结合折叠的片状材料的边缘以形成三维结构的装置和方法

专利名称：结合折叠的片状材料的边缘以形成三维结构的装置和方法
技术领域：
本发明 一般地涉及将已经折叠的片状材料的边缘结合到 一起以形成三 维结构的装置和方法，更具体地，本发明涉及采用能将用于使片状材料的边 缘连接到一起的结合结构精确地对齐的高精度的折叠结构来连接已经折叠 的片状材料的装置和方法。
背景技术：
本申请要求以2005年2月17日提交的、名称为"结合折叠的片状材料的 边缘以形成三维结构的装置和方法"的美国临时专利申请60/654,545号为优 先权，该申请的全部内容在此引用作为参考。本申请也是2004年3月3日提交的、并且以US2004/0206152 Al为美国专 利公开号的、名称为"具有受控制弯折率的片状材料及其成形方法"的美国专 利10/795,077号的部分继续申请；后者又是2003年9月26日提交的、并且以 US2004/0134250 Al为美国专利公开号的、名称为"精确弯折的高强度抗疲劳 结构的设计和制造技术以及该结构的片状材料"的美国专利10/672,766号的 部分继续申请；再后者又是2002年9月26日提交的、并且是目前的美国专利 US6,877,349号、名称为"片状材料、狭长片材的精确弯折方法及其制造工艺" 的美国专利申请10/256，870号的部分继续申请；最后者又是2000年8月17曰 提交的、并且是目前的美国专利US6，481，259号、名称为"片状材料及其狭长 材料的精确弯折方法"的美国专利09/640,267号的部分继续申请。所有这些专 利和专利申请的全部内容在此引用作为参考。上面所列出的、并且在这里引用作为参考的那些相关申请相当详细地提 出了用于弯折或折叠片状材料以形成三维结构的装置和方法。平整的片状材 料上设有多个折叠构件，通过它们就可以沿着能够精确控制的折叠线而对片 状材料进行折叠。折叠结构通常是狭缝、凹槽或移位体，它们定位在所要求
的折叠线的任一侧，从而确定能够精确地控制片状材料折叠的、间隔的弯折 带或折叠带。优选是折叠结构还能够使得折叠结构相对两侧上的片状材料产生出"边缘对表面"(edge-to face)的接合，以进一步提高折叠精度以及结构强度。相关申请中的折叠的片状材料常常用来产生三维结构，其中片材的自由 的或相邻的边缘被折叠成相互毗连或重叠关系，然后被连接到一起，以使产 生的三维结构保持稳定和防止其松散开。根据应用场合的不同，以前的用于 将折叠好的片材的边缘固定到一起的技术已有了相当大的变化；但在许多情 况下，片材的边缘只是采用标准的紧固件结合到一起，例如通过螺钉、铆钉、 其它的机械紧固件、和/或焊接、钎接或粘接。相关申请的装置和方法中非常大的优点之一是能够使用较低的折叠力 以很高的精度和复杂性来折叠片状材料的能力。片材的精确和复杂的折叠使 得片材边缘的结合技术要基于这些边缘在折叠过程后期时的精确的对齐，从 而使得设置在边缘上的、或邻近边缘的结合结构能够被相互折叠对齐，以便 达到结合结构连接到一起而防止边缘分离。使用相关申请中提出的技术进行片状材料的复杂折叠能够大大地减少 制造结构所需的独立元件的数量。通过免除独立的机械紧固件进一步减少元 件的数量因而是迫切要求的，以及免除单独的焊接、钎接和粘接等连接步骤 也降低了最终产品的相关成本。另外，相关申请中的片材精确折叠系统可以应用到很宽范围的片材厚 度。因此，无紧固件的片材边缘连接技术还能够应用于需要片材边缘的高强 度结合的应用场合。因此，需要有一种能够以无紧固件、高强度、低成本的片材边缘的结合 方式来实现精确折叠片状材料的装置和方法。因此，需要提供一种能够成形用于各种目的的包括封装电子元件的封闭 体或盒体的装置和方法，该装置和方法有助于实现其自身的有效和低成本的 制造工艺。通过附图和下面对本发明的详细描述，本发明装置和方法的其它目的和 有益的特征将变得更加明显或者得以更详尽地呈现。
发明内容
