JP7175465B2 - 折り線ヒンジ構造及び厚板材 - Google Patents

Description

本発明は、折り線ヒンジ構造及び厚板材に関するものである。

従来、中空板等の比較的厚い厚板材は、一方の面にＶ字状の溝を形成し、他方の面に形成した外装材をヒンジとして、折り曲げることが知られている（特許文献１）。

特開２０１０－２６５０１１号公報

しかしながら、前述した従来の厚板材は、折り角が大きくなった場合に、テーパ部が板厚に対して細長いプロポーションの断面となるので、曲げ剛性が低くなってしまい、折り曲げ加工時に、折れ線にあそびができて、折り線の位置が定まり難いという問題があった。

本発明の目的は、折り線に沿った安定した折り曲げ加工を可能にする折り線ヒンジ構造及び厚板材を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、厚板材の一方の面にヒンジを形成し、折り線を境にして、所定の折り角で折る折り線ヒンジ構造であって、前記折り線の一方側に配置され、前記折り線に直交する断面形状が前記折り線側に突出する凸状部を備える曲げ剛性が高い高剛性部と、前記折り線の他方側に配置され、少なくとも前記高剛性部の前記凸状部を収容できる凹状部を備える前記高剛性部よりも曲げ剛性が低い低剛性部と、前記高剛性部と前記低剛性部の境界線に沿って、前記低剛性部が折り曲がることにより、折り曲げの案内になる折曲案内線と、を備え、前記高剛性部及び前記低剛性部は、前記折り線に沿って複数組形成されており、隣接する組ごとに、前記高剛性部及び前記低剛性部の配置が逆になっていることを特徴とする折り線ヒンジ構造である。

本発明によれば、折り線に沿った安定した折り曲げ加工を可能にする折り線ヒンジ構造及び厚板材を提供することができる。

本発明による折り線ヒンジ構造の第１実施形態を示す斜視図である。 第１実施形態に係る折り線ヒンジ構造を説明する断面図である。 第１実施形態に係る折り線ヒンジ構造の製造に使用する加熱・加圧部を説明する斜視図である。 本発明による折り線ヒンジ構造の第２実施形態を示す斜視図である。 本発明による折り線ヒンジ構造の第３実施形態を説明する説明である。 本発明による折り線ヒンジ構造の第４実施形態を説明する説明図である。 第４実施形態に係る折り線ヒンジ構造の変形例を説明する説明図である。

［第１実施形態］
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明による折り線ヒンジ構造の第１実施形態を示す斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る折り線ヒンジ構造を説明する断面図である。

（基本構造）
本実施形態に係る折り線ヒンジ構造１０は、図１に示すように、厚板材１の一方の面にヒンジを形成し、折り線ＦＬを境にして、所定の折り角で折ることができる構造であって、高剛性部１１と、低剛性部１２と、折曲案内線１３等とを備えている。

厚板材１は、ポリプロピレン等の樹脂を用いて成形された気泡ボード、例えば、中空状に膨出する多数の突起が成形されたコア材としてのキャップシートと、突起内に空気を封入して気泡を形成する一方の外装材としてのバックシートと、突起の頂面側に積層された他方の外装材としてのライナーシートとを備えた気泡ボードなどを好適に用いることができる。
厚板材１の厚みは、５～１０００ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは、１０～５００ｍｍである。

高剛性部１１は、折り線ＦＬの一方側に配置され、曲げ剛性が高い部分である。この高剛性部１１は、図２（ａ）に示すように、折り線ＦＬに直交する断面形状が折り線ＦＬ側に突出する凸状部（図中、高剛性部１１と重なって図示される一点鎖線より上側の部分）１１ａを備えている。

低剛性部１２は、折り線ＦＬの他方側に配置され、高剛性部１１よりも曲げ剛性が低い部分である。この低剛性部１２は、図２（ａ）に示すように、少なくとも高剛性部１１の凸状部１１ａを収容できる凹状部（図中、低剛性部１２側に図示される一点鎖線より下側の部分）１２ａを備えている。

