固定地安装 在活性化室中，而横向灯被安装成可运动，以使三个灯能处于处理带鞋楦 的鞋时的最佳位置。足背和中部灯由来自足背高温计的反馈控制，横向灯 由来自横向高温计的反馈控制。可将固定的灯和高温计定位成为尺寸的宽 广系列提供处理覆盖范围。横向灯5022和足背高温计5034的运动由鞋楦 的尺寸控制。如前所述，将带鞋楦的鞋定位在活性化室内时，鞋楦底座12 具有与处于鞋楦停放元件5019上的开关嵌合的锁销11。将较小的鞋楦更深 地插入鞋楦停放元件5019内，致使可运动的灯和高温计准确定位。初期使 较大的鞋楦的锁销与鞋楦停放元件5019上的开关嵌合，借此使可运动的灯 和高温计准确定位。以可运动的或固定形式的安装灯和高温计的任何组合 都落入本发明的范围内。
如图14b中清楚地看到的那样，活性化室50装有一些风扇5012，以使 该室通风。最靠近后壁的风扇还包括管道5013。风扇5012通过在外壳的侧 壁上的开口5010进行通风。
用于支撑带鞋楦的鞋的承载部分5040被定位在靠近所述室的基底的位 置并通过一组两个连杆机构5042联接到基底5016。连杆机构5042能使承 载部分上下运动。承载部分5040由在纵向凸缘5046之间延伸的一系列平 行轴5044组成，这些轴为带鞋楦的鞋提供了支撑表面。图14a示出了鞋楦 底部和承载部分之间用于容纳被装配到鞋楦上的鞋的鞋底的厚度的空间。 如果鞋装于鞋楦上，鞋的鞋底应停放在承载部分上。
将带鞋楦的鞋插入活性化室内时，在对鞋面进行处理时由于不应使鞋 的鞋底夹层和鞋底这些热塑性元件暴露于红外线辐射中，必须保护也被称 为工具(tooling)的鞋底夹层和鞋底元件免受处理。为了保护所述工具，活 性化室50设有一系列安排在目标区域内的防护部分或硅刷5048。沿主支架 的侧面通过在横向侧面上的轴夹5054和在中部侧上的夹5056分别联接有 横向挡板(plate shield)5050和中部挡板5052。每个挡板支撑棒5058，棒 上可转动地安装有刷5048。刷5048被可转动地安装，致使带鞋楦的鞋被放 置在目标区域内时这些刷能被凸轮带动抵靠工具的表面，以保证工具受到 完全保护。硅刷的运动被耦合到连杆机构5042，使承载部分的运动依赖于 刷的运动。在这种情况下，通过硅刷的凸轮作用可容纳不同尺寸的鞋。
为了确保只在将带鞋楦的鞋放置在承载部分5040上时才施以IR辐射， 本发明采用了至少一个安全装置：鞋和活性化室配备有适配的射频(RF) 识别(ID)标签，使得在将带有适当的RF ID标签的鞋放置在活性化室中 时，活性化室才能启动。图14a示出安装在承载部分5040下方的基底5016 上的RF ID读数器5060。这可防止对不是为可调节的鞋楦和定制适配系统 设计的鞋进行热处理。另一安全装置是处于鞋楦停放元件上的开关，只在 鞋和鞋楦被置于室中时，该开关才可能与鞋楦底座上的锁销嵌合，以使活 性化室工作。当然，也可将开关和锁销组合类型定位在活性化室或承载部 分的任何地方，在该处用于处理的鞋和鞋楦的放置能够导致开关关闭且使 活性化室工作。
图15中示出了鞋60，其被特别设计成用来装配到可调节的鞋楦上，然 后通过热处理控制尺寸而制造成单一宽度的形式并具有形成用于接收穿用 者的足部的空腔的鞋面62、联接到鞋面上的鞋底夹层64、及具有与地接触 的外表面的外底66。这些部件中的每一个被加工成能提高定制适配系统的 效能。鞋面62由任意数量的材料构成，其中很多材料是制鞋业中常用的， 例如，皮革、织物、工程用织物等。鞋面62的某些部分由可被“加热固定 (heat set)”到一定尺寸的特殊材料构成。这类材料是加热可延展的材料。 广义地说，加热有延展性性是指材料或者在经受热处理时延展或在经受热 处理时收缩的能力。如果在加热时材料伸展，可将鞋制造成宽度最窄。反 之，如果材料在加热时收缩，可将鞋制成为相对较宽的单一的一种宽度。 本说明书的其余部分将涉及带有活性化区的且加热可延展以伸展适配的鞋 面，当然，本公开内容也包括相反的、即鞋可以是“收缩适配”的。图15 所示出的鞋60中，用阴影线描绘的区域是由加热有延展性的材料构成的活 性化区68。
