JP2005524535A - 三次元金属構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、板金の細長片を、不連続な刃を形成し且つ一方のローラと他方のローラとにおいて斜め方向にオフセットされた環状ナイフを有する２つのローラ間を通過させることによって、接続ブリッジ及び連結脚により一定の間隔で連結された互いに平行な直線状のコードを形成すると共に、同一方向性を有する２つの脚を接続するＵ字型ブリッジであって１つのコードとその次のコードとにおいて逆方向に方向付けされたＵ字型ブリッジ、及び、逆方向性を有する２つの脚を接続するＳ字型ブリッジのいずれかが隣接する２つのコードに設けられるように、前記細長片に長手方向の切断部を形成する工程、前記コード及び前記ブリッジを長手方向に関して互いに異なる位置で分割することによって、前記細長片を横方向に切断する工程、前記Ｕ字型ブリッジを備えたコードに垂直方向の押圧力を作用させることによって、前記脚を軸回転させ、前記コードの端部が垂直方向に関して前記Ｓ字型ブリッジと整列するように、切断されたコードの１つおきをオフセット面へと移動させる工程、及び、前記細長片を横方向に伸ばす工程、を備えていることを特徴とする、三次元金属構造体の製造方法を提供する。

Description

本発明は、三次元金属構造体の製造方法に関する。

円形断面の金属ワイヤを溶接して様々な形状の格子を形成することにより構成されるシート構造体が、既に存在している。

しかしながら、このようなシート構造体は、溶接部で金属の特性が部分的に変化するため、応力下における破壊強度が低い。加えて、このようなシート構造体では、特に構造体重量が不利になるような用途において、充填材と接する部分での単位面積あたりの重量が非常に大きくなってしまう。また、このようなシート構造体は非常に剛性が高く且つ二次元でしかない。このようなシート構造体２つを溶接スペーサにより並列に組み立てて三次元構造体を形成する場合、保管に大きな容積が必要となり、運搬に係る費用が不都合なものとなる。さらにこのようなシート構造体は、製造方法において組立及び溶接という冗長で且つ複雑な作業を要するため高価になるという欠点を有する。また溶接領域が多いので、脆化の危険が増すと共に、比較的困難な品質管理作業を要する。

本発明の目的は、これら技術的問題を十分に改善することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明によると、板金の細長片を、不連続な刃を形成し且つ一方のローラと他方のローラとにおいて斜め方向にオフセットされた環状ナイフを有する２つのローラ間を通過させることによって、接続ブリッジ及び連結脚により一定の間隔で連結された互いに平行な直線状のコードを形成すると共に、同一方向性を有する２つの脚を接続するＵ字型ブリッジであって１つのコードとその次のコードとにおいて逆方向に方向付けされたＵ字型ブリッジ、及び、逆方向性を有する２つの脚を接続するＳ字型ブリッジのいずれかが隣接する２つのコードに設けられるように、前記細長片に長手方向の切断部を形成する工程、前記コード及び前記ブリッジを長手方向に関して互いに異なる位置で分割することによって、前記細長片を横方向に切断する工程、前記Ｕ字型ブリッジを備えたコードに垂直方向の押圧力を作用させることによって、前記脚を軸回転させ、前記コードの端部が垂直方向に関して前記Ｓ字型ブリッジと整列するように、切断されたコードの１つおきをオフセット面へと移動させる工程、及び、前記細長片を横方向に伸ばす工程、を備えていることを特徴とする三次元金属構造体の製造方法によって、上記目的が達成される。

より好適な変形例では、前記長手方向の切断部が、隣接する８つのナイフを１組として少なくともこの１組によって形成され、ナイフ周縁にある刃がそれぞれ隣接するナイフの刃と共働することにより、前記ブリッジを形成可能な中空空間が画定されている。

別の変形例では、ナイフに、長手方向端部に尖端が形成された刃が設けられている。

有利な特徴によると、前記刃の端部が、隣接する刃に保持された平坦な補強壁によって、横方向から保護されている。

前記平坦な補強壁は傾斜した横面にそれぞれ支持されているのが好ましい。

別の特徴によると、単一のナイフの周縁にある前記刃が互いの間に中間間隙を画定しており、前記間隙が前記刃の輪郭に対して補完的な輪郭を有している。

さらに別の特徴によると、Ｕ字型ブリッジが、同一方向性を有する２つの脚を接続するために形成されており、Ｓ字型ブリッジが逆方向性を有する２つの脚を接続するために形成されている。

さらに別の変形例では、コードの横切断部の長手方向における位置が、ブリッジの切断線から両側に前記オフセット面の高さに対応する距離を隔てた位置にある。

特定の変形例では、Ｓ字型ブリッジのみを横方向に切断する。

さらに別の変形例においては、前記ブリッジの側端が傾斜している。

他の実施例において、環状ナイフは、ローラの円筒側面に機械加工で直接形成されている。

本発明に係る方法は、溶接を行うことなく、即ち金属の機械的特性を部分的に変化させることがなく、産業上の自動化に特に好都合に適用される単純な工程によって構成されている。

加えて、本発明に係る方法は、板金の細長片を唯一の基材として用い、これをその後切断具及び引き伸ばし具により金属を損失することなく機械加工するものであって、単純且つ迅速で、実施に費用がかからない。

究極的には、溶接部がないことから、金属と充填材又は被覆材との有効接触面積を大きく保持しつつ構造体の軽量化を図ることができる。さらに、破壊の危険性が低下することにより、上記構造体を合体させる作業の信頼性が向上する。

本発明は、添付図面を参照して説明される以下の記述によって、より明確に理解されるであろう。

図１Ａに示す構造体は、板金の細長片１であって、図２Ａに示すように、外周面にナイフＣを有する２つのローラＲ，Ｒ’間を水平方向に通過させることにより、長手方向に切断部１０が形成されている。ナイフＣは、図２Ｃ〜図２Ｅに示すように、側端に不連続な刃を形成した環状リブＮによって構成されており、ローラＲとローラＲ’とにおいて斜め方向にオフセットされている。これにより、細長片１に接触しこれを押圧する上側ローラＲのリブは、下側ローラＲ’におけるナイフに対して補完的な輪郭及び形状を有する間隙Ｖと、常に係合する。リブＮは、関連する間隙Ｖに入り込み、細長片１を平らにすると共に、その刃形状の鋭い側端によって、金属を損失することなく穴開け器のように細長片１を切断することができる。切断部１０は、２つ１組で互いの間に、平行な直線状のコード１１、及び、細長片１の一般平面から若干突出した脚１４を画定している。したがって、機械加工された細長片を交差する方向に延在する線に沿って、コード１１及びその間にある脚１４が連続的に見受けられる。本実施形態では、コード１１及び脚１４は実質的に同じ幅を有している。

コード１１の端部１１ａは、間にある脚１４に対して、異なる高さにあるため傾斜している。コード１１は、平行な連結脚及び接続ブリッジ１２，１３により、一定の間隔で連結されている。ブリッジの形状、特にその角方向付けは、ナイフＣの刃の長手方向端部（図２Ｂ参照）として選択された輪郭に起因する。ブリッジの側端は、ブリッジが長手方向又は他の方向に方向付けできるよう、傾斜しているのが好ましい。連結脚１４の長さは、同一のナイフＣに沿って隣接する２つのリブＮ間の角距離によって決定される。

ブリッジは、同一方向性を有する２つの脚１４に接続するＵ字型のブリッジ１２、及び、逆方向性を有する２つの脚１４に接続するＳ字型のブリッジ１３を含む。

Ｕ字型のブリッジ１２は、１つのコードとその次のコードとにおいて、逆方向に方向付けされている。

細長片に長手方向の切断部を形成した後、次の工程において、コード１１及びブリッジを長手方向に関して互いに異なる位置で分割することによって、細長片１を横方向に切断する。

先ず、Ｓ字型のブリッジ１３のみを、実質的に中心線に沿って横方向に切断する。

コード１１の横切断部１１ｂの長手方向における位置ｘ，ｘ’は、ブリッジ１３の切断位置Ｘから両側に、最終的に得られる三次元構造体に望ましい厚み又は高さに応じた所定距離ｄを隔てた位置にある。

その後、Ｕ字型ブリッジ１２を備えたコード（即ち、切断したコードの１つおき）に垂直方向の押圧力を作用させ、細長片に局所的に押圧力をかけることによって、図１Ｂに示すように、脚１４で連結されたコードの２つのオフセット面を形成する。Ｕ字型ブリッジ１２による方向付けによって、これに保持されたコードの移動方向が決定される。したがって、Ｕ字型ブリッジを有する連続した２つのコードは、互いに逆方向に移動させられる。一般平面にある各コードは、上記コードに保持されているブリッジ１２が方向付ける方向とは逆方向に移動させられる。コード１１のオフセット面に対する脚の最終傾斜角αは４５〜９０°である。この作業の際、脚を上方に軸回転させてヒンジを形成することにより、コードの切断端部１１ａが垂直方向に関してＳ字型ブリッジ１３の切断部と同様の位置に整列するまで、コードを移動させることができる。

本発明に係る方法の最後の工程では、Ｓ字型ブリッジ１３による適切なガイドの下、構造体の幅が広くなるように且つ脚１４が斜めに向くように、最終的に構造体を横方向に伸ばす。

上記工程は、細長片の側端の少なくとも１つに引張力を作用させることにより行われる。

このようにして得られた三次元構造体は、その後、本発明の方法により形成され且つ既に積層状態にある他の構造体と、入れ子構造に積層される。

図２Ａは、本発明において板金の細長片を長手方向に切断するのに用いられる２つのローラＲ，Ｒ’の１つを示す。ローラは、同軸周りに環状ナイフＣが取り付けられた支持芯（図示せず）を有する。一変形例において、ナイフＣは、ローラの円筒側面に機械加工で直接形成されている。より詳細には、本発明の方法によると、板金の細長片は、図２Ｂの展開図に示すような並列配置された８つの環状ナイフＣ１―Ｃ８を１組としてこの１組のナイフによって切断される。

各ナイフに沿って、各側端に刃を有するリブＮは、第１に各刃の間に中間間隙Ｖを画定し、第２に１つのナイフとその次のナイフとの間にブリッジ１２，１３を形成するための間隙同士を連通させる中空空間Ｅを画定している。中空空間Ｅは、ナイフの周囲においてリブＮを斜め方向にオフセットしたことによって得られる。１組のナイフにおいてナイフ１つおき（Ｃ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８）に、刃を有するリブが設けられており、刃の長手方向端部は尖端ａが形成されるよう面取りされている。これら尖端（図２Ｄ参照）は、隣接するナイフのリブに保持され且つナイフＣ１及びナイフＣ５の傾斜した横面ｔ（図２Ｃ）に適切に支持されている平坦な補強壁Ｐによって、横方向の機械的衝撃から保護されている。

所定の環状ナイフにおいて、尖端ａは、リブＮの一端と他端とにおいて反転している。

図２Ｂに示す実施形態では、尖端を有する２つのナイフの間にナイフＣ３，Ｃ７が配置されており、ナイフＣ３，Ｃ７のリブＮの長手方向端部には傾斜面Ｆが形成されている。

上記傾斜面Ｆは、隣接する尖端ａ同士が互いに逸れる側に配置されている（図２Ｅ参照）。

本発明に係る方法にしたがって製造された構造体の一実施形態における、切断工程後の平坦な状態を示す平面図である。 本発明に係る方法にしたがって製造された構造体の一実施形態における、展開後三次元とされた状態を示す斜視図である。 本発明に係る方法において用いられる、環状ナイフを有する切断ローラを示す概略斜視図である。 １組のナイフを示す部分展開図である。 １組のナイフにおける主要なナイフを示す斜視図である。 １組のナイフにおける主要なナイフを示す斜視図である。 １組のナイフにおける主要なナイフを示す斜視図である。

符号の説明

１ 板金の細長片
１１ コード
１１ａ コードの端部
１２ Ｕ字型ブリッジ
１３ Ｓ字型ブリッジ
１４ 脚
Ｒ，Ｒ’ ローラ
Ｃ ナイフ
Ｘ ブリッジの切断位置
ｘ，ｘ’ コードの切断位置

Claims (10)

1. 板金の細長片（１）を、不連続な刃を形成し且つ一方のローラと他方のローラとにおいて斜め方向にオフセットされた環状ナイフ（Ｃ）を有する２つのローラ（Ｒ，Ｒ’）間を通過させることによって、接続ブリッジ（１２，１３）及び連結脚（１４）により一定の間隔で連結された互いに平行な直線状のコード（１１）を形成すると共に、同一方向性を有する２つの脚を接続するＵ字型ブリッジであって１つのコードとその次のコードとにおいて逆方向に方向付けされたＵ字型ブリッジ（１２）、及び、逆方向性を有する２つの脚を接続するＳ字型ブリッジ（１３）のいずれかが隣接する２つのコードに設けられるように、前記細長片に長手方向の切断部（１０）を形成する工程、
   前記コード（１１）及び前記ブリッジを長手方向に関して互いに異なる位置（Ｘ，ｘ，ｘ’）で分割することによって、前記細長片を横方向に切断する工程、
   前記Ｕ字型ブリッジ（１２）を備えたコードに垂直方向の押圧力を作用させることによって、前記脚（１４）を軸回転させ、前記コード（１１）の端部（１１ａ）が垂直方向に関して前記Ｓ字型ブリッジ（１３）と整列するように、切断されたコードの１つおきをオフセット面へと移動させる工程、及び、
   前記細長片（１）を横方向に伸ばす工程、
   を備えていることを特徴とする三次元金属構造体の製造方法。
2. 前記長手方向の切断部が、隣接する８つのナイフ（Ｃ１−Ｃ８）を１組として少なくともこの１組によって形成され、ナイフ周縁にある刃がそれぞれ隣接するナイフの刃と共働することにより前記ブリッジ（１２，１３）を形成可能な中空空間が画定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記１組のナイフにおいて、ナイフ１つおきに、長手方向端部に尖端が形成された刃が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記刃の端部（ａ）が、隣接する刃に保持された平坦な補強壁（Ｐ）によって、横方向から保護されていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記平坦な補強壁（Ｐ）が傾斜した横面（ｔ）にそれぞれ支持されていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 単一のナイフの周縁にある前記刃が互いの間に中間間隙（Ｖ）を画定しており、前記間隙が前記刃の輪郭に対して補完的な輪郭を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記コード（１１）の横切断部の長手方向における位置（ｘ，ｘ’）が、前記ブリッジの切断線（Ｘ）から両側に前記オフセット面の高さに対応する距離を隔てた位置にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記Ｓ字型ブリッジ（１３）のみを横方向に切断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記ブリッジの側端が傾斜していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記環状ナイフが、前記ローラの円筒側面に機械加工で直接形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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