折曲案内線１３は、高剛性部１１と低剛性部１２の境界線に沿って、低剛性部１２が折り曲がることにより、折り曲げの案内になる線である。図２（ａ）の白抜きの矢印のように折り曲げて、折り曲げ加工をするときに、剛性の低い低剛性部１２が、高剛性部１１との境界である折曲案内線１３から折り曲がることにより、きれいに折り曲げることができる。
その結果、折り曲げ加工時に、折れ線にあそびができて、折り線の位置が定まり難いという問題を解消でき、折り線が設計通りの位置で折れないために、機構の頑健性が低くなるなどの問題が生じたりすることもない。

（テーパ部のプロポーション）
本実施形態のような高剛性部１１及び低剛性部１２がない場合には、厚板材１は、図２（ｂ）に示すように、テーパ部２を形成するときに、厚板材１の展開状態に直交する平面に対称な断面形状により、厚みＴをコントロールすることになる。
具体的には、折り角（展開状態において０、谷折りで正、山折りで負になるようにとる。）の限界値をρとおくと、底面３から測ったテーパ部２の角度（テーパ角）θは、
θ＝（π－ρ）／２ ・・・（１）
となり、厚みＴの厚板材１であれば、テーパ部２の幅ｗは、
ｗ＝Ｔ×ｔａｎ（ρ／２） ・・・（２）
となる。

本実施形態では、折り角ρを１３５°としてあるので、テーパ角θは、
θ＝（１８０°－１３５°）／２＝２２．５°
であり、厚みＴに対して、２．４（≒ｔａｎ（１３５／２））倍程度の細長いプロポーションのテーパ部２でヒンジ構造を支えることになる。

（曲げ剛性の向上）
本実施形態によれば、高剛性部１１を設けているので、左右対称の場合（図２（ｂ）の場合）に比較して、２倍以上の曲げ剛性が容易に達成される。
例えば、図２（ａ）に示すように、テーパ部２を０°と４５°のテーパに分割した場合には、低剛性部１２の剛性は０である一方で、剛性は厚みの３乗に比例することから、高剛性部１１の先端部の剛性は、２２．５°づつとした場合（図２（ｂ）の場合）の１４（≒（ｔａｎ４５）^３／（ｔａｎ２２．５）^３）倍程度となり、低剛性部１２と高剛性部１１との平均で、７（＝（０＋１４）／２）倍程度の曲げ剛性をもつことが期待でき、曲げ剛性は向上することがわかる。

また、本実施形態に係る折り線ヒンジ構造１０は、折り線ＦＬに対して、高剛性部１１と低剛性部１２を配置して、非対称な断面形状とすることにより、高剛性部１１と低剛性部１２の境界線にある折曲予定線１３に沿って、曲げ剛性の低い低剛性部１２が折り曲がるようにした。
このため、曲げ加工時に、折り線ＦＬに対して左右対称な断面形状である場合に、折り位置が定まらなかったというようなことはなくなり、折曲予定線１３に沿って、正確かつ容易の折り曲げることができるようになった。

また、第１実施形態に係る折り線ヒンジ構造１０は、図１に示すように、高剛性部１１及び低剛性部１２は、折り線ＦＬに沿って複数組（１０－１、１０－２、１０－３、１０－４、・・・）形成されており、隣接する組ごとに（例えば、ヒンジ構造１０－２とヒンジ構造１０－３）、高剛性部１１及び低剛性部１２の配置が逆になっている。
この折り線ヒンジ構造１０は、高剛性部１１を作ることにより、反対側の低剛性部１２の曲げ剛性が減ることになる。このため、本実施形態では、折り線ＦＬに沿って、高剛性部１１の反転を、繰り返すことにより、折り線ＦＬ全体で平均して面外剛性を保てるようにしてある。

また、高剛性部１１と低剛性部１２を互い違いに配置し、最大折り角ρまで折り曲げたときに、厚板材１の折り線ヒンジ構造１０が互いに嵌合するように構成すれば、最大折り角ρまで折り曲げた状態を維持することも可能となり、施工性の向上が期待できる。

（加熱・加圧部）
図３は、本実施形態に係る折り線ヒンジ構造の製造に使用する加熱・加圧部を説明する斜視図である。
加熱・加圧部５０は、図１の折り線ヒンジ構造１０を熱成形するための焼き鏝であり、折り線ヒンジ構造１０を構成する凹凸部の逆型になっている。
つまり、加熱・加圧部５０は、折り線ヒンジ構造１０の高剛性部１１を成形する凹型部５１と、低剛性部１２を成形する凸型部５２とが、交互に配置されている（凸型部５２－１、凹型部５１－１と、凹型部５１－２、凸型部５２－２とが交互になっている）。

［第２実施形態］
図４は、本発明による折り線ヒンジ構造の第２実施形態を示す斜視図である。
なお、以下に説明する第２、第３、第４実施形態では、第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、末尾に共通する符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態に係る折り線ヒンジ構造２０は、図４に示すように、高剛性部２１と、低剛性部２２と、折曲案内線２３とを備えている。
この折り線ヒンジ構造２０は、互い違いにする高剛性部２１と低剛性部２２のピッチｐが第１実施形態よりも狭くなっている。
第２実施形態によれば、互い違いにする高剛性部２１と低剛性部２２のピッチｐを狭くすることで、折り線ヒンジ構造１０が互いに嵌合する面積が増えるため、最大折り角ρまで折り曲げたときに、より容易に、その状態を維持できるようにすることが可能になる。

［第３実施形態］
図５は、本発明による折り線ヒンジ構造の第３実施形態に係る折り線ヒンジ構造を説明する説明図であり、折り線ＦＬに直交する断面形状を示している。
また、図５は、折り角ρを９０°とした場合の例を示しており、参考として、対称な断面形状による例を図５（ｃ）に示している。
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、凸状部２１ａ及び凹状部２２ａの断面外形形状は、折れ線形状としてある。
このような本実施形態によれば、折曲予定線２３の部分を十分に曲げ剛性を低くして、折り曲げやすくしても、この凹状部２２ａの断面形状により、徐々に肉厚を厚くすることができ、低剛性部２２の曲げ剛性を上げることができる。
第３実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、第１実施形態では低剛性部２２側に厚みゼロの領域があるのに対して、この形態では、若干のテーパが低剛性部２２側に残り、厚みがゼロとならない部分があるので、加工時に端材が出ないことや、気密性の保持が期待できる。

（変形例）
本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、凸状部２１ａ－１及び凹状部２２ａ－１の断面外形形状が、曲線（円弧）形状とされた、折り線ヒンジ構造２０－１としてもよい。
このような変形例によれば、前記効果に加えて、折曲予定線２３－１で折り曲げ工程が進むにつれて、徐々に連続的に対向面が重なるようになるので、安定して折曲加工をすることができる。
この例では、テーパの先端部分のシャープさをとることにより、応力集中を避けることができ、また、熱罫線や型抜きをするときの加工がしやすいという効果がある。

［第４実施形態］
図６は、本発明による折り線ヒンジ構造の第４実施形態を説明する説明図であり、第１実施形態として示した折り線ヒンジ構造１０とともに、第４実施形態に係る折り線ヒンジ構造３０，３０－１を並べて平面視している。
本実施形態に係る折り線ヒンジ構造３０，３０－１では、高剛性部３１及び低剛性部３２は、隣接する組との境界線３４、３５が、折り線ＦＬに立てた垂線ＰＬに対して、角度α_１、α_２又は角度β_１、β_２だけ傾斜している。
つまり、隣接する組との境界線３４、３５は、図６の中央に示すように、折り線ＦＬに対して垂直であるものに限る必要はなく、図６の左又は右に示すように、折り線ＦＬに立てた垂線ＰＬに対して、所定の角度だけ傾斜していてよく、隣接する組との境界線３４、３５が、折り線ＦＬを境にした左右の部分で対称になっていれば足りる。

図７は、第４実施形態に係る折り線ヒンジ構造の変形例を説明する説明図である。
図７（ａ）に示すように、複数の折り線ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ３で作られるコーナがある場合、図７（ｂ）に示すように、境界線３６，３７を傾斜させることにより、コーナにフィットした効率の良いパターンを配置することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。
なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（１）厚板材は、気泡ボードの例で説明したが、コア材がハニカム構造により形成された中空樹脂板や、プラスチック段ボールなど他の構造のものでもよい。
厚板材の材質も、ポリプロピレンの例で説明したが，ポリエチレン等の他のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂などであってもよい。
また、厚板材は、アクリル板、発泡プラスチックボード等であってもよい。
さらに、樹脂の他にも、木材や、木材と樹脂を組み合わせた複合材、アルミニウム等の金属と樹脂を組み合わせたアルミ複合板等であってもよい。

（２）第３実施形態では、凸状部及び凹状部の断面外形形状は、曲線又は折れ線の例で説明したが、曲線と折れ線を組み合わせ形状であってもよい。

（３）高剛性部の凸状部と、低剛性部の凹状部の幅が非常に狭いもの（図２（Ａ）の逆台形の凹部の上底が非常に狭いもの）も、本発明の範囲内の形態であり、ＰＰヒンジ（リビングヒンジ）とは区別される。折曲予定線で折曲げが容易になるとともの、嵌合構造を適用すれば、折曲げ後の形態を維持することができる。
このような形態の場合、薄肉部分と、その他の部分を別体にして貼り合わせるようにしてもよい。また、別体にした場合、樹脂シートと木材又は金属などのように別素材で形成することもできる。

１０、２０、３０：折り線ヒンジ構造、
１１、２１、３１：高剛性部、
１２、２２、３２：低剛性部、
１３、２３、３３：折曲案内線、
１１ａ：凸状部、
１２ａ：凹状部

Claims (5)

1. 厚板材の一方の面にヒンジを形成し、折り線を境にして、所定の折り角で折る折り線ヒンジ構造であって、
   前記折り線の一方側に配置され、前記折り線に直交する断面形状が前記折り線側に突出する凸状部を備える曲げ剛性が高い高剛性部と、
   前記折り線の他方側に配置され、少なくとも前記高剛性部の前記凸状部を収容できる凹状部を備える前記高剛性部よりも曲げ剛性が低い低剛性部と、
   前記高剛性部と前記低剛性部の境界線に沿って、前記低剛性部が折り曲がることにより、折り曲げの案内になる折曲案内線と、
   を備え、
   前記高剛性部及び前記低剛性部は、前記折り線に沿って複数組形成されており、隣接する組ごとに、前記高剛性部及び前記低剛性部の配置が逆になっている ことを特徴とする折り線ヒンジ構造。
2. 請求項１に記載の折り線ヒンジ構造において、
   前記凸状部及び前記凹状部の断面外形形状は、曲線若しくは折れ線又はそれらの組み合わせ形状であること、
   を特徴とする折り線ヒンジ構造。
3. 請求項１又は２に記載の折り線ヒンジ構造において、
   前記高剛性部及び前記低剛性部は、隣接する組との境界線が、前記折り線に立てた垂線に対して、傾斜していること、
   を特徴とする折り線ヒンジ構造。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の折り線ヒンジ構造において、
   前記厚板材は、中空構造を含む可変構造板材であって、
   前記凸状部及び前記凹状部は、焼き鏝による加熱・加圧加工により形成されること、
   を特徴とする折り線ヒンジ構造。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の折り線ヒンジ構造を備えた厚板材。
   

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