根据本发明的一个方面，本发明包括一种成形用于弯折或折叠成三维结构的成形的片状材料，它主要包括具有边缘的片材以及邻近边缘成形的用 于将边缘结合到一起的结合结构；多个沿着多个所要求的折叠线在片状材料 中成形的形状控制折叠结构，这些折叠结构被定位成能够将片状材料折叠成 所要求形状的三维结构，而且这些形状控制折叠结构被构造成当折叠片状材 料时，使得邻近片材边缘的结合结构对齐地定位到一起以便进行结合；以及 片状材料还成形有至少一个将结合结构和边缘保持在一起的成形的保持结 构。更优选地，结合结构是通过片材边缘与匹配构形成形而提供，例如楔形 榫，它们能够通过保持结构而互锁在一起而防止分离。在一个实施例中，保 持结构由多个保持折叠的狭缝、凹槽或移位体提供，它们被定位成使得折叠 片状材料到结合结构所在平面的外面。在一个替换实施例中，保持结构由弹 性地可移动的变形或弯折提供，其将结合结构偏压到一起而防止分离。根据本发明的另一方面，提供了一种由具有形状控制折叠结构、边缘结 合结构、以及保持结构的片状材料而成形的三维物件或三维结构。本发明还提供了将片状材料的边缘固定到 一起，以形成三维结构的方 法，其主要步骤包括沿着多个形状控制折叠线折叠片状材料，这些折叠线 由多个设置在片状材料上的形状控制结构控制，它们适于沿着折叠线造成充 分地精确的折叠，并且片状材料的两个边缘被定位在精确对齐地并列位置以 便紧固到 一起；以及将并列的边缘紧固到 一起以防止三维结构松散开的步 骤。根据本发明的另 一方面，还提供了 一种将多个元件组装到多个折叠的封 闭体中的方法，其步骤包括形成并排地连接着多个封闭体坯件的片状材料， 每个封闭体坯件具有多个形成于其中的形状控制折叠结构，并且具有多个形 成在该坯件的至少两个边缘上的结合结构。折叠结构被定位成能够将封闭体 坯件折叠成三维封闭体，两个边缘上的结合结构以对齐的关系定位在一起， 以便连接到一起。每个封闭体坯件还包括用以将结合结构保持就位而防止分 离的保持结构。该方法的步骤还包括将每个封闭体坯件向上折叠到片材平 面外面，同时仍然连接在片状材料上以产生部分成形的封闭体坯件；将元件 安装到每个部分成形的封闭体坯件中；然后，进一步折叠封闭体坯件同时仍 然连接在片状材料上，以包围元件的一部分，并且将封闭体坯件的结合结构 对齐地定位，以便连接到一起；将结合结构连接到一起；使用保持结构固定 结合结构；以及将其内带有元件的封闭体从片状材料上取下。


图1是按照本发明所构成的商业名片盒的俯^L透一见图； 图2是盒中装有名片的图1的商业名片盒的俯视透视图； 图3是按照本发明制造图1中商业名片盒的成形的片状材料的俯视平面图；图4 - 9是透视图，表示了片状材料从图3的平整状态到图l所示的三维商 业名片盒的折叠过程；图IO是本发明的改型的边缘结合结构的局部俯视平面图；图11是示意性地表示本发明装置的俯视透视图，图中表示了成形在片状 材料带中的围绕电子元件组装的封闭体坯件的折叠过程；图12是图ll所示安装过程的示意性的端部正视图，其中元件被安装到封 闭体坯件的带中，并且封闭体坯件围绕这些元件进行折叠。
具体实施方式
现在详细地描述本发明的优选实施例，其中的实施例表示在附图中。尽 管是结合优选实施例来说明本发明，但应当理解，这些实施例并不是限制本 发明；与此相反，本发明旨在包含了如权利要求书所确定的本发明的精神和 范围内的各种替换、改型和等同形式。用以将折成三维物件或结构的片状材料的边缘结合到一起的本发明的 装置和方法能够广泛地应用于各种场合。在图1-图9中，示出了商业名片盒， 因为它是使用相关申请的装置和方法所实现的精确折叠的复杂性的很好的 说明实例。这种精确和复杂性能力使其自身非常适合于新的技术方案，用来 将折叠的片状材料的边缘使用或者不使用紧固件而结合到一起。图l _图9的 商业名片盒不是设计用来例如像箱形梁那样承受相当大的负荷力；而是这些 附图中所示的商业名片盒是由厚度0.046英寸的不锈钢片状材料折叠而成。用 于所述商业名片盒所釆用的同样的边缘结合结构和方法也同样可应用于承 载的三维结构和用于更厚或更薄的片材，以及用于结合其它金属或非金属片 状材料的边缘。
