用精確摺疊技術成形的三維結構和成形三維結構的方法
2023-08-05 22:42:31 1
專利名稱:用精確摺疊技術成形的三維結構和成形三維結構的方法
技術領域：
本發明一般地涉及將已經摺疊的片狀材料的邊緣連接到一起，以形成三 維結構的方法和裝置，更具體地，本發明涉及釆用高精度的摺疊結構、能夠 將用於使片狀材料的邊緣連接到一起的結合結構精確地對齊，從而將已經折 疊的片狀材料連接的方法和裝置。
背景技術：
本申請是2004年3月3日提交的、並且以US2004/0206152 Al為美國專利 公開號的、名稱為"具有彎折控制移位體的片狀材料及其成形方法"的美國專 利申請10/795,077號的部分繼續申請；後者又是2003年9月26日提交的、並 且以US2004/0134250 A1為美國專利公開號的、名稱為"精確彎折的高強度抗 疲勞結構的設計和製造技術以及用於該結構的片狀材料，，的美國專利申請 10/672,766號的部分繼續申請；再後者又是2002年9月26日提交的、名稱為"片 狀材料、狹長材料的精確彎折方法及其製造工藝"的美國專利申請 10/256，870號的部分繼續申請；最後者又是2000年8月17日提交的、並且是目 前的美國專利US6，4S1,259號、名稱為"片狀材料及其狹長材料的精確彎折方 法"的美國專利申請09/640,267號的部分繼續申請。所有這些專利和專利申 請的全部內容在此引用作為參考。
本申請要求以2005年2月17日提交的、名稱為"將摺疊的片狀材料的邊 緣連接到一起以形成三維結構的方法和裝置"的美國臨時專利申請 60/654,545號為優先權，該申請的全部內容在此引用作為參考。
上面所列出的、並且在這裡引用作為參考的那些相關申請相當詳細地提 出了用來彎曲或摺疊片狀材料、以形成三維結構的方法和裝置。平整的片狀 材料上設有多個摺疊結構，其可以沿著能夠非常精確控制的摺疊線而對片狀 材料進行摺疊。摺疊結構通常是交替地定位在所要求的摺疊線的兩側的狹縫、槽或移位體，從而確定出能夠精確地控制片狀材料的摺疊的或間隔彎曲 的窄帶。最優選的，摺疊結構還能夠使得摺疊結構相對兩側上的片狀材料產 生出"邊緣對表面"的接合，以進一步提高摺疊精度以及結構強度。
相關專利申請中的摺疊的片狀材料通常用來產生三維結構，其中片材的 自由的或相鄰的邊緣被摺疊成相互貼靠或重疊，然後被連接到一起，以使所 產生的三維結構保持穩定和防止其鬆散開。根據應用場合的不同，以前的用
於將摺疊好的片材的邊緣固定到一起的技術已經有了相當大的變化；但在許
多情況下，片材的邊緣只是通過標準的緊固件連接到一起，例如通過螺4丁、 鉚釘、其它的機械緊固件、和/或焊接、釺接或粘接。
相關專利申請的裝置和方法的一個很顯著的優點是能夠使用較低的折 疊力、以很高的精度和複雜性來摺疊片狀材料。片材的精確和複雜的摺疊使 得片材邊緣的連接技術要基於這些邊緣在摺疊過程後期時的精確的對齊，從 而使得設置在邊緣上的、或位於邊緣附近的結合結構能夠被相互摺疊對齊， 以便使結合結構連接到一起，防止邊緣鬆散開。
使用相關專利申請中提出的技術進行片狀材料的複雜摺疊能夠大大地 減少所製造的三維結構所需的獨立元件的數量。通過免除獨立的機械緊固件 來進一步減少元件的數量因而是迫切希望的，以及免除單獨的焊接、固接或 粘接等連接步驟也降低了最終產品的相關成本。
另外，相關專利申請中的片材精確摺疊系統可以應用於很寬範圍的片材 厚度。因此，無緊固件的片材邊緣連接技術還能夠應用於要求片材邊緣的高 強度結合的應用場合。
因此，所需求的就是要有一種允許以無緊固件、高強度、低成本的片材 邊緣的結合方式來實現片狀材料精確摺疊的裝置和方法。