所示出的鞋60是可被用于这里所描述的定制适配系统的鞋的很多可能 的变型中的一个实例。所示出的具体的鞋带有处于前足区的活性化区，当 然，设计成带有处于鞋面上其他地方的活性化区的鞋也在本发明的范围内。 例如，鞋可带有处于足背区内的活性化区，特别是如果其具有不同的鞋带 系统或完全不带鞋带系统而类似于懒汉鞋那样的鞋。活性化区优选由能延 展以适配于可调节鞋楦上的聚酯隔网材料(spacer mesh material)构成。这 类材料在IR活性化室内受到IR辐射时，其将被加热固定到可调节鞋楦的 设定位置(setting)，因此获得鞋楦的宽度/围长尺寸。可以对聚酯材料进行 预处理来提高性能或改善热处理。以这种方式，可根据从扫描足部获得的 尺寸计算出的鞋楦的设定位置而定制适配于个别人的足部的鞋面62。
至于活性化室和鞋，虽然这里详细描述的实施例是指IR活性化室以及 可通过IR进行处理的材料制成的相应的鞋的部分，但使用其他可能的处理 方式和相应的材料也落入本发明的范围内。活性化室可使用其他形式的能 量，而鞋的活性化区可由对活性化室中使用的能量敏感的并可由在活性化 室中使用的能量处理的材料构成。例如，如果活性化室使用微波辐射，鞋 的活性化区的材料可由受微波辐射延伸或收缩然后被固定的材料构成。如 果材料对于非常低的温度敏感并可在非常低的温度下进行处理，则可设计 适合的活性化室对带鞋楦的鞋进行冷处理。
图21示出了算法200，该算法根据原始足部测量数据计算鞋的尺寸并 使用了以下公式。为美国的男士的鞋(NMS)所提供的NIKE尺寸按以下 公式计算：
$\mathrm{NMS}=11.33+\frac{\mathrm{FL}\left(\mathrm{mm}\right)-279.4}{8.46}$
对于女鞋的美国尺寸，NIKE女鞋尺寸(NWS)按以下公式计算：
$\mathrm{NWS}=12.83+\frac{\mathrm{FL}\left(\mathrm{mm}\right)-279.4}{8.46}$
所得到的尺寸舍入成最接近的半号。
虽然在这里详细描述了美国尺寸控制系统，可以理解的是用于其他尺 寸系统中计算尺寸的适当的公式也落入本发明的范围内。例如，可使用用 于计算欧洲尺寸的公式来代替计算美国尺寸的公式。
在这种定制适配系统中，每种鞋的尺寸为单一的一种宽度，即，提供 最窄的宽度。一旦通过这种方式确定了鞋的尺寸，就可选择尺寸合适的鞋 并将鞋装于可调节鞋楦周围。由于鞋面的宽度调节系数以鞋底夹层的宽度 调节系数为基础，鞋面的宽度和/或围长调节的讨论需要鞋的鞋底夹层和外 底元件以及它们各自的调节进行说明。
除了鞋面外，还对鞋底夹层64进行调节以与个别人的足部适配。鞋底 夹层64包括可互换的插楔以调节宽度并提供与鞋面配合相应的定制适配。 图16-18中示出了优选的插楔形状。插楔的尺寸定为可根据插入的插楔尺寸 来调节鞋底夹层的宽度。鞋底夹层插楔的概念在2004年5月14日提交的 普通转让的美国专利申请10/146,480中已详细描述，该申请的全部内容作 为参考加入在本说明书中。参考图16-18，可将鞋底夹层插楔70设计成配 合于形成在鞋底夹层64内的内侧鞋底夹层空腔72。使插楔70具有与空腔 的形状适配的形状。正如在这些附图中所看到的那样，鞋底夹层插楔70具 有复杂的形状，包括带有一系列钩状部分(key)82的纵向脊部80，所述钩 状部分沿横向延伸并与脊部呈相对关系。每个钩状部分82具有主干84和 垂直于主干延伸的锁定臂86。锁定臂86具有自由端，该自由端带有面向脊 部的锁定端表面88。鞋底夹层空腔72被成形为具有适配的结构部分 (features)以稳固地将鞋底夹层保持在适当位置，特别是当鞋底夹层如因 突然停顿而被剪切力加载、穿用者的足部在鞋内可能急促地(cutting)或方 向改变地运动时仍需将鞋底夹层保持在适当位置。