转到图l-图2，图中表示了整体标注为21的商业名片盒，它由平整的片状材料折叠而成，并且准备待用。在图2中，如同通常使用的那样，商业名 片盒21中装有多张名片22。商业名片盒21已由平整的片状材料或商业名片盒 坯料23折叠而成，在本实施例中就是不锈钢坯料折叠而成，该坯料显示在图 3中。 一旦将其折叠起成为图l -图2所示的三维结构，如下面将要详细描述 的那样，片状材料已经沿着边缘固定起来以防止松散开。通过激光切割，水流喷射切割，冲压，模锻，和/或其它适当的方式。通常， 多个商业名片盒坯料23以非常紧凑的嵌套关系展布在更大的片状材料上，以 便减小余料，然后例如通过计算机数控的(CNC)激光切割机从较大的片状材 料上切割下来。以后如下所述通过对商业名片盒坯料23的折叠而成形出商业 名片盒21。在图3中，表示了大致为U形的商业名片盒坯料23，它具有自由边缘26， 27,自由边缘上成形有结合结构28,在本实施例中就是楔形榫构造。人们能 够理解，也可以采用其它的结合结构。结合结构28以这样的方式成形，使得 能够将分开的自由边缘26, 27逐渐地结合到一起，以形成图1和图2所示的三 维物件。商业名片盒坯料23具有将要被结合到一起的边缘26, 27，它们在片 状材料处于图3的平整状态时彼此分开。然而，本发明的边缘结合技术还可 以用来结合当坯料23处于平整状态时彼此相互邻近或者毗连的边缘，例如， 边缘相互成90度角并且在顶部相互接触。这种边缘构形常常在角部结构中采 用。此外，商业名片盒21是一种封闭体或连续周壁的形式，其中坯料中的一 个边缘26回绕弯折，以形成结合至另一边缘27的连续周壁。由本发明的边缘 结合装置和方法所产生的三维结构以及结合成的稳定结构并非一定要成为 封闭体或一定要有围绕中央空间的连续壁，但是上述这种结构是由本发明所 形成的特别有益的结构。平整的片状材料或商业名片盒坯料23还包括多个沿着多条所要求的折 叠线31a， 31b， 31c， 31d成形在片材中的形状控制折叠结构29,这些折叠线 将使得片材折叠成所要求的三维形状，其中片材的边缘26, 27将在并列对正 的关系中定位。该折叠方法将结合图4 -图9予以更详细的论述。坯料23还设有至少一个将结合结构28保持在一起防止分离的形成的保 持结构。在图3所示的实施例中，保持结构32呈沿着保持折叠线33a， 33b的 折叠或弯折的形式，它们把折叠后的商业名片盒坯料固定防止松散开。形状控制折叠结构29和折叠保持结构32优选地都以相同的方式构成。这 些折叠结构如相关申请中所述那样提供，并且它们以这样的方式成形，即能 够导致片状材料23沿着所要求的折叠线非常精确地被折叠。这些折叠结构可 以采取成形在商业名片盒坯料23上的狭缝，凹槽或移位体的形式，并且它们 确定出位于纵向相邻的两个折叠形成结构29， 32之间的折叠带34。位于狭缝、 凹槽或移位体之间的折叠带34具有分别倾斜于折叠线31a-31d和折叠线33a -33b而延伸的中心线，以便精确地控制坯料23的折叠。在最优选的形式中， 折叠结构具有截口或者宽度尺寸，其确保在较高精度的折叠过程中，再借助 于通过采用了倾斜的折叠带34而实现的精确度，使得折叠结构29, 32相反的 两侧上的片状材料实现"边缘对表面"的接合。有关片状材料折叠的精确控制 的这些原理已经有详细的论述，例如在本申请的相关申请部分中更充分地确 认的美国专利申请10/256， 870号中。现在参见图4-图9，可以更详细地描述将商业名片盒坯料23折叠成图1 -图2所示的三维结构的商业名片盒。在图4中，商业名片盒坯料或片状材料 23沿着折叠线31a和31b从图3中所示的片材平面向上折叠。带有它们的结合 结构28的边缘26 ， 27现在处于接近垂直的方位。在图5中，坯料23的一侧沿着折叠线31d已折叠成接近平行于前面板35的 方位，在前面板上标有"IOI，，，代表着"工业折纸公司"(Industrial Origami Inc)。 因此，沿着图5的折叠线31d进行的折叠开始完成一个封闭体，其将导致边缘 26， 27处于并列位置，但在图5中可以看到，边缘27没有处在与边缘26相结 合的位置。在图6中，已经完成了沿着折叠线31c的折叠，从而使坯料的边缘26, 27 定位在并列和相互对齐的关系，楔形榫结合结构28相互接合，从而将片材或 坯料23的自由边缘结合到一起。一旦后面板的部分42a， 42b已折叠到一起，它们将在大致同一个平面中 相互对准，如同边缘26, 27上的楔形榫形结合结构28。楔形榫结合结构的这 种在同 一平面中的定位使得边缘26, 27能够在其公共平面中略微地向内或向 外移动，然后再移动返回到面板42a, 42b的公共平面中，用以使楔形榫互锁。
如本领域技术人员所公知的，只要楔形榫保持在公共平面中它们就不会分离。的。其可能的倾斜程度将随着片状材料的厚度增加以及楔形榫的尺寸公差的增加而增加。实际上，如下面将要描述的，无论前面板35还是后面板42a, 42b优选都是从公共平面呈些微弓形，这很容易通过片状原材料的厚度实现， 并且甚至能够缓解楔形榫的尺寸差异。应当注意到，在本发明的最宽泛的方面，结合结构28不必一定像楔形榫 那样成形为用于在基本是两维尺寸上进行结合。也可以提供一种弯角结合结 构，例如，当折叠到一起以产生弯角时，边缘结合结构防止了边缘的分离。 也必须要适当地成形片状材料的保持结构，以防止弯角结合结构彼此分离。 对于结合结构28而言，下面来描述楔形榫的保持以防止分离。本发明的一种有益的边缘结合方法是边缘不必一定要重叠，也就是说， 片状材料的边缘或端部以端对端的关系相结合，结合的壁面在结合的边缘跨 越处具有相同的厚度。例如，片状材料的边缘彼此处于"共面的"而且不重叠， 也就是说，边缘不是一个位于另一个之上。这对于某些物件来说例如商业名 片盒，即有美学上的优点又有结构上的优点。在图l -图9的实施例中，边缘结合结构28表示为沿着边缘26和27基本上 连续地延伸。然而应当理解，在某些结构中，使用单一的结合结构28来连接 边缘可能是适当的，或者也可以采用间断的、相互间隔的结合结构28。对于 许多结构来说，边缘26， 27之间的连续结合具有强度方面以及美学方面的优 ,泉。这里还应当注意到，在图l -图9的示意性表达中，图中没有表示出片材 或坯料23的厚度尺寸。实际上，坯料23具有一定的厚度尺寸，当楔形榫结合 结构28像图6所示那样相互接合时，如上所述，片材的厚度尺寸将能够防止 楔形榫以及自由边缘26, 27的分离。图6的结构基本上是一个封闭体，其可以是矩形的箱形梁、锥形的箱形 梁或类似部件的一部分，其边缘26, 27移动到大致的/^共平面42a， 42b以外， 结果是楔形榫结合结构28脱开啮合。折叠结构29, 32的优点除了其折叠精确 之外，还能够以非常小的折叠作用力进行折叠，于是可以沿着折叠线31a-31d手工折叠不锈钢的片材。因此，并列的自由边缘26, 27也可以变得展开，
或者甚至展开回到图3所示的平整片材的状态。因而，优选是在坯件32上设 置至少一个保持结构，以便基本上互锁楔形榫28防止脱开。在最广泛的意义 上，其可以是一个面板(未示出)，它折叠过楔形榫结合结构并且通过标准的 紧固件而被固定，例如通过螺钉或铆钉。这可能增加商业名片盒的所需要元 件数量以及产生出重叠的壁面。在图l -图9所示的实施例中，采用了两个保持折叠线33a, 33b，以便互 锁楔形榫28并防止分离。因此，如图7中所见，片材的折片51， 52沿着折叠 线33a已向下折叠到前面板35上标有标签41的大体位置。此外，如图9所示， 坯件折片53, 54也由楔形榫28保持到一起，并且围绕保持折叠线33b已向下 折叠。因此，保持折叠使得折片51-54到商业名片盒背面的公共平面42a， 42b外面，并且它们因此而将楔形榫互锁到一起，借助于折片53， 54限制了 脱离公共平面42， 42的运动，从而防止分离。保持折叠线33a， 33b造成的折叠使得甚至对于非常容易折叠的片状材料 来说也很难展开恢复，因而降低了楔形榫脱开啮合的可能性。然而，为了进一步增强楔形榫结合结构28的互锁性，还可以进一步在商 业名片盒的坯料23上设置维持(keeper)组件，它能够阻止片状材料沿着保持 折叠线的展开。在图l-图9的实施例中，维持组件包括舌片和配合槽。在这 种情形下，如图3所示，舌片采取折片51上的第一舌片61a和折片52上的第二 舌片61b的形式，它们的尺寸设定为可插入到片材23的前面板35上的槽62中。 图8中最清楚地表示了舌片61a, 61b插入到槽62中的情况。于是，槽和舌片 的维持组件防止了折片51, 52沿着保持折叠线33a展开。折叠线33a与舌片 61a, 61b之间的长度尺寸优选是选定为使得在插入过程中前表面35和后表面 42a, 42b略微向外弓出。这种弓出产生了背向前表面和背向后表面的朝向彼 此的弹性作用，因而防止了舌片61a, 61b容易从槽62中脱出。在图9中，折片53, 54尚未围绕保持折叠线33b向下完全折叠到如图l所 示的最终状态。可以进行这种折叠直到折片53, 54相对于商业名片盒的背面 成一个小的角度，从而支撑着名片22在略微向后倾斜的状态。这样使其便于 从商业名片盒中取出名片；而且折片53, 54起着双重的功能保持着片材的 自由边缘通过结合结构28而互锁，以及当名片22位于商业名片盒中时为其提 供结构性支撑。叠线33b的折叠是这样的一种折叠，其中的片材几 乎是折叠到其自身的背面。通过采用相关申请中的技术就很容易做到这点， 并且使得结构的展开甚至变得更加困难，这当然也是保持结构的目的所在。在图l-图9的实施例中，边缘26, 27上的结合结构由楔形榫提供。在图 IO中，自由边缘26, 27通过L形的结合结构28a结合。可以理解，能够预料本 发明还可以使用各种其它类型的互锁结合结构。以此就可以在片材23的非常 复杂的折叠中以高精度进行结合结构的折叠，用各种角度处的折叠线来实现 所需的形状，能够使片材的自由边缘非常精确地对齐。在图1 l和图12所示的一个实施例中，另 一种保持结构能够将相互配合的 结合结构保持在一起而防止分离。在图11和图12中，多个并排的封闭体或盒 体坯料124成形在条材料123中。这些封闭体成形为可接纳一个或多个元件， 例如电子元件125a, 125b;以及在图示的方法中，元件125a, 125b—个接一 个地安装到成形在材料条123中的并排的封闭体坯料124中。当元件定位到坯 料中之后，封闭体坯料进一步折叠成形以完成该封闭体。在坯料124中设置 了用于边缘连接的结合结构128,以及通过一种替换形式的保持结构而使得 结合结构保持互锁关系。下面的描述是关于一系列的分阶段步骤将元件安 装到并排的盒体坯料中、然后完成元件的封闭体，以及最后将它们从材料条 上取下。更详细地参见图ll,其中提供了材料条123,例如通过激光切割、水流 喷射切割，模锻，沖压，和/或其它适当的方式成形多个并排的封闭体坯料124。 首先，坯料124将处于平整的状态或者都位于同一平面中。如图ll所示，坯 料的边缘126， 127从片材123的平面向上翻转大约90度，并且可以看到这些 边缘上成形有结合结构128，这里再次表示为楔形榫。为了便于理解，片材 示意性地表示为它不具有厚度尺寸。定位坯丰卜124的直立的侧部129, 131用 以接纳元件125a, 125b。在工位135处，将第一元件部分125a插入到部分成 形的封闭体坯件124中。在所示的实施例中，在工位140处，当元件坯料的侧 壁129， 131处于接近垂直方位的情况下，第二元件部分125b能够安装到第一 元件125a的端部。在工位145处，侧壁129, 131一皮折叠，以i"更开始封闭元件 125a, 125b;以及在工位150处，完成了封闭体并且表示出楔形榫128处于相 互结合的互锁状态。在工位155处，将封闭好的元件125a, 125b从片状材料 123上取下。 同样地，也有可能发生封闭的坯件从围绕元件125a, 125b的状态下展开， 在图ll, 12的实施例中，楔形榫128的互锁的保持以不同于图1 -图9中锁住 楔形榫28的实施例形式来实现。图12示意性地表示了在图11, 12实施例中已采用的将结合结构128保持 在一起的方式。如图12中清楚可见的，直立的侧壁129, 131分别与壁139， 141形成了大致为L形的端部横截面。如图12所示，在图ll, 12实施例中采用的保持结构是一种变形，这里表 示为一种分别处于封闭体坯件的壁129， 139之间的、以及壁131, 141之间的 L形角部或弯折161。角部161是通过采用传统的金属弯折技术成形的，它们 不是通过采用相关申请中的技术而折叠或弯曲成形的。因此，在工位或步骤 130中，L形的弯折161通过传统的弯折模具组合成形，其基本上需要施加作 用力以形成角部或弯折161。其结果是角部或弯折161将保持其形状而不会展 开。封闭体侧壁131通过角部结合到侧壁141上，该角部将两个侧壁弹性地连 接到一起。因此，侧壁131相对于侧壁141的^艮小的拱形位移也将由弯折161 所阻止，当位移作用力消除时，两个侧壁将恢复到在工位或步骤130时由它 们的变形所产生的相对角度关系。封闭体坯件的侧壁139与封闭体坯件的后壁163之间的折叠或角部162， 以及封闭体坯件的侧壁141与封闭体坯件的后壁163之间的折叠162,都是通 过采用相关申请中的技术制成。因而折叠162就非常容易制造，并且它们趋 向于弹性地复位，或者具有比弯折161弯折更小程度的记忆。当形状复杂时， 标准的或传统的金属弯折就变得非常困难，因此，优选是最低限度地使用例 如角部161那样的定型的折叠，而且尽可能多地在成形有弯折的封闭体上使 用例如弯折162那样的折叠。一旦在工位135a, 140b处将元件125a， 125b装入到封闭体坯件中，折叠 162就被弯折到如工位145， 150所示的闭合状态。结果是楔形榫128将互锁， 并且封闭体坯件在折叠161处的传统的弯折或者变形将起到弹性弹簧或保持 结构的作用，其防止坯件124松散开。传统的角部或折叠161被弯折的角度可 以是略小于90度，从而保持着侧壁129, 131的朝着元件125a， 125b的弹性向 下偏压。这将与侧壁129, 131的折叠合作成毗连抵靠于被封闭的电子元件， 以保持楔形榫结合结构防止其向上张开或变得分离。
如图ll, 12中清楚所见，通过采用上面所述的边缘结合技术也可以实现 将元件组装到多个封闭体中的工艺。更进一步地，该工艺使用单一的片状材 料并且不使用独立的紧固件就能够将元件封闭。片或条的片状材料123上成形有多个并排的封闭体坯件124。这些坯件优 选是连接到一个能够移动经过多个组装工位130， 135， 140， 145， 150, 155 的共同的片材或条材123。封闭体坯件上成形有多个形状控制折叠结构，例 如狭缝、凹槽或移位体；以及封闭体坯件的侧边缘126， 127上成形有结合结 构，例如楔形榫128。在前期的组装工位或步骤中，例如工位130,在坯件124 上成形保持结构，例如变形或者传统成形的折叠161,以提供弹性地恢复到 其弯折形状的角部或弯折从而提供偏压结构。该工艺还包括将封闭体坯件 124折叠以产生部分成形的封闭体坯件的步骤；将一个或多个元件安装到部 分成形的封闭体坯件中的步骤；然后将坯件折叠成完全的封闭体并且将楔形 榫结合结构定位到相互接合状态的步骤；以及例如通过弹性偏压角部、弯折 或者变形而保持或者固定结合结构而防止分离的步骤。上面结合本发明特定实施例所作的描述完全是为了举例和说明的目的， 它们不意味着排除其它实施例或将本发明局限于所述的特定形式；而且很显 然借助于上面的启示，许多的改型和变化都是可能的。所选择和描述的实施它技术人员能够更好地利用本发明，以及将具有各种改型的各种实施例适用 于其它特定应用场合。这里意旨本发明的范围由所附的权利要求及其等同物确定。
权利要求
1.一种用于弯折或折叠成三维结构的成形的片状材料，包括片状材料，其具有边缘以及邻近边缘成形的以将边缘结合到一起的结合结构；多个沿着所要求的折叠线在片状材材中成形的形状控制折叠结构，该折叠结构被定位成能够将片状材料折叠成所要求形状的三维结构，而且该形状控制折叠结构被构造成当折叠片状材料时，使得结合结构对齐地定位到一起以便进行结合；以及片状材料还成形有至少一个将结合结构和边缘保持在一起的成形的保持结构。
2. 如权利要求l所述的片状材料，其中，所述结合结构成形在片状材料 的自由边缘中，并且适于将自由边缘互锁而防止分离。
3. 如权利要求2所述的片状材料，其中，所述结合结构由自由边缘中匹 配的楔形榫结构提供，楔形榫结构在共同平面中互锁。
4. 如权利要求3所述的片状材料，其中，所述保持结构由成形的保持折 叠结构提供，用于将片状材料沿着产生折叠片状材料的保持折叠线被折叠到 共同平面的外面。
5. 如权利要求4所述的片状材料，其中，所述片状材料进一步还成形有 适于阻止片状材料沿着保持折叠线+>散开的维持组件。
6. 如权利要求5所述的片状材料，其中，所述维持组件由定位成防止松 散开的舌片和匹配的开口提供。
7. 如权利要求2所述的片状材料，其中，所述形状控制折叠结构由狭缝、 凹槽和移位体其中之一提供，其确定多个间隔的折叠带，该折叠带具有倾斜 交叉所要求的折叠线而延伸的中心线。
8. 如权利要求4所述的片状材料，其中，所述保持折叠结构由狭缝、凹 槽和移位体其中之一提供，其确定多个间隔的折叠带，该折叠带具有倾斜交 叉所要求的保持折叠线而延伸的中心线。
9. 如权利要求8所述的片状材料，其中，所述形状控制折叠结构和保持折叠结构都是狭缝； 结合结构是成形在边缘中的使边缘互锁而防止分离同时在共同平面中 的楔形榫；保持折叠结构被定位成使得片状材料沿着位于邻近自由边缘的保持折叠线而折叠到共同平面的外面；以及维持组件由至少 一个在片状材料边缘中的突起以及匹配的开口所提供， 该开口的尺寸设定为用来接纳突起而且其方位防止片状材料沿着保持折叠 线松散开。
10. 如权利要求9所述的片状材料，其中，所述维持组件由片状材料的 两个边缘的每个边缘上的突起提供，以及开口是一槽，其尺寸设定为用于接 纳两个突起。
11. 如权利要求l所述的片状材料，其中，所述形状控制折叠结构被成 形为使得片状材料可充分精确地折叠，以使得结合结构的定位邻近自由边缘 处于精确对齐以便结合。
12. 如权利要求ll所述的片状材料，其中，所述形状控制折叠结构是狭 缝、凹槽和移位体其中之一，其确定间隔的折叠带，该折叠带具有倾斜交叉 折叠线而延伸的中心线。
13. 如权利要求2所述的片状材料，其中，所述保持结构由一个边缘上 的结合结构的片状材料的向内变形提供，该变形成形为将一个边缘弹性地偏 压朝向另一个边缘，以便在沿着形状控制折叠结构折叠片状材料时将结合结 构保持在互锁关系。
14. 如权利要求13所述的片状材料，其中，所述保持结构由两个自由边 缘的片状材料的向内变形提供，该变形形成为将两个自由边缘上的结合结构 弹性地偏压朝向互锁关系。
15. 如权利要求13所述的片状材料，其中，所述保持结构由在至少一个 边缘处的片状材料中向内L形弯折而形成。
16. 如权利要求15所述的片状材料，其中，所述L形弯折是使用传统弯 折技术在片状材料中的塑性变形。
17. 如权利要求13所述的片状材料，其中，所述结合结构由自由边缘中 匹配的楔形榫提供。
18. 如权利要求13所述的片状材料，其中，所述多个基本上相同的并排 的三维结构是由相同片状材料成形，每个三维结构具有带匹配楔形榫的边 缘、被定位以形成封闭体的形状控制折叠结构、以及适于将楔形榫保持匹配 接合的保持结构。
19. 如权利要求18所述的片状材料，其中，所述每个封闭体被构造成接纳安装到封闭体中的元件；以及楔形榫和保持结构结合自由边缘，从而元件被保持在封闭体中。
20. 如权利要求19所述的片状材料，其中，所述保持结构由在片状材料 中成形的保持折叠结构提供，以使得片状材料折叠到其中结合的楔形榫的共 同平面的外面。
21. 如权利要求18所述的片状材料，其中，所述保持结构由将楔形榫弹 性地偏压成互锁接合的成形的L形变形体提供。
22. 如权利要求18所述的片状材料，其中，所述片状材料是延长的带材。
23. —种由折叠片状材料形成的三维结构，包括沿着多个折叠线其中具有多个折叠体的片状材料，该折叠体由多个折叠 结构形成，折叠结构成形在片状材料中，并且被构造成使得折叠线充分精确 的定位和定向，片状材料的至少两个边缘被折叠成对齐地并列在一起；以及连接对齐地并列的边缘防止分离的结合结构。
24. 如权利要求23所述的三维结构，其中，所述折叠结构由成形在片状 材料中的狭缝、凹槽和移位体其中之一提供，以确定多个间隔的折叠带，该 折叠带具有倾斜交叉折叠线而延伸的中心线。
25. 如权利要求24所述的三维结构，其中，所述结合结构包括在片状材 料的对齐地并列的边缘上的匹配构形，其相互接合以防止并列边缘的分离。
26. 如权利要求25所述的三维结构，其中，所述在并列边缘上的匹配构形是在共同平面中结合边缘的匹配楔形榫；以及片状材料进一 步包括由保持折叠结构形成的保持折叠线，片状材料沿着 保持折叠线折叠到匹配的楔形榫的共同平面的外面，以保持楔形榫的相互接 合关系而防止分离。
27. 如权利要求26所述的三维结构，其中，所述折叠结构产生封闭体， 其中至少两个边缘通过保持结构连接到 一起，以完成封闭体。
28. 如权利要求25所述的三维结构，其中，所述保持结构由一个边缘 上的结合结构的片状材料向内变形提供，该变形成形为将一个边缘弹性地偏 压朝向另一个边缘，以便在沿着用于形状控制折叠结构在折叠片状材料时将 结合结构保持在互锁关系。
29. 如权利要求28所述的三维结构，其中，所述保持结构由两个自由 边缘的片状材料向内变形提供，该变形形成为将两个自由边缘上的结合结构 弹性地偏压朝向互锁关系。
30. 如权利要求28所述的三维结构，其中，所述保持结构由在至少一 个边缘的片状材料中向内L形弯折形成。
31. 如权利要求30所述的片状材料，其中，所述的L形弯折是使用传统 弯折技术在片状材料中的塑性变形。
32. 如权利要求28所述的片状材料，其中，所述结合结构由自由边缘中 匹配的楔形榫提供。
33. —种将片状材料的边缘紧固到一起以形成三维结构的方法，包括 沿着多个折叠线折叠片状材料，该折叠线由多个设置在片状材料上的形状控制结构定位和定向，其适于沿着折叠线造成充分精确的折叠，至少片状 材料的两个边缘被定位在精确对齐地并列位置，以便紧固到一起；以及 将并列的边缘紧固到 一起，以防止封闭体松散开。
34. 如权利要求33所述的方法，其中，通过将设置在邻近并列的边缘的 紧固结构互锁而完成紧固步骤。
35. 如权利要求34所述的方法，其中，所述通过将成形在并列的自由边缘中的楔形榫结构互锁而完成紧固步 骤；以及在紧固步骤之后，将片状材料折叠到自由边缘的平面的外面，以防止并 列的楔形斗隼结构的分离。
36. 如权利要求33所述的方法，其中，通过沿着折叠线折叠片状材料而 完成折叠步骤，折叠线由形式为狭缝、凹槽和移位体中至少其中之一的形状 控制结构产生，其确定多个具有倾斜交叉折叠线延伸的中心线的折叠带，将 交替的带定向在交替的倾斜方向，以及将形状控制结构构成为在折叠结构相 反侧上产生片状材料的"边缘对表面"接合。
37. 如权利要求34所述的方法，其中，通过偏压折叠的片状材料防止互 锁的紧固结构相互远离运动而完成紧固步骤。
38. —种将元件组装到多个封闭体中的方法，包括以下步骤 成形带有多个封闭体坯件的片状材料，封闭体坯件以并排关系在共同平 面中连接到片状材料中，每个封闭体坯件具有多个成形于其中的形状控制折 叠结构，并且具有成形在每个封闭体坯件的至少两个边缘上的结合结构，折 叠结构被定位成能够将封闭体坯件折叠成三维封闭体，至少两个边缘上的结 合结构对齐关系地定位在一起，以便连接到一起，每个封闭体坯件进一步包括固定结合结构而防止分离的保持结构；将每个封闭体坯件向上折叠到共同平面外面，同时仍然连接在片状材料上，以产生部分成形的封闭体；将元件安装到每个部分成形的封闭体中；然后，进一步折叠封闭体坯件，同时连接在片状材料上，以完成围绕元 件的封闭体，并且将结合结构对齐地定位以便连接到 一起；采用保持结构固定结合结构；以及， 将带有元件的封闭体从片状材料上取下。
39. 如权利要求38所述的方法，其中，所述结合结构是楔形榫，通过 围绕楔形榫的平面附近和平面外的折叠线而折叠封闭体坯件从而完成固定步骤。
40. 如权利要求38所述的方法，其中，所述结合结构是楔形榫，通过 以弹性地偏压楔形榫到 一起而防止分离的方式折叠封闭体坯件从而完成固 定步骤。
41. 一种用于弯折或折叠成三维结构的成形的片状材料，包括片状材料，其具有至少两个边缘以及邻近边缘成形的以使所述边缘结合 到一起的至少一个结合结构；沿着至少两个折叠线在片状材料中成形的至少两个形状控制折叠结构， 该折叠结构被定位成能够将片状材料折叠成所要求形状的三维结构，而且形 状控制折叠结构被构造成当折叠片状材料时，造成所述至少一个结合结构被 对齐地定位以便进行结合；以及片状材料，其进一步成形有至少一个将所述至少一个结合结构和所述至 少两个边缘保持在一起的成形的保持结构。
42. —种通过折叠具有至少两个自由边缘的片状材料而形成的三维结 构，包括片状材料，其具有其中沿着至少两个折叠线的至少两个折叠体，该折叠 体由至少两个折叠结构形成，折叠结构在片状材料中成形，并且被构造成能 使得折叠线充分精确的定位和定向，片状材料的所述至少两个自由边缘被折叠在一起成对齐地并列；以及成形在所述片状材料中连接对齐地并列的边缘防止分离的至少 一个结合结构。
43. —种将片状材料的至少两个边缘紧固定到 一起以形成三维结构的方 法，包括沿着至少两个折叠线折叠片状材料，该折叠线由设置在片状材料上的至 少两个形状控制结构定位和定向，其适于沿着折叠线造成充分精确的折叠， 片状材料的两个边缘以精确对齐地并列被定位以便紧固到 一起；以及将并列的边缘紧固到一起以防止结构松散开。
全文摘要
一种成形的用于折叠成三维结构的片状材料。该片状材料具有边缘，边缘上成形有例如楔形榫等结合结构；片状材料还具有多个折叠结构，例如狭缝、凹槽或移位体，它们以这样的方式控制片材的折叠，使得结合结构被折叠成相互接合互锁状态。折叠结构被构造成用于非常精确地折叠片状材料，从而使得折叠结构处于精确对齐的并列状态。另外，片状材料还包括能够防止片材松散开的保持结构，例如保持折叠体或保持变形体。本发明还提供了无紧固件地将片材边缘连接到一起的方法，以及该方法所产生的三维结构。
文档编号B65D5/42GK101155730SQ200680011556
公开日2008年4月2日 申请日期2006年2月16日 优先权日2005年2月17日
发明者马克斯·W·德内 申请人:奥里加米工业股份有限公司