因此，所需求的就是提供一種能夠成形出用於各種目的的，包括封裝電 子器件的，封閉體或盒體的裝置和方法，該裝置和方法有助於實現其自身的 有效和低成本的製造工藝。
通過附圖和下面對於本發明的詳細描述，本發明裝置和方法的其它目的 和有益的特徵將變得更加明顯，或者說得以更詳盡地呈現。
發明內容
概括地說，本發明 一方面涉及一種用來彎曲成或摺疊成三維結構的成形
的片狀材料。該片狀材料優選包括具有第一邊緣的第一片狀部分，所述第 一片狀部分成形有位於第一邊緣附近的第一結合結構；具有第二邊緣的第二 片狀部分，所述第二片狀部分成形有位於第二邊緣附近的用來與所述第一結 合結構相互鎖定接合的第二結合結構；以及沿著多個所希望的摺疊線形成在 片狀材料中的多個摺疊結構，摺疊線將片狀材料劃分為所述第 一 片狀部分和 第二片狀部分，這些摺疊結構被成形為使得能夠沿著摺疊線產生出片狀材料
的非常精確的摺疊，以將第一邊緣和第二邊緣定位到一起，從而使所述第一 和第二結合結構相互接合，並且將片狀材料保持在摺疊狀態。
第 一結合結構可以是從第 一片狀部分的平面延伸的結合片，並且形成了 朝向第一邊緣延伸的槽。第二結合結構是平齊的突緣，該突緣的一部分被構 造成和設定尺寸為能夠在摺疊時延伸入到槽中。結合片可以具有J形的橫截 面。結合片可以通過沖壓而形成。第一片狀部分可以具有由從第一片狀部分 的平面衝壓結合片而形成的孔。接納到所述槽中的平齊突緣的部分可包括鎖 定凸起，它從平面中延伸，並且被構造成和設定尺寸為能夠延伸入孔中，以 防止第一和第二結合結構相互脫開。鎖定凸起可以具有斜面構形，以便於平 齊突緣的一部分插入到槽中。摺疊結構可以由形成在片狀材料中的狹縫、槽 和移位體其中之一來提供，由此確定多個具有傾斜交叉摺疊線而延伸的中心 線的摺疊窄帶。
本發明的另一方面涉及一種用來摺疊和固定以形成三維帶角結構的片 狀材料。該片狀材料優選包括沿著第一摺疊線摺疊以形成第一角部的第一 片狀部分，所述第一片狀部分包括離開所在平面而向內突伸的形成接納槽的 連接凸肩，該連接凸肩與第一摺疊線隔開，第一片狀部分還包括由連接凸肩 離開所在平面而形成的孔；以及沿著第二摺疊線摺疊以形成第二角部元件的 第二片狀部分，第二片狀部分具有平齊的突緣，該突緣的一部分被接納在連 接凸肩的槽中，平齊突緣部分具有與第二摺疊線隔開的、向外突出的鎖定元 件，而且延伸到第一片狀部分的孔中，以此在連接凸肩和平齊突緣部分之間 形成幹涉配合。
第一摺疊線和第二摺疊線各自可以由多個摺疊結構來形成，這些摺疊結 構是由狹縫、槽和移位體其中之一來提供，由此確定了多個間隔開的摺疊窄 帶，摺疊窄帶具有傾斜交叉於摺疊線而延伸的中心線，以便使得連接凸肩和
鎖定元件相對於第 一摺疊線精確定位，以及使得平齊突緣部分和連接凸肩槽 4青確定位。
採用本發明的精確摺疊技術而形成的盒體所具有的其它的特徵和優點 將在附圖中得以顯現，或者說得以更詳盡的呈現。附圖結合在本說明書中並 且構成說明書的 一部分，以及附圖連同下面對本發明的詳細描述用來解釋本 發明的原理。
圖1是按照本發明的形成有精確摺疊結構和固定結構的兩維片狀材料的
透視圖；
圖2是圖1的片狀材料經歷了第 一 彎曲步驟後的透浮見圖； 圖3是圖1的片狀材料經歷了下一個彎曲步驟後的透視圖； 圖4是圖1的片狀材料經歷了再下一個彎曲步驟後的透視圖； 圖5是圖1的片狀材料經歷了進一步的彎曲步驟後的透視圖； 圖6是圖1的片狀材料的放大透視圖，類似於圖5表示了固定結構的內部 接合；
圖7是圖1的片狀材料的進一步放大的透視圖，類似於圖6表示了固定結 構的內部接合；
圖8是圖1的片狀材料的另一個放大透視圖，表示了固定結構的外部接合.