在相邻的钩状部分82之间设有与脊部成形为一体的锁定块90，以便在 插楔和鞋底夹层64之间提供另外的防滑动界面。锁定块可以为任何形状， 图中示出的是普通的半球形。
在鞋底夹层插楔70的下侧沿脊部80的是向下下垂的纵向舌部92，该 舌部被设计成与外底的纵向褶74配套嵌合，以便提供再一个确保鞋底夹层 处于适当位置的结构元件。
鞋底夹层插楔的尺寸确定鞋底夹层本身的宽度调节。尺寸越大，则鞋 底夹层越宽。图22示出了用于计算鞋底夹层插楔尺寸的算法300。首先， NIKE男鞋的宽度(NMW)计算如下：
$\mathrm{NMW}=\frac{3.18(W+(9-\mathrm{NMS})-99.56}{4.76}$
NMW被舍入到最接近的整号。
鞋底夹层插楔尺寸＝NMW+3
在本发明中，鞋底夹层插楔尺寸被控制成分别与宽度B、C、D、E和 EE相应的1、2、3、4或5。
采用前面的公式，可选择适合的尺寸确定的鞋底夹层插楔70并将其插 入鞋底夹层64中以提供鞋的宽度调节的一个方面。利用鞋底夹层插楔的尺 寸通过可调节鞋楦上的中部/横向调节刻度盘可对鞋面的宽度进行调节。中 部/横向调节刻度盘22具有与鞋底夹层插楔尺寸1、2、3、4、或5相应的 标记。因为对于大多数人来说鞋底夹层插楔尺寸和中部/横向调节相同，对 这些均一系数进行的是默认调节(default adjustment)。也就是说，如果用2 号鞋底夹层插楔尺寸，应将中部/横向调节刻度盘设定为2。如果鞋底夹层 插楔的尺寸是3，应将中部/横向调节刻度盘设定为3，依此类推。
但是，有些足部尺寸不在这种正常范围内，可通过将周圈球状体围长 和线性宽度进行比较提供可使用的比率，以确定是否需要进一步校正和调 节。例如，个别人的足部既宽又薄。也就是说与宽度尺寸较大相比，围长 尺寸较小。反之，有些人的足部较窄但较厚。也就是说与较小的宽度尺寸 相比，围长尺寸较大。可用以毫米计测得的围长与测得的宽度的比率确定 是否应将中部/横向调节刻度盘设定成小于或大于所计算得到的鞋底夹层插 楔尺寸。图23示出了用于这种计算的算法400，并应用了下面的公式来计 算鞋面宽度调节系数(UWAF)：
若$(\frac{\mathrm{BG}}{W}\times 2.47)<0.95$     则UWAF＝插楔尺寸-1
若$(\frac{\mathrm{BG}}{W}\times 2.47)>1.05$     则UWAF＝插楔尺寸+1
否则，UWAF＝插楔尺寸
图10中的尺寸40和42是中部球状体和横向球状体上的相同点交叉处 足部的球状体围长和宽度尺寸。因此，如果球状体围长与宽度的比率乘以 2.47是在1.0的5％的范围内的话，UWAF与插楔尺寸相同。如果围长与宽 度的比率乘以2.47超过5％的容许范围，UWAF等于插楔尺寸加一或减一， 以提供附加程度的调节。
在本发明中，将调节刻度盘标记成与蘑菇状部分的位置相应的数值。 例如，刻度盘设定位置“1”相应于蘑菇状部分被拉入并与主体12邻接的 最窄的宽度。较大的刻度盘设定位置相应于蘑菇状部分延伸远离主体的递 增位置。这里所描述的实施例包括刻度盘设定位置1-5，而设定位置5相应 于蘑菇状部分延伸远离主体12的最宽的延伸。