圖9是固定結構在接合之前基本上沿圖7中10具體實施方式
現在詳細地描述本發明的優選實施例，其中的實例表示在附圖中，儘管 是結合優選實施例來說明本發明，但應當理解，這些實施例並不是限制本發 明；與此相反，本發明旨在包含了如權利要求
書所確定的、本發明的精神和 範圍內的各種變化、改進和等效形式。
現在轉向附圖，其中相同的部分在所有的各個附圖中都標註以相同的附 圖標記。參見圖l，圖中表示了片狀材料30,它具有一般交叉形狀的構形，
以形成盒子坯料31。在這個實施例中，片狀材料被-沒定尺寸和構造成可形成
一敞口的盒體(見圖5);然而能夠理解，按照本發明可以成形出其它的三維結 構，例如，可以成形出自由直立的帶角結構，四面體形狀的結構，以及任何 的一般三維結構，其中的兩個平面、或者基本上平的表面相互交叉。
片狀材料包括第 一片狀部分32,它具有形成有第 一邊緣附近的第 一結合 結構34的第一邊緣33。優選是結合結構相距鄰近的摺疊線35—段距離，從而 像下面將會更加明顯地顯現的那樣，以此提供更高的槓桿效率，以阻止該結 合結構的斥公脫。
片狀材料還包括第二片狀部分36,它具有形成有第二邊緣附近的第二結 合結構38的第二邊緣37，以便與所述的第一結合結構相互鎖定接合。第一和 第二結合結構被構造成和設定尺寸為當沿著摺疊線摺疊片狀材料時，這些結 合結構相互接合。
片狀材料還包括沿著多個所希望的摺疊線形成在片狀材料中的多個折 疊結構39,摺疊線將片狀材料劃分為第一片狀部分和第二片狀部分。摺疊結 構被成形為能夠沿著摺疊線產生出片狀材料的非常精確的摺疊，以便將第一 邊緣和第二邊緣定位到一起，從而使所述的第一和第二結合結構相互接合， 並且將片狀材料保持在摺疊狀態。優選是摺疊結構是形成在片狀材料中的狹 縫、槽、移位體或其它適當的結構，由此確定出多個摺疊窄帶40,摺疊窄帶 具有傾斜交叉於摺疊線而延伸的中心線。
在申請號為10〃95077、 10/672766、 10/256870、以及09/640267(相應於 目前的美國專利號6481259)的美國專利申請中，廣泛地描述了摺疊線和折 疊窄帶的特定構形，這些專利和專利申請的全部內容在此引用作為參考。
如圖2,圖3,圖4和圖5中所示，將兩維的片狀材料沿著各自摺疊線依次 彎曲，以形成一敞口的盒體結構。當片狀材料從圖3所示狀態彎曲成圖4所示 狀態時，第一和第二結合結構接合。如同在附圖中可以看到的，該盒體的每 個角部都包括類似的、相互配合的結合結構，它們以相同的方式相互接合。
圖7和圖8是盒體角部的放大圖，其清楚地表示了第 一和第二結合結構的 相互接合，第一和第二結合結構的構形將在下面予以詳細說明。
現在轉到圖9和圖10,第一結合結構優選是從第 一片狀部分的平面向外 延伸的結合片41,並且形成了朝向第一邊緣的槽42。第二結合結構是平齊的
突緣，如圖10所示，該突緣的一部分43被構造成和設定尺寸為能夠在摺疊時 延伸到槽中。
在這個實施例中，如圖9所示，結合片41具有J形的截面形狀44。能夠理 解，結合片也可以採用其它的截面形狀，其中包括L形，C形和其它適當的形 狀。優選是結合片通過衝壓而形成。
繼續參見圖9，第一片狀部分具有當結合片被沖壓離開第 一片狀部分的 平面時所形成的孔45。接納在所述槽中的平齊突緣部分包括延伸出平面的鎖 定凸起46,並且被構造成和設定尺寸為能夠延伸到孔中，以防止第一和第二 結合結構相互脫開。優選是鎖定凸起具有斜面構形，以便於平齊突緣的一部 分插入到槽中。
如圖11所示，本發明的盒體坯料可以平整地裝運，因而允許多個盒體坯 件相互疊摞。摺疊線的構形使得盒體坯料能夠在現場中從其兩維狀態摺疊成 它們的三維狀態。如同上述的專利申請中所描述的，精確的摺疊線使得坯件 能夠以很小勞力精確地沿著預定的摺疊線進行摺疊。