至于在可调节的鞋楦上的两个调节刻度盘，对于大多数人来说，如果 横向/中部调节刻度盘和足背调节刻度盘被设定为与鞋底夹层插楔尺寸相应 的相同数值，鞋的配合将非常完美。当然，对于附加程度的调节而言，也 可独立于横向/中部调节蘑菇状部分来调节足背调节蘑菇状部分。图24示出 了用于这种计算的算法500并应用以下公式来计算足背调节系数(IAF)：
若$(\frac{\mathrm{BG}}{W}\times 2.47)<0.95$   则IAF＝插楔尺寸-1
若$(\frac{\mathrm{BG}}{W}\times 2.47)>1.05$    则IAF＝插楔尺寸+1
否则，IAF＝插楔尺寸
足背围长是指在最瘦小部分的足部的周圈，而宽度是指从中部球状体 到横向球状体的线性尺寸，如图10中的尺寸40和44。与UWAF类似，IAF 是指用于控制足背蘑菇状部分的整个位置的调节刻度盘20上的刻度。IAF 的默认值与插楔尺寸相同，因此其可为大多数人提供正确的配合。如果采 用微小的足背调节，调节系数只在足背围长与足背宽度的比率乘以2.45超 过1.0的5％的范围时才起作用。否则IAF与插楔的尺寸相同。如果足背围 长和宽度的比率乘以2.45超过了5％的容许范围，IAF等于插楔尺寸加一或 减一，以提供附加程度的调节。
与鞋底夹层允许宽度调节一起，鞋的外底也需容许鞋底夹层和鞋面的 宽度调节以便为足部提供稳定的基底。本发明的定制适配的鞋使用了于 2004年5月21日提交的美国专利申请10/850,453中所描述的纵向裂开的和 起褶的外底，该文件的全部内容作为参考包含在本说明书中。图19示出了 纵向裂开的外底一个实例，其示出了带有纵向裂口或褶74的踩在脚下的花 纹。
图25以概述的形式示意地示出了定制适配系统的主要部件，其包括计 算机C、足部扫描仪48、IR活性化室50、可调节鞋楦10、及任选的冷却单 元76。如上所述，计算机C优选指被连接到足部扫描仪48以收集足部测量 数据的独立的标准(standalone)计算机。该计算机也可随扫描仪携带或为 任何其他部件。计算机储存测量数据并对尺寸、宽度、鞋底夹层插楔尺寸、 宽度和围长调节进行计算。计算结果显示在计算机的显示器上。将本系统 的其他部件连接到计算机也落入本发明的范围。例如，可将IR活性化室连 接到计算机，使热处理过程全部或部分由计算机控制。类似地，可将可调 节足形的鞋楦设计成直接连接到计算机并使调节自动完成。如下所述，还 可将任选的冷却单元76连接到计算机，以便自动控制整个冷却过程。还应 注意的是，术语“计算机”包括单一的一台计算机或能够实现所述功能的 多台计算机。
下文将结合上面描述的所有部件描述定制适配鞋的过程。独立的计算 机与系统的所需部件联结并完成以下操作：储存用标识符标记的穿用者的 测量数据，计算各种尺寸和调节系数，以及显示计算后的结果。也可以将 这些功能编程于上述扫描仪的随仪携带的计算机程序中或系统的其他任何 部件中。
还可将标识符和测量数据储存在数据库中，使可通过采用储存的测量 数据代替再次进行测量，以便为同一穿用者反复购买作准备。于2000年11 月11日提交的普通转让的美国专利申请09/721,445号和于2003年9月30 日提交的美国专利申请10/675,237号、于2005年3月31日公布的现在的 公布号为20050071242描述了一种利用网络中的这样的数据库的定制鞋的 方法和系统，这些文献的内容作为参考结合于本说明书中。可将这两份在 先申请中所描述的方法和系统与本发明的可调节的鞋楦和系统结合使用。
为了简化，下面的描述涉及一只脚和一只鞋，但应理解的是，应对穿 用者的两只脚进行测量和/或扫描步骤，且左脚的鞋和右脚的鞋两者应以相 同的方式定制适配。对每只鞋都应进行计算和对鞋楦和鞋进行热处理。
再次参考图9，该图是整个方法的总览图，第一步是以毫米为单位测量 足部以收集原始测量数据。在图9和20中步骤100通过线性测量工具或扫 描仪收集至少图10中所示出的尺寸。将测量数据储存在计算机内并用如穿 用者的名字之类的标识符或其他标识别符作出标记。然后，步骤102中计 算机利用测量数据根据在图21-24中所示出的算法200、300、400、和500 中详细描述的子程序计算鞋底夹层插楔尺寸和鞋楦设定位置。一旦计算出 鞋的尺寸、鞋底夹层插楔尺寸、UWAF和IAF，在步骤104将合适的确定了 尺寸的鞋底夹层插楔插入鞋的鞋底夹层中。然后在步骤106将鞋装配到可 调节的鞋楦上。
然后在步骤108，将鞋和鞋楦置于红外线活性化室内。如前面描述的那 样，鞋和活性化室具有相配的RF ID标记，以保证只将合适的鞋置于所述 室内时才启动该室。再者，该室可以具有另外的物理安全装置，例如平台 上的开关，以确保在合适的鞋和鞋楦未就位前不激发红外辐射。然后，进 行步骤110，在红外活性化室内对鞋和鞋楦进行热处理。在该步骤中，鞋的 活性化区被加热处理直到它们呈现可塑性。一段时间后，根据对宽度和围 长的计算调节鞋楦的刻度盘。对带有调节了鞋楦的鞋进行加热使其固定到 可调节鞋楦允许的尺寸。于是，在本实施例中，可使鞋延展以便适配。在 所述室内暴露于红外辐射的准确时间取决于如用于活性化区的材料、活性 化区相对于整个鞋面的尺寸等一些系数。对于图15中所示出的鞋来说，可 将活性化室设定成在调节鞋楦的刻度盘后两分钟的预热阶段(ramp-up phase)和两分钟的热处理阶段。在热处理循环结束时使所述室自动停止工 作。这可由简单的计时机构来控制，或者能够由被联结到活性室的开关的 计算机来控制。在一种模式中，将指示器灯应用于活性化室，使其在预热 阶段后亮，以指示应转动鞋楦上的刻度盘。在另一种模式中，计算机显示 器可指示何时应设定刻度盘。还可以通过将鞋楦的刻度盘可操作地连接到 计算机，将计算出的值作为电压输出到伺服机构，在热处理过程中该伺服 机构可在最佳时机自动调节刻度盘。
如上所述，用于鞋的活性化区的优选材料是聚酯隔网材料，而辐射循 环的精确设定将取决于材料的熔点。在这里所描述的实施例中，被称为预 热时间的第一热处理的红外辐射循环持续约两分钟并将活性化区的温度提 高到280℉至360℉之间。被称为均热(soak)或保持阶段的第二处理在温 度稳定地保持在280℉至360℉之间的情况下持续大约两分钟。在均热或保 持阶段后，通常有三十秒的窗口时间来将校正机构设定到期望的设定位置。 然后停止IR辐射，而将鞋留在所述室内大约一分钟，以将它们充分冷却到 可安全地触摸它们。
热处理之后，在步骤112，从活性化室中取出鞋和鞋楦并使其冷却。在 室温下，应使鞋和鞋楦至少冷却二十分钟。为了加速冷却过程，可将鞋和 鞋楦放置在一个风扇或多个风扇的通道中，或置于图25所示的被设定在 32℉到42℉的制冷单元76内。在这些制冷温度下，冷却步骤只需要两到 五分钟。出于市场效应的原因，制冷单元优选具有玻璃的前面，以展示刚 完成的鞋和强调鞋冷却时鞋的定制。
在步骤116中，无论是通过风扇、制冷单元还是置于室温下冷却后， 将鞋从鞋楦中取出。在步骤118中完成尺寸控制。根据几分钟前进行的测 量将完成的鞋定制地适配于穿用者的足部。如果穿用者感觉鞋不如期望的 那样合适，可再次实施处理过程，以便重新处理鞋。在本实施例中，由于 可使鞋面延展以便适配，如果穿用者的足部跨过两个宽度尺寸，在进行第 一次处理时，应使用两个宽度中较小的宽度。如果在第一次处理后，鞋太 贴脚的话，则可进一步延伸到下一个宽度尺寸。当然，若将鞋设计成用热 处理使鞋收缩来适配的话，则可通过相反的方式来完成。即，第一次重复 是使用较宽的宽度，而若配合太松的话，第二次重复则可实现将鞋收缩到 下一个减小的宽度尺寸。
以这种方式本发明的定制适配系统可提供快速定制。通过现有系统和 方法所完成的适配是只通过订货在定制的鞋楦上制作定制的鞋而获得鞋的 过程。此过程不仅耗费时间，而且对于批量生产的市场来说也是非常昂贵 的。
定制适配方法的这些步骤可在一处完成或者也可在多处完成，对于一 处来说，最好是所有设备都可得到的零售店，在这里对买者(他/她)的足 部进行扫描并等待购买定制的鞋。对于多处来说，则可有多种不同情况。 一种可能性是在第一处、例如零售店实施足部扫描步骤，然后将足部测量 数据传输到第二处，在第二处真正选择鞋，将鞋装在可调节足形的鞋楦上， 然后在活性化室内进行处理。第二处可以是制造厂或分销商处。可将成品 鞋直接送到穿用者处或送回到零售商处以便取走。另一种情况是使穿用者 在他们自己家里或另一私人场所获得他们的足部尺寸数据，再将数据传输 到第二处来完成鞋。这种情况的一个简单的实例是穿用者使用手动测量装 置，然后通过电话、传真或邮件定单来传输数据。较复杂的实例是在网络 上的计算机之间或互联网上实现数据交换，其中可采用如美国专利 6,879,945号中所公开的系统和方法。因此，美国专利6,879,945的全部内容 作为参考加入本说明书中。
本领域技术人员可以理解的是，可将此处公开的用于完成各种计算的 软件包含在本说明书所公开的单独的计算机中，或包含在随扫描仪携带的 计算机中。单独的计算机优选可控制过程的所有方面并具有用于储存所获 得的测量数据的独立的数据库。另外，单独的计算机可提供用于显示方法 的各步骤的以及计算结果的多种选择。单独的计算机还可提供更多的输入 和输出自动进行这里描述的过程的某些步骤或所有步骤。
再次参考可调节的鞋楦，除了附图中示出的中部、横向和足背蘑菇状 部分外，还可将可调节的鞋楦设计成带有附加的调节蘑菇状部分。例如， 为了容纳特殊的足部几何形状或解剖学特征，例如姆囊炎，可将可调节鞋 楦设计成具有附加蘑菇状部分，以使为个别人的足部提供的成品鞋内具有 空间。对进一步实施此实例而言，由于很多人的足部中部侧具有明显的姆 囊炎，可将可调节的鞋楦设计成在中部侧具有附加跖骨蘑菇状部分来容纳 姆囊炎。附加蘑菇状部分的其他实例为用来形成方形鞋头区域的鞋头蘑菇 状部分，以及用来调节足跟宽度的足跟蘑菇状部分。附加蘑菇状部分的组 合也落在本发明的范围内。广义地说，由于可在鞋楦的任何数量的部位上 设计任何数量的蘑菇状部分以提供另外的调节参数，这可简单地称为附加 蘑菇状部分。
据此，本发明的描述集中在本发明的定制适配系统方面。本发明的原 理的其他的应用是为特定的运动，例如跑步、篮球或网球生产定制尺寸的 运动鞋。通常将运动鞋设计成用于特定的运动或特定的类别。由于运动要 求鞋与穿用者的足部在更大范围内能理想地适配，很多制造商为不同种类 的鞋使用不同的鞋楦。当定制一类鞋时，如上所述的本发明系统的主要部 件和方法的主要步骤通常相同，主要区别只在于可调节的鞋楦本身。可广 义地认为可调节的鞋楦带有可互换蘑菇状部分的底座以提供定制的适配。 可将蘑菇状部分设计成除确定尺寸外受鞋楦影响的鞋的部分具有特定的形 状或几何形状。单一的一种鞋楦主体可配有不同的蘑菇状部分，以顾及一 类鞋的不同几何形状。例如，可用单一的一种鞋楦主体与一套蘑菇状部分 一起来生产跑鞋，而与第二套蘑菇状部分一起来生产篮球鞋。在这种情况 下扩展本发明的系统和方法的应用可降低系统的库存需求。不必为每类鞋 提供一套鞋楦主体，单一的一套鞋楦主体可与不同套的调节蘑菇状部分一 起使用。
虽然描述了本发明的各种实施例，显然，本领域技术人员还可以提出 更多的实施例和应用实例，这些实施例亦落入本发明的保护范围内。