前面所述的本發明的特定實施例是為了描述和說明的目的而提供的，並 不意味著它們是唯一的、或將本發明局限於所述的特定形式，根據上文的啟 示，本發明顯然可以有各種的改進和變化。選擇和描述這些實施例是為了更 好地說明本發明的原理和它的實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能 夠更好地利用本發明及其各實施例，以各種變化的形式適用於特定應用場 合。本發明的範圍是由所附的權利要求
書及其等效形式所確定。
權利要求
1.一種用於彎曲成或摺疊成三維結構的成形的片狀材料，該片狀材料包括
具有成形有第一邊緣附近的第一結合結構的第一邊緣的第一片狀部分；
具有成形有第二邊緣附近的第二結合結構的第二邊緣的第二片狀部分，用於與所述第一結合結構相互鎖定接合；以及
沿著多個所希望的摺疊線形成在片狀材料中的多個摺疊結構，該摺疊線將片狀材料劃分為所述第一片狀部分和第二片狀部分，摺疊結構被成形為能夠沿著摺疊線產生出片狀材料的非常精確的摺疊，以便將第一邊緣和第二邊緣定位到一起，從而使所述第一和第二結合結構相互接合，並且將片狀材料保持在摺疊狀態。
2. 如權利要求
l所述的片狀材料，其中，所述第一結合結構是從形成朝 向第一邊緣延伸的槽的第一片狀部分的平面向外延伸的結合片，；第二結合 結構是平齊突緣，該突緣的一部分被構造成和設定尺寸為能夠在摺疊時延伸到槽中。
3. 如權利要求
2所述的片狀材料，其中，所述結合片具有J形的橫截面。
4. 如權利要求
2所述的片狀材料，其中，所述結合片通過衝壓形成。
5. 如權利要求
4所述的片狀材料，其中，所述第一片狀部分具有通過從 第一片狀部分的平面中衝壓結合片而形成的孔。
6. 如權利要求
5所迷的片狀材料，其中，所述接納到所述槽中的平齊突 緣的部分包括從平面延伸的鎖定凸起，並且被構造成和設定尺寸為能夠延伸 到孔中，以防止第一和第二結合結構脫開。
7. 如權利要求
6所述的片狀材料，其中，所述鎖定凸起具有斜面構形， 以便於平齊突緣的 一部分插入到槽中。
8. 如權利要求
l所述的片狀材料，其中，所述摺疊結構由形成在片狀材 料中的狹縫、槽和移位體其中之一來提供，由此確定多個具有交叉摺疊線傾 斜延伸的中心線的摺疊窄帶。
9. 一種摺疊和固定以形成三維帶角結構的片狀材料，該片狀材料包括 沿著第一摺疊線摺疊以產生第一角部的第一片狀部分，該第一片狀部分包括從形成接納槽的平面移動的向內突伸的連接凸肩，該連接凸肩與第 一折 疊線隔開，第一片狀部分還包括通過從連接凸肩移開的平面而形成的孔；以 及沿著第二摺疊線摺疊以產生第二角部元件的第二片狀部分，該第二片狀 部分具有平齊突緣，該突緣的一部分被接納在連接凸肩的槽中，平齊突緣部 分具有與第二摺疊線隔開的向外突出的鎖定元件，而且延伸到第一片狀部分的孔中，在連接凸肩和平齊突緣部分之間產生千涉配合。
10.如權利要求
9所述的片狀材料，其中，所述第一摺疊線和第二摺疊線各自是由多個摺疊結構形成，這些摺疊結構是由狹縫、槽和移位體其中之 一提供，確定多個間隔開的具有交叉摺疊線傾斜延伸的中心線的摺疊窄帶， 以便使得連接凸肩和鎖定元件相對於第一摺疊線產生精確地定位，以及使得 平齊突緣部分和連接凸肩槽精確地定位。
專利摘要
本發明提供由精確摺疊技術成形的三維結構，包括具有第一邊緣的第一片狀部分，第一片狀部分成形有第一邊緣附近的第一結合結構；具有第二邊緣的第二片狀部分，第二片狀部分成形有第二邊緣附近的用來與第一結合結構互鎖接合的第二結合結構；以及沿多個所希望的摺疊線形成在片狀材料中的多個摺疊結構，摺疊線將片狀材料劃分為第一片狀部分和第二片狀部分，摺疊結構被成形為沿摺疊線產生片狀材料的非常精確的摺疊，以將第一邊緣和第二邊緣定位到一起，從而使所述第一和第二結合結構相互接合，並且將片狀材料保持在摺疊狀態。
文檔編號B21D31/00GKCN101171093SQ200680015912
公開日2008年4月30日 申請日期2006年3月21日
發明者馬克斯·W·德尼 申請人:奧裡加米工業股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan