JPWO2001081821A1 - Folded line structure, folded line forming die, and folded line forming method - Google Patents
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Abstract
複数の多角形のパーツPと、前記各パーツPの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線M,Vが設けられた折り線付構造物(例えばペットボトル)Aであって、前記折り線M,Vは折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線Mと谷折りとなる1以上の谷折り線Vとを有し、各折り線が折り畳み条件を満たしている前記折り線付構造物A。壁状の構造物を多数の折り線により多角形の平板状のパーツPに分割し、分割した各平板状のパーツPの境界部分の折り線M,Vを折り畳み可能にした、新規な折り畳み方法、並びに、新規な折り線形成用型および折り線形成方法。A linear folding line M having a plurality of polygonal parts P and a linear part connecting part connecting outer sides of the parts P to each other, and being foldable along the linear part connecting part; A fold line structure (for example, a PET bottle) A provided with V, wherein the fold lines M and V are a plurality of mountain fold lines whose one surface side is mountain fold when viewed from one surface side of the fold line structure. The said structure A with a fold line which has M and one or more valley fold lines V which become a valley fold, and each fold line satisfies a folding condition. A novel folding method in which a wall-shaped structure is divided into polygonal flat parts P by a number of folding lines, and folding lines M and V at boundaries between the divided flat plate parts P can be folded. And a novel folding line forming die and a folding line forming method.
Description
技術分野
本発明は、外形が小さくなる折畳み状態と、外形が大きくなる展開状態との間で変形するように折畳み可能な折り線付構造物、折り線形成用型、および折り線形成方法に関し、特に、板状、円筒状または円錐壁状の構造物を多数の折り線により3角形または4角形等の多角形のパーツ(平板壁)に分割し、分割した各パーツ(平板壁)の境界部分の折り線を折り畳み可能にした、折り線付の折り畳み構造物に関する。
本発明は、折り線付の板状物体ならびに、軸方向に折り畳み可能な折り線付の円筒状物体および円錐状物体に適用可能であり、例えば、剛性を有する床や底壁等の板状部材、ペットボトル等の円筒壁を有する種々の容器、ランプのシェードのような円錐壁を有する物体、宇宙空間構造物、および建築用構造物等に使用可能である。
背景技術
折りたたみ・展開構造の開発に関する研究は、工学的には宇宙空間で展開するためのアンテナや太陽電池用の構造物の構築、あるいは逆に折りたたみ法を用いた塑性座屈の研究に関連して発展した。また、これらの研究は、昆虫等の羽や木の葉の折りたたみの機構等、生物の成長や運動機能の解明を目的とした研究にも適用されるようになってきた。
折り畳み可能な折り線を有する平面状折畳み構造物および円筒状折畳み構造物が従来公知(下記の(J01),(J02)参照)であるが、折り畳み可能な折り線を有する円錐状折畳み構造物は従来知られていない。
従来の折り畳み可能な折り線付構造物としては、主として宇宙用構造物の展開用に考案されており、次の技術(J01),(J02)が知られている。
(J01)平面状折畳み構造物
平面状折畳み構造物としては、折り紙の折り線を利用したMiura ori(展開宇宙構造物の発想〔三浦公亮著、日本機械学会誌、第90巻、第828号、昭和62年11月発行、P1394〜1400〕参照)が従来公知である。Miura oriは平面状構造物を、折り線により形成される多数の平行四辺形に分割し、折り線を伸ばした展開状態では外形が拡大した平板状であり、折り畳み状態では外形が縮小し且つ厚みの増加した凹凸の有る平板状となる。
(J02)円筒状折り畳み構造物
従来の円筒状折り畳み構造物としては3角形の折り線を有する折り畳み円筒体が次の文献に記載されている。
(a)The Folding of Triangulated Cylinders,Part I:Geometric Considerations(S.D.Guest,S.Pellegrio,Journal of Applied Mechanics,DECEMBER 1994,Vol.61/773〜777)
(b)The Folding of Triangulated Cylinders,Part II:The Folding Process(S.D.Guest,S.Pellegrio,Journal of Applied Mechanics,DECEMBER 1994,Vol.61/778〜783)
(c)The Folding of Triangulated Cylinders,Part III:Experiments(S.D.Guest,S.Pellegrio,Journal of Applied Mechanics,MARCH 1996,Vol.63/77〜83)
前記S.D.Guest,S.Pellegrio等による前記文献(a)〜(c)には、螺旋に沿って形成した折り線を含む多数の折り線により、円筒壁を多数の3角形の平板壁に分割し、各3角形の平板壁の境界部分を折り畳み可能に連結することにより、折り畳み可能な円筒壁を形成できることが記載されている。また前記文献には、折り畳み構造物の折り畳みを行うことが可能な3角形の辺の長さが数値計算により示されている。前記数値計算により示された3角形の辺の長さから判断すると、折り畳み可能な3角形の形状は、底角が約30°の2等辺3角形に近似した3角形のようである。
前記文献(a)〜(c)に記載された円筒状折畳み構造物は、折り線を伸ばした展開状態では円筒となり、折り畳み状態では軸方向に収縮した筒体となる。
(従来技術の問題点)
前記従来の平面状折畳み構造物および円筒状折り畳み構造物は、折り畳み可能となる折り線の条件が分かっていないため、使用されている折り線は、経験的に分かっている範囲で使用されている。すなわち、使用されている折り線により形成される平板壁は、平面状折畳み構造物では平行四辺形に限られており、円筒状折り畳み構造物では3角形に限られている。
また、前記従来の折り畳み可能な円筒状折り畳み構造物は、螺旋に沿った折り線を有することが前提となっており、且つ、折り線により形成される平板壁の形状は底角が約30°の2等辺3角形に類似の3角形のみである。
このような経験的に分かっている狭い範囲で、前記平面状折畳み構造物および円筒状折り畳み構造物等のような折り畳み構造物の利用の研究を行っても、折り畳み構造物の新たな折り線の発見および新たな折り線を使用した折り畳み構造物等を見出すことは容易でないと思われる。
本発明者は折り線を形成した折り畳み構造物の、折り畳み可能な折り線の条件が明らかになれば、折り畳み構造物の新たな折り畳み方法の発見および新たな折り畳み構造物の発明および利用が容易になると考えた。
そこで本発明者は、予め折り線を付けた折り畳み構造物(折り線付構造物)の、折り畳み可能な折り線の条件を見つけるための研究(折り畳み方法の研究)を行った。
また、従来の折り線により折り畳みが可能な折畳み構造物の研究は、折り紙を使用した折り紙モデルを用いて行われることが多いが、折畳み可能な折り線は複雑である。このため、折り畳み可能な折り線を形成するのには時間が掛かる。特に折り紙よりも剛性の大きなシートに折り線を形成するのには時間がかかる。
そこで、本発明者は紙、金属箔、プラスチックシート等のシート状部材に容易に折り線を形成する方法の研究を行った。
前述の折り畳み方法および折り線形成方法の研究で分かったことを次に説明する。
(折り畳み方法および折り線形成方法の研究結果)
本発明者は、折り畳み構造物の折り畳み方法およびシート状部材の折り線形成方法の研究の結果、次のことが分かった。
(A)平面壁と、多数の分割平面壁により形成される擬似的な円筒壁および円錐壁とは、直線状の多数の折り線により分割した多数の所定形状の分割平面壁により形成することができる。その場合、前記平面壁、円筒壁、および、円錐壁は、前記折り線が所定の折畳み条件を満たすときに折畳み可能である。
(B)本発明者は、前記平面壁、円筒壁、および、円錐壁の折畳み条件を全て明らかにした。その折り畳み条件によれば、平面壁または円筒壁を折り線により分割した多数の所定形状の分割平面壁の形状は、従来研究されていた形状(平面壁の場合の平行四辺形または円筒壁の場合の2等辺3角形および等脚台形)以外の種々の形状が可能である。
(C)折り畳み可能な同じ折り線を有する2枚の折り線付きプレートによりシート状部材を挟んだ状態で折り線付きプレートを半折りまたは完全に折り畳むことにより、シート状部材に容易に折り線を形成することが可能である。
次に、研究結果の詳細を説明する。
ここでは、折り畳みの可能性を幾何的観点から明らかにすることを主眼にし、最初に、折紙モデルを用いた折り畳み法の一般的な議論を行い、次に折り畳み可能な円筒状の構造モデルについて記述した後、高分子シートを用いて製作した円筒の折り畳み性能について述べる。
また、これまで報告が見られない折りたたみ可能な円錐状の構造物を製作するためのモデルを、折紙の考えを用いて幾何的な求めた後、等角螺旋の組合せで、これらのモデルの展開図が表されることを解析的に明らかにする。
(1)折り線付き平面状折畳み構造物
1.折り畳み方法
図1は折り紙や折り畳み構造物の折りたたまれる直線である折り線と複数の折り線の交点である節点との代表例を示す折り線説明図である。
図1において、山折りによる折り線を実線(M1,M2,M3)、谷折り線を破線(V1))で表し、節点に合流する山折り、谷折り線の数を各々NM、NVとする。節点におけるNMとNV間には次式が成立つことはよく知られている。
|NM−NV|=2 ………………………………………………(1)
全折り線数をNTと置くとNT=NM+NVとなる。式(1)を、例えばNM−NV=2とするとNT=2(1+NV)となり、節点を構成する折り線の数は“偶数”になることが分かる。全折り線数NTはNT≧4で、NT=4が節点を構成するための最小の折り線数である。
図1のようにX軸を山折り線(M3)に一致させ、山折り(M1)と(M2)を行なうと、谷折り(V1)が生じる。山折り(M1)、(M2)とX軸とのなす角を各々α、βとすると折り線(V1)と(M2)のなす角γは、
γ=α …………………………………………………………………………(2)
で与えられる。式(2)は、Y軸方向に折り線(1)〜(4)で、完全に折りたたんだ時の角度の関係式である。
この操作によって、帯状の紙は半折りされ、節点右方の軸方向は2α(α<βの時)、あるいは2β(α>βの時)だけ折り曲げられる。
α=βの場合には軸方向はY軸方向に折り曲げられることはない。この時、山折りと谷折りを交互に行うと帯状の紙はジグザグに折り曲がり、山折り(または谷折り)だけを連続的に行うと、筒状になることが容易に推察される。
本明細書では、このように平面紙をジグザグに折り曲げ、新たな平面に折りたたむことを“平面折り”、同方向に折り曲げてY軸方向に折り畳み得る円筒状の構造を製作する折り方を“円筒おり”と大別する。
2 平面折り
2.1 Miura ori(従来公知技術)
構造物の構成の可能性を考察するため、“1節点4折り線”の最も簡単な場合を考える。
図2は三浦によって宇宙用構造物の展開用に考案された、いわゆる“Miura ori”とよばれる折り畳み構造の説明図である。
図2において、折り畳み構造物の折り線は、3本の水平な折り線((1)〜(3))と3本のジグザグの折り線(各々、山、谷、山折り線、(4)〜(6))を有している。折り線(1)〜(3)は式(1)が満たされるよう山折り、谷折りが交互になされ、折り線(4)〜(6)の各々は折り線(1)〜(3)の全てに対して“対称”である。それ故、各節点(黒丸点)では、図中の任意の角度αについて、式(2)の折り畳み条件が自動的に満たされ、図のY軸方向に完全に折りたたむことができる。
この時、角度αに依存してX軸方向にも収縮し、その収縮量は折り畳み角αが大きい程大きくなる。また、図2から分かるように、水平の折り線は節の左右で、山折りから谷折り、谷折りから山折りに交互に変わる。この4折り線法の特性が平面紙を周期的にY=+∞から−∞まで折りたためることを可能にしている。
図3は前記図2に示す水平の折り線を等角でジグザグにした図である。
図2においては各節点で、折り線(4)〜(6)は水平の折り線(1)〜(3)に対して対称であるが、水平の折りを図3のように等角でジグザグに行っても、式(2)のY軸方向の折り畳み条件が満たされ、図3の平面紙が新たな形で完全に折りたたまれる。この折り畳みを半たたみの状態にすると平面紙を3次元化、すなわち“見掛け上”厚みを持った状態に出来、高剛性で軽量な平板を製作し得る可能性があることが分かる。
2.2 平面折りの一般化
前記図3でジグザグに設けた水平方向の折り線を同じ方向に連続させると扇形あるいは円板を半径方向に折りたたむことができる。
図4は頂角2Θの6個の扇型要素により形成される円板の一部(扇形部分)の折り畳み可能な折り線の例を示す図である。
図4中、円周方向の折り線(1)〜(5)は2Θずつ折れ曲がっている。半径方向の折り線(7)(8)(9)…は角度Θ内でジグザグに設けられ、外辺のA、B、C…で外辺と角度α0をなすものとする。
この時、図4中の角度βはこれらの折り線群の周期性からα0+Θとなるから、円周方向の折り線(1)と半径方向の折り線のなす角α1をα−Θと採ると折り畳み条件式、式(2)が満たされる。すなわち、半径方向の折り線と円周方向の折り線の角度を図に示されるように随時α−Θ、α−2Θ…と選ぶと、全ての節点で折り畳み条件が満たされ、扇型状の板を半径方向に折り畳むことができる展開図を作図することができる。
なお、前記扇型状の板と同様に円板も半径方向に折り畳み可能な展開図を作図することができる。
図5は前記図2に示す水平の折り線群を任意の傾きに取った図で、折り線(1)〜(6)に対して折り線(7)〜(9)を全ての節点で等角・対称に作図した図である。
図5に示すように、折り線(1)〜(6)に対して折り線(7)〜(9)を全ての節点で等角・対称に作図すると、各節点で折り畳み条件が満たされ、Y軸方向に折りたたむことができる。
ここで、α1、β1(初期値)は自由に選ぶことができる。
図6は前記図5の折り畳み法の周期性を考慮に入れた折り線の例を示す図である。
図6において、水平方向の折り線(1)〜(6)が水平方向と交互に微小角±θを有する折り線群を示す。垂直方向の折り線群(7)、(8)、…のジグザグは下に行く程顕著になる。
図7は1節点4折り線法および1節点6折り線法による平面折りを示す図で本発明者が考えた折り畳み方法の1例を示す図である。
図7において、水平の折り線に対して、対称な折り線の6折り線法と4折り線法を組合わせても図2に示すMiura oriと同様に平面紙をジグザグにして折りたたむことができる。
図8は前記図7に示す節点のうちの6本の折り線が交わる1つの節点とその周囲の6本の折り線(1節点6折り線)の折り畳み条件を示す図である。
図8に示されるように、1節点6折り線の時には、2本の谷折り線が山折り線4本の対称位置に挿入される組合わせがある。これは、本明細書で多用する折り線法で折り畳み条件を満たす角度関係を以下に示す。
山折り線を(M1)、(M2)、(M3)、(M4)、谷折り線を(V1)、(V2)とし、折り線(V1)の延長線をX軸とする。折り線(M1)と(V1)、(M2)と(V1)のなす角度をα、β、(M3)と(V2)、(M4)と(V2)のなす角度をγ、δとし、(V2)とX軸とがなす角度をθとおくと、折り畳み条件は次式(3)で表される。
β−α=δ−γ+θ ……………………………………………………(3)
前記式(3)が成立することは、後述の式(4)使用して次のように証明される。
図8に示された6折り線法の場合に節点AでY軸方向に折りたたまれる条件を導く。節点Aを原点としてX−Y軸を図のようにとる。折り線(M1)、(V1)、(M2)とX軸への垂直線(P)のなす角をp1、p2、p3、垂直線(Q)と折り線(M4)、(V2)、(M3)のなす角をq1,q2,q3とすると、p1=π/2−α、p2=π/2、p3=π/2+β、q1=π/2+δ+θ、q2=π/2+θ、q3=π/2−γ+θとなる。
山折り(M1)、(M2)、及び谷折り(V1)によってX<0の領域のX軸の対称位置(点A、B)を基点にする同方向を向くベクトルは式(4)を用いると、折り畳み後PL=(−α+β+π/2)の角度をなす。
また、X>0の領域では、山折り(M3)、(M4)、及び谷折り(V2)によって点C、Dを基点にする同方向のベクトルは折り畳み後、QR=(δ−θ−γ+π/2)の角度をなす。点A、C及び点B、Dは各々同一平面上にあり、これらのベクトルは同方向を向くから、PL=QRと置くと、式(3)を得る。
(V2)とX軸とが一致する場合にはθ=0として、次式(3’)が成立つ。
β−α=δ−γ …………………………………………………(3’)
6折り線法の場合には、中央の節点の両側で常に山折り(あるいは谷折り)となる。この折り方を繰り返して行うと、同じ方向に折り曲げられ、自動的に平面紙は筒状になる。一方、6折り線法を用いて平面的なジグザグ折りを行うにはこの折り線法と先の4折り線法(図2参照)を組合わせることが不可欠である(図7参照)。
(2)折り線付き円筒状折畳み構造物
等角の山折りを連続的に行うと垂直方向に折り畳みが可能な円筒を製作することができることは容易に推察される。以下このような操作によって折り畳み可能な円筒を製作することを考える。
1.円筒を展開した帯板
図9は帯板を折り線に沿って折りたたんだときに帯板の両端部が接合されて円筒となる条件を説明する図であり、図9Aは帯板と折り線および折り線の角度を示す図、図9Bは図9Aに示す折り線に沿って折りたたんだときの基準軸の向きを変化を示す図である。
図9Aのように帯板を山折り、谷折りを交互、あるいは同方向にN回折る場合を考える(N:偶数)。N個の折り線(1),(2),…とX軸とのなす角をθ1、θ2、…、θnとし、折られた後の軸方向を各々X1、X2…とする。1つ目の折りの操作(折り線(1))によって、(1)の右側部分は裏面となる。
この操作によって新しい軸(X1)はX0軸と2θ1=Θ2の角度をなす(図9B参照)。折り線(2)で第2番目の折りを行うと、X2軸は基準軸X0と角度Θ2=2θ1−2θ2をなす。折り(3)によってX3軸はX0とΘ3=2(θ1−θ2+θ3)の角度となる。これら一連の折りの操作によって、表裏面交互に現われ、N回の折りの操作によって、XN軸が基準軸となす角ΘN(N=偶数の場合)は次式で表される。
ΘN=2{θ1−θ2+θ3−…−θN} ……………………………(4)
この帯板が折りたたまれた時、帯板の左右端が隙間なく接合される(閉じる)ための条件は、nを0以外の整数としたとき次式(5)で与えられる。
ΘN/2π=n ……………………………………………………………(5)
次に図10〜図12により、前記式(5)を満たすように折り畳まれた帯板の左右端が隙間無く接合される例を説明する。
図10は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)の折り線により正4角形に折り畳む例の説明図で、図10Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),(3),(4)を示す図、図10Bは折り畳み途中の状態を示す図、図10Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図10Aにおいて基準軸であるX軸方向に延びる帯板の同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)に折られる折り線(1),(2),(3),(4)はそれぞれX軸に対して角度θ1,θ2,θ3,θ4をなしており、θ1=θ3=135°、θ2=θ4=45°である。すなわち、折り線(1),(2),(3),(4)はX軸に対して45°(=π/4)でジグザグに形成されている。また、X軸の折り線(1)より左側部分をX0軸とし、n=1,2,3,4とした場合の各折り線(n)の右側のX軸部分をXn軸(n=1〜4)とする。
図10Cにおいて軸X2が軸X0となす角度Θ2はΘ2=2(θ1−θ2)=2(135°−45°)=2×90°=180°=πである。
また、軸X4が軸X0となす角度Θ4はΘ4=2(θ1−θ2+θ3−θ4)=2(135°−45°+135°−45°)=2πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ4/2π)=1となり、軸X4は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合される。
図11は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)の折り線により正6角形に折り畳む例の説明図で、図11Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),(3),(4),(5),(6)を示す図、図11Bは折り畳み途中の状態を示す図、図11Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図11Aにおいて基準軸であるX軸方向に延びる帯板の同一方向に折られる折り線(1)〜(6)はそれぞれX軸に対して角度θ1〜θ6をなしており、θ1=θ3=θ5=135°、θ2=θ4=θ6=45°である。すなわち、折り線(1)〜(6)はX軸に対して30°(=π/6)でジグザグに形成されている。
図11において軸X6が軸X0となす角度Θ6はΘ6=2(θ1−θ2+θ3−θ4+θ5−θ6)=2(150°−30°+150°−30°+150°−30°)=2×2πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ6/2π)=2となり、軸X6は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合される。
図12は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向の折り線により正8角形に折り畳む例の説明図で、図12Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),…,(8)を示す図、図12Bは折り畳み途中の状態を示す図、図12Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図12Aにおいて基準軸であるX軸方向に延びる帯板の同一方向に折られる折り線(1)〜(8)はそれぞれX軸に対して角度θ1〜θ8をなしており、θ1=θ3=θ5=θ7=157.5°、θ2=θ4=θ6=θ8=22.5°である。すなわち、折り線(1)〜(8)はX軸に対して22.5°(=π/8)でジグザグに形成されている。
図12において軸X8が軸X0となす角度Θ8はΘ8=2(θ1−θ2+θ3−θ4+θ5−θ6+θ7−θ8)=2(157.5°−22,5°+…+157.5°−22.5°)=3×2πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ8/2π)=3となり、軸X8は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合される。
前記図10〜図12の説明から、折り畳み方向が同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)の折り線により帯板を同じ方向に折り曲げて正N角形(Nは偶数)に折り畳む場合、基準軸Xに対して角度θ=π/Nの折り線(1),(2)…,(N)を等間隔でジグザグに形成すればよいことが分かる。
図13は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が交互に反転する(山折り方向と谷折り方向とに反転する)折り線により正6角形に折り畳む例の説明図で、図13Aは展開された状態の帯板の折り線(1)〜(12)を示す図、図13B〜図13Fは折り畳み途中の状態を示す図、図13Gは折り畳んだ状態を示す図である。
図13Aにおいて基準軸であるX軸方向に延びる帯板の同一方向(例えば山折り方向)に折られる実線で示した折り線(1),(3),…,(11)はそれぞれX軸に対して角度θ1,θ3,…,θ11をなしており、θ1=θ3=…=θ11=60°である。また、前記折り線(1),(3),…,(11)とは逆方向(例えば谷折り方向)に折られる点線で示す折り線(2),(4),…,(12)はそれぞれX軸に対して角度θ2,θ4,…,θ12をなしており、θ2=θ4=…=θ12=30°である。
なお、図13に示す仮想線(13)は帯板を折り畳んだときに折り線(1)と重なる線である。
図13において実線で軸X12が軸X0となす角度Θ12はΘ12=2(θ1−θ2+θ3−…+θ11−θ12)=2(60°−30°+60°−…+60°−30°)=2×πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ12/2π)=1となり、軸X12は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合される。
2.主折り線が水平の折り線群からなる折り線付き円筒
帯状の紙(図9A)の上下端を水平の折り線と考え、Y軸方向にこれ等の何段かを想定する。平行な水平の折り線(群)を主折り線と名付ける。
4折り線法、6折り線法を用いた主折り線が水平の折り線群からなる、Y軸方向に折り畳みが可能な円筒を製作するためのモデルの展開図を図14〜図16に示す。
1節点4折り線法で正N角形断面形状で折りたたまれる円筒を製作する場合、周知のように(図9A、図9Bの説明から分かるように)帯状の板をπ・(N−2)/Nだけ等間隔に同方向に折り曲げると正N角形を形成することができる。なお、前記π・(N−2)/Nは、正N角形の内角の大きさである。
図14は前記図9Aに示す帯状の板をπ・(N−2)/Nだけ等間隔に同方向に折り曲げて正N角形を構成する場合で且つN=6の場合の代表的な展開図を示す図である。
ここでは、前記式(4)で折り角度θの時、2θだけ曲げられることを考慮して水平の折り線と角度π/6をなす6本のジグザグの山折り線(1)〜(6)を等間隔に導入している。各々の山折り線で、π/3ずつ折曲げられ、最終的に6角形断面形状で折りたたまれる円筒構造物が製作される。
図15は前記図14の山折り線と水平の折線の角度の2倍(π/3)をα=2π/9とβ=π/9のように分解して不等辺の台形要素で構成される疑似円筒の展開図である。
正6角形に折り畳む場合には前記角度の分割はその合計がπ/3になる限り、任意に選択することができる。
図16は前記図14のY軸方向の山折り線をα=π/3の山折り線Iとβ=π/6の谷折り線IIに分解した折り線の組を6個導入することによって製作される円筒の説明図で、図16Aは展開図、図16Bは前記図16Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図、図16Cは前記図16Bと同じものの異なる方向から見た斜視図である。
図16Aにおいて、ここでα−β=π/6である限りα、βの値は自由に選択できる。
図17は前記図14の点AとBを合致させ、水平の折り線から山折り部分をなくした図で、水平方向に底角π/6の2等辺三角形からなるダイヤモンド模様((1)〜(3))の展開図である。
このとき、水平の折り線部での断面形状は正三角形になり、これは薄肉円筒の塑性座屈におけるdiamond座屈のモデルに対応する。
図18は不等辺三角形要素で構成される変形ダイヤモンド模様による展開図である。
図19は水平の折り線に対して1つ飛びに対称で且つ折り畳みが可能な展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図19Aは展開図、図19Bは前記図19の展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図、図19Cは前記図19Bと同じものを異なる方向から見た図である。前記図14〜図17で示された5種の展開図は水平の全ての折り線に関して対象であるが、図19に示す展開図でも折り畳み可能である。
図19中、A点ではその対称性から折り畳み条件式、式(3)が満たされていることは勿論であるが点Bにおいても同式(3)が成立する。
図20は前記図19の点Bと同様の折り線だけで構成した折り畳みの展開図の例を示す図である。
図21は折り畳み線により形成された複数の形状の多角形のパーツ(平板壁)を有する折り畳み可能な円筒壁の展開図である。
図21の展開図を有する円筒壁は、複数の形状の多角形パーツを有する折り畳み可能な円筒体を作成することができる。
3.主折り線が傾斜を持つ場合(螺旋型)の折り線付き円筒
前記図14〜図21の水平の折り線に傾斜を持たせた場合を考える。
前述の文献(a)〜(c)において、Guest等は3角形状の分割平板で形成される円筒を考え、円筒状折り畳み構造物の製作が可能であるか、およびこの円筒を折り畳むための前記3角形の適切な形状を数値計算によって検討した。
図22はGuest等が検討した3角形状の分割平板で作られた分割平板の連結部が螺旋状になり、それ等が一周する毎に螺旋(1)が1段上昇する時の円筒構造物を本発明者が展開図で表したものである。彼等は図22の展開図で表される円筒が折り畳み時にどのような特性を示すかを、螺旋間の角度(α、β)を変数として解析したが、完全な折り畳み条件を示すことはできなかった。
図23は前記図17の全体をψ=π/6だけ傾斜させたものに対応し、斜め方向の3個のダイヤモンド模様が構成されており、折り畳み可能な円筒状構造物の展開図である。
図24は前記図23と等価の展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図24Aは展開図、図24Bは前記図23、図24Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図23〜図24Bに示す例では、展開図の左端Lと右端Rを接合して円筒を製作すると折り線のなす模様が連続する。
図25は前記図14をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体k説明図で、図25Aは展開図、図25Bは前記図25Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図25Aは、前記図14を水平線とπ/6傾斜する直線GHで切断しし、その切断線を水平な下端とした図に対応する。
図26は前記図15をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図26Aは展開図、図26Bは前記図26Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図27は前記図16をπ/6傾斜させた展開図である。
図25〜図27に示す例では、展開図の左端Lと右端Rを接合して円筒を製作すると折り線のなす模様は一般的には連続しない。展開図の連続性の詳細については後述する。
図28は図19の螺旋型であり、図中の点A,Dを結ぶ直線で切断して得たものである。図28中に記載の角(〜0.193π)はこの切断線と水平線のなす角を示し、この場合には三角形要素の形状が与えられているため谷折り線の角度は限定されたものになる。
図29は前記図24を一般化した折り線を有する螺旋型の折り畳み円筒体の説明図で、図29Aは展開図、図29Bは前記図29Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
折り畳み条件は図29A中のβの値に依存しない(後述)。
図30は前記図29Aの6段の展開図を3段にしαを30°として1段毎にβの値を変えた場合の展開図である。
図30に示すように、βの値は1段毎に独立して設定しても折り畳み条件を満足することができる。
図31は図29Aの螺旋状の山折り線および谷折り線を1段毎に逆転させて得られる反復螺旋型の展開図である。この展開図はまた図16の点AとBを一致させることによっても得られる。
図32は、前記図21に示す円筒体の展開図の平行な2本の直線AB′、C′Dにより切り取られた部分を示す図であり、AとB′およびDとC′が重なるように図32の左右の両端縁を接続することにより折り畳み可能な円筒体となるものの展開図である。
図32に示す展開図を有する円筒壁は、複数の形状の多角形パーツを有する折り畳み可能な円筒体を作成することができる。
図33は任意形状の4角形要素(パーツ)を有するり畳み可能な円筒体の展開図である。
図33において、AFを延長した直線をAEとした場合、折り畳み条件は∠BAE=∠DAC=αである。αの値は、α=180°/N(Nは正の整数)として任意に定めることができる。例えばN=8のときには、α=180°/8=22.5°となる。したがって、∠BAE=∠DAC=α=22.5°として、AEの長さを適当な任意の値とすることにより、任意形状のパーツを有する折り畳み可能な円筒体を作成することができる。
4.螺旋型展開図の折り線の連続性
先に述べたように螺旋型展開図の左右端を接合したとき、展開図の両端で折り線の連続性が満たされるとは限らない。図25〜図27の場合のように、台形要素で展開図が与えられる場合には、図14の台形の上底長さLuを適正に選ぶことで連続性を保つことができる。
図34は展開図の両端を接合したときの連続性を保つ方法の説明図である。
図34において、原点Oを基点に台形要素を主折り線(角度ψ)方向にN個描き、点Aを定める。台形の高さをhとすると、正N角形のとき、長さOA=N{(h/tanθ)+Lu}となる。N個目の台形要素の下方にm(偶数)個の要素を描き、点Bを図のように定める。展開図が任意のψについて連続であるためには点BがX軸上にくることが必要である。AB=mhであるから、tanψ=OA/OBより次式(6)を得る。
Lu={2N−m・tanψ/tanθ}h/tanψ ……………(6)
すなわち、式(6)でLuを適正に決めると、これ等の場合の展開図の左右端の連続性が得られる。
5.折り線付円筒の折り畳み条件の検証
上述した折り線を持つ円筒を折りたたんだ時、円周方向に閉じる条件(式(5)参照)が満たされるか否かを代表的な例で検証する。
図25で与えられる円筒においては、この展開図の最下端の帯板部分(微小幅D)の折り線を考える。ここには18本の折り線があり、左側から6本毎に同じ傾きの折り線が繰り返し現れるので、それらは6本の折り線からなる3つの組で構成されている。式(4)を用いると、これらの折り線による軸線の回転角は、ψ(=π/6)を傾斜角として、
ΘN=2{(α+ψ)−ψ+ψ−ψ+(α+ψ)−ψ}×3=12α……(7)
となる。α=π/6としたから、式(4)のΘT=2πとなって前記式(5)を満たすので、折り畳み後、閉じる条件を満たすことが分かる。
図29Aの場合には最下端の6つの平行四辺形部分の折り線による回転角を考えると次式を得る。
ΘT=2{(α+β)−β}×6=12α ……………………………(8)
α=π/6を用いるとΘT=2πとなって閉じる条件(式(5)参照)が満たされる。式(8)から分かるように、ΘTはβ値に依存しないことが分かる。
すなわち、図29〜図31のモデルで、正N角形形状に折りたたむための条件はα=π/Nで、図中の角度βは自由に選ぶことができる。
前述の図23〜図31の螺旋型のモデルでは、図28を除いて(6角形形状の折り畳みを考え)谷折り線の傾斜角ψを全てπ/Nとした。しかしながら、図25の例に見られるように、展開図の左右の連続性を満たすように出来れば、主折り線の傾斜角ψはπ/Nに限定されるものではない。
6.折り畳み可能な疑似円筒の製作
本発明者は、上述した展開図に従い、軸方向への折り畳み特性を厚さ0.2mmのポリプロピレンシートで製作した疑似円筒で調べ、それが可能であることを確認した。図25と図27とで示される螺旋型の折り畳みモデルを材料試験機で押したたむと、下部が停止した状態で円筒の上部が回転しながら折りたたまれる。
これらの折り畳みの進展の様子を観察した結果は提案したモデルで良好な折り畳みが可能であることが示されるとともに、完全に折りたたむために要する荷重は20〜40Nの極めて低い値であることを示した(折り畳み前の円筒の直径;約100mm)。
7.折り線付き円筒体の研究のまとめ
前述の説明ではN=6(一部N=3,8)を例にして、展開図を三角要素や台形要素あるいは任意形状の4角形で分割し、正N角形形状で折りたたむ疑似円筒の製造法を説明した。展開図の左右端の連続性を満たすことが困難な主折り線が水平で奇数個の台形要素で構成される場合を除くと、一つの節点での折り角度を(N−2)/N・πとすることで、任意のN値(N≧3、整数)について折り畳み構造の製作が可能である。
また、式(5)を満たすように折り線の角度を選び、折り線の長さを適正に選択すると、正N角形形状でない折り畳み構造の製作も可能である。
円筒を薄い高分子シートで製作する場合には、図16B、図24Bのような形状に成型加工することは容易であると思われる。それゆえこのような形状で成型加工を行えば、折り畳み可能なPETボトルのような容器の製作が可能であると考えられる。
谷折り線が、螺旋型をなす場合には、水平型のそれに比べて軸方向の伸縮が一般に容易であった。このことは、折り畳みの構造を改良して行く上で考慮すべきであると思われる。
(3)折り線付き円錐状折畳み構造物
1.折りたたみのための基礎関係式
折り畳み可能な折り線付き円錐状折畳み構造物を構成する円錐壁が1接点6折り線及び1節点4折り線の場合に、この節点で折りたたまれるための折り線間の角度関係を図35〜図37に示す。
図35は1節点6折り線の場合で谷折り線が対称に挿入される場合の折り畳み条件を満たす折り線間の角度関係を示す図で、後述の図50〜図52の場合の折り畳み条件の説明図である。
挿入された谷折り線のなす角をθ、角α〜δを図35のように定めると、次式(3)が成立つ。
β−α=δ−γ+θ ……………………………………………………(3)
図36は山折り線(M1)、(M2)、(M3)間に谷折り線(V1)、(V2)が交互に挿入される場合の折り畳み条件を満たす折り線間の角度関係を示す図で、後述の図56B、図57の場合の折り畳み条件の説明図である。
図36において、山折り線(M4)の延長線であるX軸と(M1)及び(M3)がなす角を各々α*、β*とし、各折り線間の角度をθ1〜θ4とする。節点Oを原点としてX−Y軸を、図36のようにとる。
節点OでY軸方向に折りたたまれる条件を前述と同様にして導く。X<0の領域では、X軸の対称位置(点B、C)にある同方向を向くベクトルは、山折り(M4)により折りたたみ後には、角π(=Q2)だけ回転し反対方向を向く。
次にX>0の領域の点D、Eのベクトルを考える。X軸への垂線(Q)と折り線(M1),(V1),(M2),(V2),(M3)のなす角を図36のごとくq1〜q5とすると、
q1=π/2+α*,
q2=π/2+α*−θ1,
q3=π/2+α*−(θ1+θ2),
q4=π/2−β*+θ4,
q5=π/2−β*
となる。この折りたたみによるこれらのベクトルのなす角Q2は、次式(9)で与えられる。
Q2/2
=q1−q2+q3−q4+q5
=π/2+α*−(θ2+θ4)………………………………(9)
折りたたみ後も点B、Dは同一平面上にあり、この点でのベクトルは同方向を向くから、Q2値と負の領域のQ1=πを等置すると、
α*=θ2+θ4
を得る。
α*+β*=θ1+…+θ4
を用いると、
β*=θ1+θ3
となるから、この場合の折りたたみ条件は次式(10)で表される。
α*=θ2+θ4、β*=θ1+θ3 …………(10)
図37は1節点4折り線の場合を示す。折りたたみ条件式を上と同様の手順で求められる。
Q2/2=q1−q2+q3=π/2+α−γ
となるから、
Q2=Q1=π
と置くと、
α=γとなる。
すなわち、山折り線(M1)〜(M3)を与えると(M3)の延長線であるX軸と(M1)のなす角αと等しいγ値の位置で谷折り(V1)が生じる。
2.主折り線が展開図の外辺に平行な折り線付円錐壁
図38は主折り線が展開図の外辺に平行な円錐における展開図が頂角2ΘのN個の二等辺三角形で構成される場合の展開図の要部拡大図である。
図38中の谷折り線(破線)を主折り線と呼ぶ。頂点を0、外辺の点をA,B,C,Dとし、これらの点から外辺と角αをなす直線を作図し、各々の交点をE,F,Gとする。
点E,F,Gから上と同様に線分EF,FGと角度αをなす線を描き、それらの交点をH,Iとする。この作図によって展開図は2種類の二等辺三角形要素によって分割される。対称性からO,H,B及びO,I,Cは直線をなし、直線OFの左右に対称なダイヤモンド模様を得る。直線OFは外辺BCと直角をなす。節点Fを構成する折り線は図35のそれに対応する。
∠CFG=∠BFE=βとし、節点Fにおける対称性を考慮して図35のδをα、γをβと置く。谷折り線EFとFGのなす角は2Θであるから、θ=2Θと置くと式(10)は
β−α=Θ ………………………………………………………(11)
となる。△OFEと△OFGは頂角2Θの二等辺三角形(底角π/2Θ)であるから、∠HFI=γ*とおくと、次式(12)を得る。
γ*+2α=π−2Θ …………………………………………(12)
節点Fで折りたたむと、谷折り線EF、FGのなす角はγ*−2αとなる。正N角形形状で折りたたむとすると、谷折り線がなす角は(N−2)/N・πになるから、次式(13)が成立つ。
γ*−2α=(N−2)/N・π ……………………………(13)
前記式(11)〜(13)より折りたたみ条件を満たすαとβ値は次式(14)で与えられる。
α=π/2N−Θ/2、β=α+Θ=π/2N+Θ/2 …………(14)
N=3、2Θ=π/6の場合を考えると、式(14)より、α=π/8、β=5π/24を得る。
図39は式(14)で得られる値を用いて求めた折り線付疑似円錐壁の展開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図39Aは展開図、図39Bは前記図39Aの展開図を有する折り線付円錐壁の半折り状態の斜視図である。
図40は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図40において、外辺の点をA,B,C,D…とし、各点で外辺と角αをなす線分を右上方に、角δをなす線分を左上方に作図し、交点をE,F,Gとする(∠BOF=θ*)。これらの点から線分EF、FGと角度αで左上方に、角度δで右上方に直線を作図し、それらの交点をH,Iとする。
点O,H,B及びO,I,Cは直線をなす。直線OFの左右に非対称ダイヤモンド模様を得る。∠BFE=β、∠CFG=γとし、EFとBCの交点をJとする。△OBCと△OCD、△OEFと△OFGは各々頂角2Θの二等辺三角形で、∠DCJ=∠GFJ=2Θとなり、∠OFJ=∠OCJを得る。
すなわち、点O,F,C,Jは同一円上にあり、∠CJF=∠FOC=2Θ−θ*となる。△BFJに注目すると次式を得る。
β−α=2Θ−θ* ………………………………………………(15)
点F周りの角度関係より得られる∠CFJ=γ−2Θを△CFJの角度関係から得られるδ=∠CFJ+(2Θ−θ*)に用いると次式(16)が得られる。
δ−γ=−θ* ………………………………………………(16)
式(16)のθ*を式(15)に代入して、谷折り線EF、FGのなす角が2Θであることを考慮すると、次に示す折りたたみ条件式(17′)が成立つ。
β−α=δ−γ+2Θ…………………………………………………(17′)
先と同様に∠HFI=γ*とおくと、節点Fで折りたたんだ時の谷折り線EF、FGのなす角はγ*−(α+δ)となる。正N角形の折りたたみを考え、この値と(N−2)/N・πを等置して、幾何学的な関係より得られるγ*+(α+δ)=π−2Θを用いると次に示す折りたたみ条件式(17)が得られる。
(α+δ)=π/N−Θ ……………………………………………(17)
式(17)を満たすα、δを選ぶと不等辺三角形要素からなる折りたたみ可能な展開図が得られる。
図41は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、N=3、2Θ=π/9、α=π/9、δ=π/6とした時の展開図(θ*=約0.0688π)である。
図42は前記図40の点Fで右上方に角度α、左上方に角度δを取った折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、Θ,α,δ値を図41と同じ値とした場合の展開図である。
前記図40の点Fで右上方に角度α、左上方に角度δを取っても折りたたみが可能な展開図が得られる。ここで得られた矩形はひしゃげた平行四辺形で、点F,I,…は中心周りに角度θ*で回転する。節点での折りたたみ条件は、図41と同様に成立する。
図43は前記図38の二等辺三角形要素による分割の代わりに、台形要素により分割した場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図43において、外辺上の点A,BからABと角度αをなす2本の直線(AC,BD)を直線OIに対称に引き、頂角φ*となるよう点C、Dを決める。
∠DCE=r*とおき、∠DCB=∠DCO+∠OCFで、∠DCO=π/2−φ*/2、∠OCF=(π/2−Θ)−αを用いるとΓ*は次式(18)で表される。
Γ*=π−(φ*/2+Θ+α) ………………………………(18)
線分CFが谷折り線であるから、節点Cでの折りたたみによって、折りたたみ後の山折りDCと谷折りCFのなす角は、Γ*−αで与えられ、この値は前記式(18)を用いると次式(19)で表せる。
Γ*−α=π−(φ*/2+Θ+2α) ……………………(19)
正N角形で折りたたむ場合を考えると、(Γ*−α)と(N−2)/N・πを等値して、次式(20−1)を得る。
α=π/N−(φ*/2+Θ)/2 ……………………(20−1)
∠HCF=2Θであり、ABとCDは平行であるから、∠ACH=αとなり、β=∠ACFは次式(20−2)で表される。
β=α+φ*/2+Θ
=π/N+(φ*/2+Θ)/2 ……………………(20−2)
点Cにおいて、∠ACH=∠EAF=αであるから、前記折りたたみの条件式(17)は満たされている。
図44は折り線により等脚台形に分割され且つ正N角錐に折り畳まれる折り線付円錐壁の、N=6、前記図43のφ*=π/36、2Θ=π/12の場合の展開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図44Aは展開図、図44Bは前記図44Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
3.主折り線が螺旋で構成される折り線付円錐壁
前記2.節では円錐を構成すると、谷折り線が底面に平行になる展開図について説明した。ここでは、主折り線とした谷折り線が螺旋型になる場合の折りたたみについて考える。
図45は二等辺三角形要素(頂角2Θ)がN個からなる折り線付円錐壁の展開図を考え、その一段だけを湾曲した帯状部分として書き出した図である。
ここで、山折りと谷折りが周期的に導入されるとし、折り線が外辺AB,…となす角をζ,ηとする(0≦(ζ,η)≦π/2)。
この帯板をこれらの折り線で折り曲げるとφ=2(ζ−η)Nだけ円周方向に折り曲がる。元々、この帯板は角度ψ=2NΘ曲がっていたから、折りたたみ後、この帯板の両端を隙間なく接合するためにはφ+ψ=2πが成立つことが必要である。これは、円周方向の折りたたみ条件に対応し、この条件は次式(21)で表される。
φ+ψ=2(ζ−η+Θ)N=2π ………………………………(21)
図46は3個の二等辺三角形要素からなる簡単な、螺旋型の展開図を有する折り線付円錐壁の展開図である。図47は前記図46の展開図を折りたたんだ時の上面図である。
図46において、3本の放射線((1)〜(3))および外辺と平行な線群((4),(5)…)が山折り線である。谷折り線は外辺と角αをなすものとする。図46中の角β〜δは、二等辺三角形要素(頂角2Θ)であることを考慮すると次式が成り立つ。
β=π/2+Θ−α
γ=π/2+Θ+α
δ=π/2−Θ−α
螺旋を形成する谷折り線は1つの三角形要素を経る毎に2Θずつ折れ曲がる。折りたたみ条件式(17)でθ=2Θと置きα〜δを代入すると、任意のαについて式(17)が成立つことが分かる。
α値は折りたたみ後円周方向に閉じる条件で求められ、正N角形形状で折りたたむ場合には、式(21)にζ=α,η=π/2−Θを用いて、次式(22が得られる。
α={(N−2)/2N}・π ………………………………………(22)
図46において、点A,F,Gから出る3本の螺旋(1)〜(3)は前記図46の放射状の山折り線からなる。
このモデルは、典型的な螺旋模様を与えるが、図46の中心部にまで隙間なく折りたたまれる為、厚みを有する薄板や膜等の折りたたみ法として、工学的に実用に供することは困難である。
図48は前記図45および図46で説明したモデルを変形した実用的モデルの説明図で、図48Aは変形方法の説明図、図48Bは図48Aの要部拡大図である。
図48Aにおいて、点C,Dを円周上を中心O周りに角2θ*だけ回転させ、各々点E,Fに移動させる。そして、∠CAE=∠BDF=…=ψ*と置く。
この操作により、合同な矩形ABFE,BGHF…が周期的に同一の円周上に描かれる。
図48Bにおいて、谷折り線をAFとし、角α〜δ及びp,qを図のように与える。
∠OAB=∠OBA=π/2−Θ
を考慮すると次式を得る。
p=π/2−Θ+ψ*,β=π/2+Θ−γ−ψ*,
δ=π/2−Θ−(γ+ψ*) …………………………………(23)
∠ACE=π/2−θ*であるから△AECに着目して、∠AEC=π/2−θ*−ψ)*を得る。△OCEと△OEFが二等辺三角形であることを考慮し、点E周りの角度関係より得られる∠AEF=q=π−(∠OEC+∠OEF+∠AEC)を用いると次式(24)を得る。
q=π/2+2θ*+ψ−+Θ,α=γ−2θ*
…………………………………(24)
図49は前記図48Aの折り線により形成される図形ABGHFEを折り線AF,BFで順次折り畳んだときの様子を示す図で、図49AはAFを谷折りしたた後の矩形ABFEとBGHFの状態を示す(ハッチング部;裏面)図、図49Bは前記図49Aの状態で更にB’F(元の線分BF)で山折りを行った後の状態を示す図である。
図49Bのように各点を定めると、∠AFB′=β,∠FB′H″=δである。一つのブロックにおける谷折りAFと山折りBFによって、これら2つのブロックは図49Bの直線AFとB′H″のなす角だけ折り曲げられる。この角度を図に示されるようにψとすると、ψ=π−2(γ+ψ*)となる。式(23)より得られるβ+δ=π−2(γ+ψ*)を用いると、次式(25)を得る。
ψ=2(γ+ψ*) ………………………………………………(25)
正N角形形状での折りたたみを考えると、その一つの内角は(N−2)π/Nであるから、この値とψを等置すると、
(γ+ψ*)=(N−2)π/2N ………………………………(26)
を得る。
図50は図48Aに示す1段目の帯板に相当する部分および2段目に相当する部分を示す図である。
図50において、前記図48において行ったと同様の手順で新たに点E,F,Hを基点に2段目の作図を行うことができる。2段目の矩形群は1段目のそれらと相似である。
次に図50の点Fを例にとり折りたたみ条件を調べる。式(23)と(24)より、β−α=π/2+Θ−ψ*+2θ*−2γおよびδ−γ=π/2−Θ−ψ*−2γを得る。すなわち次式(27)を得る。
β−α=δ−γ+(p−q)=δ−γ+2(Θ+θ*) ………(27)
図50の谷折り線(1)と(2)のなす角は周期性より2Θ、同様に折り線(2)と(3)のなす角は2θ*である。すなわち、(1)と(3)は2(Θ+θ*)の角度をなすことを考慮すると、式(27)は節点Fで折りたたみの条件式が成立つことを示す。
図51は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/6、γ=π/6とした場合の展開図(2Θ=π/18)を有する疑似円錐壁の説明図で、図51Aは展開図、図51Bは前記図51の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図52は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/4,γ=π/12とした場合の展開図(2Θ=π/6)である。
図53は前記図51Aの展開図の段数を少なくして1段毎にψ*の値を大きくした場合の展開図である。
図53において、円錐壁の場合、ψ*+γ=60°である。ψ*+γ=60°のもとでψ*とγとを分割している。各段毎にψ*およびγの値に任意に分割することができる。等角螺旋では中心に向かう程模様が小さくなるので、それを回避するため、ψ*を小さくしている。
図54は前記図53の展開図を有する折り畳み円錐壁と同じ円錐壁を形成する展開図である。
図54は前記図53と同一形状の円錐壁の展開図である。図54は前記図53に比較して両側縁の接合が容易である。
図55は前記図50で2段目の谷折り線を1段目のそれと角度γで逆方向に取った場合の図である。
この谷折り線とOA(O;中心)の交点をKとすると、△KEOはψ*となり、新しく得られた矩形EFIKは1段目のそれと相似である。点Fでの折り線の様子は図37に対応する。図37の山折り線(1)を山折り線FHに対応させると図37のθ1〜θ4はθ1=δ,θ2=γ,θ3=α,θ4=βとなる。
図55の線分FHとFEは角度2Θをなすから、図37のα*とβ*は図55上では、
α*=δ+γ+2Θ,β*=α+β+2Θ ……………(28−1)
となる。
式(23),(24)を用いると上式のα*,β*は、
α*=π/2−ψ*−Θ=β+γ
β*=π/2−ψ*−Θ−2θ*=α+δ
………………………………(28−2)
となる。これらの式にθ1=δ,θ2=γ,θ3=α,θ4=βを用いると式(10)を得、折りたたみ条件が成立つ。
このように一段毎に逆方向に谷折り線を描くと、反復型の、螺旋模様による折りたたみ構造が作られる。
図56は前記図51を反復螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図56Aは展開図、図56Bは前記図56の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図57は2Θ=π/6,ψ*=π/6,γ=π/6として得た反復螺旋型の展開図(N=6)である。
4.等角螺旋を用いた解析的な検討
上述した展開図の折り線がなす2種の模様は相似で、かつ中心に向かう程小さくなる。
図58は等角螺旋に沿った折り線を有する折り畳み可能な折り線付円錐壁の展開図の説明図で、図58Aは全体説明図、図58Bは前記図58Aの要部拡大図である。
図39Aや図42で示された展開図は、先の幾何学的取扱いと同様に、一つの模様が中心Oに対して張る角を2Θとして、一般的に図58Aのような形で表される。この図58Aは、以下のように描かれる。最初、点A,Iを起点に中心Oからの放射線OA,OIと角度ψをなすよう右上方向に線分(1),(2)を引く。
次に点A,Mから放射線と角度φをなすよう左上方向に線分(4),(5)を引く(ψとφ値は図40、図42のα,δと、ψ=π/2−Θ−α,φ=π/2−Θ−δの関係にある)。(1)と(5),(2)と(4)の交点を各々F,Bとすると、点B,Fは同心円上に来る。
同様に上の操作を点B,Fで行うと点C,J,Gが定められ、順次点D,K,Hが定められる。すなわち、点Aから右上方向に取られた点の列F,G,H…は常に半径方向と角度ψを、また点列A,B,C,D,Eは、半径方向と角度φをなすよう描かれる。点A.F,G,Hを結ぶ線を新たに曲線(1)、点A,B,C,Dを結ぶ線を新たに曲線(4)とすると、これら2つの曲線は、半径方向と等角をなしながら中心に向かう線となる。
すなわち、これらの各々の点は中心Oから出る等角螺旋上にある。図58A中の(1),(2),(3)は反時計周りの螺旋、(4),(5),(6)は時計周りの螺旋になる。
図58Aのように、線分AB,BC,…が中心角に対して張る角を2Θ′と置くと、線分AF,FG,GHが張る角は2(Θ−Θ′)である。点Fの左右の2つの矩形の拡大図(図58B)を用いて折りたたみ条件を調べる。これらの矩形は合同であり、線分BF,FGは角2Θをなす。ψ,φおよびα〜δの角度関係は図のようになる。図58Aの△OBFは頂角2Θの二等辺三角形であるから、α+φ=π/2−Θとδ+ψ=π/2−Θとなり、
α+δ=π−(φ+ψ)−2Θ ………………………………(29)
を得る。△ABFあるいは△MFNの内角関係より、
β+γ=π−(φ+ψ) ………………………………(30)
を得る。式(22)、(23)より次式が成立つ。
β−α=δ−γ+2Θ ………………………………(31)
線分BFとFGが角2Θをなすことを考慮すると、前記式(3)が成立つ。
すなわち、等角螺旋で折り線を描くと折りたたみ条件が自動的に成立つことが分かる。
φ=ψが図39A、φ≠ψの時は図42が対応する。点B,Fの半径R1は展開図の半径をR0として正弦法則を用いて次式で与えられる。
R1/R0=Sin{2(Θ−Θ′)+ψ}=p ………………(32)
外周より2段目の点(C,J,G…)および3段目の点(D,K,H…)の半径は順次p2,p3…で与えられる。
図59は前記図58の螺旋を反転させる場合の折り線付円錐壁の展開図の説明図である。
図59において、前記図58と同様に点Aから右上がりに半径方向と角ψを、左上がりに角φを取る。これらを各々(1),(2)とする。点Jから(1)と同様に(3)、点Kから(2)と同様に(4)を描き、(1)と(4)の交点を点C、(2)と(3)の交点を点Bとする。この時、線分BCの張る角を2Θとする。
次に、点B,Cから各々同様の角度ψとφで逆方向に線分BDとCDを描く。交点Dは半径OA上に来る。これを繰り返すとジグザグの折り線ACDFGI…、ABFEGH…を得る。△OBCが頂角2Θの二等辺三角形であるから、
∠DBC=δ=π/2−Θ−φ、α=∠DCB=π/2−Θ−ψ
………………………………(33)
が得られる。△OBAと△OACの外角関係を各々用いると次式(34)が導かれる。
∠CBA=γ=π/2+Θ−(φ+2Θ−θ*),
∠BCA=β=π/2+Θ−(ψ+θ*) ………………………(34)
式(33)、(34)より式(15)と(16)が得られ、全ての節点での折りたたみ条件が成立つ。
図41がこの場合に対応し、図39はこの形で表すこともできる。
図60は前記図44Aの展開図の描き方の説明図である。
図60において、点A,Gから同じ角φで線分(1)と(2)を引き、△OAGの底辺AGに点Oから引いた垂線に対して対称に取った線分OB,OHとの交点をB,Hとする。
点B,Hから反対方向にφを取り、OA,OGとの交点をC,Iとする。このような操作で、ジグザグの折り線ABCDE…とGHLJ…を得る。各節点での折りたた条件は前記図43の説明で明らかにされている。
また、図51Aの展開図は図50の説明より等角螺旋であることは簡単に分かる。
図61は前記図44を等角螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図61Aは展開図、図61Bは前記図61Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図61、図61Bに示すように折り線が螺旋に沿って配置した等脚台形を形成する展開図も、折り畳み可能な円錐壁を形成することが可能である。
図62は図51Aの円周方向の螺旋を右端で1段上昇するようにした折り線付きの折り畳み円錐壁の展開図である。
前記図62の展開図を円錐壁とする場合には、右端の点A,B,C,…と、左端の点D,E,F,Dとが重なるように、右側縁および左側縁を接続する。
上述のように、等角螺旋あるいは反転型の等角螺旋を組合わせると節点での折りたたみ条件が自動的に成立つが、円周方向の折りたたみ条件は、各点での折りたたみ角の周方向の合計が2πになるように、図45あるいは先の幾何学的考察を用いて設定しなければならない。
また、これらの展開図上の節点は、先のp値を求めて、半径p,p2,p3…の同心円と半径の交点より決定できる。
5.製作された折りたたみ式円錐殻とその特性
厚さ0.2mmのポリプロピレンシートを用い、図51Aで示された展開図で製作した図51Bの円錐殻および図56Aで示された展開図で製作した図56Bの円錐殼の折りたたみの様子を観察した。その結果、折り紙モデルで予測した通り、良好な折りたたみが可能であることが分かった。
6.考察
主にN=6の場合を想定し、軸方向の折りたたみが可能な円錐状の構造物の創製を、折紙モデルを用いて幾何学的に検討し、これが可能であることを示した。ここで、これらの円錐殻は折り線で構成されるため、疑似的な円錐状になるとともに、扇形の展開図を接合して得られる円錐形まで伸直させることは困難なものである。
これらの構造は、三角形や台形要素に加工された薄い金属板等をジョイント等で連結することにより、製作し得ると考えられ、低弾性の薄い高分子材料では成型加工によって生活用品等を加工し得ると思われる。
また、ここで示された折りたたみの機構は、折りたたみ可能なドーム屋根等の大型構造やテント構造の基本モデルになるとも考えられる。これらの実現には、克服すべき問題も多いと考えられるが、提案された折りたたみモデルに別の創意が加われば、新しい形の加工法や製品の誕生をもたらすように思われる。
7.まとめ
これまで報告のなかった軸方向に折りたたむことができる円錐状の殻構造を創製することを目的として、数種の展開図を新たに提案し、幾何学的に折りたたみ条件を検証して、それらが等角螺旋の組合せで表されることを示した。折紙や薄い高分子板を用いて折りたたみ特性を調べた結果、提案したモデルの全てで予測通り、折りたたみが可能であることが確認された。
(4)折り線付き円板状折畳み構造物
Archimedesの螺旋とBernoulliの螺旋(等角螺旋)を用いた折り線を形成することにより、半径方向または円周方向に折り畳み可能な折り線付き円板状折畳み構造物を創製することができる。
1.基本関係
図63は折り紙における最も簡単な折りたたみ法の説明図である。
図63において、1つの接点(黒丸点)が4本の折り線で構成される場合である。山折りを(1),(2),(3)、谷折りを(4)とすると、(1)の延長線(5)と(2)がなす角αと折り線(3)と(4)がなす角が等しい時、折りたたむことができる。
この折りたたみ条件は、以下のようにも解釈される。山折り線(2)(3)のなす角を2等分する線分を(A)とし、これに垂直な線分を(B)とする。谷折り線(4)と(1)の延長線(5)のなす角は(A)によって(角度βで)2等分される。この時(1)と(A)のなす角もβとなる。(B)を鏡面と考えると、(2),(3)を各々入射光、(4)を反射光とみなすことができる。
すなわち、鏡面と考える直交する2本の直線の交点を節点とし、この点で2本のzig/zagの折り線を各々等角で入射、反射するようにして交叉させると、この点で折りたたみ条件が満たされる。これを4折り線法の「鏡面則」と名付ける。
2.半径/円周方向への折りたたみ方法
図64は折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図64Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図64Bは全体図である。
図64Aに示されるように、中心方向に向かうzig/zagの折り線(1)と円周方向の(2)を組合わせて中心方向に折りたたむ方法を考える。
頂角2Θの二等辺三角形要素(△OAB,△OBC…)N個で半径R0の円形膜を置き換える(2ΘN=2π、底角=π/2−Θ)。△OAB,△OBC…を構成する主放射線OA,OB,OC…から中心角で2θだけ回転させた別の副放射線OF,OG,OH…を描く。外辺の点A,B,C…から主放射線と角φをなすよう直線を引き、副放射線との交点をF,G,H…とし、中心点Oからの半径をR1とする。
また、同心円(半径R2)上にある点I,J,K…を元の放射線OA,OB,OC上に取る。このような手順で、半径方向にzig/zagの折り線を描く。円周方向の折り線、FG,GH…やIJ,JKは、対称性から角度2Θで中心周りに回転する。
線分OGの延長線と外周円の交点を点Eとすると、△OBEは頂角2θの二等辺三角形となり、∠OBE=(π/2)−θとなる。
∠OBC=(π/2)−Θであるから次式(35)を得る。
∠CBE=Θ−θ …………………………………………………………(35)
p≡∠BGEとして、∠OBG=φを用い、△OBGの外角関係を考えると、次式(36)を得る。
p=φ+2θ ………………………………………………………………(36)
∠GBC=(π/2)−Θ−φ≡α
を定義し、前式(36)を用いると次式(37)を得る。
p=(π/2)−(α+Θ)+2θ …………………………………(37)
次に点Gでの折りたたみ条件を考える。
線分GHの延長線と線分GBがなす角をζとすると、点Gでの折りたたみ条件は、
ζ=∠FGJ
で与えられる。
ζ=π−∠EGH−p=π−(π/2+Θ)−p=α−2θ
であるから、点Gでの折りたたみ条件は、β≡∠FGJとして、次式(38)で表される。
β=α−2θ ………………………………………………………………(38)
∠JGO≡qを定義すると、
q+β=(π/2)−Θ
より次式(39)を得る。
q=(π/2−Θ)−(α−2θ)
=π/2−(α+Θ)+2θ ………………………………………(39)
式(37)、(39)よりp=qとなる(この関係は点Gで、放射線OEを鏡面とする鏡面則の成立に対応)。
次に△OJGで、∠BJG≡rと置くと、r=q+2θを得る。点Jでの折りたたみ条件は、線分OBを鏡面と考え、r=sで与えられる(∠OJP≡s)。∠OJK=π/2−Θ=∠OJP+∠PJKであるから、∠PJK≡γと置くと、γは次式(40で与えられる。
γ=(π/2−Θ)−s
=(π/2−Θ)−(q+2θ)
=π/2−Θ−2θ−{π/2−(α+Θ)+2θ}=α−4θ……(40)
半径方向のzig/zagの折り線の「振り角度」を2θにとると、半径方向の折り線BGJP…は外辺上の点Bでの角度をαとして、β=α−2θ、γ=α−4θのように2θずつ角度を減じた値となる。
また、2本の主、副の放射線(OBおよびOG)を鏡面と考えた際の入射角、反射角の関係は
p=q=π/2−(α+Θ)+2θ=φ+2θ、
r=s=π/2(α+Θ)+4θ=φ+4θ …………………………(41)
のようになり、2θずつ角度を増加させたものになる。
円板の半径OB=R0、線分OG,OJ,OPの長さをR1,R2,R3として、△OBG,△OGJ…に正弦定理を用いると次式(42)を得る。
R1/R0=sinφ/sin(φ+2θ)、
R2/R0=sinφ/sin(φ+4θ)、
R3/R0=sinφ/sin(φ+6θ) ………………………(42)
中心から主、副の放射線群を得た後、φを与えて半径R1/R0、R2/R0…の同心円群を描き、これらの交点を節点とすれば、全ての節点で折りたたみ条件を満たす展開図を得る。
図65は前記図64Bに示す折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の拡大図である。
図66は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図67は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図68は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図65〜図68に示す折り線付円板状折り畳み構造物Sは、図65に示す展開図では中心に円形孔Saが形成されている。円形孔Saは、図65の展開状態から順次、図66、図67、および図68と折り畳まれるに従って内径が小さくなる。
図65において、折り線付円板状折り畳み構造物Sには半折り状態のときの上面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、3本の山折り線Mと1本の谷折り線Vの合計4本の折り線が交わっている。そして、各節点で交わる山折り線Mの数=3、谷折り線Vの数=1でありその差は2(=3−1)である。すなわち、この折り畳み可能な円形の色付シートの折り線パターンは1節点4折り線である。また、折り線は、円形シートの折り畳み条件を満たすように複数の等角螺旋に沿って形成されている。
図65〜図68に示す折り線付円板状折り畳み構造物Sは、折り畳み可能な色彩を施した色付シート等により構成した場合、折り畳み量に応じた美しい形状となり、その形状に応じて目に見える色彩も変化する。この折り線付円板状折り畳み構造物Sは、サイズの大きなものは室内装飾品として使用可能であり、サイズの小さいものはブローチ等の身体装飾品として使用可能である。
図69は半径方向のzig/zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図69Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図69Bは全体図である。
同一の振り角でzig/zagの折り線を描くと中心に近付く程、折り線の間隔が急激に小さくなるため、振り角を徐々に大きくすることを考える(図69A)。
最初の振り角度2θで折り線BG,GJを描くと、p=qでr=p+2θになる。次に点Jからs=rとして、振り角を例えば4θにとると、図69中の角tはs+4θになる。点Pで鏡面則を基に角度t=uとして、線分PQを描き、点Qを定める。順次折り線を鏡面則に従って求めると、振り角が2θ,4θ,6θの時の角度関係は次式(43)で与えられる。
p=q=π/2−(α+Θ)+2θ=φ+2θ、
r=s=φ+4θ、t=u=φ+8θ ………………………(43)
で与えられる。線分OG=R1、線分OJ=R2…は式(8)を求めたのと同様の手順で定式化できる。
図70は半径方向のzig/zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくし且つ円周方向の折り線もzig/zagにした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図70Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図70Bは全体図である。
図70Aにおいて、半径R0およびR0 *(R0>R0 *)の主放射線OA,OB…を交互に描き、これらと2θだけずらせた副放射線OF,OG…を描く。ここで、F,G,Hは、点A,B,Cから主の放射線と角度φをなすように引かれた線分と副放射線の交点てある。このように、鏡面則に従い作図すると全ての節点で折りたたみ条件が満たされる。
図64Bについては、N=36(2Θ=100)、図69B、図70Bについては、N=18に分割した。外周より8段目までは折り線法に従った。中央部分は、中心に迎う山折り、谷折り線を交互に設けて、中央部の空白域を回避した。3.アルキメデスの螺旋による巻取り法と半径方向の折りたたみ法を組合わせた折りたたみ
図71は螺旋状の折り線の交点がアルキメデスの螺旋上にある従来公知の巻取り法の説明図である。
前記図64Aで、半径方向の折り線zig/zagをなくすことを考える。
図71において、中央部の空白域を正N角形で示す。正N角形の頂点Bから辺ABに垂線を引き、垂線と折り線AF((1))との交点をCとする。折り線(1)に対称になるよう線分CDを引く(∠ACD=2π/N)。
このように、折り線と交叉する毎に対称になるように正N角形の頂点からN本の折り線を描くと、等間隔の螺旋模様が得られる。半径方向の折り線と、この螺旋状の折り線の交点は、中心を基点とするアルキメデスの螺旋上にあることは容易に分かる。
これは、Guest等によって提案された折りたたみ(巻取り)法の基本形である。
図72は本発明者の考えた新しい折り線を示す図で、図72Aは前記図71において、半径方向の折り線(1)が1つの屈曲点を持ち、この屈曲点で螺旋が反転する折り線を示す図、図72Bは、前記図72Aの屈曲点の外側を半径方向に折りたたむ方法で置き換えた図である。
図72Aのように屈曲点を、半径方向の折り線に多数導入すると、前記図64Bの展開図にアルキメデスの螺旋が複合された、新しい折りたたみ(巻取り)構造が作られる。
図72A、図72Bの場合でNを大きな値にすると(N>20)、折り線の間隔が微細になるため、巻取り時に、折り角度が極めて小さくなり、実用上、これを弾性変形で置き換えることが可能になる。弾性率の小さな高分子材料膜や織物の巻取りのためには、主の折り線のみで充分であり、アルキメデスの螺旋の導入は実際上形式的なものになる。
4.等角螺旋様式による折りたたみ方法
等角螺旋様式による折りたたみ法は、等角螺旋に沿って形成された直線状折り線を有する折り畳み方法を意味する。
ここでは、等角螺旋を用いた円形膜の折りたたみ法について説明する。
4.1 基礎関係式
図73は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を半径方向および円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の説明図である。
図73のように円形膜をN本の中心からの半径方向の放射線で等角度で分割し、これを頂角2Θの二等辺三角形要素(△OAM,△OMN…)N個で置き換える(2Θ・N=2π)。各点を図のように定める。外辺上の点Aから、放射線と各φをなす直線を引き、中心角で2Θ回転した放射線(OM)との交点を点Bとして定める。
点Aを起点とし、放射線OAとφをなす直線を引き、2Θ回転した放射線OMとの交点をBとする。次に、放射線OMと角χをなす直線を引き、2Θ回転した放射線ONとの交点Cを決める。次に同様の手順で角φ,χを交互に取って、点D,E…を定める。このジグザグ線を(1)とする。ここで、線分ABと2等辺3角形の底辺となす角をβと定義する。すなわち、β≡90°−Θ−φである。また、線分BCとMNとのなす角(すなわち、BからMNに平行に引いた線分BB′と線分BCとのなす角)をγとする。γ=(90°−Θ)−χで定義する。前記γの値は、Cが線分BB′に対して中心Oと同じ側にあるときには正、中心Oと反対側にあるときには負とする。γ=0のとき線分BCとMNは平行になる。
円形板の半径をR0として、正弦定理を△OAMに用いると、点Bの半径の長さ(OB)≡R1は次式(44)で与えられる。
R1/R0={sinφ/sin(φ+2Θ)}≡p ……………(44)
また、点Cの半径の長さ(OC)をR2として、正弦定理を△OBCに用いると、R2/R1は次式(45)で表される。
R2/R1=sinχ/sin(χ+2Θ)≡q …………………(45)
すなわち、R2/R0は式(44)、(49)を用いると次式(46)となる。
p・q=R2/R0
=sinφ・sinχ/{sin(φ+2Θ)/sin(χ+2Θ)}
…………(46)
すなわち、点D,E,F…の円形膜の半径R0で無次元化した半径はp2q,p2q2,p3q2…のようにp,qを交互に掛けた値で与えられる。
今、ジグザグ線(1)の下限を与える点A,C,E,G,…を結ぶ線(2)とすると、これら各点の無次元半径は、各々1,pq,(pq)2,(pq)3,…で与えられるから、これらの各点は等角螺旋と4Θ毎に引かれた放射線の交点で与えられる。ジグザク線の上限を与える点B,D,F,H…を結ぶ線(3)も同様に等角螺旋と放射線の交点で与えられる。
図74は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を中心軸まわりに巻取りながら円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の基本説明図である。
次に図74に示すように、折り線(1)のスタート点Aから2Θの奇数倍(後述)の角度だけ時計周りに進んだ点P,Qを定め、これらの点より(1)と全く同様に、ジグザグの折り線(4)および(5)を描く。
このとき、折り線(1)と(5)を山折り線、折り線(4)を谷折り線と交互に定める。
折り線(1)上の点をI,J,K、折り線(4)上の点をR,S,T、折り線(5)上の点をQ,U,Vと図のように名付け、2Θずつ反時計周りにずれた放射線上の点Q,R,IおよびU,S,Jの各点を直線で結び、これらをもう一つの折り線群(6),(7),(8)とする。
図74のように、二等辺三角形要素を5つ経る毎に点P,Q…を取った場合には、ジグザグの回数n(ジグザグ1回でn=1)は、n=2のときにはジグザグを2回繰り返すから、5個分の2等辺3角形を左回りに進む(例えば、図74で点Pから折り線(4)に沿ってジグザグを2回繰り返すとR点に到達し、点Qから出た折り線(6)と交わる。折り線(6)の通る2等辺3角形を含めると、5個分の2等辺3角形を左回りに進んだことになる。)
点Q,R,I…の無次元半径は1,(pq)2,(pq)4となり、図中の△OQRと△ORIが相似形をなす。
すなわち、新たな折り線群(6)〜(8)も中心Oに向かう等角螺旋になる。折り線(6)のQR、折り線(9)のPEが放射線となす角をφとすると、図のαは、α=(90°−Θ)−φとなる。外辺(二等辺三角形要素の底辺)となす角をαとする。
ジグザグの折り線(4)はn回ジグザグを繰り返して図中点Rに至る(図74ではn=2)。このとき、点Rの半径は(p・q)nで与えられる。
一方、外辺の点Qから出る螺旋(6)が放射線となす角はψであるから、点Rを与える無次元半径の値はsinψ/sin(ψ+2Θ)で表される。この値と式(46)が等しいとして等置すると、次式(47)を得る。
pnqn
=[sinφsinχ/{sin(φ+2Θ)sin(χ+2Θ)}]n
=sinψ/sin(ψ+2Θ)……………………………………………(47)
前記式(47)は時計回りに回りながら中心に向かう螺旋(1),(4),(5)とこれらに交叉して反時計回りに回る螺旋(6)〜(8)の満たすべき角度関係を与えている。
4.2 折りたたみ条件
上で述べたように2Θを経る毎に等角螺旋を折り曲げる場合を考える。谷折り線3、山折り線1からなる図74の点S、山折り線1からなる点Uを代表点として、これらの点での折りたたみの条件を考える。
図75は前記図74の要部拡大図である。
点SとU付近の図2の拡大図を図75に示す。点Sでは、∠OSJ=ψであるから、∠SJR=ψ+2Θである。∠ORS=φであるから、△JSRを考えると、∠JSR=π−(ψ+2Θ)−φとなる。線分JSの延長線をSS′とすると、∠S′SR=π−∠JSR=ψ+2Θ+φとなる。
∠USQ=ψ+2Θを用いると∠TUS=π−χ−∠USQ=π−χ−ψ−2Θとなる。折りたたみ条件に従って、∠S′SR=∠TUSと置くと、点Rでの折りたたみ条件として次式(48)を得る。
2ψ+φ+χ=π−4Θ ………………………………………(48)
図75より明らかなように点Uについても、角度関係は点Sと同じであるから式(48)が折りたたみ条件になる。すなわち、式(48)が成り立つと、全ての節点で折りたたみ条件が成り立つ。
図76は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を中心軸回りに巻き取りながら折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り畳み条件の説明図である。
なお、式(48)の関係式は図76に示されるように、χ値がπ/2−Θより大きい場合、すなわち、点B,D…で折り線を上向きにとっても式(48)で折りたたみ条件が与えられる。
4.3 円周方向の螺旋群の連続性
上では、折りたたみの条件を求めたが、これらの螺旋群が中心軸周り等分配され、螺旋の連続性が保たれるための条件を導く。二等辺三角形要素をn個経る毎にzig/zagの螺旋(折り線(1))が外周点上からm本スタートする場合を考える。
このとき、これらのstart点は中心周りに(2n+1)・(2Θ)回転する(n;整数)。すなわち、二等辺三角形要素数Nとこれらの値の関係は(2n+1)m=Nで与えられる。円形膜の場合には、中心角2πこれを(2n+1)m等分することが必要である。
すなわち、連続性を満たすための分割角度(二等辺三角形要素の頂角;2Θ)は次式(49)で与えられる。
2Θ=2π/{(2n+1)・m}……………………………………(49)
このように円形膜を分割することによってのみ、m本の螺旋群の連続性が膜の全領域で満たされる条件が達成される。
式(48)より得られるφ=π−2ψ−χ−4Θを式(47)に用いると次式(50)を得る。
(pq)n
=[sin(2ψ+χ+4Θ)・sinχ/{sin(2ψ+χ−2Θ)sin(χ+2Θ)}]n
=sinψ/sin(ψ+2Θ)…………………………………………(50)
式(49)を満たすよう分割した2Θとχ値を与えると、式(50)を満たすψが数値計算によって算出できる。また、式(48)によりβ値も得られ、全ての節点で折りたたみ条件を満たす螺旋型の折り線による展開図が描かれる。
4.4 副折り線を任意の回転角で折り曲げる場合(φ=χの場合)
上では、円形膜を頂角2Θの二等辺三角形要素N個で等分し、これらの要素を経る毎に折り線を折り曲げて構成された展開図を求めた。図76の場合で、m本の螺旋を常に等角で上方に折り曲げる特別の場合には(φ=χ)、別の折りたたみの展開図の構成が可能になる。
図77は主折り線が放射線に対して等角で折り曲げられる場合の折り畳み条件の説明図である。
円の外周上の点A,B,CとA′,B′を図77のように定める。右上がりの折り線(1)を点Aから、左上がりの折り線(2)を点Bから描く。(1)は中心角で2θ1(弦AA′の張る角)、(2)は中心角で2θ2(弦A′Bの張る角)だけ進展し、点Dで交わるものとし、折り線(1)は中心からの放射線と角度ψ(外辺AIとなす角α)、折り線(2)は放射線と角度φ(外辺BIとなす角β)をなすものとする。
点Dでの折りたたみ条件を以下に考える。
∠ADA′=φ+2θ1、∠BDB′=ψ+2θ2
となる。BDの延長点をHとすると、
∠ADH=π−{(φ+ψ)+(θ1+θ2)}
となる。
∠FDO=φ、∠GDO=ψであるから、
∠FDG=φ+ψ
となる。
折り線(2),(1),(3)を山折りとした時、GD((4))が谷折り線として、点Dで折りたたみ条件は∠ADHと∠FDGを等置すると次式(51)を得る。
φ+ψ=π/2−2Θ、あるいは(α+β)=π/2 ………………(51)
ODをR1とすると、△OADに正弦定理を用いると、次式(52)を得る。
R1/R0=sinψ/sin(ψ+θ1) ……………………(52)
一方△OBDについては次式(53)が得られる。
R1/R0=sinφ/sin(φ+θ2) ……………………(53)
これらの値は、ともに点Dの半径を与えるから、これを等置して、先のφ=π/2−ψ−2Θを用いると、次式(54)を得る。
sin(β−θ1)/sin(β+θ1)
=sin(π/2−θ2−β)/sin(π/2+θ2−β) …(54)
θ1,θ2を与えると数値計算で式(53)を満たすφが決まる。式(51)よりψが求められ、これらの値を用いると、全節点で折りたたみ条件を満たす展開図を得る。
4.5 円錐殻の製作への応用
図74でジグザグの螺旋(折り線(1))がm本からなるとし、その外辺上の出発点がなす角度を(2n+1)・(2Θ)とする。円板の場合には(2n+1)・m・(2Θ)=2πとしたが、この(2n+1)・m・(2Θ)値が2πより小さいと円錐の展開図になり、この場合も同様に折りたたみが可能である。
5. 折りたたみ製品例
上で述べた理論によって得られる展開図とその折りたたみ例を図78〜図80に示す。
図78は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=20°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図79は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例で前記図78とは放射線に対する折り線の角度が異なる例を示す図である。
図80は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=10、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=42、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図78〜図80について各々2Θ=20°,20°および180°/21であり、これらの値と、χ(γ=χ−90+Θ)により定まるγ値を各々、γ=π/9,0および0とを与え、式(50)を満たすψ値を数値計算によって求めた。このψ値を式(48)に代入すると、φが決まる。
α+ψ=90−Θ,β+φ=90−Θより、図78〜図80のαとβの値は求まる。例えば、図78については、α=69.763…°、β=20.474…°である。
図78〜図80の例では、主折り線が2本の螺旋からなる円形膜は新たな平面に折りたたまれる。図78、図79の折りたたみ後の側面の様子では、γ値が大きくなると、中心部が上方に突き出した形状で折りたたまれる。これは、構造物の折りたたみ/展開の操作時に有利である。図79と図80とを比較すると、分割数が多くなると、より小さく折りたたまれる。
図81は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=0°の場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の例を示す図である。
図82は前記図81の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図83は前記図81の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図84は前記図81の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
この図81〜図84に示す折り線付円板状折り畳み構造物Sは、図81のように展開された円形シート(折り線付円板状折り畳み構造物)を前記折り線M,Vにより折り畳むと、折り畳み量が小さい半折り状態では、図82に示すようになり、折り畳み量を大きくすると図83の状態となる。図84は殆ど折り畳んだ状態で、完全に折り畳むと平面上に折り畳まれる。
図81〜図84の折り線付円板状折り畳み構造物Sは、折り線M,Vの形状が前記図65〜図68と異なっているので、折り畳み可能な色彩を施した色付シート等により構成した場合、前記図65〜図68とは異なる形状変化および色彩変化が得られる。
この折り線付円板状折り畳み構造物Sも前記折り線付円板状折り畳み構造物Sと同様に、サイズの大きなものは室内装飾品として使用可能であり、サイズの小さいものはブローチ等の身体装飾品として使用可能である。
図85〜図87に3本螺旋、4本螺旋および1本螺旋の場合の展開図を示す。
図85は4本のジグザグ状の螺旋(m=4)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=7、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=60、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図86は3本のジグザグ状の螺旋(m=3)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=8、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=51、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図87は1本のジグザグ状の螺旋(m=1)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=10、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=21、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図85の主折り線が4本螺旋の場合は四角形形状に巻き付く形で折りたたまれ、図86の主折り線の螺旋が3本の場合は三角形形状に巻き付く形で折りたたまれる。図87の螺旋が1本の場合は、中心軸回りに巻き付く形で折りたたまれている。
γ=0°としてα,β値を前述と同様に求めるとつぎのようになる。
図85ではγ=0°、α=75.432…°、β=29.132…°。
図86ではγ=0°、α=76.233…°、β=27.533…°。
図87ではγ=0°、α=76.714…°、β=26.572…°。
図88は4本のジグザグ状の螺旋(m=4)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=60、γ=0°の場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の例を示す図である。
図89は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図90は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図91は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図88〜図91に示す折り線付円板状折り畳み構造物Sは、図88に示す展開図では中心に円形孔Saが形成されている。円形孔Saは、図88の展開状態から順次、図89、図90、および図91と折り畳まれるに従って内径が小さくなる。
この図88〜図91に示す折り線付円板状折り畳み構造物Sは、図88のように展開された円形シート(折り線付円板状折り畳み構造物)を前記折り線M,Vにより折り畳むと、折り畳み量が小さい半折り状態では、図89に示すようになり、折り畳み量を大きくすると図90の状態となる。完全に折り畳んだ全折り状態では図91の状態となる。
図88〜図91の折り線付円板状折り畳み構造物Sは、折り線M,Vの形状が前記図65〜図68および図81〜図84と異なっているので、折り畳み可能な色付シート等により構成した場合、前記図65〜図68および図81〜図84とは異なる形状変化および色彩変化が得られる。
図92は、主折り線とする螺旋を多数(m=12)にした場合の展開図である。
図92では、m=12、n=1であり、円板を36等分した場合である。γ=25°を与え、前述と同様にしてα,βを求めると次のようになる。
α=55.270…°、β=44.46…°。
この折りたたみで、中心角の分割数を2倍にすると、折りたたみ効率は半減するが、折り線数が多くなり、工学的には不向きになる。これは、寧ろ造形的観点からの興味が大きい。
図93は前記図77に基づいて、2種の等角の螺旋で構成された展開図である。分割数N=12,θ1=π/180,θ2=29π/180であり、φは、およそπ/18である。図93の展開図を折り畳むと、上下対称に中心回りに良好に巻取られる。図93のものは、副折り線が微細であるため巻取時にこれ等の折り線が弾性変形で置き換えられることを示唆する。
前記図93の展開図をもとに、円形のステンレス薄板(厚さt=0.05mm、半径R=140mm)を主折り線で12個に切断し、これを透明のクラフトフィルムで接合したものを製作した。これは前記図93のものと同様に巻き取り可能であり、微細な副折り線を導入しなくても、主折り線のみで収納できることが分かった。
図94は山折り線と谷折り線とを交互に設けた折り線付円板状折り畳み構造物の展開図である。
図94において、折り線付円板状折り畳み構造物Sは、その外周をN(Nは正の整数でN≧4)等分した点から中心に向かう等角螺旋に沿って山折り線Mが形成され、前記等分した外周をさらに2等分した点から中心に向かう等角螺旋に沿って谷折り線Vが形成されている。
図94に示す展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物Sは、簡単な折り線により折り畳み展開可能であり、且つ、弾性変形で展開するので、自己展開が可能である。中心部は折り線群が微細になるため、柔軟で薄い布やゴム等を除くと、前記Guest等の折り畳み法と組み合わせること等が工学的に必要となる。
図95は山折り線と谷折り線とを交互に設け且つ谷折り線とその左右両側の山折り線との円周方向の長さが左右で異なる折り線付円板状折り畳み構造物の展開図である。
図95において、折り線付円板状折り畳み構造物Sは、その外周をN(Nは正の整数でN≧4)等分した点から中心に向かう等角螺旋に沿って山折り線Mが形成され、前記等分した外周をさらに適当な分割比で2分した点から等角螺旋に沿って谷折り線Vが形成されている。図95の等角螺旋は中心から外周に向かって反時計方向に巻かれており、谷折り線Vとその右隣の山折り線Mとのなす角度をβ、左隣の山折り線Mとのなす角度をαとすると、α>βとされている。
この場合、折り線付円板状折り畳み構造物Sの折り線に沿って折り畳むと、外周部は軸方向の下方きにずれながら折り畳まれる。
図96は前記図95の隣接する山折り線の間の扇形部分を除去した図である。
図96の円周方向の両端の外側縁を重なるように接続すると円錐壁が形成される。この円錐壁も山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折り畳み可能である。この円錐壁も外周部は軸方向の下方にずれながら折り畳まれる。
(5)折り線付き折畳み構造物の応用
前述の平板や円筒等の折りたたみ法に関する結果を基に、それらの工学的実用化を目指した基礎的な研究の結果について説明する。ここでは主に、次の点について述べる。
(a)平板をジグザグに折り曲げ3次元化することによって、高剛性、高強度のコア材料を創製するための折りたたみ法のモデル化およびその加工方法。
(b)円筒の軸方向への折りたたみ特性を基に考案した簡素な機構の筒状の展開構造モデル。
前者においては、航空宇宙用の高強度部材の創製のみならず、古紙等の再利用化の実現等、また後者については、シューター等民生用への利用も考慮している。
1.折りたたみ条件と非折りたたみ条件
図97はシート状部材の折り畳み条件の説明図で、図97Aは折り畳む前の展開図、図97Bは図97Aの折り線で折り畳んだ状態を示す図である。
図97Aに示す円形の薄い平面紙を考え、その中心をOとし、線分OA,OC,ODを山折り、OBを谷折りとする。これらの線分のなす角を図97Aのように、α〜δと置く。
今、OBを谷折りし、図97Bのように座標軸を定め、線分OAをX軸上にとると、点B,C,Dの座標は各々(−cosβ,sinβ,O)、(x,y,z)、(−cosα,sinα,O)で表される。
線分OBとOCのなす角がγ、線分ODとOCのなす角がδであることと、α+β+γ+δ=2π、x2+y2+z2=1を用いると、点Cのz座標は次式(55)で与えられる。
(1−z2)sin(α−β)
=cos2γ+cos2δ−2cosγcosδcos(α−β)
…………(55)
式(55)により点Cの座標が決まるから、平面OBCが底面(x−y面)となす角が求められる。式(55)でz=0とすると、折りたたみの条件になる。
z=0とし、右辺よりδを消去して左辺と比較すると、次式(56)が得られる。
cos2(α+β+γ)+cos2γ=cos2α+cos2β,
cos(α+β+γ)・cosγ=cosαcosβ
………………………………(56)
この2つの式(55),(56)を満たす関係は次式(57),(58)で与えられる。
α+γ=π …………………………………………………………………(57)
β+γ=π …………………………………………………………………(58)
式(58)は円形の平面を2つ折りにする条件であるから、折りたたみ条件として、ここでは式(57)を採用する。
折りたたみ条件を満たした状態で作られた構造体は安定性が低く、折りたたみ条件を満たさない場合の構造は構造体として一般に安定度が高い傾向にある。それゆえ、本報告では前記(a)については、主に折りたたまれない条件を、(b)については折りたたみ条件を用いる。
2. コア材料のモデル化
2.1 折り紙モデル
折り紙モデルを用いたコア材料の創製については、既に三浦によりその概念が提案されている。その代表的なものは、平板の折りたたみ法(miura ori)に基づくduouble corrugated core(DCC)である。
図98は、DCC(duouble corrugated core)の説明図で、DCCを展開した図である。
図99は、前記図98の垂直の折り線群をzig/zagにしたものを示す図である。
これらは節点が4折り線で構成され、全ての節点で折りたたみ条件が満たされている。そのため、面圧を受けると、これらのコアは元の平面に押し広げられる構造体であり、不安定なものである。
これを避けるためには、コアの上下面を表面材にしっかりと接合することが必須であるが、接合部が面でないため、接着技術がこの構造の成否を支配すると考えられる。
図100は新たに考案した接合部のあるコアのモデルの説明図で、図100Aは展開図、図100Bは図100Aの展開図を半折り状態にしたものの平面図、図100Cは図100Aの展開図を折り畳んで3次元化したものの外観図である。
図101は新たに考案した接合部のあるコアの別のモデルの説明図で、図101Aは展開図、図101Bは図101Aの展開図を半折り状態にしたものの平面図、図101Cは図101Aの展開図を折り畳んで3次元化したものの外観図である。
これらはA部が上面、B部が下面になり、大きな接合部を持つことが分かる。ここで、節点は4あるいは5本の折り線で構成されている。
図102は本発明者が考案した接合部のあるコアの別の折りたたみ条件を満たさないモデルの説明図で、図102Aは展開図、図102Bは図102Aの要部拡大図である。
図103は前記図102Aの展開図を折り畳んで作成するコアの説明図で、図103Aは折り畳んだコアの斜視図、図103Bは前記図103Aのコアの下面にシートを接着したものの斜視図である。
図102Aに示す折り線は、折りたたみ条件を満たさず、平板を3次元化した時、折り線が升目状になるように配慮されている。図102Bにおいて、縦折り線AC,DF,A′C′,D′F′に対して、斜め折り線DB,EC,A′E′,B′F′等は45°である。
谷折り線D−Bを折るとA−E部が接触し、△ABDと△EDBが接合する。その接合部分S1およびS2と同様の接合部分は全てS1およびS2で示す。
また、谷折り線A′−E′を折るとB′−D′部材が接触し、△D′A′E′と△B′A′E′が接合する。その接合部分S3およびS4と同様の接合部分は全てS3およびS4で示す。
前記接合部分S1およびS2を接着し、前記接合部分S3およびS4を接着すると升目状の折り線で構成される構造的に安定なコア材料(図103A)が創製される。このコアの下面にシートを接着した図103Bに示すものは大きな圧縮力に耐えることができる。
図104は本発明者が考案した接合部のあるコアの別の折りたたみ条件を満たさないモデルの説明図で、図104Aは展開図、図104Bは図104Aの要部拡大図である。
図104Aに示す折り線は、折りたたみ条件を満たさず、平板を3次元化した時、折り線が升目状になるように配慮されている。図104Bにおいて、縦折り線AD,CBに対して、CD,BE等は60°である。谷折り線C−Eを折るとA−B部が接触し、△ACEと△BCEが接合する。その接合部分を接着すると升目状の折り線で構成される構造的に安定なコア材料(図104A)が創製される。
3.2 ハニカムコアのモデル
ハニカムコアは軽量構造の代表的なものである。
図105は1枚の板からハニカムコアを製造する方法の説明図で、図105Aは展開図、図105Bは前記図105Aの展開図を有する板から製造したハニカムコアの図である。
図105Aにおいて、点線は谷折り線で、破線で示す山折り線は切れ目(切断部)Cを有している。図105Aの谷折り線の両側の接合部A−Bを、谷折り線の一本置きに接着して両側に広げると、図105Bに示す網目状のハニカムコアを製作することができる。なお、この製作法を用いると、円筒形状のハニカムコアにもなる特性を有する。
4. コア材料の製作
4.1 コア材料の製作法
前記図101〜図102に示された折り線で0.2〜0.3mmの燐精銅板や鋼板を切断し、これらをクラフトフィルムで上下を接合、あるいは蝶番で接合した金型を2個製作し、これらの間に薄い被加工紙やアルミニュウム合金板(〜0.08mm)を挿入し、折り曲げ加工を行うと図101B〜図102Bに示されたような製品を瞬時に製作することができる。
前記図102Bの接合領域S1およびS2のみを接着し、S3,S4は接着せずに、その一側面に薄い膜に接着したもの(またはそれとは逆に接着したもの)を円筒状に巻くことにより、軽量の高剛性のパイプを製作することが可能となる。
図106は前記図103Aに示すコア材料を製造する折線形成装置を示す図である。
図106において、折り線により分離された多数の正方形のパーツ(金属薄板)P1および平行四辺形のパーツP2の両面にクラフトフィルムFを接着して折線形成用型Kが構成されている。折り線形成用型Kは、中央の軸線Lに対して線対称に構成された折り畳み可能な一対のflexible金型K1,K2を有している。前記各flexible金型(折畳み金型)K1,K2を製作して、山折り線および谷折り線として折り癖を一度付けると、次回からは容易に山折りおよび谷折り可能となる。したがって、開閉軸線Lの一方側のflexible金型K2の表面に紙または樹脂シート等を置いた状態で、前記開閉軸線Lでflexible金型K1を折り畳むと、前記紙または樹脂シート等は一対のflexible金型K1,K2により挟まれる。その状態(flexible金型K1,K2が重なった状態)でflexible金型K1,K2を折り線により同時に折り畳むと紙または樹脂シート等に折り線が形成される。
4.2 製作されたコア材料
実用化が最も近いと思われる図102のモデルで、上述の折り畳み金型を用いて紙製のコアとアルミニュウムコアを製作した。紙製のコアは前記図103Aに示されている。
図107は製作したアルミニュウムコアの説明図で、図107Aは斜視図、図107Bは展開図で前記図103Aに示す紙の展開図と同じ形状ある。
これらの製品の圧縮強度は紙製品で、およそ0.4〜0.8MPa(比重;80〜120Kg/m3)、アルミ製品でおよそ1〜1.5MPa(約100Kg/m3)であった(升目寸法10〜11mm、試料寸法〜50×50mm)。
5. 折りたたみ/展開構造のモデル
前述の「(2)折り線付き円筒状折畳み構造物」の欄では、円筒の軸方向への折りたたみ法の複数例について説明した。これらの代表的なものの展開図とそれらを利用した新たな構造物の例を、図108〜図109に示す。
図108は円筒状折り線付構造物の応用例の説明図で、図108Aは展開図である。
図108の谷折り線(点線)を切断し、AとBとを接合してものから筒体を製作すると、6角形の部材からなる構造になる。その6角形の部材部分を狭い板で置き換えると、軸方向に伸縮可能なトラス構造を製作することができる。
図109は螺旋型の円筒状折り線付構造物の応用例の説明図で、図109Aは展開図、図109Bは前記図109Aを基に構成された伸縮可能なinflatable構造を示す図である。
本発明は前述の研究結果に鑑み、下記(1)の記載内容を課題とする。
(1)壁状の構造物を多数の折り線により多角形の平板壁に分割し、分割した各平板壁の境界部分の折り線を折り畳み可能にした、折り線付構造物の新規な折り線を提供し、前記新規な折り線を使用した折り畳み可能な新規な折り線付構造物、新規な折り畳み方法、並びに、新規な折り線形成用型および折り線形成方法を提供すること。
発明の開示
次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
(第1発明)
前記課題を解決するため、第1発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(A01)〜(A05)を備えたことを特徴とする、
(A01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線(M,V)が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線(M,V)は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に配置され且つ前記第3山折り線(M3)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A05)平行四辺形以外の四辺形の前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有する前記折り線付構造物。
(第1発明の作用)
前記構成を備えた第1発明の折り線付構造物では、前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M,V)により、複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を折り畳むことができる。このため、折り線付構造物を外形が小さな折り畳み状態から外形の大きな伸長状態に変化させることができる。
また、前記折り線付構造物は、従来の形状とは異なる形状の(平行四辺形以外の四辺形の)パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来と異なる形状の折り線付構造物を製作することができる。
(第1発明の実施の形態1)
第1発明の実施の形態1の折り線付構造物は、前記第1発明において下記の構成要件(A06)を備えたことを特徴とする、
(A06)前記パーツと前記折り線が設けられた前記パーツ接続部とが別部材により構成された前記折り線付構造物。
(第1発明の実施の形態1の作用)
前記構成を備えた第1発明の実施の形態1の折り線付構造物は、前記パーツと前記折り線が設けられた前記パーツ接続部とが別部材により構成されているので、例えば、パーツを金属板等の剛性薄板により構成し、パーツ接続部をヒンジ部材により構成することができる。したがって、堅牢な折り線付構造物を提供することができる。
(第1発明の実施の形態2)
第1発明の実施の形態2の折り線付構造物は、前記第1発明において下記の構成要件(A07)を備えたことを特徴とする、
(A07)折り線付の一体成形品により構成された前記折り線付構造物。
(第1発明の実施の形態2の作用)
前記構成を備えた第1発明の実施の形態2の折り線付構造物は、折り線付の一体成形品により構成されているので、一体成形により容易に折り線付構造物を製作することができる。前記折り線は成形時に同時に形成することも可能であるが、折り線付構造物がシート状の部材である場合には、一体成形した製作したシート状の部材に折り線を形成することも可能である。
(第2発明)
第2発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(A01)〜(A04),(A08)を備えたことを特徴とする、
(A01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に配置され且つ前記第3山折り線(M3)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A08)前記四辺形および3角形の前記パーツ(P;P1,P2)を有する前記折り線付構造物。
(第2発明の作用)
前記構成を備えた第2発明の折り線付構造物は、四辺形および3角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来と異なる形状の折り線付構造物を製作することができる。
(第3発明)
第3発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(A01)〜(A05),(A09)を備えたことを特徴とする、
(A01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に配置され且つ前記第3山折り線(M3)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A05)平行四辺形以外の四辺形の前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有する前記折り線付構造物。
(A09)前記折り線を延ばした状態では平板状になり、前記山折り線および谷折り線に沿って折り曲げた状態では外形が縮小し且つ表面に凹凸の有る平板状となり、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では、前記外形が更に縮小した立体構造物となるように、平板状に折り畳みおよび伸長可能な前記折り線付構造物。
(第3発明の作用)
前記構成を備えた第3発明の折り線付構造物は、平行四辺形以外の四辺形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来の平板状の折り線付構造物と異なる形状の平板状の折り線付構造物を製作することができる。
(第4発明)
第4発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(A01)〜(A04),(A010),(A011)を備えたことを特徴とする、
(A01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に配置され且つ前記第3山折り線(M3)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A010)前記折り線を延ばした状態では円筒壁または円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁または錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁または錐壁を形成する前記折り線付構造物、
(A011)前記筒壁または錐壁の軸に垂直な面内で連続する複数の折り線(M1〜M3,V1)を有する前記折り線付構造物。
(第4発明の作用)
前記構成を備えた第4発明の折り線付構造物は、前記筒壁または錐壁の軸に垂直な面内で連続する複数の折り線(M1〜M3,V1)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来の折り線付構造物と異なる形状の円筒状または円錐状の折り線付構造物を製作することができる。
(第5発明)
第5発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(A01)〜(A04),(A012),(A013)を備えたことを特徴とする、
(A01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に配置され且つ前記第3山折り線(M3)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(A012)前記折り線を延ばした状態では円簡壁または円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁または錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁または錐壁を形成する前記折り線付構造物、
(A013)前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)が4角形以上の多角形の形状を有する前記折り線付構造物。
(第5発明の作用)
前記構成を備えた第5発明の折り線付構造物は、4角形以上の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来の折り線付構造物と異なる形状の円筒状または円錐状の折り線付構造物を製作することができる。
(第6発明)
第6発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(B01)〜(B04)を備えたことを特徴とする、
(B01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(B02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)、
(B03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)、第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に形成され且つ前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)と、前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)の間に配置され且つ前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)とは反対側に配置された第2谷折り線とを有し、前記第1山折り線(M1)および第4山折り線(M4)が隣接し且つ第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)が隣接して配置された1節点6折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)、
(B04)前記節点を原点Oとし、前記第1谷折り線(V1)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)が前記第1谷折り線(V1)となす角をそれぞれαおよびβとし、前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)が前記第2谷折り線となす角をそれぞれγおよびδとし、X軸と第2谷折り線とのなす角をθとした場合に、β−α=δ−γ+θとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)。
(第6発明の作用)
前記構成を備えた第6発明の折り線付構造物では、前記節点を原点Oとし、前記第1谷折り線(V1)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)が前記第1谷折り線(V1)となす角をそれぞれαおよびβとし、前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)が前記第2谷折り線となす角をそれぞれγおよびδとし、X軸と第2谷折り線とのなす角をθとした場合に、β−α=δ−γ+θとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)により、従来と異なる形状のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を使用することができ、且つ各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を折り畳むことができる。このため、折り線付構造物を外形が小さな折り畳み状態から外形の大きな伸長状態に変化させることができる。
また、前記折り畳み状態および伸長状態において、従来と異なる形状の折り線付構造物を提供することができる。
(第6発明の実施の形態1)
第6発明の実施の形態1の折り線付構造物は、前記第6発明において、下記の構成要件(B05)を備えたことを特徴とする、
(B05)前記折り線を延ばした状態では平板状になり、前記山折り線(M)および谷折り線に沿って折り曲げた状態では外形が縮小し且つ表面に凹凸の有る平板状となり、前記山折り線(M)および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では、前記外形が更に縮小した立体構造物となるように、平板状に折り畳みおよび伸長可能な前記折り線付構造物。
(第6発明の実施の形態1の作用)
前記構成を備えた第6発明の実施の形態1の折り線付構造物では、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来と異なる形状の平板状の折り線付構造物を提供することができる。
(第6発明の実施の形態2)
第6発明の実施の形態2の折り線付構造物は、前記第6発明において、下記の構成要件(B06)を備えたことを特徴とする、
(B06)前記折り線を延ばした状態では円筒壁または円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線(M)および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁または錐壁を形成し、前記山折り線(M)および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁または錐壁を形成するように折り畳みおよび伸長可能な前記折り線付構造物。
(第6発明の実施の形態2の作用)
前記構成を備えた第6発明の実施の形態2の折り線付構造物では、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来と異なる形状の円筒状または円錐状の折り線付構造物を提供することができる。
(第7発明)
第7発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(C01)〜(C04)を備えたことを特徴とする、
(C01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(C02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)、
(C03)前記折り線を延ばした状態では円筒壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁を形成する前記折り線付構造物、
(C04)前記筒壁の軸に垂直な平面に沿って連続し且つ閉じた多角形を形成する折り線を有する前記折り線付構造物。
(第7発明の作用)
前記構成を備えた第7発明の折り線付構造物は、前記筒壁の軸に垂直な面内で連続する複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来の折り線付構造物と異なる形状の円筒状の折り線付構造物を製作することができる。
(第8発明)
第8発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(C01)〜(C03),(C05)を備えたことを特徴とする、
(C01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(C02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)、
(C03)前記折り線を延ばした状態では円筒壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁を形成する前記折り線付構造物、
(C05)前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)が4角形以上の多角形の形状を有する前記折り線付構造物。
(第8発明の作用)
前記構成を備えた第8発明の折り線付構造物は、前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)が4角形以上の多角形の形状を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来の3角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有する円筒状の折り線付構造物と異なる形状の円筒状の折り線付構造物を製作することができる。
(第9発明)
第9発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(C01)〜(C03),(C06),(C07)を備えたことを特徴とする、
(C01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(C02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)、
(C03)前記折り線を延ばした状態では円筒壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁を形成する前記折り線付構造物、
(C06)前記折り線は全て螺旋に沿って形成され、前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)は平行四辺形を対角線により2分割して形成された鈍角3角形のみである前記折り線付構造物、
(C07)底角の1つが35°以上の前記鈍角3角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有する前記構成を備えた折り線付構造物。
(第9発明の作用)
前記構成を備えた第9発明の折り線付構造物は、前記折り線は全て螺旋に沿って形成され、前記パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)は平行四辺形を対角線により2分割して形成された鈍角3角形のみである従来の折り線付構造物において、底角の1つが35°以上の前記鈍角3角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を使用したので、従来の底角が約30°の鈍角3角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)を有する円筒状の折り線付構造物と異なる形状の円筒状の折り線付構造物を製作することができる。
(第10発明)
第10発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(D01)〜(D03)を備えたことを特徴とする、
(D01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツ(P;P1,P2;P1〜P5)の外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物、
(D02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)、
(D03)前記折り線を延ばした状態では円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る錐壁を形成する前記折り線付構造物。
(第10発明の作用)
前記構成を備えた第10発明の折り線付構造物は、前記折り線を延ばした状態では円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る錐壁を形成する。
すなわち、第10発明は従来知られていない、折り畳み可能な円錐状の折り線付構造物を提供することができる。
(第10発明の実施の形態1)
第10発明の実施の形態1の折り線付構造物は前記第10発明において、下記の構成要件(D04),(D05)を備えたことを特徴とする、
(D04)第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に配置され且つ前記第3山折り線(M3)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M3,V1)、
(D05)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線(M3)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)または第2山折り線(M2)のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線(V1)となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M3,V1)。
(第10発明の実施の形態1の作用)
前記構成を備えた第10発明の実施の形態1の折り線付構造物では、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来知られていない円錐状の折り線付構造物を提供することができる。
(第10発明の実施の形態2)
第10発明の実施の形態2の折り線付構造物は前記第10発明において、下記の構成要件(D06),(D07)を備えたことを特徴とする、
(D06)第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)、第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に形成され且つ前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)とは反対側に配置された第1谷折り線(V1)と、前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)の間に配置され且つ前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)とは反対側に配置された第2谷折り線(V2)とを有し、前記第1山折り線(M1)および第4山折り線(M4)が隣接し且つ第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)が隣接して配置された1節点6折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)、
(D07)前記節点を原点Oとし、前記第1谷折り線(V1)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)が前記第1谷折り線(V1)となす角をそれぞれαおよびβとし、前記第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)が前記第2谷折り線(V2)となす角をそれぞれγおよびδとし、前記X軸と第2谷折り線(V2)とのなす角をθとした場合に、β−α=δ−γ+θとなるように形成された前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)。
(第10発明の実施の形態2の作用)
前記構成を備えた第10発明の実施の形態2の折り線付構造物では、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来知られていない円錐状の折り線付構造物を提供することができる。
(第10発明の実施の形態3)
第10発明の実施の形態3の折り線付構造物は前記第10発明において、下記の構成要件(D08),(D09)を備えたことを特徴とする、
(D08)第1山折り線(M1)、第2山折り線(M2)、第3山折り線(M3)および第4山折り線(M4)と、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)の間に形成された第1谷折り線(V1)と、前記第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)の間に配置された第2谷折り線(V2)とを有し、前記第4山折り線(M4)は前記第1山折り線(M1)および第3山折り線(M3)の間であって前記第2山折り線(M2)とは反対側に配置された1節点6折り線を有する前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)、
(D09)前記節点を原点Oとし、前記第4山折り線(M4)の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線(M1)および第2山折り線(M2)が前記第1谷折り線(V1)となす角をそれぞれθ1およびθ2とし、前記第2山折り線(M2)および第3山折り線(M3)が前記第2谷折り線(V2)となす角をそれぞれθ3およびθ4とし、前記X軸と第1山折り線(M1)とのなす角をα*とし、前記X軸と第3山折り線(M3)とのなす角をβ*とした場合に、α*=θ2+θ4、β*=θ1+θ3となるように形成された前記複数の折り線(M1〜M4,V1,V2)。
(第10発明の実施の形態3の作用)
第10発明の実施の形態3の折り線付構造物では、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来知られていない円錐状の折り線付構造物を提供することができる。
(第11発明)
第11発明の折り線付構造物は、下記の構成要件(E01)〜(E04)を備えたことを特徴とする、
(E01)複数の多角形のパーツ(P;P1,P2;P1〜P5)と、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線(M,V)が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線(M,V)は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線(V)とを有する前記折り線付構造物(A;B;C;、
(E02)前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)、
(E03)螺旋に沿った折り線が形成されたシート状部材により構成された前記折り線付構造物
(E04)前記折り線を延ばした状態では円形シート状であり、前記折り線の山折り線(M)および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する円板状であり、前記山折り線(M)および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る形状となる前記折り線付構造物。
(第11発明の作用)
前記構成を備えた第11発明の折り線付構造物は、前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来知られていない、折り畳み可能な円形シート状の折り線付構造物を提供することができる。
(第12発明)
第12発明の折り線形成用型は、下記の構成要件(F01),(F02)を備えたことを特徴とする、
(F01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた一対の折り線形成部材であって、前記折り線は折り線形成型の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有し、前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され且つ1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)を有する一対の折り線形成部材、
(F02)前記一対の折り線形成部材を重ね合わせ状態と開いた状態との間で移動可能に支持または連結する折り線形成型連結部材。
(第12発明の作用)
前記構成を備えた第12発明の折り線形成用型では、一対の折り線形成部材の間にシート状の部材を挟んだ状態で、一対の折り線形成部材を同時に折り畳むことにより、シート状の部材に必要な山折り線(M)および谷折り線を形成することができる。
(第13発明)
第13発明の折り線形成方法は、下記の構成要件(G01),(G02)を備えたことを特徴とする、
(G01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有し、前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され且つ1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)を有する一対の折り線形成部材の間に、折り畳み可能な一体構造のシート状部材を挟むシート状部材挟持工程、
(G02)前記シート状部材を挟んだ前記一対の折り線形成部材を前記山折り線(M)および谷折り線に沿って同時に折り畳んで前記シート状部材に折り線を形成する折り線形成工程。
(第13発明の作用)
前記構成を備えた第13発明の折り線形成方法では、シート状部材挟持工程において、前記複数の折り線(M,V)を有する一対の折り線形成部材の間に折り畳み可能な一体構造のシート状部材を挟む。
次に、折り線形成工程において、前記シート状部材を挟んだ前記一対の折り線形成部材を前記山折り線(M)および谷折り線に沿って同時に折り畳んで前記シート状部材に折り線を形成する。
発明を実施するための最良の形態
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
図110は本発明の実施例1の折り線形成用型の平面図である。
図110において、折り線形成用型1は、開閉軸線Lに対して軸対称に配置された一対の折り畳み可能な折り線形成部材としての一対のflexible金型2,2を有している。flexible金型2は複数の菱形のパーツPと、前記複数の各パーツPの外側辺が互いに隣接した状態で各パーツPの両面に接着されたクラフトフィルム3とを有している。前記各パーツPの隣接する外側辺は前記クラフトフィルム3により接続されており、その接続部(パーツ接続部)のクラフトフィルム3により折り畳み可能な直線状の折り線が形成される。
複数の前記折り線が交わる交点である節点は所定の間隔で配置されており、1個の節点では、合計4本の折り線が交わっている。前記折り線は、flexible金型(折り線成形部材)2の一面側から見て前記一面側が山折りとなる山折り線と谷折りとなる谷折り線とを有し、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成されている。本実施例1では、1個の節点で交わる折り線は4であり、各節点においては、3本の山折り線と1本の谷折り線とが交わるか、または、3本の山折り線と1本の谷折り線とが交わっている。
前記開閉軸線Lに沿って折り畳んで重ねた状態のflexible金型2,2の山折り線および谷折り線は重なるように形成されている。
前記各パーツ(各部品、すなわち、各金属薄板)Pの両面にクラフトフィルムを接着して構成したflexible金型は、山折り線および谷折り線に折り癖を一度付けると、次回からは容易に山折りおよび谷折り可能となる。したがって、開閉軸線Lの一方側のflexible金型の表面に紙または樹脂シート等を置いた状態で、前記開閉軸線Lで折畳み金型を折り畳むと、前記紙または樹脂シート等は一対のflexible金型により挟まれる。その状態でflexible金型を折り線により折り畳むと紙または樹脂シート等のシート状部材Sに折り線が形成される。
図111は折り線が形成された紙または樹脂シートの斜視図である。
図111から分かるように、前記図110に示す折り線形成用型1を使用することにより、紙または樹脂シート等のシート状部材Sに容易に折り線を形成することができる。
(実施例2)
図112は本発明の実施例2の折り線形成用型の説明図であり、折り線を形成するシート状部材の両面を挟むための一対のフレキシブル金型のうちの一方のフレキシブル金型の斜視図である。
図112において、本発明の実施例2の折り線形成用型1を形成するフレキシブル金型2は、複数の菱形のパーツPにより形成されており、各パーツPは、各パーツの側縁に形成されたヒンジPaにより回転可能に連結されている。
各パーツPのヒンジPaは、各パーツの同一面側に配置されており、ヒンジPaの設けられた面とは反対側の面によりシート状部材が挟持される。
その他の構成は前記実施例1と同様に構成されている。
(実施例3)
図113は本発明の実施例3の折り線形成用型の平面図である。
図114は前記図113の折り線形成用型の使用状態の説明図で、図114Aは折り線形成用型を2つ折りにした状態を示す図、図114Bは前記図114Aに示す2つ折りにした折り線形成用型を折り畳んだ状態を示す図である。
図113において、折り線形成用型1は、開閉軸線Lに対して軸対称に配置された一対の折り畳み可能な折り線形成部材としての一対のflexible金型2,2を有している。flexible金型2は複数の正方形のパーツP1と平行四辺形のパーツP2と、前記複数の各パーツP1,P2の外側辺が互いに隣接した状態で各パーツP1,P2の両面に接着されたクラフトフィルム3とを有している。
前記平行四辺形の内角のうちの小さいほうの角度は60°である。
開閉軸線Lの一方側のflexible金型2の表面に紙または樹脂シート等のシート状部材を置いた状態で、前記開閉軸線Lで折り線形成用型1を折り畳むと、前記紙または樹脂シート等は一対のflexible金型2,2により挟まれる。その状態で一対の重なりあったflexible金型2,2を折り線により、図114Aの状態に折り畳み、さらに図114Bの状態に折り畳むと、紙または樹脂シート等のシート状部材Sに容易に折り線を形成することができる。
図115は前記図113、図114に示す折り線形成用型を使用して折り線を形成したシート状部材の説明図で、図115Aは半折り状態のシート状部材の平面図、図115Bは完全に折り畳んだ状態の平面図である。
図116は前記図115Bに示す折り畳んだシート状部材の説明図で、図116Aは斜視図、図116Bは前記図116Aに示す折り畳んだシート状部材の1面(下面)に平面状のシート状部材を接着したものの斜視図である。
図115Aに示す半折り状態のシート状部材Sの領城S1とS2、およびS3とS4は、図115Bまたは図116に示す全折り状態では接合する。したがって、折り畳むときに前記接合部S1とS2のいずれか、およびS3とS4のいずれかに接着剤を塗布することにより、強固なコア部材を形成することができる。図116Aに示す折り畳んだシート状部材Sの片面(下面)または両面に接着剤によりシートS′(図116参照)を接着することにより耐圧縮応力の大きな板状部材を製作することができる。
なお、前記実施例1、実施例3で説明した折り線形成用型は、シート部材を挟むための一対の折り線形成部材(flexible金型)を使用したが、折り線形成用型は1枚の折り線形成部材(flexible金型)を使用して、シート状部材に折り線を形成することが可能である。その場合、前記折り線形成部材の各パーツに小さな吸引口を形成し、折り線形成部材の一面側を負圧にして、他面側にシート部材を吸着させた状態で前記折り線形成部材(flexible金型)を折り畳むことによりシート部材に折り線を形成することが可能である。
また、一対の折り線形成部材を別々の支持部材に支持させるとともに、一方の折り線形成部材に対して他方の折り線形成部材を機械的に密着位置に移動させたり、離脱させたりさせる構成を採用することが可能である。
(実施例4)
図117は本発明の実施例4の折り線付構造物としてのペットボトルの側面図である。
図118は同実施例4のペットボトルの側断面図である。
図119は前記図117のペットボトルを軸方向に圧縮した状態(半折り畳み状態)の説明図で、図119Aは半折り畳み状態を示す図、図119Bはほぼ完全に折り畳んだ状態で開口部に蓋をした状態の側面図である。
図117、図118において、ペットボトルAは底壁部A0、円筒壁A1、円錐壁A2、および開口部A3を有している。前記円筒壁A1には、図117、図118に示すように、外側面が凸となる多数の山折り線M(図117実線参照)および凹となる多数の谷折り線V(図117の1点線参照)が形成されている。
図117、図118において、この実施例4のペットボトルAは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分であるパーツPは台形(四角形)に形成されている。前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、3本の山折り線Mと1本の谷折り線Vの合計4本の折り線が交わっている。そして、節点で交わる山折り線Mの数=3、谷折り線Vの数=1でありその差は2(=3−1)である。
この実施例4のペットボトルAの円筒壁A1は、軸方向に圧縮されると、折り線M,Vにより折り畳まれて、図119Aの状態を経て図119Bの状態に折り畳まれる。折り畳んだペットボトルは弾性により元の形状(伸長した形状)に戻ろうとするが、前記図119Bの状態に折り畳まれたときに開口部A3に蓋(キャップ)Cをして、ペットボトルA内部にエアが流入しないようにすると、ペットボトルAは折り畳まれた状態(図122Bの状態)に保持される。この折り畳まれた状態では円筒壁A1を収容するのに必要なスペースは、図117、図118に示す状態の1/3以下に縮小可能である。
したがって、使用済のペットボトルAの円筒壁A1をリサイクル処理するまでの保管に必要なスペースを小さくすることができる。
図120は前記ペットボトルAの製造方法の説明図で、金型(折り線形成面を有する金型)が開いた状態を示す図である。
図121は前記ペットボトルAの製造方法の説明図で、金型が閉じ且つ管状または袋状の素管(パリソン)を金型内で延伸させた状態を示す図である。
図122は前記図121の素管内部に圧搾空気を吹き込んで膨張させる状態を示す図である。
図120において、金型Kは、円形状の底部金型K1と、円筒を2分割した中間金型K2a,K2aと、前記中間金型K2a,K2aの上端部を型締めする上部第1金型K3aと、その上面に支持された上部第2金型K3bとを有している。図120に示すように、エア供給管Bの先端部を被覆する状態で素管Cを配置し、図121のように型締めし且つの素管Cを金型内で延伸させる。次に図122に示すように、エア供給管Bからエアを吹き出すと、ペットボトルAが製造される。前記図122のペットボトルAを冷却することにより金型空洞の形状がペットボトルAの外壁に転写される。したがって、前記金型内面に凹部または凸部を形成しておくことにより、ペットボトルAの外壁に山折り線Mまたは谷折り線Vを形成することができる。
(実施例5)
図123は本発明の折り線付構造物の実施例5としてのペットボトルの説明図で、螺旋に沿って形成された折り線付構造物(ペットボトル)を示す図である。
なお、この実施例5の説明において、前記実施例4の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例5は、下記の点で前記実施例4と相違しているが、他の点では前記実施例4と同様に構成されている。
図123において、この実施例5のペットボトルAは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分であるパーツPの形状が前記実施例4と異なっている。すなわち、実施例5のパーツPの形状は実施例4と同様に台形であるが、台形の高さが実施例4よりも低く形成されている。また、本実施例5の折り線M,Vは、螺旋に沿って形成された折り線を有している。
この実施例5のように螺旋に沿った折り線を有する円筒壁(円筒状折り線付構造物)A1は、捩じりながら軸方向に圧縮すると折り畳まれて外形が小さくなり、捩じりながら軸方向に引っ張ると伸長して外形が拡大する。
(実施例6)
図124は本発明の折り線付構造物の実施例6としてのペットボトルの説明図で、螺旋に沿って形成された円筒壁を有する折り線付構造物(ペットボトル)を示す図である。
なお、この実施例6の説明において、前記実施例5の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例6は、下記の点で前記実施例5と相違しているが、他の点では前記実施例5と同様に構成されている。
図124において、この実施例6のペットボトルAは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分であるパーツPの形状が前記実施例4と異なっている。すなわち、実施例6のパーツPの形状は実施例5と同様に台形であるが、台形の高さが実施例4よりも高く形成されている。また、本実施例6の折り線M,Vは、前記実施例5と同様に螺旋に沿って形成された折り線を有しているが、前記螺旋の傾斜が実施例よりも大きくなっており、傾斜角は約45°である。
この実施例6のように傾斜角の大きな螺旋に沿った折り線を有する円筒壁(円筒状折り線付構造物)A1は、捩じりながら軸方向に圧縮すると折り畳まれて外形が小さくなるのは前記実施例5と同じであるが、折り畳む際に実施例5よりも少し大きな力が必要となる。そして、一旦折り畳むとペットボトルの円筒壁A1が塑性変形するので、円筒壁A1は元の形状に弾性により自動的に復帰することがない。このため、ペットボトルを使用済みのときに捩じりながら軸方向に圧縮して折り畳むと、開口部A3に蓋をしなくても、折り畳んだ状態に保たれる。
(実施例7)
図125は本発明の実施例7の折り線付構造物としてのコーヒー缶の側面図である。
図126は同実施例7のコーヒー缶の側断面図である。
図127は前記図126のコーヒー缶を軸方向に圧縮した状態(半折り畳み状態)の説明図で、図127Aは半折り畳み状態の側面図、図127Bはほぼ完全に折り畳んだ状態の側面図である。
図125、図126において、コーヒー缶Aはアルミ製やスチール製の底壁部A0、円筒壁A1、および上壁部A2を有しており、前記図117、図118のペットボトルの円筒部と同様の形状を有しいている。前記円筒壁A1には、図125、図126に示すように、外側面が凸となる多数の山折り線M(図125実線参照)および凹となる多数の谷折り線V(図125の1点線参照)が形成されている。
この実施例7のコーヒー缶Aは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分であるパーツPは台形(四角形)に形成されている。前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、3本の山折り線Mと1本の谷折り線Vの合計4本の折り線が交わっている。そして、節点で交わる山折り線Mの数=3、谷折り線Vの数=1でありその差は2(=3−1)である。
この実施例7のコーヒー缶Aの円筒壁A1は、軸方向に圧縮されると、折り線M,Vにより折り畳まれて、図127Aの状態を経て図127Bの折り畳まれた状態に塑性変形する。
コーヒー缶のような薄肉缶では図33のような模様を軸方向の中央部外周に1段だけ設けておけば、廃棄時にコーヒー缶を捩じれば、前記模様を基点にして折り線が伸長して折り畳まれる。
したがって、使用済のコーヒー缶Aの円筒壁A1をリサイクル処理するまでの保管に必要なスペースを小さくすることができる。
図128は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、円筒部材の内面に配置する内側金型(折り線形成面を有する金型)の説明図で、図128Aは対向して配置された一対の内側第1金型が円筒部材内部に挿入された平断面図、図128Bは前記図128Aの一対の内側第1金型の間に一対の内側第2金型が挿入された平断面図、図128Cは前記図128Bの内側第1および第2金型の中央部にカムロッドを挿入した状態の平断面図、図128Dは前記図128Cのカムロッドを回転させて内側第2金型を外方に押し出すことにより内側第1および第2金型を外方に押し出した状態を示す図である。
図129は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、図129Aは円筒部材の内面に内側金型(折り線形成面を有する金型)をセットした状態で外側金型K2を型締めしする前の状態を示す図、図129Bは前記図129Aの状態から型締めした状態を示す図である。
図128、図129に示す内側金型K1は、対向して配置された一対の内側第1金型K1a,K1aと、それらの間に配置される一対の内側第2金型K1b,K1bと、内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bの間に挿入されるカムロッドK1cとを有している。前記内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bの外表面には、前記図125、図126に示すコーヒー缶Aの山折り線Mおよび谷折り線Vを形成する凹凸面(図示せず)が形成されている。また、前記外側金型K2は、筒型を4等分した構成した4個の外側分割金型K2aを有しており、各外側分割金型K2aの内面には、前記図125、図126に示すコーヒー缶Aの山折り線Mおよび谷折り線Vを形成する凹凸面(図示せず)が形成されている。
コーヒー缶Aを製造する素材であるアルミの円筒部材内部に図128Cのように、内側金型K1をセットして、その状態でカムロッドK1cを90°回転させると、内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bは外方に押し出されて図128Dの状態となる。
その状態で、図129Aの外側金型K2を型締めして図129Bの状態とすることにより、図125、図126に示す折り線M、Vを形成したコーヒー缶Aを製造することができる。
なお、前記内側金型K1の内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bには、その外側面に形成された凹部のエアを排出するためのエア抜き孔(図示せず)を、前記外側面の凹部と内側面との間に形成することにより、コーヒー缶Aの成形を容易に行うことができる。
(実施例8)
図130は本発明の折り線付構造物の実施例8としてのコーヒー缶の説明図で、螺旋に沿って形成された円筒壁を有する折り線付構造物(コーヒー缶)を示す図である。
なお、この実施例8の説明において、前記実施例7の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例8は、下記の点で前記実施例7と相違しているが、他の点では前記実施例7と同様に構成されている。
図130において、この実施例8のコーヒー缶Aは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分であるパーツPが傾斜角45°の螺旋に沿って形成されている。
この実施例8のように傾斜角が20°〜30°以上の螺旋に沿った折り線を有する円筒壁(円筒状折り線付構造物)A1は、捩じりながら軸方向に圧縮すると折り畳まれて外形が小さくなり、一旦折り畳むとコーヒー缶Aの円筒壁A1が塑性変形するので、円筒壁A1は元の形状に自動的に復帰することがない。このため、コーヒー缶Aを使用済みのときに捩じりながら軸方向に圧縮して折り畳むことにより、小さく折り畳んだ状態に保たれる。
図131は、前記コーヒー缶Aの製造方法の他の実施例の説明図である。
図131において、底部壁A0を有する円筒壁A1内部に内側金型K1をセットしたものを液体容器Vの上端に固定し、液体容器V内に円筒壁A1を収容した状態で液体容器V内に液体を充填する。液体容器Vの上端にはチューブTが接続されており、チューブT内部にも液体は充填される。
その状態でピストンPにより、チューブT内の液体にに衝撃圧を加えると、円筒壁A1には、内側金型K1表面の凹凸に応じた折り線が形成される。
(実施例9)
図132は本発明の実施例9の折り線付構造物としての小型容器の説明図で、図132Aは小型容器の蓋の斜視図、図132Bは小型容器の伸長した状態の斜視図である。
図133は同実施例9の小型容器の説明図で、図133Aは小型容器を折り畳んだ状態の斜視図、図133Bは前記図133Aの109B−109B線断面図、図133Cは前記図133Bの小型容器に蓋をした状態の断面図である。
図132、図133において、小型容器B(図132B参照)は円形の底板6、上端プレート7、および折り畳み可能な疑似円筒壁8を有している。上端プレート7の外形は円形で、中央部に6角形の開口7aが形成されている。
疑似円筒壁8には、図132Bに示すように、外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
図132B、図133において、この実施例9の小型容器Bの疑似円筒壁8は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1およびP2を有している。パーツP1は3角形でありその一辺が底板6に折り畳み可能に接続され、パーツP2は3角形でありその一辺が上端プレート7に折り畳み可能に接続されている。前記底板6と前記6個の各パーツP1の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記上端プレート7と前記6個の各パーツP2の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記エンドレスに接続された各山折り線M,M,…は前記疑似円筒壁8の軸に垂直な平面に沿って連続し且つ閉じた多角形を形成している。
この実施例9の小型容器Bの疑似円筒壁8は、捩じりながら軸方向に圧縮すると、折り線M,Vにより折り畳まれて、図133A、図133Bの状態になる。
前記小型容器Bの上端の6角形の開口7aを開閉するための蓋9(図132A、図133C参照)は円形の上面板9aと、上面板9aの外周に設けた短い円筒壁9bと、円筒壁9bの下端から下方に延びる一対の突出部9c,9cと、突出部9c,9cの下端に設けた内側に小さく突出する下端係止部9dと、突出部9c,9cの上方の円筒壁9bの内側面に小さく突出する上部係止部9eとを有している。
小型容器Bを使用しないときには、図133Bに示すように、小型容器Bを折り畳んだ状態で、前記蓋9の円筒壁9bを小型容器Bの上端プレート7に嵌合させると、係止部9d,9dは底板6の下面を係止し、係止部9e,9eは上端プレート7の下面を係止する。この状態では小型容器Bおよび蓋9の容積は小さいので、保管スペースが小さくて済む。
小型容器Bを使用するときには、小型容器Bが伸長した状態(図132B参照)で、小型容器Bの上端プレート7に蓋9の円筒壁9bを嵌合させると、前記係止部9e,9eは、上端プレート7の下面に係止される。その状態では、蓋9は、伸長した小型容器Bの開口7aを塞いだ状態で小型容器Bの上端に保持される。したがって、小型容器B内部に収容された物を外気から遮断して内部収容物を保護することができる。
図134は前記小型容器Bの製造方法の説明図で、金型(折り線形成面を有する金型)が閉じた状態を示す図である。
図134において、金型11は、上部金型11a,11bと下部金型11cとに分割されている。上部金型11a,11bは、前記図132Bの互いに対向する位置に配置される山折り線M,Mに沿って形成される分割線L1,L2に沿って分割された型である。
前記金型11に形成されるキャビティ12に樹脂を注入して硬化させて小型容器Bを成形してから、上部金型11a,11bを開く。その後、下部金型11c上に成形された小型容器Bを捩じりながら上方に引き抜くと、成形された小型容器Bを下部金型11Cから容易に取り出すことができる。
(実施例10)
図135は本発明の実施例10の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図136は前記図135の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図137は前記図136の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図138は前記図135〜図137に示す紙パックの展開図である。
図138は、折り畳み条件を満たす折り線により2段に折り畳む紙パック展開図であり、縦方向の1点鎖線は図135の状態での山折り線である。図138の左右の側縁を接着して筒状に構成してから、水平および鉛直な山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折ることにより、図135の紙パック(使用状態の紙パック)を構成することができる。
前記図135の紙パックを斜めの山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折り畳むことにより、図136の状態から図137の状態に折り畳むことができる。
(実施例11)
図139は本発明の実施例11の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図140は前記図139の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図141は前記図140の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図142は前記図139〜図141に示す紙パックの展開図である。
図142は、折り畳み条件を満たす折り線により4段に折り畳む紙パック展開図であり、2段に折り畳む図138の展開図と異なっている。図142の縦方向の1点鎖線は図139の状態での山折り線である。図142の左右の側縁を接着して筒状に構成してから、水平および鉛直な山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折ることにより、図139の紙パック(使用状態の紙パック)を構成することができる。その他の構成および作用は前記実施例10と同様である。
(実施例12)
図143は本発明の実施例12の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図144は前記図143の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図145は前記図144の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図146は前記図143〜図145に示す紙パックの展開図である。
図146は、折り畳み条件を満たす折り線により4段に折り畳む紙パック展開図であり、縦方向の山折り線Mが互い違いに傾斜して形成されている。図146の左右の側縁を接着して筒状に構成してから、山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折ることにより、図143の紙パック(使用状態の紙パック)を構成することができる。その他の構成および作用は前記実施例11と同様である。
(実施例13)
図147は本発明の実施例13の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図148前記図147の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図149は前記図148の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図150は前記図147〜図149に示す紙パックの展開図である。
図150は、折り畳み条件を満たす折り線により4段に折り畳む紙パック展開図であり、縦方向の山折り線Mが同方向に傾斜して形成されている。図150の左右の側縁を接着して筒状に構成してから、山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折ることにより、図147の紙パック(使用状態の紙パック)を構成することができる。図147から分かるように、紙パックが上端から下端まで一定の方向に捩じれるので、紙パックを捩じる方向を変えることにより、容易に使用状態に伸長させたり、折り畳んだりすることができる。その他の構成および作用は前記実施例12と同様である。
(実施例14)
図151は本発明の実施例14の折り線付構造物としてのポンプの説明図である。
図151において、ポンプ室Aは前記実施例5のペットボトルAと同様に構成されており、上端の開口部はキャップCにより開閉される。ポンプ室Aの下端部には流体チューブTの上端が接続されている。流体チューブTは吸入チューブT1および排出チューブT2を有している。吸入チューブT1には吸入弁V1が設けられており、排出チューブT2には排出弁V2が設けられている。キャップCを閉じた状態で、ポンプ室Aを収縮させるときにはV1が閉じ、V2が開いて、ポンプ室A内の流体は、排出チューブT2から排出される。ポンプ室Aを膨張させるときにはV1が開き、V2が閉じた状態となり、吸入チューブT1からポンプ室A内に流体が流入する。
この実施例4のポンプは、灯油の給油や、自転車の空気入れ等に使用することが可能である。
(実施例15)
図152は本発明の実施例15の折り線付構造物としてのごみ箱の説明図で、図152Aは側面図、図152Bは側断面図である。
図152において、ごみ箱Aは、前記紙または樹脂により構成された折り線付の円筒体により構成されており、底壁部A0、円筒壁A1および上壁部A2を有している。上壁部A2には、ごみを投入するための開口A2aが形成されている。このごみ箱Aの円筒壁A1は山折り線Mおよび谷折り線Vにより形成される斜めに傾斜した複数の台形のパーツPにより形成されている。前記パーツPが45°程度の傾斜した螺旋に沿って形成されているので、伸長した状態のごみ箱Aはその状態(形状)を保持することができる。
(実施例16)
図153は本発明の実施例16の折り線付構造物としての鉛筆立ての説明図で、図153Aは側面図、図153Bは側断面図である。
図153において、筆立てAは、前記紙または樹脂により構成された折り線付の円筒体により構成されており、底壁部A0、円筒壁A1および上壁部A2を有している。上壁部A2には、鉛筆等の筆記具を挿入するための開口A2aが形成されている。この筆立てAの円筒壁A1は山折り線Mおよび谷折り線Vにより形成される斜めに傾斜した複数の台形のパーツPにより形成されている。前記パーツPが45°程度の傾斜した螺旋に沿って形成されているので、伸長した状態の筆立てAはその形状を保持することができる。
(実施例17)
図154は本発明の実施例17の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図155は前記図154のゲスの斜視図である。
図156は前記図155のゲスの展開図である。
図154において紙箱C内にはゲスGが収容されている。ゲスGは、図156に示す展開図の山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折り畳むことにより製作される。この実施例17のゲスGは2列の立ち上がり壁G1が形成されており、前記立ち上がり壁G1は仕切り壁として形成されている。前記立ち上がり壁G1の間に形成される収納物支持面G2は、饅頭やクッキー等の収納物を支持する面であり、この実施例17では傾斜している。
ゲスGは、1枚の紙により作成されているので、複数枚の紙により構成されたゲスを紙箱C内にセットする場合に比較して、セットする作業に必要な時間を短縮することができる。
(実施例18)
図157は本発明の実施例18の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、紙箱内から取り出されたゲスの斜視図である。
図158は前記図157のゲスの展開図である。
図157、図158のゲスGは、前記実施例17のゲスGの両側にも立ち上がり壁G1が形成されている。このゲスGの両側の立ち上がり壁G1は紙箱C(図示せず)内に収容されたときに、紙箱Cの側壁により支持されるので、紙箱C内のゲスGの位置が安定し、且つ、ゲスの収容物支持面G2の剛性を補強する。
(実施例19)
図159は本発明の実施例19の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図160は前記図159のゲスの斜視図である。
図161は前記図159のゲスの展開図である。
図159において紙箱C内にはゲスGが収容されている。このゲスGの立ち上がり壁G1の間に形成される収納物支持面G2は、饅頭やクッキー等の収納物を支持する面であり、この実施例19は水平に(紙箱Cの底面と平行に)形成されている。この実施例19は、前記立ち上がり壁G1に垂直な方向に延びる立ち上がり壁G3が設けられている。そして、前記収納物支持面G2は前記立ち上がり壁G1,G2囲まれるように形成されている。
この実施例19のゲスGは、1枚の紙により作成されているので、複数枚の紙により構成されたゲスを紙箱C内にセットする場合に比較して、セットする作業に必要な時間を短縮することができる。
(実施例20)
図162は本発明の実施例20の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図163は前記図162のゲスの斜視図である。
図164は前記図163のゲスの展開図である。
図163において紙箱C内にはゲスGが収容されている。このゲスGの立ち上がり壁G1およびG3は互いに垂直な方向に延びて形成されており、前記立ち上がり壁G1およびG3の間に収納物支持面G2が形成されている。収納物支持面G2は、饅頭やクッキー等の収納物を支持する面であり、この実施例20は水平に(紙箱Cの底面と平行に)形成されている。
この実施例20のゲスGも、1枚の紙により作成されているので、複数枚の紙により構成されたゲスを紙箱C内にセットする場合に比較して、セットする作業に必要な時間を短縮することができる。
(実施例21)
図165は本発明の実施例21の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図166は前記図165のゲスの斜視図である。
図167は前記図166のゲスの展開図である。
図165において紙箱C内にはゲスGが収容されている。このゲスGの立ち上がり壁G1およびG3は互いに垂直な方向に延びて形成されており、前記立ち上がり壁G1およびG3の間に収納物支持面G2が形成されている。収納物支持面G2は、饅頭やクッキー等の収納物を支持する面であり、この実施例21は水平に(紙箱Cの底面と平行に)形成されている。
この実施例21のゲスGは、正方形の1枚の紙を対角線方向に形成された山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折り曲げて形成されている。この実施例21も1枚の紙により作成されているので、複数枚の紙により構成されたゲスを紙箱C内にセットする場合に比較して、セットする作業に必要な時間を短縮することができる。
(実施例22)
図168は折り畳み式通路カバーの説明図で、図168Aは半折り状態の斜視図、図168Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図169は本発明の実施例22の折り線付構造物としての折り畳み式通路カバーの展開図である。
図168に示す折り畳み式通路カバー16は、人が通過する通路の上側および両サイド等を覆うように配置して使用される部材であり、特に、鉄道車両の車両間の連結部の通路部分や、空港のターミナルブリッジ先端および航空機入口間の通路等の人が通行する通路であって、その通路の両端の構造物の間隔が固定されていない場所で好適に使用される。
前記折り畳み式通路カバー16は弾性のある柔軟なシート状部材に折り線を付けた部材であり、折り線部分で折り畳み可能である。折り畳み式通路カバー16は半折り状態では、図168の形状であり、通路に沿って通路の上方および左右を覆うように配置されて、その通路方向の両端部分は構造物に固定される。
図169に示す折り畳み式通路カバー16の展開図において、折り畳み式通路カバー16には、半折り状態で使用するときの外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、3本の山折り線Mと1本の谷折り線Vの合計4本の折り線が交わっている。そして、各節点で交わる山折り線Mの数=3、谷折り線Vの数=1でありその差は2(=3−1)である。すなわち、本実施例22の折り畳み式通路カバー16の折り線パターンは1節点4折り線である。
図169において、この実施例22の折り畳み式通路カバー16は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1,P2,P3を有している。パーツP1は3角形、パーツP2は等脚台形、パーツP3は台形である。
前記折り畳み式通路カバー16は、収納時時や運搬時等には、図168のように外形が小さくなった状態に折り畳まれる。
(実施例23)
図170は前記図171の展開図を有する折り畳み式通路カバーの説明図で、図170Aは半折り状態の斜視図、図170Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図171は本発明の実施例23の折り線付構造物としての折り畳み式通路カバーの展開図である。
なお、この実施例23の説明において、前記実施例22の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例23は、下記の点で前記実施例22と相違しているが、他の点では前記実施例22と同様に構成されている。
図170に示す折り畳み式通路カバー16は、前記実施例22と同様に鉄道車両の車両間の連結部の通路部分や、空港のターミナルブリッジ先端および航空機入口間の通路等の人が通行する通路であって、その通路の両端の構造物の間隔が固定されていない場所で好適に使用される。
図171に示す折り畳み式通路カバー16は展開図において、扇形の中心部を除いた外形をしている。折り畳み式通路カバー16には、半折り状態で使用するときの外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されており、1節点4折り線である。また、各節点では折り畳み条件を満足している。
図171において、この実施例23の折り畳み式通路カバー16は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1,P2,P3,P4を有している。パーツP1は3角形、パーツP2〜P4はいずれも四辺形である。
この実施例23の折り畳み式通路カバー16は、前記実施例22と同様に収納時時や運搬時等には、図170Bのように外形が小さくなった状態に折り畳まれる。
(実施例24)
図172は本発明の実施例24の折り線付構造物としてのランプシェードの説明図で、図172Aはランプシェードを製作する素材であるシート状部材の展開図、図172Bは前記図172Aのシート状部材の左右の両側辺を接合して疑似円錐を製作して構成したランプシェードを半折り状態にしたものの斜視図である。
図172Bに示す半折り状態を示すランプシェード17は、伸長した状態でランプの傘として使用する部材であり、シート状の樹脂により構成されている。
図172Aに示すランプシェード17の展開図において、図172Bのランプシェード17を製作するための透明な樹脂シートは、扇形の中心部を除いた形状をしている。前記樹脂シートの互いに接合する両側辺の一方には接着用の糊代17aが設けられている。この展開状態の樹脂シートに、前記実施例1または実施例3で示した折り線形成用型と同様の部材により、折り線を形成してから、前記糊代17aに、硬化時に弾力性の有る接着剤を塗布して前記両側辺の他方と接着させる。このとき、前記透明な樹脂シートにより、折り畳み可能な疑似円錐壁を製作することができる。
前記透明な樹脂シートの折り畳み可能な疑似円筒壁は、半折り状態のときの外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、4本の山折り線Mと2本の谷折り線Vの合計6本の折り線が交わっている。そして、各節点で交わる山折り線Mの数=4、谷折り線Vの数=2でありその差は2(=4−2)である。すなわち、本実施例24の折り畳み可能な疑似円錐壁の折り線パターンは1節点6折り線である。
図172において、この実施例24の折り畳み可能な疑似円錐壁は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1a,P1b,P2a,P2b,…を有している。パーツP1a,P2a,…の形状は大きさの異なる相似3角形であり、パーツP2a,P2b,…の形状は大きさの異なる相似3角形である。
前記各パーツP1a,P1b,P2a,…に赤、青、黄等の好きな色の付いた透明なセロハン紙または通常の色紙等を張りつけて、ランプシェード17が構成されている。ランプシェード17は、収納時時や運搬時等には、外形が小さくなった状態に折り畳まれ、使用時には外形の大きな疑似円錐に伸長される。
(実施例25)
図173は本発明の実施例25の折り線付構造物としてのクリスマスカードの説明図で、図173Aはクリスマスカードを折り畳んだ状態の平面図、図173Bは前記図173Aを開いた状態の平面図、図173Cは前記図173Bの矢印173Cの斜め上方から見た図である。
図173において、クリスマスカードCは、クリスマスツリーTが接着されたツリー接着部C1と、クリスマスツリーを押さえ付けるツリー押さえ部C2とを有している。クリスマスツリーTは折り畳み条件を満たす着色シート製の折り線付円錐壁により形成されている。図173Aに示すようにクリスマスカードCを折り畳んだ状態では、クリスマスツリーTは折り畳まれた状態に保持されている。
前記クリスマスカードCを図173に示すように開くと、クリスマスツリーTが弾性により伸長して、斜め上方から見た場合に図173Cに示す立体的な形状となる。したがって、クリスマスカードCを受け取った者に、珍しさ、楽しさ等を感じさせることかできる。
(実施例26)
図174は本発明の実施例26の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図174Aは帽子の斜視図、図174Bは前記図174Aの174B−174B線断面図、図174Cは前記図174Bの矢印174Cから見た図である。
図175は同実施例26の帽子の説明図で、図175Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図175Bは前記図175Aの矢印175Bから見た図である。
図174、図175において、帽子C(図174参照)はドーナツ状のつば13と、つば13の中央部上面に折り畳み可能に設けたクラウン14とを有している。クラウン14は6角形の上面部14aおよび6角錐を捩じった形状の側面部(疑似円錐壁)14bを有している。
側面部(疑似円錐壁)14bには、図174Bに示すように、外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、3本の山折り線Mと1本の谷折り線Vの合計4本の折り線が交わっている。そして、各節点で交わる山折り線Mの数=3、谷折り線Vの数=1でありその差は2(=3−1)である。すなわち、本実施例9の側面部(疑似円錐壁)14bの折り線パターンは1節点4折り線である。
図174、図175において、この実施例26の帽子Cの側頭部14bは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1およびP2を有している。パーツP1は3角形でありその一辺がつば13に折り畳み可能に接続され、パーツP2は3角形でありその一辺が上面部14aに折り畳み可能に接続されている。前記つば13と前記6個の各パーツP1の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記上面部材14aと前記6個の各パーツP2の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記エンドレスに接続された各山折り線M,M,…は、前記側面部(疑似円錐壁)14bが伸長した状態および折り畳まれた状態において、前記側面部(疑似円錐壁)14bの軸に垂直な平面内で閉じた多角形を形成している。
この実施例26の帽子Cの側頭部14bは、捩じりながら軸方向に圧縮すると、折り線M,Vにより折り畳まれて、図175A、図175Bの状態になる。
前記つば13とパーツP1の一辺との接続部分に形成される山折り線Mと、谷折り線Vとのなす角は45°よりも大きい角度が設定されている。このため、側頭部14bは、その剛性が小さくても、一端伸長すると、その剛性により伸長した状態に保持することが容易である。
帽子Cを使用しないときには、図175Bに示すように、帽子Cを折り畳んだ状態とすると、帽子Cの収容に必要なスペースを小さくすることができる。
(実施例27)
図176は本発明の実施例27の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図176Aは帽子の斜視図、図176Bは前記図176Aの113B−113B線断面図、図176Cは前記図176Bの矢印113Cから見た図である。
図177は同実施例27の帽子の説明図で、図177Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図177Bは前記図177Aの矢印114Bから見た図である。
なお、この実施例27の説明において、前記実施例26の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例27は、下記の点で前記実施例26と相違しているが、他の点では前記実施例26と同様に構成されている。
図176Aにおいて、側頭部(疑似円錐壁)14bには、多数の1節点4折り線により等脚台形の複数のパーツP1〜P5が形成されている。各折り線は生地の端部を接合させかつ縫い合わせることにより形成されている。折り線の山折り、谷折りは生地の端部の接合状態で定まり、端部が外側に突出している場合は山折り線Mを形成し、端部が内側に突出している場合は谷折り線Vを形成している。等脚台形のパーツP1〜P5は最下段に配置されたパーツP1から最上段に配置されたパーツP5まで、順次サイズが小さくなっている。
前記等脚台形の各パーツP1はその1つの底辺がつば13に折り畳み可能に接続され、パーツP5はその底辺の1つが上面部14aに折り畳み可能に接続されている。前記つば13と6個の各パーツP1の一辺との接続部分には山折り線Mと谷折り線Vとが交互に接続するように形成されており、その交互に接続された3本の山折り線Mおよび3本の谷折り線Vは6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記上面部材14aと前記6個の各パーツP5の一辺との接続部分には3本の山折り線Mおよび3本の谷折り線Vが交互に接続されており、合計6本の折り線は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記等脚台形のパーツP1,P2と同様に、パーツP2〜P4も円周方向にそれぞれ6個配置されており、それらの等脚台形の底辺が交互に山折り線および谷折り線となって円周方向にエンドレスに接続されている。
すなわち、前記交互に且つエンドレスに接続された3本の山折り線Mおよび3本の谷折り線Vは、前記側頭部(疑似円錐壁)14bが伸長した状態および折り畳まれた状態において、前記側頭部(疑似円錐壁)14bの軸に垂直な平面内で閉じた多角形を形成している。
この実施例27の帽子Cの側頭部14bは、軸方向に圧縮すると、折り線M,Vにより折り畳まれて、図177A、図177Bの状態になる。
帽子Cを使用しないときには、図177に示すように、帽子Cを折り畳んだ状態とすると、帽子Cの収容に必要なスペースを小さくすることができる。
(実施例28)
図178は本発明の実施例28の折り線付構造物としての巻取式の帽子の斜視図である。
図179は前記図178の巻取式の帽子の折り畳み途中の状態の斜視図である。
図180は前記図179の状態から更に折り畳んだ状態の巻取式の帽子の斜視図である。
図178において、巻取式の帽子Hは、鍔部A、側頭部B、頭頂部Cにより構成されており、図179、図180に示すように、山折り線Mおよび谷折り線Vに沿って折り畳みながら巻き取ることができる。
図181は前記図178〜図180に示す巻取式の帽子の製造方法の説明図で、図181Aは図178鍔部Aの展開図、図181Bは側頭部Bの展開図、図181Cは頭頂部Cの展開図である。
図181Aに示すように中心角Θ1の扇形(外周半径RAo:「o」はoutの意味)に内径RAi(「i」はinの意味)を描き、外周をN(偶数)等分して点A1,A2,A3,…を定め、これ等の点から反時計回りに中心に向うN本の等角螺旋(半径方向となす角φ=5〜10°)を描き、半径RAiの円との交点をB1,B2,B3,…とすると、線分B1B2,B2B3,B3B4,…は等長になる。これ等の線分で扇形を切断し、これを鍔部Aとする。巻取り収納する際には、この螺旋を交互に山折り、谷折り線とする。なお、図181AはΘ1=300°、N=12として描いた。この湾曲した帯板形状の要素の両端を接合すると、円錐台形状になり、Θ1<360°であるから、テーパ付の鍔Aになる。
側頭部Bも同様に扇形から切り取った湾曲帯板形状の要素で製作するが 図181Bに示すように鍔部の中心角Θ1に比し、極めて小さな頂角Θ2を用いる。この湾曲帯板形状の要素の外周部を点C1,C2,C3,C4,…で表す。ここでこれ等の点は同心円上にあり、その半径をRBoとする。これ等の点から上と同様に角度φ=5〜10°でN本の螺旋または傾斜直線を描き、半径をRBiの同心円上にある点D1,D2,D3,D4,…を定め、側頭要素の内周を決める。湾曲帯板形状の要素の両端を接合するとΘ2値は小さいから円筒に近い円錐台形状の殻を得る。鍔部要素の内周部の弧の長さB1B2=B2B3=B3B4,…と側頭部の外周の弧の長さC1C2=C2C3=C3C4,…を等しく選び、この部分で鍔部Aと側頭部Bは接合、あるいは縫合する。
次に頭頂部Cも同様に頂角Θ3が360°に近い扇形あるいはΘ3=360°の円形膜で製作する。図181CはΘ3=360°とした時のもので、中心角Θ3をN(=12)等分し、点E1,E2,E3,E4,…を定める。頭頂部Cの外周の弧の長さE1E2=E2E3=E3E4,…を側頭部Bの内周部のそれ(D1D2=D2D3=D3D4=D4D5,…)と等しく取り、これを側頭部Bの内周部と接合する。すなわちこれ等3つの要素を接合すると図178の帽子になる。12個の折り線を交互に山折り、谷折りとして中心軸回りに巻取ると図180のようになる。
図182は前記図178〜図181に示す巻取式の帽子の他の製造方法の説明図である。
図182において、3つの要素を偶数個に分割した小要素(図181A、図181B、図181Cのa、b、cを積み上げた図182に示される変形の扇形要素)を12個製作し、これ等の点A1とA1、B1とB1、C1とC1、D1とD1、E1とE1が一致するようにして辺A1B1C1D1E1と辺A1B1C1DIE1を接合、あるいは縫合し、この接合を12個の扇形要素について行うことによっても図178〜図180の巻取り収納形の帽子が製作される。
(実施例29)
図183は本発明の実施例29の折り線付構造物としての巻取式のテントの斜視図である。
図184は前記図183の巻取式のテントの折り畳み途中の状態の斜視図である。
図185は前記図183の状態から更に折り畳んだ状態のテントの斜視図である。
図183において、巻取式のテントHは、山折り線Mおよび谷折り線Vが等角螺旋(ベルヌーイの螺旋)に沿って形成されており、前記折り線M,Vにより形成された扇形のパーツを、折り線M,Vに沿って折り畳みながら巻き取ることができる。テントHは伸長状態ではドーム型となり、その外側面の外周部および半径方向の中央部にはそれぞれ円周方向に延びるリング状のフレキシブルチューブH1およびH2が固着されている。前記テントHは、前記フレキシブルチューブH1,H2にエアを供給して膨らますことにより、図183の伸長状態に保持される。
図186は前記図183〜図185に示す巻取式のテントの製造方法の説明図で、図186Aは伸長状態で放物曲面状のドーム型となる巻取式テントを、円周方向に分割したときに形成されるパーツの1つを展開した図、図186Bは前記図186Aのパーツの端部ABとCDとを接続したときに形成されるた円錐壁を示す図である。
図187は前記図183〜図185に示す巻取式のテントの製造方法の説明図で、図187は伸長状態で半径r1のドーム型となる巻取式テントを、ドーム型の中心位置の座標をr=0、j=1,2,…,10として、半径方向に10等分した位置の座標rj(rj=r1×(11−j)/10)を半径とする円により10分割したときに形成されるパーツ(円錐壁)(j)の形状を示す図である。
図188は前記図187のパーツ番号(j)と、母線の形状および長さLjと、傾きθjとを示す図である。
図189は前記図187、図188に示すパーツ(1),(2),…,(10)の展開図を円周方向に16分割したときの分割パーツ(J:J=1,2,…,10)の形状の説明図で、図189Aは各パーツ(j)がそれぞれ16個の分割パーッ(J)により構成されることを示す図、図189Bは分割パーツ(J)を半径方向に接続したものを示す図である。
図186Aのように中心角Θの扇形(外周半径R*)上の外周部に幅Lの曲率を有する湾曲した帯板ABCDを考える。この帯板の左右の両端AB,CDを接合すると図186Bのような円錐台形状が得られる。この円錐台の底面の半径をR′、この円錐台を延長して得られる円錐殻の頂角を2θとすると、円錐台の底の外周と帯板の外周長を等置して、
2πR′=R*Θ …………………………………………………(59)
を得る。図186Bよりsinθ=R′/R*であるから、Θは次式(60)で与えられる。
Θ=2πsinθ ……………………………………………………(60)
図187のように放物線のようななだらかな原点を通る曲線をZ−X面上でZ=f(r)で表し、これをZ軸回りに回転して得られる薄い膜状の回転殻を考える。この回転で得られる容器状の回転殻の上端半径をr1とする。この回転殼をZ軸に垂直な平面でn分割し、図186の関係を用いて、この回転殻をn個の円錐台形状要素で近似する。分割面と殻の交線は円をなす。この円の半径を上から順次r2,r3,…・、rn−1とする。また、n個の円錐台要素を順次(1),(2),(3),…と名付け、これ等を切り開いて展開した時の図186AのΘ値に対応する角度を順次Θ1,Θ2,Θ3,…とする。
要素(1)の内径と要素(2)の外径、要素(2)の内径と要素(3)の外径は等しいから、i番目とj+1番目の要素について次式(61)が成立つ。
2πrjΘj=2πrj+1Θj+1 ………………………………(61)
今、先の回転殻を放物面であるとし、Z=C(r/r0)2で与え、n=10とし、切断半径がr2=0.9r1,r3=0.8r1,r4=0.7r1,…で与えられるような簡単な場合を考える。C=0.8とし、Z−X面で切断し、各要素を上述のように円錐台形状で近似した時の分割後の断面形状は図188のようになる。n個の円錐台要素(1),(2),(3),…を切り開いて展開した時の各要素の長さLj(図186のLに対応)は簡単に算出される。またこれ等の要素がZ軸となす角θj(図186Bのθ)も求まるから、式(60)を用いると各要素のΘj値が算出できる。要素(1)の幅はW1でその外周長さは2πr1である。この幅と長さの比をアスペクト比としてκ1と置く(κ1=W1/2πr1)。この帯板要素を半径Roの円上に描くと頂角Θ1として、幅W1=κ1・Θ1・Ro=(W1/2πr1)・Θ1・Ro=W1{Θ1/(2πr1)}Roになる。即ち半径Ro円上で表した時の無次元幅W1/R0はW1Θ1/(2πr0)で与えられる。他の要素についても一般にαj≡Wj/(2πrj)と置いて、次式(62)で与えられる。
Lj/Ro=αjΘj …………………………………………………(62)
扇形要素jの外周半径をRjo、内周半径をRjiと置くと、
Lj=(Rj)o−(Rj)i ………………………………………(63)
で表され、(Rj)iΘj=(Rj+1)oΘj+1である。すなわち、図189Aにおいて、(R1)iΘ1=(R2)oΘ2である。この関係と式(59)〜(63)を用いると、Θj、Lj、Wj、及び(Rj)i、(Rj)o値が要素(1),(2),…順に算出できる。これ等の値を用いて得た各要素(j)の展開図を図189Aに示す。
また、図188の数値は次のとおりである。
次に図189Aの各要素の展開図を2N等分(N;整数)する。この時、螺旋状の折り線になるよう図のように半径方向と角φをなすような角度で展開図上に分割線を描く。図189Aは各展開図を16等分したものである。分割された小要素を半径方向に積上げ新たに扇形要素を作る。積上げて構成された扇形要素を図189Bに示し、これは湾曲した形状の扇形要素を表す。この湾曲形状の扇形要素を16個接合し、接合線を交互に山、谷折り線とすると、螺旋形折り線を持つ放物面形状殻(図183参照)が得られる。図183の放物面形状殻の頂点を通る中心軸回りに巻取ったものは図184、図185に示されている。
(実施例30)
図190は本発明の実施例30の折り線付構造物としての巻取式のテントの斜視図である。
図191は前記図190の巻取式のテントの折り畳み途中の状態の斜視図である。
図192は前記図190の状態から更に折り畳んだ状態のテントの斜視図である。
図190において、巻取式のテントHは、山折り線Mおよび谷折り線Vが等角螺旋(ベルヌーイの螺旋)に沿って形成されており、前記折り線M,Vにより形成された扇形のパーツを、折り線M,Vに沿って折り畳みながら巻き取ることができる。テントHは伸長状態ではドーム型となり、その外側面の外周部および半径方向の中央部にはそれぞれ円周方向に延びるリング状のフレキシブルチューブH1およびH2が固着されている。前記テントHは、前記フレキシブルチューブH1,H2にエアを供給して膨らますことにより、図190の伸長状態に保持される。
この実施例30では、殻を構成する膜厚が大きい時には中央部分で巻き取りが窮屈になる場合があるので、これを避けるため前記図189Aを分割する際、最初8等分し、次にこれを適当に不等分に分割する。
すなわち8等分した後、これを更に中心角比0.475:0.525で2分割して構成した時の湾曲形状の扇形要素の組8個(16要素)を交互に接合して構成した曲面は図190に示されている。ここで中心角の小さな要素の左方を谷折り、右方を山折りとすると中心軸回りに下方にずれながら巻き取られる。これを図191、図192に示す。この巻取り法は上述の窮屈度合いを緩和させる利点がある。
これ等のモデルは巻取り/展開可能な大型のテント以外に、パラボラアンテナのパラボラ面を形成するのに利用可能である。
産業上の利用可能性
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
(1)前記実施例1、図2では、折り線形成用型は、一対の折り畳み可能な折り線形成部材(flexible金型)を有し、前記一対の折り線形成部材によりシート状部材を挟んだ状態で一対の折り線形成部材を同時に折り畳むことにより、シート状部材に折り線を形成するように構成したが、折り畳み可能な折り線形成部材(flexible金型)は一対ではなく、1枚だけでもよい。折り線形成部材を1枚とした場合には、その一面側にシート状部材を吸着した状態で折り畳めばよい。前記シート状部材を吸着する方法としては、例えば、折り線形成部材のパーツに通気孔を開けておいて、他面側を低圧にすることにより一面側にシート状部材を吸着することが可能となる。
また、磁化した材料製のパーツを使用した折り線形成部材と、柔軟な磁性ラバーシートとの間にシート状部材を挟んだ状態で折り線形成部材を折り畳むことにより折り線を形成することが可能となる。
(2)前記本発明者の研究結果および各実施例の説明から分かるように、本発明は新規な折り畳み可能な折り線により種々の形状の折り線およびパーツを使用可能となったので、多種多様な折り線付の折り畳み可能構造物を得ることが可能である。したがって、本発明は、種々の形状の伸長、収縮可能な宇宙空間構造物を構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
図1は折り紙や折り畳み構造物の折りたたまれる直線である折り線と複数の折り線の交点である節点との代表例を示す折り線説明図である。
図2は三浦によって宇宙用構造物の展開用に考案された、いわゆる“Miura ori”とよばれる折り畳み構造の説明図である。
図3は前記図2に示す水平の折り線を等角でジグザグにした図である。
図4は頂角2Θの6個の扇型要素により形成される円板の一部(扇形部分)の折り畳み可能な折り線の例を示す図である。
図5は前記図2に示す水平の折り線群を任意の傾きに取った図で、折り線(1)〜(6)に対して折り線(7)〜(9)を全ての節点で等角・対称に作図した図である。
図6は前記図5の折り畳み法の周期性を考慮に入れた折り線の例を示す図である。
図7は1節点4折り線法および1節点6折り線法による平面折りを示す図で本発明者が考えた折り畳み方法の1例を示す図である。
図8は前記図7に示す節点のうちの6本の折り線が交わる1つの節点とその周囲の6本の折り線(1節点6折り線)の折り畳み条件を示す図である。
図9は帯板を折り線に沿って折りたたんだときに帯板の両端部が接合されて円筒となる条件を説明する図であり、図9Aは帯板と折り線および折り線の角度を示す図、図9Bは図9Aに示す折り線に沿って折りたたんだときの基準軸の向きを変化を示す図である。
図10は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)の折り線により正4角形に折り畳む例の説明図で、図10Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),(3),(4)を示す図、図10Bは折り畳み途中の状態を示す図、図10Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図11は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)の折り線により正6角形に折り畳む例の説明図で、図11Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),(3),(4),(5),(6)を示す図、図11Bは折り畳み途中の状態を示す図、図11Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図12は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向の折り線により正8角形に折り畳む例の説明図で、図12Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),…,(8)を示す図、図12Bは折り畳み途中の状態を示す図、図12Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図13は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が交互に反転する(山折り方向と谷折り方向とに反転する)折り線により正6角形に折り畳む例の説明図で、図13Aは展開された状態の帯板の折り線(1)〜(12)を示す図、図13B〜図13Fは折り畳み途中の状態を示す図、図13Gは折り畳んだ状態を示す図である。
図14は前記図9Aに示す帯状の板をπ・(N−2)/Nだけ等間隔に同方向に折り曲げて正N角形を構成する場合で且つN=6の場合の代表的な展開図を示す図である。
図15は前記図14の山折り線と水平の折線の角度の2倍(π/3)をα=2π/9とβ=π/9のように分解して不等辺の台形要素で構成される疑似円筒の展開図である。
図16は前記図14のY軸方向の山折り線をα=π/3の山折り線Iとβ=π/6の谷折り線IIに分解した折り線の組を6個導入することによって製作される円筒の説明図で、図16Aは展開図、図16Bは前記図16Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図、図16Cは前記図16Bと同じものの異なる方向から見た斜視図である。
図17は前記図14の点AとBを合致させ、水平の折り線から山折り部分をなくした図で、水平方向に底角π/6の2等辺三角形からなるダイヤモンド模様((1)〜(3))の展開図である。
図18は不等辺三角形要素で構成される変形ダイヤモンド模様による展開図である。
図19は水平の折り線に対して1つ飛びに対称で且つ折り畳みが可能な展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図19Aは展開図、図19Bは前記図19の展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図、図19Cは前記図19Bと同じものを異なる方向から見た図である。
図20は前記図19の点Bと同様の折り線だけで構成した折り畳みの展開図の例を示す図である。
図21は折り畳み線により形成された複数の形状の多角形のパーツ(平板壁)を有する折り畳み可能な円筒壁の展開図である。
図22はGuest等が検討した3角形状の分割平板で作られた分割平板の連結部が螺旋状になり、それ等が一周する毎に螺旋(1)が1段上昇する時の円筒構造物を本発明者が展開図で表したものである。
図23は図17の全体をψ=π/6だけ傾斜させたものに対応し、斜め方向の3個のダイヤモンド模様が構成されている。
図24は前記図23と等価の展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図24Aは展開図、図24Bは前記図23、図24Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図25は前記図14をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体k説明図で、図25Aは展開図、図25Bは前記図25Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図26は前記図15をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図26Aは展開図、図26Bは前記図26Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図27は前記図16をπ/6傾斜させた展開図である。
図28は図19の螺旋型であり、図中の点A,Dを結ぶ直線で切断して得たものである。図28中に記載の角(〜0.193π)はこの切断線と水平線のなす角を示し、この場合には三角形要素の形状が与えられているため谷折り線の角度は限定されたものになる。
図29は前記図24を一般化した折り線を有する螺旋型の折り畳み円筒体の説明図で、図29Aは展開図、図29Bは前記図29Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図30は前記図29の6段の展開図を3段して1段毎にβの値を変えた場合の展開図である。
図31は図29の螺旋状の山折り線および谷折り線を1段毎に逆転させて得られる反復螺旋型の展開図である。この展開図はまた図16の点AとBを一致させることによっても得られる。
図32は、前記図21に示す円筒体の展開図の平行な2本の直線AB′、C′Dにより切り取られた部分を示す図であり、AとB′およびDとC′が重なるように図32の左右の両端縁を接続することにより折り畳み可能な円筒体となるものの展開図である。
図33は任意形状の4角形要素(パーツ)を有するり畳み可能な円筒体の展開図である。
図34は展開図の両端を接合したときの連続性を保つ方法の説明図である。
図35は1節点6折り線の場合で谷折り線が対称に挿入される場合の折り畳み条件を満たす折り線間の角度関係を示す図で、後述の図51B、図52の場合の折り畳み条件の説明図である。
図36は山折り線(2)、(3)、(5)間に谷折り線(4)、(6)が交互に挿入される場合の折り畳み条件を満たす折り線間の角度関係を示す図で、後述の図56B、図57の場合の折り畳み条件の説明図である。
図37は1節点4折り線の場合を示す。折りたたみ条件式を上と同様の手順で求められる。
図38は主折り線が展開図の外辺に平行な円錐における展開図が頂角2ΘのN個の二等辺三角形で構成される場合の展開図の要部拡大図である。
図39は式(14)で得られる値を用いて求めた折り線付疑似円錐壁の展開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図39Aは展開図、図39Bは前記図39Aの展開図を有する折り線付円錐壁の半折り状態の斜視図である。
図40は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図41は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、N=3、2Θ=π/9、α=π/9、δ=π/6とした時の展開図(θ*=約0.0688π)である。
図42は前記図40の点Fで右上方に角度α、左上方に角度δを取った折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、Θ,α,δ値を図41と同じ値とした場合の展開図である。
図43は前記図38の二等辺三角形要素による分割の代わりに、台形要素により分割した場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図44は折り線により等脚台形に分割され且つ正N角錐に折り畳まれる折り線付円錐壁の、N=6、前記図43のφ*=π/36、2Θ=π/12の場合の展開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図44Aは展開図、図44Bは前記図44Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図45は二等辺三角形要素(頂角2Θ)がN個からなる折り線付円錐壁の展開図を考え、その一段だけを湾曲した帯状部分として書き出した図である。
図46は3個の二等辺三角形要素からなる簡単な、螺旋型の展開図を有する折り線付円錐壁の展開図である。
図47は前記図46の展開図を折りたたんだ時の上面図である。
図48は前記図45および図46で説明したモデルを変形した実用的モデルの説明図で、図48Aは変形方法の説明図、図48Bは図48Aの要部拡大図である。
図49は前記図48Aの折り線により形成される図形ABGHFEを折り線AF,BFで順次折り畳んだときの様子を示す図で、図49AはAFを谷折りしたた後の矩形ABFEとBGHFの状態を示す(薄墨部;裏面)図、図49Bは前記図49Aの状態で更にB’F(元の線分BF)で山折りを行った後の状態を示す図である。
図50は図48Aに示す1段目の帯板に相当する部分および2段目に相当する部分を示す図である。
図51は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/6、γ=π/6とした場合の展開図(2Θ=π/18)を有する疑似円錐壁の説明図で、図51Aは展開図、図51Bは前記図51の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図52は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/4,γ=π/12とした場合の展開図(2Θ=π/6)である。
図53は前記図51の展開図の段数を少なくして1段毎にψ*の値を大きくした場合の展開図である。
図54は前記図53の展開図を有する折り畳み円錐壁と同じ円錐壁を形成する展開図である。
図55は前記図50で2段目の谷折り線を1段目のそれと角度γで逆方向に取った場合の図である。
図56は前記図51を反復螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図56Aは展開図、図56Bは前記図56の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図57は2Θ=π/6,ψ*=π/6,γ=π/6として得た反復螺旋型の展開図(N=6)である。
図58は等角螺旋に沿った折り線を有する折り畳み可能な折り線付円錐壁の展開図の説明図で、図58Aは全体説明図、図58Bは前記図58Aの要部拡大図である。
図59は前記図58の螺旋を反転させる場合の折り線付円錐壁の展開図の説明図である。
図60は前記図44の展開図の描き方の説明図である。
図61は前記図44を等角螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図61Aは展開図、図61Bは前記図61Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図62は図51Aの円周方向の螺旋を右端で1段上昇するようにした折り線付きの折り畳み円錐壁の展開図である。
図63は折り紙における最も簡単な折りたたみ法の説明図である。
図64は折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図64Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図64Bは全体図である。
図65は前記図64Bに示す折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の拡大図である。
図66は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図67は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図68は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図69は半径方向のZig/Zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図69Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図69Bは全体図である。
図70は半径方向のZig/Zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくし且つ円周方向の折り線もZig/Zagにした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図70Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図70Bは全体図である。
図71は螺旋状の折り線の交点がアルキメデスの螺旋上にある従来公知の巻取り法の説明図である。
図72は本発明者の考えた新しい折り線を示す図で、図72Aは前記図71において、半径方向の折り線(1)が1つの屈曲点を持ち、この屈曲点で螺旋が反転する折り線を示す図、図72Bは、前記図72Aの屈曲点の外側を半径方向に折りたたむ方法で置き換えた図である。
図73は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を半径方向および円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の説明図である。
図74は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を半径方向および円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の説明図である。
図75は前記図74の要部拡大図である。
図76は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を半径方向および円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り畳み条件の説明図である。
図77は主折り線が放射線に対して等角で折り曲げられる場合の折り畳み条件の説明図である。
図78は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=20°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図79は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例で前記図78とは放射線に対する折り線の角度が異なる例を示す図である。
図80は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=10、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=42、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図81は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=0°の場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の例を示す図である。
図82は前記図81の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図83は前記図81の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図84は前記図81の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図85は4本のジグザグ状の螺旋(m=4)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=7、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=60、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図86は3本のジグザグ状の螺旋(m=3)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=8、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=51、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図87は1本のジグザグ状の螺旋(m=1)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=10、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=21、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図88は4本のジグザグ状の螺旋(m=4)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=7、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=60、γ=0°の場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の例を示す図である。
図89は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図90は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図91は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図92は、主折り線とする螺旋を多数(m=12)にした場合の展開図である。
図93は前記図77に基づいて、2種の等角の螺旋で構成された展開図である。分割数N=12,θ1=π/180,θ2=29π/180であり、φは、およそπ/18である。図93の展開図を折り畳むと、上下対称に中心回りに良好に巻取られる。図93のものは、副折り線が微細であるため巻取時にこれ等の折り線が弾性変形で置き換えられることを示唆する。
図94は山折り線と谷折り線とを交互に設けた円形薄板の展開図である。
図95は山折り線と谷折り線とを交互に設け且つ谷折り線とその左右両側の山折り線との円周方向の長さが左右で異なる折り線付円板状折り畳み構造物の展開図である。
図96は前記図95の隣接する山折り線の間の扇形部分を除去した図である。
図97はシート状部材の折り畳み条件の説明図で、図97Aは折り畳む前の展開図、図97Bは図97Aの折り線で折り畳んだ状態を示す図である。
図98はDCC(duouble corrugated core)の説明図で、図98AはDCCの展開図、図98Bはその半たたみ状態の外観図である。
図99は前記図98の垂直の折り線群をzig/zagにしたものの説明図で、図99Aはその展開図、図99Bはその半たたみ状態の外観図である。
図100は新たに考案した接合部のあるコアのモデルの説明図で、図100Aは展開図、図100Bは図100Aの展開図を半折り状態にしたものの平面図、図100Cは図100Aの展開図を折り畳んで3次元化したものの外観図である。
図101は新たに考案した接合部のあるコアの別のモデルの説明図で、図101Aは展開図、図101Bは図101Aの展開図を半折り状態にしたものの平面図、図101Cは図101Aの展開図を折り畳んで3次元化したものの外観図である。
図102は本発明者が考案した接合部のあるコアの別の折りたたみ条件を満たさないモデルの説明図で、図102Aは展開図、図102Bは図102Aの要部拡大図である。
図103は前記図102Aの展開図を折り畳んで作成するコアの説明図で、図103Aは折り畳んだコアの斜視図、図103Bは前記図103Aのコアの下面にシートを接着したものの斜視図である。
図104は本発明者が考案した接合部のあるコアの別の折りたたみ条件を満たさないモデルの説明図で、図104Aは展開図、図104Bは図104Aの要部拡大図である。
図105は1枚の板からハニカムコアを製造する方法の説明図で、図105Aは展開図、図105Bは前記図105Aの展開図を有する板から製造したハニカムコアの図である。
図106は前記図103Aに示すコア材料を製造する折畳み金型を示す図である。
図107は製作したアルミニュウムコアの説明図で、図107Aは斜視図、図107Bは展開図で前記図103Aに示す紙の展開図と同じ形状ある。
図108は円筒状折り線付構造物の応用例の説明図で、図108Aは展開図である。
図109は螺旋型の円筒状折り線付構造物の応用例の説明図で、図109Aは展開図、図109Bは前記図109Aを基に構成された伸縮可能なinflatable構造を示す図である。
図110は本発明の実施例1の折り線形成用型の平面図である。
図111は前記図110の折り線形成用型を使用して折り線を形成したシート状部材の斜視図である。
図112は本発明の実施例2の折り線形成用型の説明図であり、折り線を形成するシート状部材の両面を挟むための一対のフレキシブル金型のうちの一方のフレキシブル金型の斜視図である。
図113は本発明の実施例3の折り線形成用型の平面図である。
図114は前記図113の折り線形成用型の使用状態の説明図で、図114Aは折り線形成用型を2つ折りにした状態を示す図、図114Bは前記図114Aに示す2つ折りにした折り線形成用型を折り畳んだ状態を示す図である。
図115は前記図113、図114に示す折り線形成用型を使用して折り線を形成したシート状部材の説明図で、図115Aは半折り状態のシート状部材の平面図、図115Bは完全に折り畳んだ状態の平面図である。
図116は前記図115Bに示す折り畳んだシート状部材の説明図で、図116Aは斜視図、図116Bは前記図116Aに示す折り畳んだシート状部材の1面(下面)に平面状のシート状部材を接着したものの斜視図である。
図117は本発明の実施例4の折り線付構造物としてのペットボトルの側面図である。
図118は同実施例4のペットボトルの側断面図である。
図119は前記図117のペットボトルを軸方向に圧縮した状態(半折り畳み状態)の説明図で、図119Aは半折り畳み状態を示す図、図119Bはほぼ完全に折り畳んだ状態で開口部に蓋をした状態の側面図である。
図120は前記ペットボトルAの製造方法の説明図で、金型(折り線形成面を有する金型)が開いた状態を示す図である。
図121は前記ペットボトルAの製造方法の説明図で、金型が閉じ且つ管状または袋状の素管(パリソン)を金型内で延伸させた状態を示す図である。
図122は前記図121の素管内部に圧搾空気を吹き込んで膨張させる状態を示す図である。
図123は本発明の折り線付構造物の実施例5としてのペットボトルの説明図で、螺旋に沿って形成された折り線付構造物(ペットボトル)を示す図である。
図124は本発明の折り線付構造物の実施例6としてのペットボトルの説明図で、螺旋に沿って形成された円筒壁を有する折り線付構造物(ペットボトル)を示す図である。
図125は本発明の実施例7の折り線付構造物としてのコーヒー缶の側面図である。
図126は同実施例7のコーヒー缶の側断面図である。
図127は前記図126のコーヒー缶を軸方向に圧縮した状態(半折り畳み状態)の説明図で、図127Aは半折り畳み状態の側面図、図127Bはほぼ完全に折り畳んだ状態の側面図である。
図128は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、円筒部材の内面に配置する内側金型(折り線形成面を有する金型)の説明図で、図128Aは対向して配置された一対の内側第1金型が円筒部材内部に挿入された平断面図、図128Bは前記図128Aの一対の内側第1金型の間に一対の内側第2金型が挿入された平断面図、図128Cは前記図128Bの内側第1および第2金型の中央部にカムロッドを挿入した状態の平断面図、図128Dは前記図128Cのカムロッドを回転させて内側第2金型を外方に押し出すことにより内側第1および第2金型を外方に押し出した状態を示す図である。
図129は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、図129Aは円筒部材の内面に内側金型(折り線形成面を有する金型)をセットした状態で外側金型K2を型締めしする前の状態を示す図、図129Bは前記図129Aの状態から型締めした状態を示す図である。
図130は本発明の折り線付構造物の実施例8としてのコーヒー缶の説明図で、螺旋に沿って形成された円筒壁を有する折り線付構造物(コーヒー缶)を示す図である。
図131は、前記コーヒー缶Aの製造方法の他の実施例の説明図である。
図132は本発明の実施例9の折り線付構造物としての小型容器の説明図で、図132Aは小型容器の蓋の斜視図、図132Bは小型容器の伸長した状態の斜視図である。
図133は同実施例9の小型容器の説明図で、図133Aは小型容器を折り畳んだ状態の斜視図、図133Bは前記図133Aの109B−109B線断面図、図133Cは前記図133Bの小型容器に蓋をした状態の断面図である。
図134は前記小型容器Bの製造方法の説明図で、金型(折り線形成面を有する金型)が閉じた状態を示す図である。
図135は本発明の実施例10の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図136は前記図135の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図137は前記図136の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図138は前記図135〜図137に示す紙パックの展開図である。
図139は本発明の実施例11の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図140は前記図139の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図141は前記図140の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図142は前記図139〜図141に示す紙パックの展開図である。
図143は本発明の実施例12の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図144は前記図143の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図145は前記図144の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図146は前記図143〜図145に示す紙パックの展開図である。
図147は本発明の実施例13の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。
図148前記図147の紙パックを折り畳む途中の状態を示す図である。
図149は前記図148の紙パックをさらに折り畳んだ状態を示す図である。
図150は前記図147〜図149に示す紙パックの展開図である。
図151は本発明の実施例14の折り線付構造物としてのポンプの説明図である。
図152は本発明の実施例15の折り線付構造物としてのごみ箱の説明図で、図152Aは側面図、図152Bは側断面図である。
図153は本発明の実施例16の折り線付構造物としての鉛筆立ての説明図で、図153Aは側面図、図153Bは側断面図である。
図154は本発明の実施例17の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図155は前記図154のゲスの斜視図である。
図156は前記図155のゲスの展開図である。
図157は本発明の実施例18の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、紙箱内から取り出されたゲスの斜視図である。
図158は前記図157のゲスの展開図である。
図159は本発明の実施例19の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図160は前記図159のゲスの斜視図である。
図161は前記図159のゲスの展開図である。
図162は本発明の実施例20の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図163は前記図162のゲスの斜視図である。
図164は前記図163のゲスの展開図である。
図165は本発明の実施例21の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図166は前記図165のゲスの斜視図である。
図167は前記図166のゲスの展開図である。
図168は折り畳み式通路カバーの説明図で、図168Aは半折り状態の斜視図、図168Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図169は本発明の実施例22の折り線付構造物としての折り畳み式通路カバーの展開図である。
図170は前記図171の展開図を有する折り畳み式通路カバーの説明図で、図170Aは半折り状態の斜視図、図170Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図171は本発明の実施例23の折り線付構造物としての折り畳み式通路カバーの展開図である。
図172は本発明の実施例24の折り線付構造物としてのランプシェードの説明図で、図172はランプシェードを製作する素材であるシート状部材の展開図、図172Bは前記図172Aのシート状部材の左右の両側辺を接合して疑似円錐を製作して構成したランプシェードを半折り状態にしたものの斜視図である。
図173は本発明の実施例25の折り線付構造物としてのクリスマスカードの説明図で、図173Aはクリスマスカードを折り畳んだ状態の平面図、図173Bは前記図173Aを開いた状態の平面図、図173Cは前記図173Bの矢印173Cの斜め上方から見た図である。
図174は本発明の実施例26の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図174Aは帽子の斜視図、図174Bは前記図174Aの111B−111B線断面図、図174Cは前記図174Bの矢印111Cから見た図である。
図175は同実施例26の帽子の説明図で、図175Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図175Bは前記図175Aの矢印112Bから見た図である。
図176は本発明の実施例27の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図176Aは帽子の斜視図、図176Bは前記図176Aの113B−113B線断面図、図176Cは前記図176Bの矢印113Cから見た図である。
図177は同実施例27の帽子の説明図で、図177Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図177Bは前記図177Aの矢印114Bから見た図である。
図178は本発明の実施例28の折り線付構造物としての巻取式の帽子の斜視図である。
図179は前記図178の巻取式の帽子の折り畳み途中の状態の斜視図である。
図180は前記図179の状態から更に折り畳んだ状態の巻取式の帽子の斜視図である。
図181は前記図178〜図180に示す巻取式の帽子の製造方法の説明図で、図181Aは図178鍔部Aの展開図、図181Bは側頭部Bの展開図、図181Cは頭頂部Cの展開図である。
図182は前記図178〜図181に示す巻取式の帽子の他の製造方法の説明図である。
図183は本発明の実施例29の折り線付構造物としての巻取式のテントの斜視図である。
図184は前記図183の巻取式のテントの折り畳み途中の状態の斜視図である。
図185は前記図183の状態から更に折り畳んだ状態のテントの斜視図である。
図186は前記図183〜図185に示す巻取式のテントの製造方法の説明図で、図186Aは伸長状態で放物曲面状のドーム型となる巻取式テントを、円周方向に分割したときに形成されるパーツの1つを展開した図、図186Bは前記図186Aのパーツの端部ABとCDとを接続したときに形成されるた円錐壁を示す図である。
図187は前記図183〜図185に示す巻取式のテントの製造方法の説明図で、図187は伸長状態で半径r1のドーム型となる巻取式テントを、ドーム型の中心位置の座標をr=0、j=1,2,…,10として、半径方向に10等分した位置の座標rj(rj=r1×(11−j)/10)を半径とする円により10分割したときに形成されるパーツ(円錐壁)(j)の形状を示す図である。
図188は前記図187のパーツ番号(j)と、母線の形状および長さLjと、傾きθjとを示す図である。
図189は前記図187、図188に示すパーツ(1),(2),…,(10)の展開図を円周方向に16分割したときの分割パーツ(J:J=1,2,…,10)の形状の説明図で、図189Aは各パーツ(j)がそれぞれ16個の分割パーツ(J)により構成されることを示す図、図189Bは分割パーツ(J)を半径方向に接続したものを示す図である。
図190は本発明の実施例30の折り線付構造物としての巻取式のテントの斜視図である。
図191は前記図190の巻取式のテントの折り畳み途中の状態の斜視図である。
図192は前記図190の状態から更に折り畳んだ状態のテントの斜視図である。Technical field
The present invention relates to a folded line structure, a folding line forming die, and a folding line forming method that can be folded so as to be deformed between a folded state in which the outer shape is reduced and an expanded state in which the outer shape is increased, and in particular, A plate-shaped, cylindrical-shaped, or conical-walled structure is divided into polygonal parts (flat walls) such as triangles or quadrilaterals by a large number of folding lines, and the boundary between the divided parts (flat walls) is folded. The present invention relates to a folding structure with a folding line, in which a line can be folded.
The present invention is applicable to plate-shaped objects with fold lines, and cylindrical and conical objects with fold lines that can be folded in the axial direction, for example, plate members such as rigid floors and bottom walls, It can be used for various containers having a cylindrical wall such as a PET bottle, an object having a conical wall such as a lamp shade, a space structure, and a building structure.
Background art
Research related to the development of folding and unfolding structures has been technically developed in connection with the construction of antennas and solar cell structures to be deployed in outer space, or, conversely, the study of plastic buckling using the folding method. did. In addition, these studies have also been applied to studies aimed at elucidating the growth and motor functions of living things, such as the mechanism of folding of feathers and leaves of insects and the like.
A planar folding structure and a cylindrical folding structure having a foldable fold line are conventionally known (see (J01) and (J02) below), but a conical foldable structure having a foldable fold line is not known. Not previously known.
Conventional foldable structures with folding lines are mainly designed for deployment of space structures, and the following technologies (J01) and (J02) are known.
(J01) Planar folding structure
As the planar folded structure, Miura ori using folding lines of origami (an idea of a developed space structure [Kiyo Miura, Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 90, No. 828, published in November 1987, P1394] To 1400]) are conventionally known. Miura ori divides a planar structure into a number of parallelograms formed by fold lines, and has a flat plate shape whose outer shape is enlarged in a developed state where the fold line is extended, and has a reduced outer shape and thickness in a folded state. In the form of a flat plate with increased irregularities.
(J02) Cylindrical folding structure
As a conventional cylindrical folding structure, a folding cylinder having a triangular folding line is described in the following document.
(A) The Folding of Triangulated Cylinders, Part I: Geometric Considations (SD Guest, S. Pellegrio, Journal of Applied Mechanics, DECE VER 77/94;
(B) The Folding of Triangulated Cylinders, Part II: The Folding Process (SD Guest, S. Pellegrio, Journal of Applied Mechanics, DECEMBER 1994/78, 1994).
(C) The Folding of Triangulated Cylinders, Part III: Experiments (SD Guest, S. Pellegri, Journal of Applied Technologies, MARCH 1996, Vol. 63/77).
S. D. Guest, S.M. In the above-mentioned documents (a) to (c) by Pellegrio et al., A cylindrical wall is divided into a large number of triangular flat plate walls by a large number of folding lines including a folding line formed along a spiral, and each triangular flat plate is divided. It is described that a foldable cylindrical wall can be formed by foldably connecting a boundary portion of the wall. Further, in the above document, the length of a side of a triangle at which a folding structure can be folded is shown by numerical calculation. Judging from the length of the sides of the triangle indicated by the numerical calculation, the shape of the foldable triangle is like a triangle approximated to an isosceles triangle with a base angle of about 30 °.
The cylindrical folding structures described in the above-mentioned documents (a) to (c) are cylindrical in the expanded state where the folding line is extended, and are cylindrical bodies contracted in the axial direction in the folded state.
(Problems of conventional technology)
In the above-mentioned conventional planar folding structure and cylindrical folding structure, the condition of the fold line that can be folded is not known, and the fold line used is used within a range that is empirically known. . That is, the flat wall formed by the fold lines used is limited to a parallelogram in a planar folding structure, and is limited to a triangle in a cylindrical folding structure.
Further, the conventional foldable cylindrical folding structure is premised on having a fold line along a spiral, and the shape of the flat wall formed by the fold line has a base angle of about 30 °. Is only a triangle similar to the isosceles triangle.
In such a narrow range that is empirically known, even if a study on the use of a folding structure such as the planar folding structure and the cylindrical folding structure is performed, a new folding line of the folding structure can be obtained. It may not be easy to find and find folded structures using new folding lines.
The inventor of the present invention can easily find a new method of folding a folded structure, and can easily invent and use a new folded structure when the conditions of the foldable folding line of the folded structure formed with the folding line become clear. I thought it would be.
Therefore, the present inventor conducted a study (study on a folding method) for finding a condition of a foldable line of a folding structure (a structure with a folding line) to which a folding line was previously attached.
Research on folding structures that can be folded along conventional folding lines is often performed using an origami model using origami, but the folding lines that can be folded are complicated. Therefore, it takes time to form a foldable fold line. In particular, it takes time to form a fold line on a sheet having greater rigidity than origami.
Therefore, the present inventor has studied on a method of easily forming a folding line on a sheet-like member such as paper, metal foil, and plastic sheet.
What has been learned from the study of the folding method and the folding line forming method described above will be described below.
(Research results of folding method and folding line forming method)
The present inventor has found the following as a result of research on a method of folding a folded structure and a method of forming a fold line of a sheet-shaped member.
(A) The plane wall and the quasi-cylindrical wall and the conical wall formed by a large number of divided plane walls can be formed by a large number of divided plane walls of a predetermined shape divided by a large number of linear folding lines. it can. In that case, the flat wall, the cylindrical wall, and the conical wall can be folded when the folding line satisfies a predetermined folding condition.
(B) The inventor has clarified all the folding conditions of the flat wall, the cylindrical wall, and the conical wall. According to the folding condition, the shape of a large number of divided flat walls obtained by dividing a flat wall or a cylindrical wall by a fold line is a conventionally studied shape (a parallelogram or a cylindrical wall in the case of a flat wall). Various shapes other than isosceles triangles and isosceles trapezoids are possible.
(C) A folding line is easily formed on the sheet-like member by half-folding or completely folding the plate with the folding line in a state where the sheet-like member is sandwiched by two plates with the same folding line that can be folded. It is possible to form.
Next, the details of the research results will be described.
Here, we focus on clarifying the possibility of folding from a geometrical point of view. First, we discuss a general method of folding using an origami model, and then describe a foldable cylindrical structural model. After that, the folding performance of the cylinder manufactured using the polymer sheet will be described.
In addition, a model for fabricating a foldable conical structure, which has not been reported so far, was geometrically determined using the idea of origami, and these models were developed by combining equiangular spirals. Analytically clarify that the figure is represented.
(1) Planar folding structure with folding line
1. How to fold
FIG. 1 is a fold line explanatory diagram showing a representative example of a fold line, which is a straight line to be folded of an origami or a folded structure, and a node, which is an intersection of a plurality of fold lines.
In FIG. 1, fold lines formed by mountain folds are represented by solid lines (M1, M2, and M3), and valley fold lines are represented by broken lines (V1). The numbers of the mountain fold and valley fold lines joining the nodes are denoted by NM and NV, respectively. . It is well known that the following equation holds between NM and NV at a node.
| NM−NV | = 2 ………………………………… (1)
When the total number of folding lines is set to NT, NT = NM + NV. If Equation (1) is, for example, NM-NV = 2, NT = 2 (1 + NV), and it can be seen that the number of fold lines forming the node is "even". The total number of folding lines NT is NT ≧ 4, and NT = 4 is the minimum number of folding lines for forming a node.
As shown in FIG. 1, when the X axis is aligned with the mountain fold line (M3) and the mountain folds (M1) and (M2) are performed, a valley fold (V1) occurs. If the angles between the mountain folds (M1) and (M2) and the X axis are α and β, respectively, the angle γ between the fold lines (V1) and (M2) is
γ = α …………………………………………… (2)
Given by Expression (2) is a relational expression of the angle when completely folded along the folding lines (1) to (4) in the Y-axis direction.
By this operation, the band-shaped paper is folded in half, and the axial direction to the right of the node is folded by 2α (when α <β) or 2β (when α> β).
When α = β, the axial direction is not bent in the Y-axis direction. At this time, it is easily presumed that the band-shaped paper bends in a zigzag manner when the mountain fold and the valley fold are alternately performed, and that when the mountain fold (or the valley fold) is continuously performed, the paper becomes cylindrical.
In the present specification, the term “planar fold” refers to folding plane paper in a zigzag manner and folding it into a new plane in this manner, and the term “cylindrical” refers to a method of folding a sheet in the same direction to produce a cylindrical structure that can be folded in the Y-axis direction. Ori ".
2 flat fold
2.1 Miura ori (prior art)
In order to consider the possibility of the structure of the structure, consider the simplest case of "one-node four-fold line".
FIG. 2 is an explanatory view of a so-called “Miura ori” folding structure devised by Miura for deployment of a space structure.
In FIG. 2, the fold lines of the folded structure are three horizontal fold lines ((1) to (3)) and three zigzag fold lines (peak, valley, peak fold, respectively). To (6)). The fold lines (1) to (3) are alternately subjected to mountain folds and valley folds so as to satisfy the expression (1), and each of the fold lines (4) to (6) corresponds to the fold lines (1) to (3). It is "symmetric" for all. Therefore, at each node (black dot), the folding condition of Expression (2) is automatically satisfied at an arbitrary angle α in the drawing, and the node can be completely folded in the Y-axis direction in the drawing.
At this time, it also contracts in the X-axis direction depending on the angle α, and the contraction amount increases as the folding angle α increases. Also, as can be seen from FIG. 2, the horizontal fold line alternates from a mountain fold to a valley fold and from a valley fold to a mountain fold at the left and right of the node. The characteristic of the 4-fold line method enables the flat paper to be periodically folded from Y = + ∞ to −∞.
FIG. 3 is a view in which the horizontal fold line shown in FIG. 2 is zigzag at an equal angle.
In FIG. 2, at each node, the folding lines (4) to (6) are symmetrical with respect to the horizontal folding lines (1) to (3), but the horizontal folding is zigzag at an equal angle as shown in FIG. 3, the folding condition in the Y-axis direction in Expression (2) is satisfied, and the plane paper in FIG. 3 is completely folded in a new shape. It can be seen that when the fold is in a half-folded state, the flat paper can be made three-dimensional, that is, in a state having an “apparent” thickness, and a flat plate with high rigidity and light weight can be manufactured.
2.2 Generalization of plane folding
If the horizontal folding lines provided in zigzag in FIG. 3 are continued in the same direction, the fan-shaped or circular plate can be folded in the radial direction.
FIG. 4 is a view showing an example of a foldable line of a part (sector-shaped portion) of a disk formed by six sector-shaped elements having a vertex angle of 2 °.
In FIG. 4, the circumferential folding lines (1) to (5) are bent by 2 °. The radial fold lines (7), (8), (9)... Are provided in a zigzag manner within the angle 、, and the outer sides A, B, C.
At this time, since the angle β in FIG. 4 is α0 + か ら due to the periodicity of these fold lines, the angle α1 between the circumferential fold line (1) and the radial fold line is taken as α−Θ. The folding conditional expression, Expression (2), is satisfied. That is, if the angle between the radial fold line and the circumferential fold line is selected from time to time as shown in the figure, α-Θ, α-2Θ... An exploded view can be created in which the board can be folded radially.
In addition, similarly to the fan-shaped plate, it is possible to draw a development view in which the circular plate can be folded in the radial direction.
FIG. 5 is a diagram in which the horizontal fold lines shown in FIG. 2 are taken at an arbitrary inclination. The fold lines (7) to (9) are equal at all the nodes with respect to the fold lines (1) to (6). It is the figure drawn in angle and symmetry.
As shown in FIG. 5, when folding lines (7) to (9) are plotted at all nodes at equal angles and symmetrically with respect to folding lines (1) to (6), the folding condition is satisfied at each node, It can be folded in the Y-axis direction.
Here, α1 and β1 (initial values) can be freely selected.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a folding line in which the periodicity of the folding method of FIG. 5 is taken into consideration.
In FIG. 6, horizontal fold lines (1) to (6) show fold lines having a small angle ± θ alternately with the horizontal direction. The zigzag of the vertical folding line groups (7), (8),.
FIG. 7 is a view showing plane folding by the one-node four-fold line method and the one-node six-fold line method, showing an example of the folding method considered by the present inventors.
In FIG. 7, even when a 6-fold line method and a 4-fold line method of symmetrical folding lines are combined with a horizontal folding line, flat paper can be folded in a zigzag manner as in the case of Miura ori shown in FIG. .
FIG. 8 is a view showing a folding condition of one node where six folding lines of the nodes shown in FIG. 7 intersect and six folding lines (one node and six folding lines) around the node.
As shown in FIG. 8, there is a combination in which two valley fold lines are inserted at symmetrical positions of four mountain fold lines at the time of one node and six fold lines. The angle relationship that satisfies the folding condition by the folding line method frequently used in this specification is shown below.
The mountain fold line is (M1), (M2), (M3), (M4), the valley fold line is (V1), (V2), and the extension of the fold line (V1) is the X axis. The angles formed by the folding lines (M1) and (V1), (M2) and (V1) are α and β, the angles formed by (M3) and (V2), and the angles formed by (M4) and (V2) are γ and δ. Assuming that the angle between V2) and the X axis is θ, the folding condition is expressed by the following equation (3).
β-α = δ-γ + θ ………………………………… (3)
The establishment of the above equation (3) is proved as follows using the following equation (4).
In the case of the 6-fold line method shown in FIG. 8, conditions for folding in the Y-axis direction at the node A are derived. The XY axis is taken as shown in FIG. The angles formed by the folding lines (M1), (V1), (M2) and the vertical line (P) to the X axis are p1, p2, p3, and the vertical line (Q) and the folding lines (M4), (V2), (V Assuming that angles formed by M3) are q1, q2, and q3, p1 = π / 2-α, p2 = π / 2, p3 = π / 2 + β, q1 = π / 2 + δ + θ, q2 = π / 2 + θ, and q3 = π / 2-γ + θ.
Equation (4) is used for a vector pointing in the same direction based on the symmetric position (points A and B) of the X axis in the region of X <0 by the mountain fold (M1), (M2), and valley fold (V1). And an angle of PL = (− α + β + π / 2) after folding.
In the region of X> 0, the vectors in the same direction starting from the points C and D by the mountain fold (M3), (M4) and the valley fold (V2) are folded, and then QR = (δ−θ−γ + π). / 2). The points A and C and the points B and D are on the same plane, and their vectors are oriented in the same direction. Therefore, if PL = QR, equation (3) is obtained.
When (V2) matches the X axis, θ = 0 is satisfied, and the following equation (3 ′) is satisfied.
β-α = δ-γ ………………………… (3 ′)
In the case of the 6-fold line method, a mountain fold (or a valley fold) is always formed on both sides of the central node. When this folding method is repeated, the sheet is folded in the same direction, and the flat paper automatically becomes cylindrical. On the other hand, in order to perform planar zigzag folding using the six-fold line method, it is indispensable to combine this fold line method with the preceding four-fold line method (see FIG. 2) (see FIG. 7).
(2) Cylindrical folding structure with folding line
It is easily inferred that a cylinder that can be folded in the vertical direction can be manufactured by continuously performing equiangular mountain folding. Hereinafter, it is considered that a foldable cylinder is manufactured by such an operation.
1. Strip with expanded cylinder
FIG. 9 is a view for explaining the condition in which both ends of the band plate are joined to form a cylinder when the band plate is folded along the folding line, and FIG. 9A shows the band plate, the folding line, and the angle of the folding line. FIG. 9B is a diagram showing a change in the direction of the reference axis when folded along the folding line shown in FIG. 9A.
Consider a case where the strip is folded alternately between mountain folds and valley folds as shown in FIG. 9A or N times in the same direction (N: even number). The angles between the N fold lines (1), (2),... And the X axis are θ1, θ2,..., Θn, and the axial directions after the folding are X1, X2,. By the first folding operation (folding line (1)), the right side of (1) becomes the back surface.
With this operation, the new axis (X1) forms an angle of 2θ1 = Θ2 with the X0 axis (see FIG. 9B). When the second folding is performed at the folding line (2), the X2 axis forms an angle Θ2 = 2θ1-2θ2 with the reference axis X0. By folding (3), the X3 axis becomes an angle of X0 and Θ3 = 2 (θ1−θ2 + θ3). By these series of folding operations, the front and back surfaces appear alternately, and the angle ΔN (in the case of N = even number) formed by the XN axis with the reference axis is represented by the following expression by the folding operation N times.
{N = 2 {θ1−θ2 + θ3 −−− θN} (4)
When this strip is folded, the condition for joining (closing) the left and right ends of the strip without gap is given by the following equation (5) when n is an integer other than 0.
ΘN / 2π = n …………………………………… (5)
Next, an example in which the left and right ends of the band plate folded so as to satisfy the expression (5) will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is an explanatory view of an example in which the above formula (5) is satisfied and the folding direction is folded in a regular quadrangle by a fold line in the same direction (either mountain fold or valley fold). FIG. FIG. 10B is a diagram showing folding lines (1), (2), (3), and (4) of the band plate, FIG. 10B is a diagram showing a state of being folded, and FIG. 10C is a diagram showing a folded state.
In FIG. 10A, fold lines (1), (2), (3), and (4) that are folded in the same direction (either mountain fold or valley fold) of the strip extending in the X-axis direction as the reference axis are respectively The angles are θ1, θ2, θ3, and θ4 with respect to the X axis, and θ1 = θ3 = 135 ° and θ2 = θ4 = 45 °. That is, the fold lines (1), (2), (3), and (4) are formed zigzag at 45 ° (= π / 4) with respect to the X axis. Also, the left portion of the fold line (1) of the X axis is the X0 axis, and the X axis portion of the right side of each fold line (n) when n = 1, 2, 3, 4 is the Xn axis (n = 1). To 4).
In FIG. 10C, the angle Θ2 formed by the axis X2 and the axis X0 is Θ2 = 2 (θ1−θ2) = 2 (135 ° −45 °) = 2 × 90 ° = 180 ° = π.
The angle Θ4 formed by the axis X4 and the axis X0 is Θ4 = 2 (θ1−θ2 + θ3−θ4) = 2 (135 ° −45 ° + 135 ° −45 °) = 2π. Therefore, n in equation (5) is n = (Θ4 / 2π) = 1, and the axis X4 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
FIG. 11 is an explanatory view of an example in which the expression (5) is satisfied and the folding direction is a regular hexagonal folding line along a folding line in the same direction (either mountain fold or valley fold). FIG. FIG. 11B is a diagram showing the folding lines (1), (2), (3), (4), (5), and (6) of the band plate, FIG. 11B is a diagram showing a state in the middle of folding, and FIG. FIG.
In FIG. 11A, the folding lines (1) to (6) of the strip extending in the X-axis direction, which is the reference axis, form angles θ1 to θ6 with respect to the X-axis, respectively, and θ1 = θ3 = θ5. = 135 ° and θ2 = θ4 = θ6 = 45 °. That is, the fold lines (1) to (6) are formed zigzag at 30 ° (= π / 6) with respect to the X axis.
In FIG. 11, the angle Θ6 formed by the axis X6 with the axis X0 is Θ6 = 2 (θ1−θ2 + θ3−θ4 + θ5−θ6) = 2 (150 ° −30 ° + 150 ° −30 ° + 150 ° −30 °) = 2 × 2π. . Therefore, n in equation (5) is n = (Θ6 / 2π) = 2, and the axis X6 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
FIG. 12 is an explanatory view of an example in which the above-mentioned expression (5) is satisfied and the folding direction is folded in a regular octagonal shape by a folding line in the same direction. FIG. 12A shows folding lines (1) and (2) of the strip in a developed state. ),..., (8), FIG. 12B is a view showing a state in which the sheet is being folded, and FIG. 12C is a view showing a state in which the sheet is folded.
In FIG. 12A, fold lines (1) to (8) of the strip extending in the X-axis direction which is the reference axis form angles θ1 to θ8 with respect to the X-axis, respectively, and θ1 = θ3 = θ5. = Θ7 = 157.5 °, θ2 = θ4 = θ6 = θ8 = 22.5 °. That is, the fold lines (1) to (8) are formed zigzag at 22.5 ° (= π / 8) with respect to the X axis.
In FIG. 12, the angle Θ8 formed by the axis X8 with the axis X0 is Θ8 = 2 (θ1−θ2 + θ3−θ4 + θ5−θ6 + θ7−θ8) = 2 (157.5 ° −22, 5 ° +... + 157.5 ° −22.5 °) ) = 3 × 2π. Therefore, n in the equation (5) is n = (Θ8 / 2π) = 3, and the axis X8 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
From the description of FIGS. 10 to 12, when the folding direction is the same direction (either mountain fold or valley fold), the band plate is folded in the same direction and folded into a regular N-gon (N is an even number). It can be seen that the folding lines (1), (2),..., (N) at an angle θ = π / N with respect to the reference axis X should be formed in a zigzag manner at equal intervals.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an example of folding into a regular hexagon by a fold line that satisfies the expression (5) and the folding direction is alternately reversed (reversed in the mountain fold direction and the valley fold direction), and FIG. 13A is expanded. FIGS. 13B to 13F are views showing a state in the middle of folding, and FIG. 13G is a view showing a folded state.
In FIG. 13A, the fold lines (1), (3),... .., Θ11, and θ1 = θ3 =... = Θ11 = 60 °. The fold lines (2), (4),..., (12) indicated by dotted lines that are folded in the opposite direction (for example, the valley fold direction) to the fold lines (1), (3),. .., Θ12 with respect to the X axis, and θ2 = θ4 =.
The imaginary line (13) shown in FIG. 13 is a line that overlaps the fold line (1) when the band plate is folded.
In FIG. 13, the angle Θ12 formed by the axis X12 and the axis X0 as a solid line is Θ12 = 2 (θ1−θ2 + θ3−... + Θ11−θ12) = 2 (60 ° −30 ° + 60 ° −... + 60 ° −30 °) = 2 × π It is. Therefore, n in equation (5) is n = (Θ12 / 2π) = 1, and the axis X12 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
2. Folded cylinder with main fold line consisting of horizontal fold lines
The upper and lower ends of the band-shaped paper (FIG. 9A) are considered to be horizontal folding lines, and some of these steps are assumed in the Y-axis direction. The parallel horizontal fold lines (group) are named main fold lines.
FIGS. 14 to 16 are development views of a model for manufacturing a cylinder that can be folded in the Y-axis direction, in which the main folding line using the 4-fold line method and the 6-fold line method is a horizontal fold line group. .
As is well known (as can be seen from the description of FIGS. 9A and 9B), when a cylinder that is folded in a regular N-gonal cross-sectional shape by the one-node four-fold line method is used, a band-like plate is formed by π · (N−2) / A regular N-sided polygon can be formed by bending in the same direction by N at equal intervals. Note that π · (N−2) / N is the size of the interior angle of the regular N-sided polygon.
FIG. 14 is a typical development view in the case where the belt-like plate shown in FIG. 9A is bent in the same direction at equal intervals by π · (N−2) / N to form a regular N-gon and N = 6. FIG.
Here, in consideration of the fact that when the folding angle is θ in the above equation (4), it is possible to bend by 2θ, six zigzag mountain fold lines (1) to (6) forming an angle π / 6 with the horizontal folding line. Are introduced at equal intervals. At each mountain fold line, a cylindrical structure that is folded by π / 3 and finally folded in a hexagonal cross-sectional shape is manufactured.
FIG. 15 shows a trapezoidal element having unequal sides obtained by decomposing twice (π / 3) the angle between the mountain fold line and the horizontal fold line in FIG. 14 into α = 2π / 9 and β = π / 9. FIG.
In the case of folding into a regular hexagon, the division of the angles can be arbitrarily selected as long as the sum is π / 3.
FIG. 16 shows a case where six sets of fold lines obtained by decomposing the mountain fold line in the Y-axis direction of FIG. 14 into a mountain fold line I of α = π / 3 and a valley fold line II of β = π / 6 are introduced. 16A is an exploded view of a manufactured cylinder, FIG. 16A is a developed view, FIG. 16B is a view showing a half-folded state of a folded cylinder manufactured when both ends of the developed view of FIG. 16A are joined, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the same thing as seen from a different direction.
In FIG. 16A, the values of α and β can be freely selected as long as α−β = π / 6 here.
FIG. 17 is a diagram in which the points A and B in FIG. 14 are matched and the mountain fold is removed from the horizontal fold line. The diamond pattern ((1) to (1) to (6)) is a horizontal isosceles triangle having a base angle π / 6. It is a development view of (3)).
At this time, the cross-sectional shape at the horizontal folding line portion becomes an equilateral triangle, which corresponds to a model of diamond buckling in plastic buckling of a thin-walled cylinder.
FIG. 18 is a developed view of a deformed diamond pattern composed of scalene triangular elements.
19 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view symmetrical and foldable one by one with respect to a horizontal folding line, FIG. 19A is a development view, and FIG. 19B is both ends of the development view of FIG. 19C is a view showing a half-folded state of a folding cylinder manufactured when the above is joined, and FIG. 19C is a view of the same thing as FIG. 19B seen from a different direction. The five types of developed views shown in FIGS. 14 to 17 are applicable to all horizontal folding lines, but can also be folded in the developed view shown in FIG.
In FIG. 19, at the point A, the folding condition expression, Expression (3) is, of course, satisfied due to the symmetry, but the expression (3) also holds at the point B.
FIG. 20 is a diagram showing an example of a developed development of a fold constituted by only fold lines similar to the point B in FIG.
FIG. 21 is a development view of a foldable cylindrical wall having a plurality of polygonal parts (flat walls) formed by folding lines.
The cylindrical wall having the developed view of FIG. 21 can create a collapsible cylinder having a plurality of polygonal parts.
3. Cylinder with fold line when the main fold line has a slope (spiral type)
Consider a case where the horizontal folding lines in FIGS. 14 to 21 are inclined.
In the above-mentioned documents (a) to (c), Guest et al. Consider a cylinder formed by a triangular divided flat plate, and it is possible to manufacture a cylindrical folded structure. The appropriate shape of the triangle was examined by numerical calculation.
FIG. 22 shows a cylindrical structure in which a connecting portion of a divided flat plate made of a triangular divided flat plate examined by Guest et al. Has a spiral shape, and the spiral (1) rises one step every time it goes around. Is a development view of the present inventor. They analyzed the characteristics of the cylinder shown in the developed view of FIG. 22 when folded, using the angles (α, β) between the spirals as variables, but could not show the complete folding conditions. Did not.
FIG. 23 is a development view of a foldable cylindrical structure which corresponds to the above-described FIG. 17 in which the entirety is inclined by ψ = π / 6 and has three diagonal diamond patterns.
24 is an explanatory view of a pseudo cylindrical body having a development view equivalent to that of FIG. 23. FIG. 24A is a development view, and FIG. 24B is a fold manufactured when both ends of the development views of FIGS. 23 and 24A are joined. It is a figure showing the half-fold state of a cylinder.
In the example shown in FIGS. 23 to 24B, when the left end L and the right end R of the developed view are joined to produce a cylinder, the pattern formed by the folding lines is continuous.
FIG. 25 is an explanatory view of a pseudo cylindrical body k having a development view obtained by inclining FIG. 14 by π / 6. FIG. 25A is a development view, and FIG. 25B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 25A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 25A corresponds to a view obtained by cutting FIG. 14 along a horizontal line GH inclined by π / 6 with respect to a horizontal line, and setting the cut line as a horizontal lower end.
FIG. 26 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view in which FIG. 15 is inclined by π / 6. FIG. 26A is a development view, and FIG. 26B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 26A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 27 is a developed view obtained by tilting FIG. 16 by π / 6.
In the examples shown in FIGS. 25 to 27, when the left end L and the right end R of the developed view are joined to form a cylinder, the pattern formed by the folding lines is generally not continuous. Details of the continuity of the development view will be described later.
FIG. 28 is a spiral type shown in FIG. 19, which is obtained by cutting along a straight line connecting points A and D in the figure. The angle (up to 0.193π) shown in FIG. 28 indicates the angle between the cutting line and the horizontal line. In this case, the angle of the valley fold line is limited because the shape of the triangular element is given. Become.
FIG. 29 is an explanatory view of a spiral-shaped folding cylinder having a folding line generalized from FIG. 24, FIG. 29A is a developed view, and FIG. 29B is manufactured when both ends of the developed view of FIG. 29A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
The folding condition does not depend on the value of β in FIG. 29A (described later).
FIG. 30 is a developed view when the developed view of the six steps in FIG. 29A is changed to three steps, α is set to 30 °, and the value of β is changed for each step.
As shown in FIG. 30, the folding condition can be satisfied even if the value of β is set independently for each stage.
FIG. 31 is a developed view of a repetitive spiral type obtained by inverting the spiral mountain fold line and the valley fold line of FIG. 29A step by step. This development can also be obtained by matching points A and B in FIG.
FIG. 32 is a view showing a portion cut by two parallel straight lines AB 'and C'D of the developed view of the cylindrical body shown in FIG. 21 so that A and B' and D and C 'overlap. FIG. 33 is a developed view of a foldable cylinder formed by connecting left and right edges of FIG.
The cylindrical wall having the development shown in FIG. 32 can create a collapsible cylinder having a plurality of polygonal parts.
FIG. 33 is an exploded view of a collapsible cylinder having an arbitrary-shaped quadrilateral element (part).
In FIG. 33, when a straight line obtained by extending AF is AE, the folding condition is ∠BAE = ∠DAC = α. The value of α can be arbitrarily determined as α = 180 ° / N (N is a positive integer). For example, when N = 8, α = 180 ° / 8 = 22.5 °. Therefore, by setting ∠BAE = ∠DAC = α = 22.5 ° and setting the length of the AE to an appropriate arbitrary value, a foldable cylinder having an arbitrary-shaped part can be created.
4. Continuity of fold lines in spiral development
As described above, when the left and right ends of the spiral developed view are joined, the continuity of the folding line is not always satisfied at both ends of the developed view. When a developed view is given by a trapezoidal element as in the case of FIGS. 25 to 27, continuity can be maintained by appropriately selecting the upper base length Lu of the trapezoid in FIG.
FIG. 34 is an explanatory diagram of a method for maintaining continuity when both ends of a developed view are joined.
In FIG. 34, a point A is determined by drawing N trapezoidal elements in the direction of the main fold line (angle ψ) from the origin O as a base point. Assuming that the height of the trapezoid is h, the length OA = N {(h / tan θ) + Lu} for a regular N-gon. Draw m (even number) elements below the N-th trapezoidal element, and determine point B as shown in the figure. In order that the developed view is continuous for an arbitrary ψ, the point B needs to be on the X axis. Since AB = mh, the following equation (6) is obtained from tanψ = OA / OB.
Lu = {2N-m-tan} / tanθ {h / tan} (6)
That is, when Lu is properly determined by the equation (6), continuity of the left and right ends of the developed view in these cases can be obtained.
5. Verification of folding condition of cylinder with fold line
A typical example verifies whether or not the condition for closing in the circumferential direction when the cylinder having the folding line described above is folded (see Equation (5)) is satisfied.
In the cylinder given in FIG. 25, consider the folding line of the strip portion (small width D) at the lowermost end of this developed view. Here, there are 18 fold lines, and fold lines having the same inclination repeatedly appear every 6 lines from the left side. Therefore, they are formed of three sets of 6 fold lines. Using equation (4), the rotation angle of the axis by these fold lines is expressed by ψ (= π / 6) as the inclination angle.
ΘN = 2 {(α + ψ) -ψ + ψ-ψ + (α + ψ) -ψ} × 3 = 12α (7)
It becomes. Since α = π / 6, ΔT = 2π in equation (4), which satisfies equation (5). Thus, it can be seen that the closing condition is satisfied after folding.
In the case of FIG. 29A, the following equation is obtained by considering the rotation angles of the lowermost six parallelogram portions by the folding lines.
{T = 2} (α + β) −β} × 6 = 12α (8)
If α = π / 6 is used, ΔT = 2π, and the closing condition (see equation (5)) is satisfied. As can be seen from equation (8), it can be seen that ΔT does not depend on the β value.
That is, in the models of FIGS. 29 to 31, the condition for folding into a regular N-gon shape is α = π / N, and the angle β in the figures can be freely selected.
In the spiral model shown in FIGS. 23 to 31 described above, except for FIG. 28 (considering hexagonal folding), the inclination angle の of the valley fold line is all π / N. However, as seen in the example of FIG. 25, the inclination angle の of the main folding line is not limited to π / N as long as the continuity of the developed view can be satisfied.
6. Fabrication of foldable pseudo cylinder
The present inventor has examined the folding characteristics in the axial direction with a pseudo cylinder made of a polypropylene sheet having a thickness of 0.2 mm according to the above development view, and has confirmed that it is possible. When the spiral type folding model shown in FIGS. 25 and 27 is pressed by the material testing machine, the upper part of the cylinder is folded while the lower part stops while rotating.
Observation of the progress of these folding shows that the proposed model is capable of good folding and that the load required for complete folding is extremely low, 20-40N. (Diameter of the cylinder before folding; about 100 mm).
7. Summary of research on cylinders with fold lines
In the above description, a method of manufacturing a pseudo-cylinder that divides a developed view into triangular elements, trapezoidal elements, or quadrangles of an arbitrary shape and folds it into a regular N-gon shape, taking N = 6 (partly N = 3, 8) as an example Was explained. Unless the main fold line, which is difficult to satisfy the continuity of the left and right ends of the developed view, is composed of an odd number of trapezoidal elements, the fold angle at one node is (N−2) / N · By setting it to π, a folded structure can be manufactured for an arbitrary N value (N ≧ 3, an integer).
If the angle of the fold line is selected so as to satisfy the expression (5) and the length of the fold line is appropriately selected, it is also possible to manufacture a folded structure that is not a regular N-sided shape.
When the cylinder is made of a thin polymer sheet, it seems easy to mold it into a shape as shown in FIGS. 16B and 24B. Therefore, it is considered that a container such as a foldable PET bottle can be manufactured by molding in such a shape.
When the valley fold line forms a spiral shape, it is generally easier to expand and contract in the axial direction than that of the horizontal type. This seems to have to be considered in improving the folding structure.
(3) Conical folding structure with folding line
1. Basic relations for folding
When the conical wall constituting the foldable conical folding structure with a folding line is a one-contact six-fold line and a one-node four-fold line, the angle relationship between the folding lines to be folded at these nodes is shown in FIGS. 37.
FIG. 35 is a diagram showing the angular relationship between the folding lines satisfying the folding condition when the valley fold line is symmetrically inserted in the case of one
If the angle between the inserted valley fold lines is defined as θ and the angles α to δ are defined as shown in FIG. 35, the following equation (3) is established.
β-α = δ-γ + θ ………………………………… (3)
FIG. 36 is a diagram showing an angle relationship between folding lines satisfying the folding condition when the valley folding lines (V1) and (V2) are alternately inserted between the mountain folding lines (M1), (M2) and (M3). 58 is an explanatory diagram of folding conditions in the case of FIGS. 56B and 57 described later.
In FIG. 36, the angle between the X axis, which is an extension of the mountain fold line (M4), and (M1) and (M3) is α*, Β*And the angle between each folding line is θ1~ Θ4And The XY axis is set as shown in FIG. 36 with the node O as the origin.
The condition for folding in the Y-axis direction at the node O is derived in the same manner as described above. In the region where X <0, the vector in the same direction at the symmetric position of the X axis (points B and C) has the angle π (= Q) after being folded by the mountain fold (M4).2) And turn in the opposite direction.
Next, consider vectors of points D and E in an area where X> 0. The angle between the perpendicular (Q) to the X axis and the fold lines (M1), (V1), (M2), (V2), (M3) is q as shown in FIG.1~ Q5Then
q1= Π / 2 + α*,
q2= Π / 2 + α*−θ1,
q3= Π / 2 + α*− (Θ1+ Θ2),
q4= Π / 2-β*+ Θ4,
q5= Π / 2-β*
It becomes. The angle Q between these vectors due to this folding2Is given by the following equation (9).
Q2/ 2
= Q1-Q2+ Q3-Q4+ Q5
= Π / 2 + α*− (Θ2+ Θ4) ……………………… (9)
After folding, points B and D are still on the same plane, and the vector at this point points in the same direction.2Value and Q of negative area1= Π equal, then
α*= Θ2+ Θ4
Get.
α*+ Β*= Θ1+ ... + θ4
With,
β*= Θ1+ Θ3
Therefore, the folding condition in this case is expressed by the following equation (10).
α*= Θ2+ Θ4, Β*= Θ1+ Θ3 ............ (10)
FIG. 37 shows the case of one node 4-fold line. The folding conditional expression is obtained by the same procedure as above.
Q2/ 2 = q1-Q2+ Q3= Π / 2 + α-γ
Because
Q2= Q1= Π
And put
α = γ.
That is, when the mountain fold lines (M1) to (M3) are given, a valley fold (V1) occurs at a position of a γ value equal to an angle α formed between the X axis, which is an extension of (M3), and (M1).
2. Conical wall with fold line whose main fold line is parallel to the outside of the development
FIG. 38 is an enlarged view of a main part of a development view in a case where a development view of a cone whose main fold line is parallel to the outer side of the development view is composed of N isosceles triangles having a vertex angle of 2 °.
The valley fold line (dashed line) in FIG. 38 is called a main fold line. The vertex is 0, the points on the outer side are A, B, C, and D. A straight line is formed from these points at an angle α with the outer side, and the intersections are E, F, and G.
Lines that form angles α with the line segments EF and FG are drawn from the points E, F and G in the same manner as above, and their intersections are defined as H and I. With this drawing, the development view is divided by two types of isosceles triangle elements. O, H, B and O, I, C form a straight line from the symmetry, and a diamond pattern symmetrical to the left and right of the straight line OF is obtained. The straight line OF forms a right angle with the outer side BC. The folding line forming the node F corresponds to that in FIG.
∠CFG = ∠BFE = β, and in consideration of the symmetry at the node F, δ in FIG. Since the angle between the valley fold line EF and FG is 2 °, when θ = 2 °, the equation (10) becomes
β-α = Θ ………………………………… (11)
It becomes. Since ΔOFE and ΔOFG are isosceles triangles with a vertex angle of 2 ° (base angle π / 2 °), ΔHFI = γ*Then, the following equation (12) is obtained.
γ*+ 2α = π-2Θ …………………………… (12)
When folded at node F, the angle between the valley fold lines EF and FG is γ*-2α. If the valley fold line is folded in a regular N-gon shape, the angle formed by the valley fold line is (N−2) / N · π.
γ*−2α = (N−2) / N · π (13)
The α and β values satisfying the folding condition from the above equations (11) to (13) are given by the following equations (14).
α = π / 2N−Θ / 2, β = α + Θ = π / 2N + Θ / 2 (14)
Considering the case of N = 3, 2Θ = π / 6, α = π / 8 and β = 5π / 24 are obtained from Expression (14).
FIG. 39 is an explanatory view of a pseudo-cone wall having a development view of a pseudo-cone wall with a folding line obtained by using the value obtained by Expression (14). FIG. 39A is a development view, and FIG. 39B is a development view of FIG. 39A. It is a perspective view of the half-fold state of the conical wall with a folding line which has a.
FIG. 40 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line.
In FIG. 40, points on the outer side are represented by A, B, C, D,..., And a line forming an angle α with the outer side at each point is drawn on the upper right, and a line forming an angle δ is drawn on the upper left. Are E, F, and G (∠BOF = θ*). From these points, straight lines are drawn on the line segments EF, FG and the upper left at an angle α, and on the upper right at an angle δ, and their intersections are designated as H and I.
Points O, H, B and O, I, C form a straight line. An asymmetric diamond pattern is obtained on the left and right of the straight line OF. ∠BFE = β, ∠CFG = γ, and the intersection of EF and BC is J. OOBC and △ OCD and FOEF and △ OFG are isosceles triangles each having an apex angle of 2Θ, ∠DCJ = ∠GFJ = 2Θ, and ∠OFJ = ∠OCJ is obtained.
That is, points O, F, C, and J are on the same circle, and {CJF = {FOC = 2} −θ*It becomes. Focusing on ΔBFJ, the following equation is obtained.
β-α = 2Θ-θ* ………………………………… (15)
{CFJ = γ−2} obtained from the angular relation around the point F is converted to δ = {CFJ + (2} −θ) obtained from the angular relation of {CFJ.*) Yields the following equation (16).
δ−γ = −θ* …………………………… (16)
Θ in equation (16)*Is substituted into Expression (15), and considering that the angle between the valley fold lines EF and FG is 2 °, the following folding condition expression (17 ′) is satisfied.
β-α = δ-γ + 2Θ ........................ (17 ')
As before, ∠HFI = γ*In other words, the angle formed by the valley fold lines EF and FG when folded at the node F is γ*− (Α + δ). Considering the folding of a regular N-gon, this value is equalized with (N−2) / N · π, and γ obtained from a geometric relationship*By using + (α + δ) = π−2Θ, the following folding condition expression (17) is obtained.
(Α + δ) = π / N−Θ ………………………… (17)
When α and δ satisfying the expression (17) are selected, a foldable development view composed of scalene triangular elements is obtained.
FIG. 41 is a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line, where N = 3, 2Θ = π / 9, α = π / 9, and δ = π / 6. Of development (θ*= About 0.0688π).
FIG. 42 is a development view of a conical wall with a fold line when it is divided into a trapezoidal triangular element by a fold line having an angle α at the upper right and an angle δ at the upper left at the point F in FIG. , Δ values are the same as those in FIG. 41.
Even if the angle α is set to the upper right and the angle δ is set to the upper left at the point F in FIG. 40, a developed view that can be folded is obtained. The rectangle obtained here is a dashed parallelogram, and points F, I,...*Rotate with. The folding condition at the node is established in the same manner as in FIG.
FIG. 43 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line in the case of dividing by a trapezoidal element instead of dividing by the isosceles triangular element of FIG.
In FIG. 43, two straight lines (AC, BD) forming an angle α with AB from points A and B on the outer side are drawn symmetrically with respect to a straight line OI, and an apex angle φ*Points C and D are determined so that
∠DCE = r*And ∠DCB = ∠DCO + ∠OCF, ∠DCO = π / 2−φ*/ 2, {OCF = (π / 2−Θ) −α}*Is represented by the following equation (18).
Γ*= Π- (φ*/ 2 + Θ + α) ………………………… (18)
Since the line segment CF is a valley fold line, the angle between the mountain fold DC and the valley fold CF after folding by folding at the node C becomes Γ*This value is given by the following equation (19) using the equation (18).
Γ*−α = π− (φ*/ 2 + Θ + 2α) .................. (19)
Considering the case of folding in a regular N-gon, (Γ*−α) and (N−2) / N · π are equalized to obtain the following equation (20-1).
α = π / N- (φ*/ 2 + Θ) / 2 ………………… (20-1)
Since {HCF = 2} and AB and CD are parallel, ΔACH = α, and β = ΔACF is expressed by the following equation (20-2).
β = α + φ*/ 2 + Θ
= Π / N + (φ*/ 2 + Θ) / 2 ………………… (20-2)
At the point C, ∠ACH = ∠EAF = α, so that the folding conditional expression (17) is satisfied.
FIG. 44 is a view of a conical wall with a fold line, which is divided into an equilateral trapezoidal shape by a fold line and folded into a regular N pyramid, where N = 6, φ in FIG.*= Π / 36, 2Θ = π / 12 is an explanatory view of a pseudo-conical wall having a development view, FIG. 44A is a development view, and FIG. 44B is a half-fold of a conical wall with a folding line having the development view of FIG. 44A. FIG.
3. Conical wall with fold line where the main fold line is spiral
2. In the section, a development view in which a valley fold line is parallel to a bottom surface when a cone is formed has been described. Here, the folding in the case where the valley fold line serving as the main fold line has a spiral shape will be considered.
FIG. 45 is a view showing a development view of a conical wall with a folding line composed of N isosceles triangular elements (
Here, it is assumed that the mountain fold and the valley fold are periodically introduced, and the angles formed by the fold lines with the outer sides AB,... Are ζ, η (0 ≦ (ζ, η) ≦ π / 2).
When this strip is bent along these folding lines, it is bent in the circumferential direction by φ = 2 (ζ−η) N. Originally, the band plate was bent at an angle ψ = 2NΘ. Therefore, in order to join both ends of the band plate without gaps after folding, it is necessary that φ + ψ = 2π. This corresponds to the circumferential folding condition, which is expressed by the following equation (21).
φ + ψ = 2 (ζ−η + Θ) N = 2π (21)
FIG. 46 is an exploded view of a conical wall with a fold line having a simple, spiral exploded view consisting of three isosceles triangular elements. FIG. 47 is a top view when the development view of FIG. 46 is folded.
In FIG. 46, three radiations ((1) to (3)) and a group of lines ((4), (5)...) Parallel to the outer side are mountain fold lines. The valley fold line forms an angle α with the outer side. Considering that the angles β to δ in FIG. 46 are isosceles triangular elements (
β = π / 2 + Θ-α
γ = π / 2 + Θ + α
δ = π / 2-Θ-α
The valley fold line forming the spiral is bent by 2 ° every time it passes through one triangular element. When θ = 2Θ is set in the folding condition expression (17) and α to δ are substituted, it can be seen that expression (17) holds for an arbitrary α.
The α value is obtained under the condition of closing in the circumferential direction after folding, and in the case of folding in a regular N-gon shape, using ζ = α, η = π / 2-Θ in Expression (21), the following expression (22 can get.
α = {(N−2) / 2N} · π ………………………… (22)
In FIG. 46, three spirals (1) to (3) emerging from points A, F, and G are formed by the radial mountain fold lines in FIG.
Although this model gives a typical spiral pattern, it is folded down to the center in FIG. 46 without any gap, and thus it is difficult to practically use it as a method for folding a thin plate or film having a thickness.
48 is an explanatory diagram of a practical model obtained by modifying the model described in FIGS. 45 and 46. FIG. 48A is an explanatory diagram of a modification method, and FIG. 48B is an enlarged view of a main part of FIG. 48A.
In FIG. 48A, the points C and D are set at an angle 2θ around the center O on the circumference.*, And move to points E and F, respectively. Then, ∠CAE = ∠BDF = ... = ψ*And put.
By this operation, the congruent rectangles ABFE, BGHF,... Are periodically drawn on the same circumference.
In FIG. 48B, the valley fold line is set to AF, and angles α to δ and p and q are given as shown in the figure.
∠OAB = ∠OBA = π / 2ΘΘ
Is obtained, the following equation is obtained.
p = π / 2 − {+}*, Β = π / 2 + Θ−γ−ψ*,
δ = π / 2−Θ− (γ + ψ)*) ………………………… (23)
∠ACE = π / 2-θ*Therefore, paying attention to △ AEC, ∠AEC = π / 2−θ*−ψ)*Get. Considering that OOCE and △ OEF are isosceles triangles, and using ∠AEF = q = π- (∠OEC + ∠OEF + ∠AEC) obtained from the angular relationship around point E, the following equation (24) is obtained. .
q = π / 2 + 2θ*+ Ψ− + Θ, α = γ-2θ*
……………………… (24)
FIG. 49 is a view showing a state in which the figure ABGHFE formed by the folding line in FIG. 48A is sequentially folded along folding lines AF and BF. FIG. FIG. 49B is a view showing a state after the mountain fold is further performed at B′F (original line segment BF) in the state of FIG. 49A.
When each point is determined as shown in Fig. 49B, ∠AFB '= β, ブ ロ ッ ク FB'H "= δ.The two blocks are divided into the straight line AF in FIG. And B′H ″. Assuming that this angle is ψ as shown in the figure, ψ = π-2 (γ + ψ*). Β + δ = π−2 (γ + ψ) obtained from equation (23)*), The following equation (25) is obtained.
ψ = 2 (γ + ψ*) ……………………………… (25)
Considering the folding in a regular N-gonal shape, one of the inner angles is (N−2) π / N.
(Γ + ψ*) = (N−2) π / 2N (26)
Get.
FIG. 50 is a view showing a portion corresponding to the first-stage band plate and a portion corresponding to the second-stage band shown in FIG. 48A.
In FIG. 50, the second-stage drawing can be newly performed based on points E, F, and H in the same procedure as that performed in FIG. The rectangle groups in the second row are similar to those in the first row.
Next, the folding condition is examined by taking the point F in FIG. 50 as an example. From equations (23) and (24), β−α = π / 2 + Θ−ψ*+ 2θ*-2γ and δ-γ = π / 2-Θ-ψ*-2γ is obtained. That is, the following equation (27) is obtained.
β−α = δ−γ + (p−q) = δ−γ + 2 (Θ + θ*) ............ (27)
The angle between the fold lines (1) and (2) in FIG. 50 is 2 ° due to the periodicity, and similarly, the angle between the fold lines (2) and (3) is 2θ.*It is. That is, (1) and (3) are 2 (Θ + θ*Considering the angle of (), equation (27) shows that the folding conditional expression at the node F is satisfied.
FIG. 51 shows N = 6, γ + ψ in the fold line-shaped conical wall having the fold lines shown in FIGS.*= Π / 3, ψ*51A is an explanatory view of a pseudo-cone wall having a development view (2Θ = π / 18) when γ / 6 and γ = π / 6, FIG. 51A is a development view, and FIG. 51B is a development view of FIG. It is a perspective view of the state where the conical wall with a fold line was folded in half.
FIG. 52 shows N = 6, γ + ψ in the conical wall with a fold line having the fold lines shown in FIGS.*= Π / 3, ψ*= Π / 4, γ = π / 12 (212 = π / 6).
FIG. 53 shows an example in which the number of stages in the developed view of FIG.*FIG. 6 is a development view when the value of “” is increased.
In FIG. 53, in the case of a conical wall, ψ*+ Γ = 60 °. ψ*Under + γ = 60 ° ψ*And γ are divided. For each stage 各*And γ can be arbitrarily divided. In the conformal spiral, the pattern becomes smaller toward the center.*Is smaller.
FIG. 54 is a developed view showing the same conical wall as the folded conical wall having the developed view of FIG. 53.
FIG. 54 is a developed view of a conical wall having the same shape as that of FIG. In FIG. 54, the joining of both side edges is easier than in FIG.
FIG. 55 is a view when the second valley fold line in FIG. 50 is taken in an opposite direction to that of the first tier at an angle γ.
If the intersection of this valley fold line and OA (O; center) is K, then {KEO is}*And the newly obtained rectangle EFIK is similar to that of the first stage. The state of the folding line at the point F corresponds to FIG. When the mountain fold line (1) in FIG. 37 corresponds to the mountain fold line FH, θ in FIG.1~ Θ4Is θ1= Δ, θ2= Γ, θ3= Α, θ4= Β.
Since the line segments FH and FE in FIG. 55 form an angle of 2 °, α in FIG.*And β*Is shown in FIG.
α*= Δ + γ + 2Θ, β*= Α + β + 2Θ (28-1)
It becomes.
Using equations (23) and (24), α in the above equation*, Β*Is
α*= Π / 2-ψ*−Θ = β + γ
β*= Π / 2-ψ*−Θ−2θ*= Α + δ
.................. (28-2)
It becomes. These equations give θ1= Δ, θ2= Γ, θ3= Α, θ4Using = β, equation (10) is obtained, and the folding condition is satisfied.
Drawing a valley fold line in the opposite direction for each stage in this manner creates a repetitive spiral-shaped folding structure.
FIG. 56 is an explanatory view of a pseudo-cone having a development view in which the FIG. 51 is made into a repetitive spiral type. FIG. 56A is a development view, and FIG. 56B is a half-fold of a conical wall with a folding line having the development view of FIG. It is a perspective view of the state which carried out.
FIG. 57 shows 2Θ = π / 6, ψ*= [Pi] / 6, [gamma] = [pi] / 6;
4. Analytical study using conformal spirals
The two types of patterns formed by the folding lines in the above-described developed view are similar and become smaller toward the center.
58 is an explanatory view of a development view of a foldable conical wall with a folding line having a folding line along an equiangular spiral, FIG. 58A is an overall explanatory view, and FIG. 58B is an enlarged view of a main part of FIG. 58A.
The developed views shown in FIGS. 39A and 42 are generally expressed in a form as shown in FIG. 58A, where the angle formed by one pattern with respect to the center O is 2 °, similarly to the above-described geometrical treatment. You. This FIG. 58A is drawn as follows. First, line segments (1) and (2) are drawn in the upper right direction so as to form an angle ψ with the radiations OA and OI from the center O starting from the points A and I.
Next, line segments (4) and (5) are drawn from the points A and M in the upper left direction so as to form an angle φ with the radiation (ψ and φ values are α and δ in FIGS. 40 and 42, and ψ = π / 2). −Θ−α, φ = π / 2−Θ−δ). Assuming that the intersections of (1) and (5) and (2) and (4) are F and B, respectively, the points B and F are on concentric circles.
Similarly, when the above operation is performed at points B and F, points C, J and G are determined, and points D, K and H are sequentially determined. That is, the rows F, G, H,... Of points taken in the upper right direction from the point A always form an angle ψ with the radial direction, and the points A, B, C, D, E form an angle φ with the radial direction. It is drawn as follows. Point A. Assuming that a line connecting F, G, and H is a new curve (1) and a line connecting points A, B, C, and D is a new curve (4), these two curves are equiangular with the radial direction. It becomes a line going to the center.
That is, each of these points is on a conformal spiral emanating from the center O. 58A, (1), (2), and (3) are counterclockwise spirals, and (4), (5), and (6) are clockwise spirals.
As shown in FIG. 58A, when the angle formed by the line segments AB, BC,... With respect to the central angle is set to 2Θ ′, the angle formed by the line segments AF, FG, GH is 2 (Θ−Θ ′). The folding condition is examined using an enlarged view of two rectangles on the left and right of the point F (FIG. 58B). These rectangles are congruent, and the line segments BF and FG form a
α + δ = π- (φ + ψ) -2Θ …………………… (29)
Get. From the inner angle relation of △ ABF or △ MFN,
β + γ = π− (φ + ψ) …………………… (30)
Get. The following equations hold from equations (22) and (23).
β−α = δ−γ + 2Θ .................. (31)
Considering that the line segments BF and FG form an angle of 2 °, the above equation (3) holds.
That is, it is understood that the folding condition is automatically established when the folding line is drawn by the equiangular spiral.
When φ = ψ is FIG. 39A and φ φ, FIG. 42 corresponds. Radius R of points B and F1Is the radius of the development0Is given by the following equation using the sine law.
R1/ R0= Sin {2 (Θ-Θ ') + ψ} = p (32)
The radius of the point (C, J, G...) Of the second step from the outer circumference and the point (D, K, H.2, P3Given by ...
FIG. 59 is an explanatory view of a development view of the conical wall with a folding line when the spiral of FIG. 58 is reversed.
In FIG. 59, as in FIG. 58, the radial direction and the angle ψ are taken upward from the point A to the right and the angle φ is taken upward to the left. These are (1) and (2), respectively. From point J, draw (3) in the same way as (1) and from point K, draw (4) in the same way as (2). Intersection of (1) and (4) is point C, intersection of (2) and (3) Is point B. At this time, the angle formed by the line segment BC is 2 °.
Next, line segments BD and CD are drawn from points B and C in the opposite directions at similar angles ψ and φ, respectively. Intersection D is on radius OA. By repeating this, zigzag folding lines ACDFGI..., ABFEGH. Since ΔOBC is an isosceles triangle with a vertex angle 2Θ,
∠DBC = δ = π / 2-Θ-φ, α = ∠DCB = π / 2-Θ-ψ
……………………… (33)
Is obtained. The following equation (34) is derived by using the outer angle relationship between ΔOBA and ΔOAC.
∠CBA = γ = π / 2 + Θ− (φ + 2Θ−θ*),
∠BCA = β = π / 2 + Θ− (ψ + θ*) ………………… (34)
Expressions (15) and (16) are obtained from Expressions (33) and (34), and the folding conditions at all nodes are satisfied.
FIG. 41 corresponds to this case, and FIG. 39 can also be represented in this form.
FIG. 60 is an explanatory diagram of how to draw the developed view of FIG. 44A.
In FIG. 60, the line segments (1) and (2) are drawn from the points A and G at the same angle φ, and the line segments OB and OH taken symmetrically with respect to the perpendicular drawn from the point O to the base AG of △ OAG. Are assumed to be B and H.
Take φ in the opposite direction from points B and H, and let C and I be the intersections with OA and OG. By such operations, zigzag folding lines ABCDE... And GHLJ. The folding condition at each node is clarified in the description of FIG.
Further, it is easily understood that the developed view of FIG. 51A is a conformal spiral from the description of FIG.
FIG. 61 is an explanatory view of a pseudo-cone having an exploded view in which FIG. 44 is made into an equiangular spiral shape. FIG. 61A is an exploded view, and FIG. 61B is a half-folded conical wall with a fold line having the exploded view of FIG. 61A. FIG.
Exploded views forming an isosceles trapezoid in which the folding lines are arranged along the spiral as shown in FIGS. 61 and 61B can also form a foldable conical wall.
FIG. 62 is a developed view of a folding conical wall with a folding line in which the circumferential spiral of FIG. 51A is raised one step at the right end.
When the developed view of FIG. 62 is a conical wall, the right edge and the left edge are connected so that the right end points A, B, C,... And the left end points D, E, F, D overlap. I do.
As described above, the folding condition at the node is automatically established when the equiangular spiral or the inverted type equiangular spiral is combined, but the circumferential folding condition is the sum of the folding angles at each point in the circumferential direction. Must be set using FIG. 45 or the previous geometrical consideration so that is 2π.
The nodes on these developments are obtained by calculating the p2, P3… Can be determined from the intersection of the concentric circle and the radius.
5. Manufactured collapsible conical shell and its characteristics
Observation of the folding state of the conical shell of FIG. 51B manufactured in the developed view shown in FIG. 51A and the conical shell of FIG. 56B manufactured in the developed view shown in FIG. 56A using a polypropylene sheet having a thickness of 0.2 mm. did. As a result, it was found that good folding was possible as predicted by the origami model.
6. Consideration
Assuming mainly the case of N = 6, the creation of a conical structure that can be folded in the axial direction was geometrically studied using an origami model, and it was shown that this was possible. Here, since these conical shells are formed by folding lines, they are formed in a pseudo-conical shape, and it is difficult to expand the fan-shaped development view to a conical shape obtained by joining.
It is thought that these structures can be manufactured by connecting thin metal plates, etc., processed into triangular or trapezoidal elements with joints, etc. Seems to get.
Also, the folding mechanism shown here is considered to be a basic model of a large structure such as a foldable dome roof or a tent structure. There are likely to be many problems to overcome in these realizations, but adding another ingenuity to the proposed folding model would likely lead to new forms of processing and products.
7. Conclusion
In order to create an unfolded conical shell structure that can be folded in the axial direction, several new developments have been proposed and geometric folding conditions have been verified. It was shown that it was represented by a combination of conformal spirals. As a result of examining the folding characteristics using origami and thin polymer plates, it was confirmed that folding was possible as expected with all of the proposed models.
(4) Disc-shaped folding structure with folding line
By forming a fold line using the Archimedes spiral and the Bernoulli spiral (conformal spiral), it is possible to create a disk-shaped folding structure with a folding line that can be folded in the radial direction or the circumferential direction.
1. Basic relationship
FIG. 63 is an explanatory diagram of the simplest folding method for origami.
FIG. 63 shows a case where one contact point (black dot) is composed of four folding lines. Assuming that the mountain fold is (1), (2), (3) and the valley fold is (4), the angle α formed by the extension lines (5) and (2) of (1) and the fold lines (3) and (4) ) Can be folded when their angles are equal.
This folding condition is also interpreted as follows. A line segment bisecting the angle formed by the mountain fold lines (2) and (3) is defined as (A), and a line segment perpendicular to this is defined as (B). The angle between the valley fold line (4) and the extension (5) of (1) is bisected (at an angle β) by (A). At this time, the angle between (1) and (A) also becomes β. Assuming that (B) is a mirror surface, (2) and (3) can be regarded as incident light and (4) can be regarded as reflected light.
In other words, the intersection of two orthogonal straight lines considered as mirror surfaces is defined as a node, and at this point, two zig / zag fold lines are incident and reflected at an equal angle, respectively. Is satisfied. This is named "mirror rule" of the 4-fold line method.
2. Radial / circumferential folding method
FIG. 64 is an explanatory view of a development view of a disc-shaped folding structure with a folding line. FIG. 64A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 64B is an overall view.
As shown in FIG. 64A, consider a method of folding in the center direction by combining the folding line (1) of zig / zag toward the center direction and (2) in the circumferential direction.
N isosceles triangle elements (△ OAB, △ OBC...) Having a vertex angle of 20(2ΘN = 2π, base angle = π / 2Θ). Draw another sub-radiation OF, OG, OH... Rotated from the main radiation OA, OB, OC... Constituting △ OAB, △ OBC. A straight line is drawn from the outer points A, B, C... So as to form an angle φ with the main radiation, the intersections with the sub-radiation are F, G, H.1And
Concentric circles (radius R2) Are on the original radiation OA, OB, OC. With such a procedure, a zig / zag folding line is drawn in the radial direction. The fold lines in the circumferential direction, FG, GH, ... and IJ, JK rotate around the center at an angle of 2 ° due to symmetry.
Assuming that the point of intersection of the extension line of the line segment OG and the outer peripheral circle is point E, △ OBE becomes an isosceles triangle with a vertex angle 2θ, and ∠OBE = (π / 2) −θ.
Since {OBC = (π / 2) −}, the following equation (35) is obtained.
∠CBE = Θ-θ ……………………………………… (35)
Using 式 OBG = φ as p≡∠BGE and considering the external angle relationship of △ OBG, the following equation (36) is obtained.
p = φ + 2θ ……………………………………… (36)
∠GBC = (π / 2) −Θ−φ≡α
Is defined, and the following equation (37) is obtained by using the above equation (36).
p = (π / 2) − (α + Θ) + 2θ (37)
Next, the folding condition at the point G will be considered.
Assuming that the angle between the extension line of the line segment GH and the line segment GB is ζ, the folding condition at the point G is
ζ = ∠FGJ
Given by
ζ = π-∠EGH-p = π- (π / 2 + Θ) -p = α-2θ
Therefore, the folding condition at the point G is expressed by the following equation (38) as β≡∠FGJ.
β = α-2θ ………………………………… (38)
If we define ∠JGO≡q,
q + β = (π / 2) −Θ
From the following equation (39) is obtained.
q = (π / 2-Θ)-(α-2θ)
= Π / 2- (α + Θ) + 2θ …………………………… (39)
From Expressions (37) and (39), p = q (this relationship at point G corresponds to the establishment of a mirror law with the radiation OE as a mirror surface).
Next, when ∠BJG≡r is set in △ OJG, r = q + 2θ is obtained. The folding condition at the point J is given by r = s (∠OJP≡s), considering the line segment OB as a mirror surface. Since ∠OJK = π / 2Θ = ΘOJP + ∠PJK, if ∠PJK≡γ, γ is given by the following equation (40).
γ = (π / 2-Θ) -s
= (Π / 2-Θ)-(q + 2θ)
= Π / 2-{-2θ- {π / 2- (α + Θ) + 2θ} = α-4θ (40)
If the “swing angle” of the zig / zag fold line in the radial direction is set to 2θ, the fold line BGJP in the radial direction becomes β = α−2θ, γ = α, where α is the angle at the point B on the outer side. A value obtained by subtracting the angle by 2θ, such as −4θ.
When the two main and sub radiations (OB and OG) are considered as mirror surfaces, the relationship between the incident angle and the reflection angle is as follows.
p = q = π / 2− (α + Θ) + 2θ = φ + 2θ,
r = s = π / 2 (α + Θ) + 4θ = φ + 4θ (41)
And the angle is increased by 2θ.
Disk radius OB = R0, The length of the line segments OG, OJ, OP is R1, R2, R3When the sine theorem is used for △ OBG, △ OGJ, the following equation (42) is obtained.
R1/ R0= Sinφ / sin (φ + 2θ),
R2/ R0= Sinφ / sin (φ + 4θ),
R3/ R0= Sin φ / sin (φ + 6θ) (42)
After obtaining the primary and secondary radiation groups from the center, give φ to give radius R1/ R0, R2/ R0If concentric circles are drawn, and these intersections are used as nodes, a developed view that satisfies the folding condition at all nodes is obtained.
FIG. 65 is an enlarged view of a development view of the disc-shaped folding structure with a folding line shown in FIG. 64B.
FIG. 66 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 65 in a half-folded state and a small amount of folding.
FIG. 67 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 65 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 68 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with folding lines having the developed view of FIG. 65 is completely folded.
The disk-shaped folding structure S with a folding line shown in FIGS. 65 to 68 has a circular hole Sa formed at the center in the developed view shown in FIG. The inner diameter of the circular hole Sa becomes smaller as it is folded from FIG. 65 to FIG. 66, FIG. 67, and FIG.
In FIG. 65, in the disc-shaped folding structure S with a folding line, a number of mountain fold lines M having a convex upper surface and a number of valley fold lines V having a concave shape are formed in a half-fold state.
At a node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of four fold lines of three mountain fold lines M and one valley fold line V intersect. Then, the number of mountain fold lines M intersecting at each node = 3, the number of valley fold lines V = 1, and the difference is 2 (= 3-1). That is, the folding line pattern of the foldable circular colored sheet is a one-node four-fold line. The fold lines are formed along a plurality of conformal spirals so as to satisfy the folding condition of the circular sheet.
The disk-shaped folding structure S with a folding line shown in FIGS. 65 to 68 has a beautiful shape according to the amount of folding when configured from a colored sheet or the like that can be folded. The colors seen in the image also change. As for the disc-shaped folding structure S with a folding line, a large one can be used as an upholstery and a small one can be used as a body decoration such as a brooch.
FIG. 69 is an explanatory view of a development view of the disc-shaped folding structure with a folding line when the swing angle of the folding line of zig / zag in the radial direction is increased as approaching the center, and FIG. 69A is for explaining the folding conditions. 69B is an overall view of FIG.
When a zig / zag fold line is drawn at the same swing angle, the interval between the fold lines is sharply reduced as the position approaches the center. Therefore, consider increasing the swing angle gradually (FIG. 69A).
When the folding lines BG and GJ are drawn at the initial swing angle 2θ, p = q and r = p + 2θ. Next, when s = r from the point J and the swing angle is, for example, 4θ, the angle t in FIG. 69 becomes s + 4θ. At the point P, a line segment PQ is drawn at an angle t = u based on the mirror rule, and the point Q is determined. When the folding lines are sequentially obtained in accordance with the mirror surface rule, the angular relationship when the swing angles are 2θ, 4θ, and 6θ is given by the following equation (43).
p = q = π / 2− (α + Θ) + 2θ = φ + 2θ,
r = s = φ + 4θ, t = u = φ + 8θ (43)
Given by Line segment OG = R1, Line segment OJ = R2... can be formulated by the same procedure as that for obtaining the equation (8).
FIG. 70 is an exploded view of a disc-shaped folding structure with a folding line in the case where the swing angle of the folding line of zig / zag in the radial direction is increased toward the center and the folding line in the circumferential direction is also zig / zag. 70A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 70B is an overall view.
In FIG. 70A, the radius R0And R0 *(R0> R0 *) Are drawn alternately, and the sub-rays OF, OG... Shifted by 2θ from these are drawn. Here, F, G, and H are the intersections of line segments drawn from points A, B, and C at an angle φ with the main radiation and the sub-radiation. In this way, when drawing according to the mirror surface rule, the folding condition is satisfied at all nodes.
64B, N = 36 (2Θ = 100), and FIGS. 69B and 70B are divided into N = 18. The folding line method was used up to the eighth stage from the outer periphery. In the central part, a mountain fold and a valley fold line facing the center were alternately provided to avoid a blank area in the central part. 3. Folding combining Archimedean spiral winding and radial folding
FIG. 71 is an explanatory view of a conventionally known winding method in which the intersection of the spiral folding lines is on the Archimedes spiral.
In FIG. 64A, it is considered that the folding line zig / zag in the radial direction is eliminated.
In FIG. 71, the blank area at the center is indicated by a regular N-gon. A perpendicular is drawn from the vertex B of the regular N-gon to the side AB, and the intersection of the perpendicular and the folding line AF ((1)) is defined as C. A line segment CD is drawn so as to be symmetrical to the folding line (1) () ACD = 2π / N).
As described above, when N fold lines are drawn from the vertices of the regular N-gon so as to be symmetrical each time the fold line is intersected, a spiral pattern at equal intervals is obtained. It is easy to see that the intersection of the radial fold line and this helical fold line is on the Archimedean spiral centered on the center.
This is a basic form of the folding (winding) method proposed by Guest et al.
FIG. 72 is a view showing a new folding line considered by the present inventor. FIG. 72A is a folding line in which the folding line (1) in the radial direction has one bending point and the spiral is reversed at this bending point in FIG. FIG. 72B is a diagram showing a line, and FIG. 72B is a diagram in which the outside of the bending point of FIG. 72A is replaced by a method of folding in a radial direction.
When a large number of bending points are introduced into the folding line in the radial direction as shown in FIG. 72A, a new folding (winding) structure is created in which the spiral of Archimedes is combined with the developed view of FIG. 64B.
In the case of FIGS. 72A and 72B, when N is set to a large value (N> 20), the interval between the folding lines becomes fine, so that the folding angle becomes extremely small at the time of winding, and this is replaced by elastic deformation in practical use. It becomes possible. For winding a polymer film or fabric having a low elastic modulus, only the main folding line is sufficient, and the introduction of the Archimedes spiral is practically formal.
4. Folding method by conformal spiral style
Folding in a conformal spiral manner refers to a folding method having a straight fold line formed along the conformal spiral.
Here, a method of folding a circular film using a conformal spiral will be described.
4.1 Basic relational expressions
FIG. 73 is an explanatory diagram of fold lines when forming a fold line for folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) in a radial direction and a circumferential direction along an equiangular spiral.
As shown in FIG. 73, the circular film is divided at equal angles by radial radiation from N centers and is replaced by N isosceles triangular elements (要素 OAM, △ OMN...) Having a vertex angle of 2Θ (2Θ ·). N = 2π). Each point is defined as shown in the figure. From the point A on the outer side, a straight line forming each line of the radiation and each φ is drawn, and an intersection of the radiation (OM) rotated by 2 ° at the central angle is defined as a point B.
With the point A as a starting point, a straight line forming φ with the radiation OA is drawn, and an intersection with the radiation OM rotated by 2 ° is set as B. Next, a straight line forming an angle χ with the radiation OM is drawn, and an intersection C with the radiation ON rotated by 2Θ is determined. Next, points D, E... Are determined by taking angles φ and χ alternately in the same procedure. This zigzag line is defined as (1). Here, the angle between the line segment AB and the base of the isosceles triangle is defined as β. That is, β≡90 ° −Θ−φ. The angle between the line segment BC and the MN (that is, the angle between the line segment BB 'drawn from B in parallel with the MN and the line segment BC) is defined as γ. γ = (90 ° −Θ) −χ. The value of γ is positive when C is on the same side as the center O with respect to the line segment BB ′, and negative when C is on the opposite side to the center O. When γ = 0, the line segments BC and MN are parallel.
The radius of the circular plate is R0When the sine theorem is used for △ OAM, the length of the radius of the point B (OB) ≡R1Is given by the following equation (44).
R1/ R0= {Sin φ / sin (φ + 2})} ≡p (44)
In addition, the radius length (OC) of the point C is represented by R2When the sine theorem is used for △ OBC, R2/ R1Is represented by the following equation (45).
R2/ R1= Sinχ / sin (χ + 2Θ) ≡q ……………… (45)
That is, R2/ R0The following equation (46) is obtained by using equations (44) and (49).
pq = R2/ R0
= Sinφ · sinχ / {sin (φ + 2Θ) / sin (χ + 2Θ)}
............ (46)
That is, the radius of the circular film at points D, E, F...2q, p2q2, P3q2.. Are given by values obtained by alternately multiplying p and q.
Now, assuming that a line (2) connecting the points A, C, E, G,... Giving the lower limit of the zigzag line (1), the dimensionless radii of these points are 1, pq, (pq), respectively.2, (Pq)3,..., Each of these points is given by the intersection of a conformal helix and a ray drawn every 4 °. The line (3) connecting the points B, D, F, H,... Giving the upper limit of the zigzag line is also given by the intersection of the conformal spiral and the radiation.
FIG. 74 is a basic explanatory diagram of a folding line formed along a conformal spiral while folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) around the central axis while folding the film in the circumferential direction.
Next, as shown in FIG. 74, points P and Q that are advanced clockwise by an angle of an odd multiple of 2 ° (described later) from the start point A of the folding line (1) are determined, and from these points, points (1) and (1) are completely determined. Similarly, zigzag folding lines (4) and (5) are drawn.
At this time, the fold lines (1) and (5) are alternately determined with the mountain fold line, and the fold line (4) is alternately determined with the valley fold line.
Points on the folding line (1) are named I, J, and K, points on the folding line (4) are named R, S, and T, and points on the folding line (5) are named Q, U, and V as shown in the figure. The points Q, R, I and U, S, J on the radiation, which are displaced counterclockwise by 2 °, are connected by straight lines, and they are connected to another folding line group (6), (7), (8). ).
As shown in FIG. 74, when points P, Q,... Are taken every five isosceles triangular elements, the number of zigzags n (one zigzag once, n = 1) is changed to zigzag when n = 2. Since it is repeated twice, it proceeds counterclockwise through five isosceles triangles (for example, if zigzag is repeated twice along the folding line (4) from point P in FIG. 74, it reaches point R, and from point Q Intersects with the folding line (6) that has come out. If the isosceles triangle passing through the folding line (6) is included, it means that it has advanced counterclockwise through five isosceles triangles.)
The dimensionless radius of the points Q, R, I ... is 1, (pq)2, (Pq)4△ OQR and △ ORI in the figure are similar.
That is, the new folding line groups (6) to (8) also become equiangular spirals toward the center O. Assuming that the angle between the QR of the fold line (6) and the PE of the fold line (9) and radiation is φ, α in the figure is α = (90 ° −Θ) −φ. The angle between the outer side (the base of the isosceles triangular element) is α.
The zigzag folding line (4) reaches the point R in the figure by repeating the zigzag n times (n = 2 in FIG. 74). At this time, the radius of the point R is (p · q)nGiven by
On the other hand, since the angle formed by the spiral (6) emitted from the outer side point Q and the radiation is ψ, the value of the dimensionless radius giving the point R is represented by sinψ / sin (ψ + 2Θ). If this value is equalized with equation (46), the following equation (47) is obtained.
pnqn
= [Sinφsinχ / {sin (φ + 2Θ) sin (χ + 2Θ)}]n
= Sinψ / sin (ψ + 2Θ) …………………………… (47)
The above equation (47) is the angular relationship to be satisfied between the spirals (1), (4), and (5) which turn clockwise and move toward the center, and the spirals (6) to (8) which cross them and rotate counterclockwise. Is given.
4.2 Folding conditions
As described above, it is assumed that the equiangular spiral is bent every 2 °. Assuming that a point S in FIG. 74 composed of the
FIG. 75 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 75 is an enlarged view of FIG. 2 around points S and U. At the point S, since {OSJ =}, {SJR = {+ 2}. Since ∠ORS = φ, considering △ JSR, ∠JSR = π− (ψ + 2ψ) −φ. Assuming that an extension of the line segment JS is SS ', the following expression is obtained: {S'SR = π- {JSR = {+ 2} + φ].
If {USQ = {+ 2} is used, {TUS = π−χ− {USQ = π−χ − {− 2}}. When ∠S′SR = ∠TUS is set according to the folding condition, the following equation (48) is obtained as the folding condition at the point R.
2ψ + φ + χ = π-4Θ ……………………… (48)
As is clear from FIG. 75, the angle relationship of the point U is the same as that of the point S, and therefore the expression (48) is a folding condition. That is, when Expression (48) holds, the folding condition holds at all nodes.
FIG. 76 is an explanatory diagram of folding conditions when forming a fold line along a conformal spiral while folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) around a central axis.
As shown in FIG. 76, when the χ value is larger than π / 2−Θ, that is, when the fold line is directed upward at points B, D, as shown in FIG. Conditions are given.
4.3 Continuity of spiral group in circumferential direction
In the above, the folding condition was obtained, but these spiral groups are equally distributed around the central axis, and a condition for maintaining the continuity of the spiral is derived. It is assumed that the zig / zag spiral (folding line (1)) starts m times from the outer peripheral point every n n isosceles triangle elements.
At this time, these start points rotate (2n + 1) · (2Θ) around the center (n: an integer). That is, the relationship between the number N of isosceles triangle elements and these values is given by (2n + 1) m = N. In the case of a circular film, it is necessary to divide the central angle 2π equally into (2n + 1) m.
That is, the division angle (vertical angle of the isosceles triangle element; 2 °) for satisfying the continuity is given by the following equation (49).
2Θ = 2π / {(2n + 1) · m} ……………………… (49)
Only by dividing the circular membrane in this way, the condition that the continuity of the m spiral groups is satisfied in the entire area of the membrane is achieved.
By using φ = π−2 {− {− 4} obtained from Expression (48) for Expression (47), the following Expression (50) is obtained.
(Pq)n
= [Sin (2ψ + χ + 4Θ) ・ sinχ / {sin (2ψ + χ-2Θ) sin (χ + 2Θ)}]n
= Sinψ / sin (ψ + 2Θ) ……………………………………… (50)
By giving 2Θ and χ value that are divided so as to satisfy Expression (49), ψ that satisfies Expression (50) can be calculated by numerical calculation. Further, the β value is also obtained by the equation (48), and a developed view is drawn by a spiral folding line that satisfies the folding condition at all the nodes.
4.4 When bending the sub-fold line at an arbitrary rotation angle (φ = φ)
In the above, a development view is obtained in which the circular film is equally divided into N isosceles triangular elements having a vertex angle of 2 °, and the folding line is bent every time these elements are passed. In the case of FIG. 76, in the special case where the m spirals are always bent upward at an equal angle (φ = χ), a configuration of another folded development is possible.
FIG. 77 is an explanatory diagram of folding conditions when the main fold line is bent at an equal angle to radiation.
Points A, B, C and A ', B' on the outer circumference of the circle are determined as shown in FIG. A fold line (1) rising rightward is drawn from point A, and a fold line (2) rising leftward is drawn from point B. (1) is the central angle 2θ1(Angle of the string AA '), (2) is the central angle 2θ2(The angle formed by the string A'B) and intersect at the point D. The fold line (1) is at an angle 放射線 (the angle α between the outer side AI) and the fold line (2) is the radiation from the center. And the angle φ (the angle β with the outer side BI).
The folding condition at point D is considered below.
∠ADA '= φ + 2θ1, ∠BDB '= ψ + 2θ2
It becomes. If the extension point of BD is H,
∠ADH = π-{(φ + ψ) + (θ1+ Θ2)}
It becomes.
Since ∠FDO = φ and ∠GDO = ψ,
{FDG = φ +}
It becomes.
When the folding lines (2), (1), and (3) are mountain-folded, GD ((4)) is a valley-folding line, and the folding condition at the point D is as follows: ∠ADH and ∠FDG are equalized. 51) is obtained.
φ + ψ = π / 2−2Θ or (α + β) = π / 2 (51)
OD to R1Then, if the sine theorem is used for △ OAD, the following equation (52) is obtained.
R1/ R0= Sinψ / sin (ψ + θ1) ............ (52)
On the other hand, the following equation (53) is obtained for △ OBD.
R1/ R0= Sinφ / sin (φ + θ2) ………………… (53)
Both of these values give the radius of the point D. If these values are equalized and the above φ = π / 2-{-2} is used, the following equation (54) is obtained.
sin (β-θ1) / Sin (β + θ1)
= Sin (π / 2−θ2−β) / sin (π / 2 + θ)2−β)… (54)
θ1, Θ2Is given, φ that satisfies Expression (53) is determined by numerical calculation. Ψ is obtained from Expression (51), and by using these values, a developed view that satisfies the folding condition at all nodes is obtained.
4.5 Application to the manufacture of conical shells
In FIG. 74, it is assumed that the zigzag spiral (folding line (1)) has m lines, and the angle formed by the starting point on the outer side is (2n + 1) · (2 °). In the case of a disc, (2n + 1) · m · (2Θ) = 2π, but if the value of (2n + 1) · m · (2Θ) is smaller than 2π, a cone develops, and in this case also the folding is performed. Is possible.
5. Examples of folding products
FIGS. 78 to 80 show a developed view obtained by the above-described theory and a folded example thereof.
FIG. 78 shows an example of folding around the center with two zigzag spirals (m = 2) as folding lines, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 20 °.
FIG. 79 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 78 is an example of a folded development view when γ = 0 °, showing an example in which the angle of the folding line with respect to the radiation is different from FIG. 78.
FIG. 80 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 10, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 42, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
78 to 80 are 280 = 20 °, 20 ° and 180 ° / 21, respectively, and these values and the γ value determined by χ (γ = χ−90 + Θ) are respectively γ = π / 9, 0 and 0 was given, and the ψ value satisfying the equation (50) was obtained by numerical calculation. When this ψ value is substituted into Expression (48), φ is determined.
From α + ψ = 90−Θ and β + φ = 90−Θ, the values of α and β in FIGS. 78 to 80 can be obtained. For example, in FIG. 78, α = 69.763..., Β = 20.474.
In the examples of FIGS. 78 to 80, the circular film whose main fold line is formed of two spirals is folded to a new plane. In the state of the side surface after folding in FIGS. 78 and 79, when the γ value increases, the central portion is folded in a shape protruding upward. This is advantageous during the operation of folding / unfolding the structure. When FIG. 79 and FIG. 80 are compared, the larger the number of divisions, the smaller the folding.
FIG. 81 shows an example of folding around the center using two zigzag spirals (m = 2) as folding lines, where n = 4, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 18, It is a figure which shows the example of the development view of the disk-shaped folding structure with a folding line in case of (gamma) = 0 degree.
FIG. 82 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 81 in a half-folded state with a small amount of folding.
FIG. 83 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 81 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 84 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 81 is completely folded.
81 to 84 folds a circular sheet (a disk-shaped fold structure with a fold line) developed as shown in FIG. 81 along the fold lines M and V. 82 in the half-fold state where the folding amount is small, and the state shown in FIG. 83 is obtained when the folding amount is increased. FIG. 84 is almost folded, and when completely folded, it is folded on a plane.
Since the shape of the folding lines M and V of the disc-shaped folding structure S with folding lines in FIGS. 81 to 84 is different from that in FIGS. In this case, a shape change and a color change different from those in FIGS. 65 to 68 can be obtained.
Like the disc-shaped folding structure S with the folding line, the disc-shaped folding structure S with the folding line can be used as an upholstery with a large size, and can be used as a brooch or the like with a small size. It can be used as a decoration.
FIGS. 85 to 87 show development views in the case of three spirals, four spirals, and one spiral.
FIG. 85 shows an example of folding around the center using four zigzag spirals (m = 4) as folding lines, where n = 7, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 60, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 86 shows an example in which three zigzag spirals (m = 3) are used as folding lines and folded around the center, where n = 8, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 51, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 87 shows an example in which one zigzag spiral (m = 1) is used as a fold line and folded around the center, where n = 10, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 21, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
When four main fold lines in FIG. 85 are spirals, the main fold lines are folded in a rectangular shape, and when three main fold lines are spirals in FIG. 86, the main fold lines are folded in a triangular shape. In the case of one spiral shown in FIG. 87, the spiral is wound around the central axis.
When γ = 0 ° and α and β values are obtained in the same manner as described above, the following is obtained.
In FIG. 85, γ = 0 °, α = 75.432..., Β = 29.132.
86, γ = 0 °, α = 76.233..., Β = 27.533.
In FIG. 87, γ = 0 °, α = 76.714..., Β = 26.572.
FIG. 88 shows an example in which four zigzag spirals (m = 4) are used as folding lines and folded around the center, where n = 4, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 60, It is a figure which shows the example of the development view of the disk-shaped folding structure with a folding line in case of (gamma) = 0 degree.
FIG. 89 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 88 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is small.
FIG. 90 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 91 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 is completely folded.
The disc-shaped folding structure S with a folding line shown in FIGS. 88 to 91 has a circular hole Sa formed at the center in the developed view shown in FIG. The inner diameter of the circular hole Sa becomes smaller as it is folded from FIG. 88 to FIG. 89, FIG. 90, and FIG.
The disc-shaped folding structure S with a folding line shown in FIGS. 88 to 91 folds a circular sheet (a disc-like folding structure with a folding line) developed as shown in FIG. 88 along the folding lines M and V. In the half-fold state where the amount of folding is small, the state is as shown in FIG. 89. When the amount of folding is increased, the state shown in FIG. 90 is obtained. FIG. 91 shows the fully folded state in the fully folded state.
88 to 91, the shapes of the folding lines M and V are different from those of FIGS. 65 to 68 and FIGS. 81 to 84, so that the foldable colored sheet is provided. In such a case, a change in shape and a change in color different from those in FIGS. 65 to 68 and FIGS. 81 to 84 can be obtained.
FIG. 92 is a developed view in the case where the number of spirals serving as main folding lines is large (m = 12).
In FIG. 92, m = 12 and n = 1, and the disk is divided into 36 equal parts. When γ = 25 ° is given and α and β are obtained in the same manner as described above, the following is obtained.
α = 55.270 °, β = 44.46 °.
If the number of divisions of the central angle is doubled in this folding, the folding efficiency is reduced by half, but the number of folding lines is increased, which is not suitable for engineering. This is rather interesting from a modeling point of view.
FIG. 93 is a developed view composed of two types of conformal spirals based on FIG. 77. Division number N = 12, θ1= Π / 180, θ2= 29π / 180, and φ is approximately π / 18. When the developed view of FIG. 93 is folded, it is satisfactorily wound around the center in a vertically symmetric manner. FIG. 93 suggests that these fold lines are replaced by elastic deformation during winding because the sub-fold lines are fine.
Based on the developed view of FIG. 93, a circular stainless thin plate (thickness t = 0.05 mm, radius R = 140 mm) was cut into 12 pieces along a main fold line, and this was joined with a transparent kraft film. Was produced. This can be wound up in the same manner as that of FIG. 93, and it can be seen that it can be stored only by the main folding line without introducing a fine sub-folding line.
FIG. 94 is an exploded view of a disc-shaped folding structure with fold lines provided with alternating mountain fold lines and valley fold lines.
In FIG. 94, a disc-shaped folding structure S with a folding line has a mountain fold line M along an equiangular spiral toward the center from a point at which the outer periphery is equally divided into N (N is a positive integer and N ≧ 4). A valley fold line V is formed along an equiangular spiral from the point at which the equally-divided outer circumference is further divided into two equal parts.
The disk-shaped folding structure S with a folding line having the development view shown in FIG. 94 can be folded and developed by a simple folding line, and can be deployed by elastic deformation, so that it can be self-deployed. Since the fold line group becomes fine at the center, it is necessary to engineeringly combine it with the folding method such as the above-mentioned method, except for a soft and thin cloth or rubber.
FIG. 95 shows the development of a disk-shaped folding structure with fold lines in which mountain fold lines and valley fold lines are provided alternately, and the circumferential lengths of the valley fold line and the left and right mountain fold lines are different on the left and right. FIG.
In FIG. 95, a disc-shaped folding structure S with a folding line has a mountain fold line M along an equiangular spiral toward the center from a point at which the outer periphery is equally divided into N (N is a positive integer and N ≧ 4). The valley fold line V is formed along the equiangular spiral from the point where the formed outer periphery is further divided into two at an appropriate division ratio. The equiangular spiral in FIG. 95 is wound counterclockwise from the center toward the outer periphery, and the angle between the valley fold line V and the right-hand ridge fold line M is β, and the left fold fold line M is If α is an angle, α> β.
In this case, when folding along the folding line of the disc-shaped folding structure S with a folding line, the outer peripheral portion is folded while being shifted downward in the axial direction.
FIG. 96 is a view in which a fan-shaped portion between adjacent mountain fold lines in FIG. 95 is removed.
When the outer edges of both ends in the circumferential direction in FIG. 96 are connected so as to overlap, a conical wall is formed. This conical wall can also be folded along the mountain fold line M and the valley fold line V. This conical wall is also folded while its outer peripheral portion is shifted downward in the axial direction.
(5) Applications of folding structures with folding lines
Based on the results of the above-mentioned folding method for flat plates and cylinders, the results of basic research aimed at their practical application will be described. Here, the following points are mainly described.
(A) Modeling of a folding method for creating a high-rigidity, high-strength core material by bending a flat plate in a zigzag manner to make it three-dimensional, and a processing method thereof.
(B) A cylindrical deployment structure model with a simple mechanism devised based on the folding characteristics of the cylinder in the axial direction.
The former considers not only the creation of high-strength members for aerospace, but also the realization of reuse of waste paper and the like, and the latter considers the use for consumer such as shooters.
1. Folding and non-folding conditions
97 is an explanatory diagram of the folding condition of the sheet-like member, FIG. 97A is a developed view before folding, and FIG. 97B is a diagram showing a state where the sheet-like member is folded along a folding line in FIG. 97A.
Consider the circular thin flat paper shown in FIG. 97A, the center is O, the line segments OA, OC, OD are mountain-folded, and OB is valley-folded. Angles formed by these line segments are set as α to δ as shown in FIG. 97A.
Now, when OB is folded in a valley, coordinate axes are defined as shown in FIG. 97B, and a line segment OA is taken on the X axis, the coordinates of points B, C, and D are (-cosβ, sinβ, O), (x, y, z) and (−cos α, sin α, O).
The angle between the line segments OB and OC is γ, the angle between the line segment OD and OC is δ, α + β + γ + δ = 2π, x2+ Y2+ Z2If = 1 is used, the z coordinate of the point C is given by the following equation (55).
(1-z2) Sin (α-β)
= Cos2γ + cos2δ-2 cos γ cos δ cos (α-β)
............ (55)
Since the coordinates of the point C are determined by the equation (55), the angle between the plane OBC and the bottom surface (xy plane) is obtained. If z = 0 in equation (55), the condition for folding is satisfied.
When z = 0 and δ is deleted from the right side and compared with the left side, the following equation (56) is obtained.
cos2(Α + β + γ) + cos2γ = cos2α + cos2β,
cos (α + β + γ) · cosγ = cosαcosβ
……………………… (56)
The relationship satisfying the two equations (55) and (56) is given by the following equations (57) and (58).
α + γ = π ………………………………………… (57)
β + γ = π ……………………………………… (58)
Since Expression (58) is a condition for folding a circular plane into two, Expression (57) is employed here as a folding condition.
A structure formed in a state where the folding condition is satisfied has low stability, and a structure in which the folding condition is not satisfied generally has a high stability as a structure. Therefore, in this report, the condition (a) is mainly used for non-folding, and the condition (b) is used for folding.
2. Modeling core materials
2.1 Origami model
For the creation of core materials using origami models, the concept has already been proposed by Miura. A typical example is a double corrugated core (DCC) based on a flat plate folding method (miura ori).
FIG. 98 is an explanatory diagram of a DCC (double corrugated core), and is a diagram in which the DCC is developed.
FIG. 99 is a diagram showing the vertical folding line group of FIG. 98 as zig / zag.
In these, the nodes are composed of four fold lines, and the folding condition is satisfied at all the nodes. Therefore, when subjected to surface pressure, these cores are structures that are expanded to the original plane, and are unstable.
In order to avoid this, it is essential that the upper and lower surfaces of the core are firmly joined to the surface material. However, since the joint is not a surface, the bonding technique is considered to govern the success or failure of this structure.
100A is an explanatory view of a newly devised model of a core having a joint, FIG. 100A is a developed view, FIG. 100B is a plan view of the developed view of FIG. 100A in a half-folded state, and FIG. 100C is an expanded view of FIG. 100A. It is an external view of what folded the figure and made it three-dimensional.
FIG. 101 is an explanatory view of another model of a newly devised core having a joint. FIG. 101A is a developed view, FIG. 101B is a plan view of the developed view of FIG. 101A in a half-folded state, and FIG. 101C is FIG. 3 is an external view of a three-dimensional view obtained by folding the development view of FIG.
It can be seen that these have large joints, with the part A being the upper surface and the part B being the lower surface. Here, the node is composed of four or five fold lines.
FIG. 102 is an explanatory view of a model devised by the present inventor that does not satisfy another folding condition of a core having a joint, FIG. 102A is a developed view, and FIG. 102B is an enlarged view of a main part of FIG. 102A.
FIG. 103 is an explanatory view of a core formed by folding the developed view of FIG. 102A, FIG. 103A is a perspective view of the folded core, and FIG. 103B is a perspective view of a sheet bonded to the lower surface of the core of FIG. 103A. .
The folding line shown in FIG. 102A does not satisfy the folding condition, and when the flat plate is made three-dimensional, it is considered that the folding line has a square shape. In FIG. 102B, oblique fold lines DB, EC, A'E ', B'F', etc., are at 45 ° to the vertical fold lines AC, DF, A'C ', D'F'.
When the valley fold line DB is folded, the AE portions come into contact with each other, and △ ABD and △ EDB are joined. All joints similar to the joints S1 and S2 are denoted by S1 and S2.
When the valley fold line A'-E 'is folded, the B'-D' members come into contact with each other, and △ D'A'E 'and △ B'A'E' are joined. All joints similar to the joints S3 and S4 are denoted by S3 and S4.
By bonding the joints S1 and S2 and bonding the joints S3 and S4, a structurally stable core material (FIG. 103A) composed of square fold lines is created. The core shown in FIG. 103B with a sheet adhered to the lower surface of the core can withstand a large compressive force.
FIG. 104 is an explanatory view of a model devised by the present inventor that does not satisfy another folding condition of a core having a joint, FIG. 104A is a developed view, and FIG. 104B is an enlarged view of a main part of FIG. 104A.
The folding line shown in FIG. 104A does not satisfy the folding condition, and is considered so that the folding line has a square shape when the flat plate is made three-dimensional. In FIG. 104B, CD, BE, etc. are at 60 ° with respect to the vertical folding lines AD, CB. When the valley fold line CE is folded, portions AB come into contact, and △ ACE and △ BCE are joined. Bonding the joints creates a structurally stable core material (FIG. 104A) composed of square fold lines.
3.2 Honeycomb core model
The honeycomb core is representative of a lightweight structure.
FIG. 105 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a honeycomb core from one plate, FIG. 105A is a developed view, and FIG. 105B is a view of a honeycomb core manufactured from a plate having the developed view of FIG. 105A.
In FIG. 105A, a dotted line is a valley fold line, and a mountain fold line indicated by a dashed line has a cut C (cut portion). When the joining portions AB on both sides of the valley fold line in FIG. 105A are bonded to every other valley fold line and spread on both sides, a mesh-shaped honeycomb core shown in FIG. 105B can be manufactured. When this manufacturing method is used, there is a characteristic that the honeycomb core becomes a cylindrical honeycomb core.
4. Fabrication of core material
4.1 Manufacturing method of core material
The two dies are manufactured by cutting a 0.2-0.3 mm phosphorous copper plate or a steel plate at the folding lines shown in FIGS. 101 to 102 and joining them up and down with a kraft film or joining them with hinges. Then, when a thin paper to be processed or an aluminum alloy plate (up to 0.08 mm) is inserted between them and bent, a product as shown in FIGS. 101B to 102B can be instantaneously manufactured.
By bonding only the bonding regions S1 and S2 of FIG. 102B, not bonding S3 and S4, but bonding a thin film on one side (or bonding the other way) to a cylindrical surface, Thus, it is possible to manufacture a lightweight and highly rigid pipe.
FIG. 106 is a view showing a folding line forming apparatus for manufacturing the core material shown in FIG. 103A.
In FIG. 106, a fold line forming die K is formed by bonding kraft films F to both surfaces of a large number of square parts (metal thin plates) P1 and parallelogram parts P2 separated by fold lines. The folding line forming mold K has a pair of foldable flexible molds K1 and K2 which are configured to be line-symmetric with respect to the central axis L. The above-mentioned flexible molds (folding molds) K1 and K2 are manufactured, and once the fold line is formed as the mountain fold line and the valley fold line, the mountain fold and the valley fold can be easily performed from the next time. Therefore, when the flexible mold K1 is folded along the opening / closing axis L with the paper or resin sheet placed on the surface of the flexible mold K2 on one side of the opening / closing axis L, the paper or the resin sheet becomes a pair of flexible molds. It is sandwiched between the dies K1 and K2. If the flexible molds K1 and K2 are simultaneously folded along the folding line in this state (the state where the flexible molds K1 and K2 overlap), a folding line is formed on a paper or a resin sheet or the like.
4.2 Fabricated core material
A paper core and an aluminum core were manufactured using the above-mentioned folding mold with the model of FIG. 102 which is considered to be the closest to practical use. The paper core is shown in FIG. 103A above.
FIG. 107 is an explanatory view of the manufactured aluminum core. FIG. 107A is a perspective view, and FIG. 107B is a developed view, which has the same shape as the developed view of the paper shown in FIG. 103A.
The compressive strength of these products is about 0.4 to 0.8 MPa (specific gravity; 80 to 120 kg / m) for paper products.3), About 1-1.5MPa (about 100Kg / m3) (Square size: 10 to 11 mm, sample size: 50 × 50 mm).
5. Folding / unfolding model
In the section of “(2) Cylindrical folding structure with folding line” described above, a plurality of examples of the folding method of the cylinder in the axial direction have been described. FIGS. 108 to 109 show development views of these representative ones and examples of new structures using them.
FIG. 108 is an explanatory diagram of an application example of the structure with a cylindrical folding line, and FIG. 108A is a developed view.
When the valley fold line (dotted line) in FIG. 108 is cut and A and B are joined to form a cylinder, a structure composed of hexagonal members is obtained. If the hexagonal member is replaced with a narrow plate, a truss structure that can expand and contract in the axial direction can be manufactured.
FIG. 109 is an explanatory diagram of an application example of a spiral cylindrical structure with a folding line. FIG. 109A is a developed view, and FIG. 109B is a view showing a stretchable inflatable structure formed based on FIG. 109A.
The present invention has been made in view of the above research results, and has an object to be described in the following (1).
(1) A novel folding line of a structure with a folding line, in which a wall-shaped structure is divided into polygonal flat walls by a number of folding lines, and a folding line at a boundary portion of each divided flat wall can be folded. And a novel foldable structure using the novel fold line, a novel fold line method, and a novel mold for forming a fold line and a method of forming a fold line.
Disclosure of the invention
Next, a description will be given of the present invention which has solved the above-mentioned problem. Elements of the present invention include those in parentheses in which reference numerals of the elements of the embodiments are used in order to facilitate correspondence with the elements of the embodiments described later. Add it.
The reason why the present invention is described in correspondence with the reference numerals of the embodiments described below is to facilitate understanding of the present invention, and not to limit the scope of the present invention to the embodiments.
(First invention)
In order to solve the above problems, a structure with a folding line according to a first aspect of the present invention includes the following constituent features (A01) to (A05).
(A01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. And a fold line provided with a linear fold line (M, V) foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line (M, V) is a fold line. A structure having a fold line having a plurality of mountain fold lines (M) in which the one surface side forms a mountain fold and one or more valley fold lines in which a valley fold is formed when viewed from one surface side of the structure;
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the number of the mountain fold lines (M) and the number of the valley fold lines intersecting at one node is determined. The plurality of folding lines (M, V) formed so that the difference is 2,
(A03) A first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2) and a third mountain fold line (M3) extending radially from one node, and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M3) A one-node four-fold line formed by a first valley fold line (V1) disposed between the mountain fold lines (M2) and opposite to the third mountain fold line (M3); A plurality of folding lines (M1 to M3, V1),
(A04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) or the second mountain fold line (M2) is taken out. When one of the mountain fold lines forms an angle with the X axis, α, and the other mountain fold line forms an angle with the first valley fold line (V1), γ is formed such that α = γ. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1);
(A05) The structure with a fold line having the quadrangular parts (P; P1, P2; P1 to P5) other than the parallelogram.
(Operation of the first invention)
In the structure with the folding line according to the first aspect of the present invention, the node is set as the origin O, the X-axis is taken in the direction of the extension of the third mountain folding line (M3), and the first mountain folding line (M1) is taken. ) Or the angle formed by one of the second mountain fold lines (M2) with the X axis is α, and the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line (V1) is γ. In this case, a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5) can be folded by the plurality of folding lines (M, V) formed so that α = γ. For this reason, the structure with a folding line can be changed from a folded state having a small outer shape to an extended state having a large outer shape.
In addition, since the structure with folding lines has parts (P; P1, P2; P1 to P5) having a shape (a quadrilateral other than a parallelogram) different from the conventional shape, the folded state is small. In the extended state of the large external shape, it is possible to manufacture a structure with a folding line having a shape different from the conventional one.
(
The structure with a folding line according to the first embodiment of the first invention is characterized in that the first invention has the following constituent features (A06).
(A06) The structure with a fold line, wherein the part and the part connection portion provided with the fold line are formed of different members.
(Operation of First Embodiment of First Invention)
In the structure with a fold line according to the first embodiment of the first invention having the above-described configuration, the part and the part connection part provided with the fold line are formed of different members. It can be constituted by a rigid thin plate such as a metal plate, and the part connection portion can be constituted by a hinge member. Therefore, it is possible to provide a robust folding line structure.
(
The structure with a fold line according to the second embodiment of the first invention is characterized in that the first invention has the following configuration requirement (A07).
(A07) The structure with a fold line constituted by an integrally molded product with a fold line.
(Operation of
Since the structure with the folding line according to the second embodiment of the first invention having the above-described configuration is formed by an integral molded product with the folding line, the structure with the folding line can be easily manufactured by integral molding. it can. The fold line can be formed at the same time as molding, but when the structure with a fold line is a sheet-shaped member, it is also possible to form the fold line on a sheet-like member manufactured integrally. It is.
(Second invention)
A structure with a fold line according to a second aspect of the present invention includes the following components (A01) to (A04) and (A08).
(A01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M, V) formed at
(A03) A first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2) and a third mountain fold line (M3) extending radially from one node, and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M3) A one-node four-fold line formed by a first valley fold line (V1) disposed between the mountain fold lines (M2) and opposite to the third mountain fold line (M3); A plurality of folding lines (M1 to M3, V1),
(A04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) or the second mountain fold line (M2) is taken out. When one of the mountain fold lines forms an angle with the X axis, α, and the other mountain fold line forms an angle with the first valley fold line (V1), γ is formed such that α = γ. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1);
(A08) The structure with a folding line having the quadrangular and triangular parts (P; P1, P2).
(Operation of the second invention)
Since the structure with the folding line of the second invention having the above-described configuration has quadrangular and triangular parts (P; P1, P2; P1 to P5), it can be used in a folded state with a small outer shape and an extended state with a large outer shape. Thus, it is possible to manufacture a structure with a folding line having a different shape from the conventional one.
(Third invention)
A structure with a folding line according to a third aspect of the invention includes the following constituent features (A01) to (A05) and (A09).
(A01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1) formed at
(A03) A first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2) and a third mountain fold line (M3) extending radially from one node, and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M3) A one-node four-fold line formed by a first valley fold line (V1) disposed between the mountain fold lines (M2) and opposite to the third mountain fold line (M3); Multiple fold lines,
(A04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) or the second mountain fold line (M2) is taken out. When one of the mountain fold lines forms an angle with the X axis, α, and the other mountain fold line forms an angle with the first valley fold line (V1), γ is formed such that α = γ. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1);
(A05) The structure with a fold line having the quadrangular parts (P; P1, P2; P1 to P5) other than the parallelogram.
(A09) When the fold line is extended, the shape becomes a flat plate, and when the fold line is bent along the mountain fold line and the valley fold line, the outer shape is reduced and becomes a flat plate shape having irregularities on the surface. The structure with a fold line, which can be folded and extended in a flat plate shape so that the outer shape becomes a three-dimensional structure with a further reduced size when completely folded along the valley fold line.
(Operation of the third invention)
The structure with a folding line according to the third aspect of the present invention having the above configuration has quadrilateral parts (P; P1, P2; P1 to P5) other than the parallelogram. In this state, a flat plate-shaped folded line structure having a different shape from the conventional flat plate-shaped folded line structure can be manufactured.
(4th invention)
A structure with a fold line according to a fourth aspect of the present invention is provided with the following constituent requirements (A01) to (A04), (A010), and (A011).
(A01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting parts connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1) formed at
(A03) A first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2) and a third mountain fold line (M3) extending radially from one node, and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M3) A one-node four-fold line formed by a first valley fold line (V1) disposed between the mountain fold lines (M2) and opposite to the third mountain fold line (M3); A plurality of folding lines (M1 to M3, V1),
(A04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) or the second mountain fold line (M2) is taken out. When one of the mountain fold lines forms an angle with the X axis, α, and the other mountain fold line forms an angle with the first valley fold line (V1), γ is formed such that α = γ. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1);
(A010) A cylindrical wall or a conical wall having a cylindrical wall or a conical wall when the fold line is extended, and having an uneven outer shape when the fold line is bent along the mountain fold line and the valley fold line. Forming a cylindrical wall or a cone wall having a thickness having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the mountain fold line and the valley fold line,
(A011) The structure with a fold line having a plurality of fold lines (M1 to M3, V1) continuous in a plane perpendicular to the axis of the cylindrical wall or the conical wall.
(Operation of the fourth invention)
The structure with a folding line according to the fourth invention having the above configuration has a plurality of folding lines (M1 to M3, V1) that are continuous in a plane perpendicular to the axis of the cylindrical wall or the conical wall, and thus has a small external shape. In the folded state and the extended state with a large external shape, a cylindrical or conical fold line structure having a different shape from the conventional fold line structure can be manufactured.
(Fifth invention)
A structure with a folding line according to a fifth aspect of the present invention is provided with the following constituent requirements (A01) to (A04), (A012), and (A013).
(A01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1) formed at
(A03) A first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2) and a third mountain fold line (M3) extending radially from one node, and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M3) A one-node four-fold line formed by a first valley fold line (V1) disposed between the mountain fold lines (M2) and opposite to the third mountain fold line (M3); A plurality of folding lines (M1 to M3, V1),
(A04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) or the second mountain fold line (M2) is taken out. When one of the mountain fold lines forms an angle with the X axis, α, and the other mountain fold line forms an angle with the first valley fold line (V1), γ is formed such that α = γ. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1);
(A012) A tubular wall or cone having irregularities whose outer shape is reduced when the folding line is extended and forms a simple wall or a conical wall, and when the folding line is folded along the mountain fold line and the valley fold line. A wall-forming structure, wherein in the state of being completely folded along the mountain fold line and the valley fold line, the structure with the fold line forming a thick cylindrical wall or a cone wall having irregularities whose outer shape is further reduced,
(A013) The folding line structure in which the parts (P; P1, P2; P1 to P5) have a polygonal shape of a quadrangle or more.
(Operation of the fifth invention)
Since the structure with a folding line according to the fifth aspect of the present invention having the above-described structure has polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5) of four or more squares, the folded state is small and the extended state is large. In the above, a cylindrical or conical fold line structure having a shape different from that of the conventional fold line structure can be manufactured.
(Sixth invention)
A structure with a folding line according to a sixth aspect of the present invention includes the following constituent features (B01) to (B04).
(B01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(B02) A plurality of nodes that are intersections of the mountain fold line and the valley fold line are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M1 to M4, V1, V2) formed in
(B03) a first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2), a third mountain fold line (M3), and a fourth mountain fold line (M4) extending radially from one node; A first valley formed between the mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M2) and opposite to the third mountain fold line (M3) and the fourth mountain fold line (M4). A fold line (V1) and a third fold line (M3) disposed between the third fold line (M3) and the fourth fold line (M4) and the first fold line (M1) and the second fold line (M2). Has a second valley fold line (M1) and a fourth valley fold line (M4) adjacent to each other and a second valley fold line (M2) and a third valley fold line (M2). A plurality of fold lines (M1 to M4, V1, V2) each having one node and six fold lines in which mountain fold lines (M3) are arranged adjacent to each other;
(B04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the first valley fold line (V1), and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M2) are the second fold line (M2). The angles formed by the first valley fold line (V1) are α and β, respectively, and the angles formed by the third fold line (M3) and the fourth fold line (M4) with the second valley fold line are γ and δ, respectively. And the plurality of fold lines (M1 to M4, V1, V2) formed so that β-α = δ−γ + θ, where θ is the angle between the X axis and the second valley fold line.
(Operation of the sixth invention)
In the structure with a folding line according to the sixth aspect of the invention having the above configuration, the node is set as the origin O, the X-axis is taken in the direction of the extension of the first valley folding line (V1), and the first mountain folding line (M1 ) And the angle formed by the second mountain fold line (M2) with the first valley fold line (V1) are α and β, respectively, and the third mountain fold line (M3) and the fourth mountain fold line (M4) are When the angles formed by the second valley fold line are γ and δ, respectively, and when the angle formed by the X axis and the second valley fold line is θ, the plurality formed so that β−α = δ−γ + θ. , The parts (P; P1, P2; P1 to P5) having different shapes from the conventional ones can be used, and the parts (P; P1, P2; P1 to P1) can be used. P5) can be folded. For this reason, the structure with a folding line can be changed from a folded state having a small outer shape to an extended state having a large outer shape.
Further, in the folded state and the extended state, a structure with a folding line having a shape different from that of the related art can be provided.
(
The structure with a folding line according to the first embodiment of the sixth invention is characterized in that, in the sixth invention, the following configuration requirement (B05) is provided.
(B05) When the fold line is extended, the shape becomes a flat plate, and when the fold line is bent along the ridge fold line (M) and the valley fold line, the outer shape is reduced and the flat shape is formed with unevenness on the surface. The structure with folding lines that can be folded and extended in a flat plate shape so that the outer shape becomes a three-dimensional structure that is further reduced when completely folded along the fold lines (M) and the valley fold lines.
(Operation of
In the structure with a folding line according to the first embodiment of the sixth invention having the above-described configuration, a flat plate-like structure with a folding line having a shape different from that of the related art is provided in a folded state having a small outer shape and an extended state having a large outer shape. be able to.
(
A structure with a fold line according to a second embodiment of the sixth invention is characterized in that, in the sixth invention, the following configuration requirement (B06) is provided.
(B06) A cylindrical wall having a cylindrical wall or a conical wall when the fold line is extended, and a concave and convex shape whose outer shape is reduced when the fold line is bent along the mountain fold line (M) and the valley fold line. Or, when forming a conical wall and folding it completely along the mountain fold line (M) and the valley fold line, the outer shape is further reduced to form a thick cylindrical wall or conical wall having unevenness with a further reduced unevenness. The extensible folding lined structure.
(Operation of the Second Embodiment of the Sixth Invention)
In the structure with a folding line according to the second embodiment of the sixth invention having the above-described configuration, a cylindrical or conical structure with a folding line having a shape different from the conventional shape in a folded state with a small outer shape and an extended state with a large outer shape. Can be provided.
(Seventh invention)
A structure with a folding line according to a seventh aspect of the present invention includes the following constituent features (C01) to (C04).
(C01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(C02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M1 to M4, V1, V2) formed in
(C03) When the folding line is extended, a cylindrical wall is formed, and when the folding line is bent in accordance with the mountain fold line and the valley fold line, a cylindrical wall having a reduced outer shape is formed. The structure with a fold line, which forms a thick cylindrical wall having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the fold line and the valley fold line,
(C04) The structure with a folding line having a folding line that is continuous along a plane perpendicular to the axis of the cylindrical wall and forms a closed polygon.
(Operation of the seventh invention)
The structure with the folding line of the seventh invention having the above-described configuration has a plurality of folding lines (M1 to M4, V1, and V2) that are continuous in a plane perpendicular to the axis of the cylindrical wall, so that the outer shape is small. In the state and the extended state in which the outer shape is large, it is possible to manufacture a cylindrical fold line structure having a different shape from the conventional fold line structure.
(Eighth invention)
The structure with a folding line according to the eighth invention is characterized by having the following constituent requirements (C01) to (C03), (C05).
(C01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(C02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M, V) formed at
(C03) When the folding line is extended, a cylindrical wall is formed, and when the folding line is bent in accordance with the mountain fold line and the valley fold line, a cylindrical wall having a reduced outer shape is formed. The structure with a fold line, which forms a thick cylindrical wall having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the fold line and the valley fold line,
(C05) The structure with folding lines, wherein the parts (P; P1, P2; P1 to P5) have a polygonal shape of a quadrangle or more.
(Operation of the eighth invention)
In the structure with a folding line according to the eighth aspect of the present invention, since the parts (P; P1, P2; P1 to P5) have a polygonal shape of a quadrangle or more, the outer shape is small in the folded state and the outer shape. In a large extended state, it is possible to manufacture a cylindrical fold line structure having a different shape from a cylindrical fold line structure having conventional triangular parts (P; P1, P2; P1 to P5). .
(Ninth invention)
A fold lined structure according to a ninth aspect is provided with the following constituent requirements (C01) to (C03), (C06), and (C07).
(C01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting portions connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(C02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M, V) formed at
(C03) When the folding line is extended, a cylindrical wall is formed, and when the folding line is bent in accordance with the mountain fold line and the valley fold line, a cylindrical wall having a reduced outer shape is formed. The structure with a fold line, which forms a thick cylindrical wall having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the fold line and the valley fold line,
(C06) The folds are all formed along a spiral, and the parts (P; P1, P2; P1 to P5) are only obtuse triangles formed by dividing a parallelogram into two parts by diagonal lines. Structure with wire,
(C07) A structure with a folding line having the above-described configuration having the obtuse angled triangular parts (P; P1, P2; P1 to P5) each having a base angle of 35 ° or more.
(Operation of the ninth invention)
In the structure with fold lines according to the ninth aspect of the present invention, the fold lines are all formed along a spiral, and the parts (P; P1, P2; P1 to P5) divide a parallelogram into two parts by a diagonal line. The conventional oblique triangular structure having only obtuse angled triangles formed by using the obtuse angled triangular parts (P; P1, P2; P1 to P5) having one base angle of 35 ° or more. A cylindrical fold line structure having a different shape from a conventional cylindrical fold line structure having obtuse triangular parts (P; P1, P2; P1 to P5) having a base angle of about 30 ° is manufactured. can do.
(Tenth invention)
A structure with a folding line according to a tenth aspect of the present invention includes the following constituent features (D01) to (D03).
(D01) a plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5); and linear part connecting parts connecting outer sides of the respective parts (P; P1, P2; P1 to P5) to each other. A fold line structure provided with a linear fold line that is foldable along the linear part connection portion, wherein the fold line is viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a folding line, the structure having a plurality of mountain folding lines (M) having a mountain fold on one surface side and one or more valley fold lines (V) having a valley fold;
(D02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of folding lines (M, V) formed at
(D03) When the fold line is extended, a conical wall is formed, and when the fold line is bent in accordance with a mountain fold line and a valley fold line, a conical wall having an uneven outer shape is formed. The above-mentioned structure with a folding line, which forms a thick conical wall having irregularities with a further reduced outer shape when completely folded along the folding line and the valley folding line.
(Operation of the tenth invention)
The structure with a folding line according to the tenth aspect of the present invention having the above-described structure, forms a conical wall when the folding line is extended, and has an outer shape when folded according to a mountain fold line and a valley fold line of the folding line. A conical wall having reduced concavities and convexities is formed, and in a state where the conical wall is completely folded along the mountain fold line and the valley fold line, a thick conical wall having concavities and convexities whose outer shape is further reduced is formed.
That is, the tenth aspect of the present invention can provide a foldable conical fold line structure which is not conventionally known.
(
The structure with a fold line according to the first embodiment of the tenth invention is characterized in that, in the tenth invention, the following constituent features (D04) and (D05) are provided.
(D04) The first mountain fold line (M1), the second mountain fold line (M2) and the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M2) The plurality of fold lines (M1 to M1) each having one node and four fold lines formed by a first valley fold line (V1) disposed therebetween and a first valley fold line (V1) disposed on a side opposite to the third mountain fold line (M3). M3, V1),
(D05) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line (M3), and the first mountain fold line (M1) or the second mountain fold line (M2) is taken out. When one of the mountain fold lines forms an angle with the X axis, α, and the other mountain fold line forms an angle with the first valley fold line (V1), γ is formed such that α = γ. The plurality of folding lines (M1 to M3, V1).
(Operation of
In the structure with a folding line according to the first embodiment of the tenth invention having the above-described configuration, a conical folding line with a conventionally unknown shape is provided in a folded state having a small outer shape and an extended state having a large outer shape. be able to.
(
The structure with a fold line according to the second embodiment of the tenth invention is characterized in that, in the tenth invention, the following constituent features (D06) and (D07) are provided.
(D06) a first mountain fold line (M1), a second mountain fold line (M2), a third mountain fold line (M3) and a fourth mountain fold line (M4), and the first mountain fold line (M1) and A first valley fold line (V1) formed between the second fold line (M2) and opposite to the third fold line (M3) and the fourth fold line (M4); It is arranged between the third mountain fold line (M3) and the fourth mountain fold line (M4) and opposite to the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M2). A second valley fold line (V2), the first fold fold line (M1) and the fourth fold fold line (M4) are adjacent to each other, and the second fold fold line (M2) and a third fold fold line ( M3) the plurality of fold lines (M1 to M4, V1, V2) having one
(D07) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of extension of the first valley fold line (V1), and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M2) are the second fold line (M2). The angles formed by the first valley fold line (V1) are α and β, respectively, and the angles formed by the third fold fold line (M3) and the fourth fold fold line (M4) with the second valley fold line (V2) are respectively γ and δ, and when the angle between the X axis and the second valley fold line (V2) is θ, the plurality of fold lines (M1 to M1) formed so that β−α = δ−γ + θ M4, V1, V2).
(Operation of
In the structure with a folding line according to the second embodiment of the tenth aspect of the present invention having the above-described configuration, a conventionally known conical folding line with a folding line is provided in a folded state having a small outer shape and an extended state having a large outer shape. be able to.
(Third Embodiment of the Tenth Invention)
A structure with a folding line according to a third embodiment of the tenth invention is characterized in that, in the tenth invention, the following structural requirements (D08) and (D09) are provided.
(D08) First mountain fold line (M1), second mountain fold line (M2), third mountain fold line (M3) and fourth mountain fold line (M4), and the first mountain fold line (M1) and The first valley fold line (V1) formed between the second fold lines (M2) and the second valley fold line (M2) and the second valley fold line (M3) arranged between the second fold fold line (M3). A valley fold line (V2), the fourth fold line (M4) being between the first fold line (M1) and the third fold line (M3), and The plurality of fold lines (M1 to M4, V1, V2) having one
(D09) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of extension of the fourth mountain fold line (M4), and the first mountain fold line (M1) and the second mountain fold line (M2) are the The angles formed by the first valley fold line (V1) are θ1 and θ2, respectively, and the angles formed by the second fold fold line (M2) and the third fold fold line (M3) with the second valley fold line (V2) are respectively defined. θ3 and θ4, and the angle between the X axis and the first mountain fold line (M1) is α*And the angle between the X axis and the third mountain fold line (M3) is β*And α*= Θ2 + θ4, β*= A plurality of folding lines (M1 to M4, V1, V2) formed so as to satisfy θ1 + θ3.
(Operation of
The structure with a folding line according to the third embodiment of the tenth invention can provide a conventionally known conical folding line structure in a folded state with a small outer shape and an extended state with a large outer shape.
(Eleventh invention)
The eleventh aspect of the present invention provides a structure with a folding line, which has the following constituent requirements (E01) to (E04).
(E01) A plurality of polygonal parts (P; P1, P2; P1 to P5), and linear part connecting parts connecting outer sides of the parts to each other, the linear part connecting parts A fold line structure provided with a linear fold line (M, V) that can be folded along the fold line, wherein the fold line (M, V) is seen from one surface side of the fold line structure. The folding line-attached structure (A; B; C ;;) having a plurality of mountain fold lines (M) whose sides are mountain folds and one or more valley fold lines (V) that are valley folds.
(E02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the number of the mountain fold lines (M) and the number of the valley fold lines intersecting at one node is determined. The plurality of folding lines (M, V) formed so that the difference is 2,
(E03) The structure with a fold line constituted by a sheet-like member having a fold line formed along a spiral
(E04) The sheet has a circular sheet shape when the fold line is extended, and has a disk shape having irregularities with a reduced outer shape when bent along the mountain fold line (M) and the valley fold line of the fold line. The folded line structure having a shape having a thickness with irregularities whose outer shape is further reduced in a state of being completely folded along the mountain fold line (M) and the valley fold line.
(Operation of the eleventh invention)
According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided a structure with a folding line, in which a plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and intersect at one node. Since there are the plurality of fold lines (M, V) formed so that the difference between the number of (M) and the number of valley fold lines is 2, in a folded state with a small outer shape and an extended state with a large outer shape, It is possible to provide a foldable circular sheet-like structure with a folding line, which is not known in the related art.
(Twelfth invention)
A fold line forming die according to a twelfth invention is characterized by having the following constituent features (F01) and (F02).
(F01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and is foldable along the linear part connection part is provided. A pair of fold line forming members provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines (M) where the one surface side forms a mountain fold and one or more valleys which form a valley fold when viewed from one surface side of the fold linear molding. A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals and intersect at one node, and a valley fold line A pair of fold line forming members having the plurality of fold lines (M, V) formed so that the difference from
(F02) A folded linear molded connecting member that movably supports or connects the pair of folding line forming members between an overlapped state and an open state.
(Operation of the twelfth invention)
In the fold line forming die of the twelfth invention having the above-described configuration, the sheet-like member is folded between the pair of fold line forming members at the same time, and the sheet-like member is folded. A mountain fold line (M) and a valley fold line required for the member can be formed.
(Thirteenth invention)
A fold line forming method according to a thirteenth aspect of the present invention includes the following constituent features (G01) and (G02).
(G01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of each part to each other and that can be folded along the linear part connection part is provided. A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines (M) in which the one surface side forms a mountain fold and one or more valley folds when viewed from one surface side of the fold line structure. A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at a predetermined interval, and the number of the mountain fold lines (M) intersecting at one node and the valley fold A sheet-like structure in which a foldable sheet member having an integral structure is sandwiched between a pair of fold line forming members having the plurality of fold lines (M, V) formed so that the difference from the number of lines is two. Member clamping process,
(G02) a fold line forming step of simultaneously folding the pair of fold line forming members sandwiching the sheet member along the mountain fold line (M) and the valley fold line to form a fold line in the sheet member.
(Operation of the thirteenth invention)
In the folding line forming method according to the thirteenth aspect having the above configuration, in the sheet-like member holding step, a sheet having an integral structure that can be folded between the pair of folding line forming members having the plurality of folding lines (M, V). Sandwich the member.
Next, in the folding line forming step, the pair of folding line forming members sandwiching the sheet member is simultaneously folded along the mountain fold line (M) and the valley fold line to form a fold line in the sheet member. I do.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, specific examples (examples) of the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
(Example 1)
FIG. 110 is a plan view of the folding line forming die according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 110, the folding
Nodes, which are intersections of the plurality of fold lines, are arranged at predetermined intervals, and a single node has a total of four fold lines. The fold line has a mountain fold line in which the one surface side forms a mountain fold and a valley fold line in which a valley fold is formed when viewed from one surface side of the flexible mold (fold line forming member) 2, and a ridge that intersects at one node It is formed so that the difference between the number of fold lines and the number of valley fold lines is two. In the first embodiment, the number of fold lines intersecting at one node is 4, and at each node, three mountain fold lines and one valley fold line intersect, or three mountain fold lines intersect. And one valley fold line intersect.
The mountain fold lines and the valley fold lines of the
A flexible mold formed by bonding a kraft film to both sides of each part (each part, that is, each thin metal plate) P can be easily formed from the next time if a folding habit is given to the mountain fold line and the valley fold line once. Mountain folds and valley folds are possible. Therefore, when a folding mold is folded along the opening / closing axis L with a paper or resin sheet placed on the surface of a flexible mold on one side of the opening / closing axis L, the paper or resin sheet or the like becomes a pair of flexible molds. Sandwiched between. In this state, when the flexible mold is folded along the folding line, a folding line is formed on the sheet-shaped member S such as paper or a resin sheet.
FIG. 111 is a perspective view of a paper or resin sheet on which a folding line is formed.
As can be seen from FIG. 111, by using the folding
(Example 2)
FIG. 112 is an explanatory view of a folding line forming die according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view of one of a pair of flexible dies for sandwiching both sides of a sheet-like member forming a folding line. FIG.
In FIG. 112, the
The hinge Pa of each part P is arranged on the same surface side of each part, and the sheet-like member is sandwiched by the surface opposite to the surface on which the hinge Pa is provided.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
(Example 3)
FIG. 113 is a plan view of a folding line forming die according to
FIG. 114 is an explanatory view of a use state of the folding line forming die of FIG. 113, FIG. 114A is a diagram showing a state where the folding line forming die is folded in two, and FIG. 114B is a folding diagram of FIG. 114A. It is a figure which shows the state which folded the folding line forming die.
In FIG. 113, the folding
The smaller of the interior angles of the parallelogram is 60 °.
When a sheet-shaped member such as paper or a resin sheet is placed on the surface of the
FIG. 115 is an explanatory view of a sheet-like member in which a folding line is formed by using the folding line forming mold shown in FIGS. 113 and 114. FIG. 115A is a plan view of the sheet-like member in a half-folded state, and FIG. It is a top view of the state where it was completely folded.
116 is an explanatory view of the folded sheet member shown in FIG. 115B, FIG. 116A is a perspective view, and FIG. 116B is a flat sheet member on one surface (lower surface) of the folded sheet member shown in FIG. 116A. It is a perspective view of what adhered.
The castles S1 and S2, and S3 and S4 of the sheet member S in the half-folded state shown in FIG. 115A are joined in the fully folded state shown in FIG. 115B or FIG. Therefore, a strong core member can be formed by applying an adhesive to one of the joints S1 and S2 and one of S3 and S4 when folding. By bonding the sheet S ′ (see FIG. 116) to one side (lower surface) or both sides of the folded sheet member S shown in FIG. 116A with an adhesive, a plate member having a large compressive stress resistance can be manufactured.
Note that the folding line forming mold described in the first and third embodiments uses a pair of folding line forming members (flexible molds) for sandwiching the sheet member. It is possible to form a fold line on the sheet-like member by using the fold line forming member (flexible mold). In this case, a small suction port is formed in each part of the fold line forming member, the one side of the fold line forming member is set to a negative pressure, and the sheet member is sucked to the other side, and the fold line forming member ( It is possible to form a folding line on the sheet member by folding the flexible mold.
In addition, a configuration in which the pair of fold line forming members are supported by separate support members, and the other fold line forming member is mechanically moved to the close contact position with respect to one of the fold line forming members or is separated therefrom. It is possible to adopt.
(Example 4)
FIG. 117 is a side view of a plastic bottle as a structure with a folding line according to
FIG. 118 is a side sectional view of the plastic bottle of the fourth embodiment.
FIG. 119 is an explanatory view of a state in which the plastic bottle of FIG. 117 is compressed in the axial direction (semi-folded state), FIG. 119A is a view showing a half-folded state, and FIG. 119B is a cover almost completely folded in an opening portion. FIG.
117 and 118, the PET bottle A has a bottom wall A0, a cylindrical wall A1, a conical wall A2, and an opening A3. As shown in FIGS. 117 and 118, the cylindrical wall A1 has a large number of mountain fold lines M (see the solid line in FIG. 117) and a large number of concave valley fold lines V (see FIG. 117-1). (See dotted line).
In FIGS. 117 and 118, in the plastic bottle A of the fourth embodiment, the part P, which is a portion formed (enclosed) by the folding lines M and V, is formed in a trapezoid (square). At a node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of four fold lines of three mountain fold lines M and one valley fold line V intersect. Then, the number of the mountain fold lines M intersecting at the nodes = 3, the number of the valley fold lines V = 1, and the difference is 2 (= 3-1).
When the cylindrical wall A1 of the plastic bottle A according to the fourth embodiment is compressed in the axial direction, it is folded along the folding lines M and V, and then into the state shown in FIG. 119A through the state shown in FIG. 119A. The folded PET bottle tries to return to its original shape (extended shape) by elasticity, but when folded in the state shown in FIG. 119B, a lid (cap) C is placed on the opening A3, and the inside of the PET bottle A is inserted. When air is prevented from flowing, the PET bottle A is held in a folded state (the state shown in FIG. 122B). In this folded state, the space required to accommodate the cylindrical wall A1 can be reduced to 1/3 or less of the state shown in FIGS. 117 and 118.
Therefore, it is possible to reduce the space required for storage of the used plastic bottle A until the cylindrical wall A1 is recycled.
FIG. 120 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the PET bottle A, and is a diagram illustrating a state in which a mold (a mold having a folding line forming surface) is opened.
FIG. 121 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the PET bottle A, showing a state in which the mold is closed and a tubular or bag-shaped raw tube (parison) is stretched in the mold.
FIG. 122 is a diagram showing a state where compressed air is blown into the inside of the raw tube of FIG. 121 to expand the tube.
In FIG. 120, a mold K includes a circular bottom mold K1, an intermediate mold K2a, K2a obtained by dividing a cylinder into two, and an upper first mold for clamping an upper end of the intermediate mold K2a, K2a. K3a and an upper second mold K3b supported on the upper surface thereof. As shown in FIG. 120, the raw tube C is arranged so as to cover the tip of the air supply tube B, and the die tube C is clamped and extended in the mold as shown in FIG. 121. Next, as shown in FIG. 122, when air is blown out from the air supply pipe B, the plastic bottle A is manufactured. By cooling the PET bottle A in FIG. 122, the shape of the mold cavity is transferred to the outer wall of the PET bottle A. Therefore, by forming a concave portion or a convex portion on the inner surface of the mold, the mountain fold line M or the valley fold line V can be formed on the outer wall of the plastic bottle A.
(Example 5)
FIG. 123 is an explanatory diagram of a PET bottle as a fifth embodiment of the folded line structure according to the present invention, and is a diagram illustrating a folded line structure (pet bottle) formed along a spiral.
In the description of the fifth embodiment, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the fourth embodiment, and the detailed description is omitted.
The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in the following points, but has the same configuration as the fourth embodiment in other points.
In FIG. 123, the plastic bottle A of the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in the shape of a part P which is a portion formed (enclosed) by the folding lines M and V. That is, the shape of the part P in the fifth embodiment is a trapezoid as in the fourth embodiment, but the height of the trapezoid is smaller than that in the fourth embodiment. The fold lines M and V of the fifth embodiment have fold lines formed along the spiral.
As in the fifth embodiment, a cylindrical wall (a structure with a cylindrical folding line) A1 having a fold line along a spiral is folded when compressed in the axial direction while being twisted, the outer shape is reduced, and the shape is reduced. When it is pulled in the axial direction, it expands and the outer shape expands.
(Example 6)
FIG. 124 is an explanatory diagram of a plastic bottle as a sixth embodiment of the folded line structure of the present invention, and is a diagram illustrating a folded line structure (pet bottle) having a cylindrical wall formed along a spiral.
In the description of the sixth embodiment, components corresponding to the components of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in the following points, but is otherwise the same as the fifth embodiment.
In FIG. 124, the plastic bottle A of the sixth embodiment differs from the fourth embodiment in the shape of a part P which is a portion formed (enclosed) by the folding lines M and V. That is, the shape of the part P in the sixth embodiment is a trapezoid as in the fifth embodiment, but the height of the trapezoid is formed higher than that in the fourth embodiment. The fold lines M and V in the sixth embodiment have fold lines formed along the spiral as in the fifth embodiment, but the inclination of the spiral is larger than that in the embodiment. , The inclination angle is about 45 °.
The cylindrical wall (structure having a cylindrical folding line) A1 having a folding line along a spiral with a large inclination angle as in the sixth embodiment is folded and reduced in outer shape when it is compressed in the axial direction while being twisted. Is the same as that of the fifth embodiment, but requires a slightly larger force than the fifth embodiment when folded. Then, once folded, the cylindrical wall A1 of the plastic bottle is plastically deformed, so that the cylindrical wall A1 does not automatically return to its original shape due to elasticity. For this reason, when the PET bottle is used and compressed in the axial direction while being twisted and folded, the folded state can be maintained without covering the opening A3.
(Example 7)
FIG. 125 is a side view of a coffee can as a structure with a folding line according to
FIG. 126 is a side sectional view of the coffee can of the seventh embodiment.
FIG. 127 is an explanatory view of a state in which the coffee can of FIG. 126 is compressed in the axial direction (semi-folded state). FIG. 127A is a side view of the half-folded state, and FIG. 127B is a side view of a state of being almost completely folded. .
125 and 126, the coffee can A has a bottom wall A0, a cylindrical wall A1, and an upper wall A2 made of aluminum or steel. It has a similar shape. As shown in FIGS. 125 and 126, the cylindrical wall A1 has a large number of mountain fold lines M (see solid lines in FIG. 125) and a large number of valley fold lines V (1 in FIG. 125). (See dotted line).
In the coffee can A according to the seventh embodiment, the part P, which is a portion formed (enclosed) by the folding lines M and V, is formed in a trapezoid (square). At a node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of four fold lines of three mountain fold lines M and one valley fold line V intersect. Then, the number of the mountain fold lines M intersecting at the nodes = 3, the number of the valley fold lines V = 1, and the difference is 2 (= 3-1).
When the cylindrical wall A1 of the coffee can A according to the seventh embodiment is compressed in the axial direction, the cylindrical wall A1 is folded along the folding lines M and V, and plastically deforms through the state of FIG. 127A to the folded state of FIG. 127B.
In the case of a thin can such as a coffee can, if a pattern as shown in FIG. 33 is provided only in one step on the outer periphery of the central portion in the axial direction, if the coffee can is twisted at the time of disposal, the folding line extends from the pattern as a starting point. Will be folded.
Therefore, it is possible to reduce the space required for storage of the used coffee can A until the cylindrical wall A1 is recycled.
FIG. 128 is an explanatory view of a method for manufacturing the coffee can A, and is an explanatory view of an inner mold (a mold having a folding line forming surface) disposed on the inner surface of the cylindrical member. FIG. FIG. 128B is a cross-sectional view in which a pair of inner second dies are inserted between the pair of inner first dies of FIG. 128A; FIG. 128C is a cross-sectional plan view showing a state where a cam rod is inserted into the center of the inner first and second molds of FIG. 128B, and FIG. 128D is a diagram showing a state where the cam rod of FIG. It is a figure showing the state where the inside 1st and 2nd metallic molds were pushed out by pushing out.
FIG. 129 is an explanatory view of the method for manufacturing the coffee can A. FIG. 129A shows a state in which an inner mold (a mold having a folding line forming surface) is set on the inner surface of a cylindrical member, and the outer mold K2 is clamped. FIG. 129B is a diagram showing a state before, and FIG. 129B is a diagram showing a state where the mold is clamped from the state of FIG. 129A.
The inner mold K1 shown in FIGS. 128 and 129 includes a pair of inner first molds K1a, K1a arranged to face each other, and a pair of inner second molds K1b, K1b arranged therebetween. And a cam rod K1c inserted between the inner first and second molds K1a, K1a, K1b, K1b. On the outer surface of the inner first and second molds K1a, K1a, K1b, K1b, an uneven surface (FIG. 125, FIG. 126) forming the mountain fold line M and the valley fold line V of the coffee can A shown in FIG. (Not shown). The outer mold K2 has four outer divided molds K2a formed by dividing the cylindrical mold into four equal parts, and the inner surface of each outer divided mold K2a has the structure shown in FIGS. An uneven surface (not shown) forming a mountain fold line M and a valley fold line V of the coffee can A shown is formed.
As shown in FIG. 128C, when the inner mold K1 is set inside the aluminum cylindrical member that is a material for manufacturing the coffee can A, and the cam rod K1c is rotated by 90 ° in this state, the inner first and second molds are rotated. K1a, K1a, K1b, and K1b are pushed outward to the state shown in FIG. 128D.
In this state, by clamping the outer mold K2 of FIG. 129A to the state of FIG. 129B, the coffee can A having the folding lines M and V shown in FIGS. 125 and 126 can be manufactured.
The inner first and second dies K1a, K1a, K1b, K1b of the inner die K1 are provided with air vent holes (not shown) for discharging air in recesses formed on the outer surfaces thereof. By forming it between the concave portion on the outer surface and the inner surface, the coffee can A can be easily formed.
(Example 8)
FIG. 130 is an explanatory view of a coffee can as the eighth embodiment of the folded line structure of the present invention, and is a diagram showing a folded line structure (coffee can) having a cylindrical wall formed along a spiral.
In the description of the eighth embodiment, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the seventh embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
The eighth embodiment differs from the seventh embodiment in the following points, but has the same configuration as the seventh embodiment in other points.
In FIG. 130, in the coffee can A of the eighth embodiment, a part P, which is a portion formed (enclosed) by the folding lines M and V, is formed along a spiral having an inclination angle of 45 °.
As in the eighth embodiment, a cylindrical wall (a structure with a cylindrical folding line) A1 having a folding line along a spiral having an inclination angle of 20 ° to 30 ° or more is folded when it is compressed in the axial direction while being twisted. Since the cylindrical wall A1 of the coffee can A is plastically deformed once it is folded, the cylindrical wall A1 does not automatically return to its original shape. For this reason, when the coffee can A is used, it is compressed and folded in the axial direction while being twisted when being used, so that the coffee can A is kept in a small folded state.
FIG. 131 is an explanatory diagram of another embodiment of the method for manufacturing the coffee can A.
In FIG. 131, the inner mold K1 set inside the cylindrical wall A1 having the bottom wall A0 is fixed to the upper end of the liquid container V, and the cylindrical wall A1 is accommodated in the liquid container V in the liquid container V. Fill with liquid. A tube T is connected to the upper end of the liquid container V, and the inside of the tube T is also filled with liquid.
In this state, when impact pressure is applied to the liquid in the tube T by the piston P, a fold line is formed on the cylindrical wall A1 according to the unevenness of the surface of the inner mold K1.
(Example 9)
132 is an explanatory diagram of a small container as a structure with a folding line according to
133 is an explanatory view of the small container of Example 9; FIG. 133A is a perspective view of the folded small container; FIG. 133B is a sectional view taken along the line 109B-109B of FIG. 133A; It is sectional drawing of the state which covered the container.
In FIGS. 132 and 133, the small container B (see FIG. 132B) has a
As shown in FIG. 132B, the
132B and 133, the
A mountain fold line M, M,... Is formed at a connection portion between the
Each of the endlessly connected mountain fold lines M, M,... Forms a continuous and closed polygon along a plane perpendicular to the axis of the pseudo
When the
A lid 9 (see FIGS. 132A and 133C) for opening and closing the
When the small container B is not used, as shown in FIG. 133B, when the
When the small container B is used, when the
FIG. 134 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the small container B, and shows a state in which a mold (a mold having a folding line forming surface) is closed.
In FIG. 134, the
After the resin is injected into the
(Example 10)
FIG. 135 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to the tenth embodiment of the present invention, and is a perspective view of a used state in which the paper pack is extended.
FIG. 136 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 135 is being folded.
FIG. 137 is a view showing a state where the paper pack of FIG. 136 is further folded.
FIG. 138 is a developed view of the paper pack shown in FIGS.
FIG. 138 is a development view of a paper pack that is folded in two steps by a folding line that satisfies the folding condition, and a one-dot chain line in the vertical direction is a mountain fold line in the state of FIG. 135. The left and right side edges of FIG. 138 are glued to form a cylinder, and then folded along the horizontal and vertical mountain fold lines M and valley fold lines V to form the paper pack of FIG. ) Can be configured.
135 can be folded from the state of FIG. 136 to the state of FIG. 137 by folding the paper pack of FIG. 135 along the oblique mountain fold line M and the valley fold line V.
(Example 11)
FIG. 139 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to
FIG. 140 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 139 is being folded.
FIG. 141 is a diagram showing a state where the paper pack of FIG. 140 is further folded.
FIG. 142 is a developed view of the paper pack shown in FIGS. 139 to 141.
FIG. 142 is a developed view of the paper pack folded in four steps by a folding line satisfying the folding condition, which is different from the developed view of FIG. 138 in which the paper pack is folded in two steps. 142 is a mountain fold line in the state of FIG. 139. The paper pack shown in FIG. 139 (the paper pack in use) is formed by bonding the left and right side edges of FIG. 142 into a tubular shape and then folding it along the horizontal and vertical mountain fold lines M and valley fold lines V. ) Can be configured. Other configurations and operations are the same as those of the tenth embodiment.
(Example 12)
FIG. 143 is an explanatory view of a paper pack as a structure with a folding line according to a twelfth embodiment of the present invention, and is a perspective view of a used state in which the paper pack is extended.
FIG. 144 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 143 is being folded.
FIG. 145 is a view showing a state where the paper pack of FIG. 144 is further folded.
FIG. 146 is a developed view of the paper pack shown in FIGS. 143 to 145.
FIG. 146 is an exploded view of a paper pack that is folded in four steps along a folding line that satisfies the folding condition, in which vertical mountain fold lines M are formed alternately inclined. The paper pack (paper pack in use) of FIG. 143 is formed by bonding the left and right side edges of FIG. 146 into a tubular shape, and then folding along the mountain fold line M and the valley fold line V. be able to. Other configurations and operations are the same as those of the eleventh embodiment.
(Example 13)
FIG. 147 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to
FIG. 148 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 147 is being folded.
FIG. 149 is a view showing a state where the paper pack of FIG. 148 is further folded.
FIG. 150 is a developed view of the paper pack shown in FIGS. 147 to 149.
FIG. 150 is an exploded view of a paper pack that is folded in four steps along a folding line that satisfies the folding condition, and a vertical mountain fold line M is formed to be inclined in the same direction. The paper pack (paper pack in use) of FIG. 147 is formed by bonding the left and right side edges of FIG. 150 into a tubular shape, and then folding along the mountain fold line M and the valley fold line V. be able to. As can be seen from FIG. 147, since the paper pack is twisted in a fixed direction from the upper end to the lower end, the paper pack can be easily extended or folded into a use state by changing the twisting direction. Other configurations and operations are the same as those of the twelfth embodiment.
(Example 14)
FIG. 151 is an explanatory diagram of a pump as a structure with a folding line according to
In FIG. 151, the pump chamber A is configured similarly to the plastic bottle A of the fifth embodiment, and the opening at the upper end is opened and closed by the cap C. The upper end of the fluid tube T is connected to the lower end of the pump chamber A. The fluid tube T has a suction tube T1 and a discharge tube T2. The suction tube T1 is provided with a suction valve V1, and the discharge tube T2 is provided with a discharge valve V2. When the pump chamber A is contracted with the cap C closed, V1 is closed and V2 is opened, and the fluid in the pump chamber A is discharged from the discharge tube T2. When the pump chamber A is expanded, V1 is opened and V2 is closed, and the fluid flows into the pump chamber A from the suction tube T1.
The pump according to the fourth embodiment can be used for supplying kerosene, inflating a bicycle, and the like.
(Example 15)
FIG. 152 is an explanatory diagram of a trash can as a structure with a folding line according to
In FIG. 152, the trash can A is formed of a cylindrical body with a folding line made of the paper or resin, and has a bottom wall A0, a cylindrical wall A1, and an upper wall A2. An opening A2a for introducing dust is formed in the upper wall portion A2. The cylindrical wall A1 of the trash can A is formed by a plurality of trapezoidal parts P obliquely formed by a mountain fold line M and a valley fold line V. Since the part P is formed along a spiral that is inclined at about 45 °, the extended trash can A can maintain that state (shape).
(Example 16)
FIG. 153 is an explanatory diagram of a pencil stand as a structure with a folding line according to Example 16 of the present invention. FIG. 153A is a side view, and FIG. 153B is a side sectional view.
In FIG. 153, a brush stand A is formed of a cylindrical body with a folding line made of the paper or resin, and has a bottom wall A0, a cylindrical wall A1, and an upper wall A2. An opening A2a for inserting a writing instrument such as a pencil is formed in the upper wall portion A2. The cylindrical wall A1 of the brush stand A is formed of a plurality of obliquely trapezoidal parts P formed by a mountain fold line M and a valley fold line V. Since the part P is formed along a spiral that is inclined at about 45 °, the brush stand A in an extended state can maintain its shape.
(Example 17)
FIG. 154 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a seventeenth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 155 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 156 is a developed view of the gusset of FIG. 155.
In FIG. 154, the guesses G are accommodated in the paper box C. The guess G is manufactured by folding along the mountain fold line M and the valley fold line V in the developed view shown in FIG. In the gusset G of the seventeenth embodiment, two rows of rising walls G1 are formed, and the rising walls G1 are formed as partition walls. The stored item support surface G2 formed between the rising walls G1 is a surface for supporting stored items such as buns and cookies, and is inclined in the seventeenth embodiment.
Since the guess G is made of one sheet of paper, the time required for the setting operation can be reduced as compared with the case where a guess formed of a plurality of papers is set in the paper box C. .
(Example 18)
FIG. 157 is an explanatory view of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to
FIG. 158 is a development view of the gusset of FIG. 157.
157 and 158, the rising wall G1 is formed on both sides of the gusset G of the seventeenth embodiment. When the rising walls G1 on both sides of the gusset G are accommodated in the paper box C (not shown), they are supported by the side walls of the paper box C, so that the position of the guess G in the paper box C is stabilized, and The rigidity of the stored object support surface G2 is reinforced.
(Example 19)
FIG. 159 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a nineteenth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 160 is a perspective view of the gusset shown in FIG.
FIG. 161 is a developed view of the gusset of FIG. 159.
In FIG. 159, the guesses G are accommodated in the paper box C. The storage object support surface G2 formed between the rising walls G1 of the guesses G is a surface that supports storage items such as buns and cookies, and the
Since the guess G of the nineteenth embodiment is made of one sheet of paper, the time required for the setting operation is shorter than when a guess formed of a plurality of sheets is set in the paper box C. Can be shortened.
(Example 20)
FIG. 162 is an explanatory view of a gusset (partitioning member inside a box) as a structure with a folding line according to a twentieth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 163 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 164 is a developed view of the gusset of FIG. 163.
In FIG. 163, a paper box C accommodates a guess G. The rising walls G1 and G3 of the gusset G are formed so as to extend in directions perpendicular to each other, and a stored article support surface G2 is formed between the rising walls G1 and G3. The storage item support surface G2 is a surface that supports storage items such as buns and cookies, and the
Since the guesses G of the twentieth embodiment are also made of one sheet of paper, the time required for the setting operation is shorter than when a guess made of a plurality of sheets is set in the paper box C. Can be shortened.
(Example 21)
FIG. 165 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a twenty-first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 166 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 167 is a developed view of the gusset of FIG. 166.
In FIG. 165, a paper box C contains a guess G. The rising walls G1 and G3 of the gusset G are formed so as to extend in directions perpendicular to each other, and a stored article support surface G2 is formed between the rising walls G1 and G3. The storage item support surface G2 is a surface that supports storage items such as buns and cookies, and the twenty-first embodiment is formed horizontally (parallel to the bottom surface of the paper box C).
The guess G of Example 21 is formed by bending a single sheet of square paper along a mountain fold line M and a valley fold line V formed in a diagonal direction. Since the
(Example 22)
168 is an explanatory view of the foldable passage cover, FIG. 168A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 168B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 169 is a developed view of a foldable passage cover as a structure with a folding line according to Embodiment 22 of the present invention.
The
The
In the developed view of the
At a node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of four fold lines of three mountain fold lines M and one valley fold line V intersect. Then, the number of mountain fold lines M intersecting at each node = 3, the number of valley fold lines V = 1, and the difference is 2 (= 3-1). That is, the fold line pattern of the foldable passage cover 16 of the twenty-second embodiment is a one-node four-fold line.
In FIG. 169, the
The
(Example 23)
170 is an explanatory view of the foldable passage cover having the developed view of FIG. 171. FIG. 170A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 170B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 171 is a development view of a foldable passage cover as a structure with a folding line according to Embodiment 23 of the present invention.
In the description of the twenty-third embodiment, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the twenty-second embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
The embodiment 23 is different from the embodiment 22 in the following points, but is configured similarly to the embodiment 22 in other points.
As in the case of the twenty-second embodiment, the
The
In FIG. 171, the foldable passage cover 16 of the twenty-third embodiment has a plurality of parts P1, P2, P3, and P4 that are portions (enclosed) formed by the folding lines M and V. The part P1 is a triangle, and the parts P2 to P4 are all quadrilaterals.
The
(Example 24)
FIG. 172 is an explanatory view of a lamp shade as a structure with a fold line according to
The
In the developed view of the
The foldable pseudo-cylindrical wall of the transparent resin sheet is formed with a large number of mountain fold lines M having a convex outer surface and a number of concave valley lines V having a concave shape in a half-fold state.
At the node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of six fold lines of four mountain fold lines M and two valley fold lines V intersect. Then, the number of mountain fold lines M intersecting at each node = 4, the number of valley fold lines V = 2, and the difference is 2 (= 4-2). That is, the folding line pattern of the foldable pseudo-conical wall of the twenty-fourth embodiment is a one-node six-fold line.
In FIG. 172, the foldable pseudo-cone wall of the twenty-fourth embodiment has a plurality of parts P1a, P1b, P2a, P2b,... Which are parts (enclosed) formed by the folding lines M and V. . The shapes of the parts P1a, P2a, ... are similar triangles having different sizes, and the shapes of the parts P2a, P2b, ... are similar triangles having different sizes.
A
(Example 25)
FIG. 173 is an explanatory diagram of a Christmas card as a structure with a fold line according to
In FIG. 173, the Christmas card C has a tree bonding part C1 to which the Christmas tree T is bonded, and a tree pressing part C2 for pressing the Christmas tree. The Christmas tree T is formed by a conical wall with a folding line made of a colored sheet that satisfies folding conditions. As shown in FIG. 173A, when the Christmas card C is folded, the Christmas tree T is held in a folded state.
When the Christmas card C is opened as shown in FIG. 173, the Christmas tree T expands due to elasticity, and has a three-dimensional shape as shown in FIG. 173C when viewed from obliquely above. Therefore, the person who has received the Christmas card C can feel unusual, enjoyable, and the like.
(Example 26)
174A is an explanatory view of a hat as a structure with a fold line according to
FIG. 175 is an explanatory view of the hat of Example 26. FIG. 175A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 175B is a view seen from the
174 and 175, the hat C (see FIG. 174) has a donut-shaped
As shown in FIG. 174B, a large number of mountain fold lines M having a convex outer surface and a large number of valley fold lines V having a concave surface are formed on the side surface (pseudo-cone wall) 14b.
At a node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of four fold lines of three mountain fold lines M and one valley fold line V intersect. Then, the number of mountain fold lines M intersecting at each node = 3, the number of valley fold lines V = 1, and the difference is 2 (= 3-1). That is, the folding line pattern of the side surface portion (pseudo-conical wall) 14b of the ninth embodiment is a one-node four-fold line.
174 and 175, the
A mountain fold line M, M,... Is formed at a connection portion between the
The endlessly connected mountain fold lines M, M,... Are perpendicular to the axis of the side surface portion (pseudoconical wall) 14b when the side surface portion (pseudoconical wall) 14b is extended and folded. It forms a closed polygon in a simple plane.
When the
The angle between the mountain fold line M and the valley fold line V formed at the connecting portion between the
When the hat C is not used, when the hat C is folded as shown in FIG. 175B, the space required for housing the hat C can be reduced.
(Example 27)
FIG. 176 is an explanatory view of a hat as a structure with a folding line according to a twenty-seventh embodiment of the present invention. FIG. 176A is a perspective view of the hat, FIG. 176B is a sectional view taken along the line 113B-113B of FIG. 176A, and FIG. It is the figure seen from arrow 113C of 176B.
FIG. 177 is an explanatory view of the hat of Example 27, FIG. 177A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 177B is a view from the arrow 114B of FIG. 177A.
In the description of the twenty-seventh embodiment, the same reference numerals are given to components corresponding to the components of the twenty-sixth embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
The
In FIG. 176A, on the temporal part (pseudo-conical wall) 14b, a plurality of parts P1 to P5 of a trapezoidal shape are formed by a large number of one-node four-fold lines. Each fold line is formed by joining and stitching the ends of the fabric. The mountain fold and the valley fold of the fold line are determined by the joining state of the ends of the fabric. When the end protrudes outward, a mountain fold line M is formed. When the end protrudes inward, the valley fold line is formed. V is formed. The parts P1 to P5 of the isosceles trapezoid are sequentially reduced in size from the part P1 arranged at the bottom to the part P5 arranged at the top.
Each of the isosceles trapezoidal parts P1 has one bottom side foldably connected to the
Three mountain fold lines M and three valley fold lines V are alternately connected to a connection portion between the
Similarly to the isosceles trapezoidal parts P1 and P2, six parts P2 to P4 are also arranged in the circumferential direction, and the bases of the isosceles trapezoids alternately form mountain fold lines and valley fold lines. It is connected endlessly in the circumferential direction.
That is, the three mountain fold lines M and the three valley fold lines V connected alternately and endlessly are in the state where the temporal portion (pseudoconical wall) 14b is extended and folded. A closed polygon is formed in a plane perpendicular to the axis of the temporal part (pseudoconical wall) 14b.
When the
When the hat C is not used, as shown in FIG. 177, when the hat C is folded, the space required for housing the hat C can be reduced.
(Example 28)
FIG. 178 is a perspective view of a rewindable hat as a structure with a folding line according to
FIG. 179 is a perspective view of the retractable hat of FIG. 178 in a state of being folded.
FIG. 180 is a perspective view of the retractable hat in a state further folded from the state of FIG. 179.
In FIG. 178, the wind-up hat H is constituted by a flange portion A, a temporal portion B, and a top portion C. As shown in FIGS. 179 and 180, a hatch line M and a valley line V are formed. It can be wound up while being folded along.
FIG. 181 is an explanatory view of the method of manufacturing the wind-up hat shown in FIGS. 178 to 180. FIG. 181A is a developed view of the flange portion A of FIG. 178, FIG. 181B is a developed view of the temporal portion B, and FIG. It is a development view of the crown part C.
As shown in FIG. 181A, an inner radius RAi (“i” means “in”) is drawn in a fan shape (outer radius RAo: “o” means “out”) having a central angle Θ1, and the outer circumference is divided into N (even numbers). A1, A2, A3,... Are drawn, and N equiangular spirals (angle φ = 5 to 10 ° with the radial direction) are drawn from these points in the counterclockwise direction toward the center. If the intersections are B1, B2, B3,..., The line segments B1B2, B2B3, B3B4,. The fan shape is cut by these line segments, and this is defined as a flange portion A. When winding and storing, this spiral is alternately formed into a mountain fold and a valley fold line. In FIG. 181A, Θ1 = 300 ° and N = 12. When both ends of this curved strip-shaped element are joined, a frustoconical shape is formed, and since Θ1 <360 °, the flange A is tapered.
Similarly, the temporal part B is made of a curved strip-shaped element cut out from a fan shape. However, as shown in FIG. 181B, an extremely small apex angle Θ2 is used as compared with the central angle Θ1 of the flange. The outer periphery of the curved strip-shaped element is represented by points C1, C2, C3, C4,. Here, these points are on concentric circles, and the radius is RBo. From these points, draw N spiral or inclined straight lines at an angle φ = 5 to 10 ° in the same manner as above, and define the points D1, D2, D3, D4, ... on the concentric circles of RBi, Determine the inner circumference of the element. When both ends of a curved strip-shaped element are joined, a 台 2 value is small, so that a frustoconical shell close to a cylinder is obtained. The arc length B1B2 = B2B3 = B3B4,... Of the inner periphery of the flange element and the arc length C1C2 = C2C3 = C3C4,. The part B is joined or stitched.
Next, the top portion C is similarly made of a sector shape with a vertical angle Θ3 close to 360 ° or a circular film with Θ3 = 360 °. FIG. 181C shows a case where Θ3 = 360 °. The central angle Θ3 is equally divided into N (= 12) to determine points E1, E2, E3, E4,. The arc length E1E2 = E2E3 = E3E4,... Of the outer periphery of the crown C is taken to be equal to that of the inner periphery of the temporal region B (D1D2 = D2D3 = D3D4 = D4D5,. Join with the inner circumference. That is, when these three elements are joined, the hat shown in FIG. 178 is obtained. When the twelve fold lines are wound alternately around the central axis as mountain folds and valley folds, the result is as shown in FIG.
FIG. 182 is an explanatory diagram of another method of manufacturing the wind-up hat shown in FIGS. 178 to 181.
In FIG. 182, twelve small elements obtained by dividing the three elements into an even number (the modified sectoral elements shown in FIG. 182 in which a, b, and c of FIGS. 181A, 181B, and 181C are stacked) are manufactured. The sides A1B1C1D1E1 and the sides A1B1C1DIE1 are joined or sewn such that the points A1 and A1, B1 and B1, C1 and C1, D1 and D1, and E1 and E1 coincide with each other, and the joining is performed for 12 sector elements. In this way, the retractable hat shown in FIGS. 178 to 180 can be manufactured.
(Example 29)
FIG. 183 is a perspective view of a take-up tent as a structure with a folding line according to Embodiment 29 of the present invention.
FIG. 184 is a perspective view of the retractable tent of FIG. 183 in a state of being folded.
FIG. 185 is a perspective view of the tent in a state further folded from the state of FIG. 183.
In FIG. 183, the winding tent H has a mountain fold line M and a valley fold line V formed along an equiangular spiral (a Bernoulli spiral), and a fan-shaped tent formed by the fold lines M and V. The part can be wound up while being folded along the folding lines M and V. The tent H has a dome shape in an extended state, and ring-shaped flexible tubes H1 and H2 extending in the circumferential direction are fixed to an outer peripheral portion and a radially central portion of an outer surface thereof, respectively. The tent H is maintained in the extended state in FIG. 183 by supplying air to the flexible tubes H1 and H2 and inflating the tent H.
FIG. 186 is an explanatory view of the method of manufacturing the roll-up tent shown in FIGS. 183 to 185. FIG. 186A is a diagram illustrating a dome-shaped roll-up tent in a stretched state, which is divided in a circumferential direction. FIG. 186B is a view in which one of the parts formed at this time is developed, and FIG. 186B is a view showing a conical wall formed when the end AB and the CD of the part shown in FIG. 186A are connected.
FIG. 187 is an explanatory view of the method of manufacturing the roll-up tent shown in FIGS. 183 to 185. FIG. 187 shows a roll-up tent having a dome shape with a radius r1 in an extended state, and coordinates of the center position of the dome shape. When r = 0, j = 1, 2,..., And 10 are divided by a circle having a radius of coordinates rj (rj = r1 × (11−j) / 10) at positions equally divided in the radial direction. FIG. 9 is a view showing a shape of a part (conical wall) (j) formed in FIG.
FIG. 188 is a diagram showing the part number (j) of FIG. 187, the shape and length Lj of the bus, and the inclination θj.
FIG. 189 shows divided parts (J: J = 1, 2,...) Obtained by dividing the developed view of the parts (1), (2),. FIG. 189A is a diagram showing that each part (j) is composed of 16 divided parts (J), and FIG. 189B is a diagram for connecting the divided parts (J) in the radial direction. FIG.
Consider a curved strip ABCD having a curvature of width L at the outer periphery on a sector (outer radius R *) having a central angle Θ as shown in FIG. 186A. When the left and right ends AB and CD of the strip are joined, a truncated cone as shown in FIG. 186B is obtained. Assuming that the radius of the bottom of the truncated cone is R 'and the apex angle of the conical shell obtained by extending the truncated cone is 2θ, the outer circumference of the bottom of the truncated cone is equal to the outer circumference of the strip,
2πR '= R * Θ ……………………………… (59)
Get. From FIG. 186B, since sin θ = R ′ / R *, Θ is given by the following equation (60).
Θ = 2πsin θ ……………………………………… (60)
As shown in FIG. 187, a curve passing through a gentle origin such as a parabola is represented by Z = f (r) on the ZX plane, and a thin film-like rotating shell obtained by rotating this around the Z axis is considered. . The radius of the upper end of the container-shaped rotary shell obtained by this rotation is r1. This rotating shell is divided into n parts on a plane perpendicular to the Z axis, and the rotating shell is approximated by n frusto-conical elements using the relationship in FIG. The intersection of the dividing plane and the shell forms a circle. The radii of the circles are r2, r3,... The n frustoconical elements are named sequentially (1), (2), (3),..., And the angles corresponding to the 切 り values in FIG. Θ3 ...
Since the inner diameter of the element (1) is equal to the outer diameter of the element (2), and the inner diameter of the element (2) is equal to the outer diameter of the element (3), the following equation (61) holds for the i-th and j + 1-th elements.
2πrjΘj = 2πrj + 1Θj + 1 ... (61)
Now, assuming that the previous rotary shell is a paraboloid, Z = C (r / r0)2Let n = 10, and consider a simple case where the cutting radius is given by r2 = 0.9r1, r3 = 0.8r1, r4 = 0.7r1,. FIG. 188 shows a cross-sectional shape after division when C = 0.8, cut on the ZX plane, and each element is approximated by a truncated cone as described above. The length Lj (corresponding to L in FIG. 186) of each of the n truncated cone elements (1), (2), (3),... when they are cut open and expanded is easily calculated. Further, since the angle θj (θ in FIG. 186B) formed by these elements with the Z axis is also obtained, the Θj value of each element can be calculated by using the equation (60). The width of the element (1) is W1 and its outer peripheral length is 2πr1. The ratio between the width and the length is set as κ1 as the aspect ratio (κ1 = W1 / 2πr1). When this strip element is drawn on a circle having a radius Ro, the width W1 = κ1Θ1 ・ Ro = (W1 / 2πr1) Θ1 ・ Ro = W1 {Θ1 / (2πr1)} Ro, where the apex angle Θ1. That is, the dimensionless width W1 / R0 when represented on the radius Ro is given by W1Θ1 / (2πr0). The other elements are generally given by the following equation (62), with αj≡Wj / (2πrj).
Lj / Ro = αjΘj ………………………………… (62)
If the outer radius of the sector j is Rjo and the inner radius is Rji,
Lj = (Rj) o- (Rj) i ........................ (63)
And (Rj) iΘj = (Rj + 1)
The numerical values in FIG. 188 are as follows.
Next, the developed view of each element in FIG. 189A is equally divided into 2N (N: integer). At this time, a dividing line is drawn on the developed view at an angle forming an angle φ with the radial direction as shown in the figure so as to form a spiral folding line. FIG. 189A is obtained by dividing each developed view into 16 equal parts. The divided small elements are stacked in the radial direction to create a new sector element. The stacked sector is shown in FIG. 189B, which represents a curved shaped sector. When 16 curved sector-shaped elements are joined and the joining line is alternately formed as a crest or valley fold line, a parabolic shell having a spiral fold line (see FIG. 183) is obtained. 183 and 185 are wound around the central axis passing through the apex of the parabolic shell of FIG. 183.
(Example 30)
FIG. 190 is a perspective view of a retractable tent as a structure with a folding line according to Example 30 of the present invention.
FIG. 191 is a perspective view of the retractable tent of FIG. 190 in a state of being folded.
FIG. 192 is a perspective view of the tent further folded from the state of FIG. 190.
In FIG. 190, a winding tent H has a mountain fold line M and a valley fold line V formed along an equiangular spiral (a Bernoulli spiral), and a fan-shaped tent formed by the fold lines M and V. The part can be wound up while being folded along the folding lines M and V. The tent H has a dome shape in an extended state, and ring-shaped flexible tubes H1 and H2 extending in the circumferential direction are fixed to an outer peripheral portion and a radially central portion of an outer surface thereof, respectively. The tent H is maintained in the extended state in FIG. 190 by supplying air to the flexible tubes H1 and H2 and inflating the tent H.
In this
That is, after dividing into eight equal parts, this is further divided into two parts at a central angle ratio of 0.475: 0.525, and eight sets (16 elements) of curved fan-shaped elements are alternately joined. The curved surface is shown in FIG. Here, when the left side of the element having a small central angle is folded into a valley and the right side is folded into a mountain, the element is wound while being shifted downward around the central axis. This is shown in FIGS. 191 and 192. This winding method has an advantage of alleviating the above-mentioned degree of cramp.
These models can be used to form parabolic surfaces of parabolic antennas, as well as large windable / unfoldable tents.
Industrial applicability
As mentioned above, although the Example of this invention was described in full detail, this invention is not limited to the said Example, Various changes are made within the range of the gist of this invention described in the claim. It is possible. Modified embodiments of the present invention are exemplified below.
(1) In Example 1 and FIG. 2, the folding line forming mold has a pair of foldable folding line forming members (flexible molds), and the sheet-like member is sandwiched between the pair of folding line forming members. Although a pair of folding line forming members are simultaneously folded in a folded state to form a folding line on the sheet-like member, the number of folding line forming members (flexible molds) that can be folded is not a pair but only one. May be. When one fold line forming member is used, the fold line forming member may be folded in a state where the sheet-like member is attracted to one surface thereof. As a method of adsorbing the sheet-shaped member, for example, it is possible to adsorb the sheet-shaped member on one surface side by opening a ventilation hole in a part of the folding line forming member and reducing the pressure on the other surface side. Become.
In addition, it is possible to form a fold line by folding the fold line forming member with a sheet-like member sandwiched between a fold line forming member using magnetized material parts and a flexible magnetic rubber sheet. It becomes.
(2) As can be seen from the results of the study by the present inventor and the description of each embodiment, the present invention makes it possible to use fold lines and parts of various shapes with a novel foldable fold line. It is possible to obtain a foldable structure with a fold line. Therefore, according to the present invention, it is possible to configure an expandable and contractible space structure having various shapes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a fold line explanatory diagram showing a representative example of a fold line, which is a straight line to be folded of an origami or a folded structure, and a node, which is an intersection of a plurality of fold lines.
FIG. 2 is an explanatory view of a so-called “Miura ori” folding structure devised by Miura for deployment of a space structure.
FIG. 3 is a view in which the horizontal fold line shown in FIG. 2 is zigzag at an equal angle.
FIG. 4 is a view showing an example of a foldable line of a part (sector-shaped portion) of a disk formed by six sector-shaped elements having a vertex angle of 2 °.
FIG. 5 is a diagram in which the horizontal fold lines shown in FIG. 2 are taken at an arbitrary inclination. The fold lines (7) to (9) are equal at all the nodes with respect to the fold lines (1) to (6). It is the figure drawn in angle and symmetry.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a folding line in which the periodicity of the folding method of FIG. 5 is taken into consideration.
FIG. 7 is a view showing plane folding by the one-node four-fold line method and the one-node six-fold line method, showing an example of the folding method considered by the present inventors.
FIG. 8 is a view showing a folding condition of one node where six folding lines of the nodes shown in FIG. 7 intersect and six folding lines (one node and six folding lines) around the node.
FIG. 9 is a view for explaining the condition in which both ends of the band plate are joined to form a cylinder when the band plate is folded along the folding line, and FIG. 9A shows the band plate, the folding line, and the angle of the folding line. FIG. 9B is a diagram showing a change in the direction of the reference axis when folded along the folding line shown in FIG. 9A.
FIG. 10 is an explanatory view of an example in which the above formula (5) is satisfied and the folding direction is folded in a regular quadrangle by a fold line in the same direction (either mountain fold or valley fold). FIG. FIG. 10B is a diagram showing folding lines (1), (2), (3), and (4) of the band plate, FIG. 10B is a diagram showing a state of being folded, and FIG. 10C is a diagram showing a folded state.
FIG. 11 is an explanatory view of an example in which the expression (5) is satisfied and the folding direction is a regular hexagonal folding line along a folding line in the same direction (either mountain fold or valley fold). FIG. FIG. 11B is a diagram showing the folding lines (1), (2), (3), (4), (5), and (6) of the band plate, FIG. 11B is a diagram showing a state in the middle of folding, and FIG. FIG.
FIG. 12 is an explanatory view of an example in which the above-mentioned expression (5) is satisfied and the folding direction is folded in a regular octagonal shape by a folding line in the same direction. FIG. 12A shows folding lines (1) and (2) of the strip in a developed state. ),..., (8), FIG. 12B is a view showing a state in which the sheet is being folded, and FIG. 12C is a view showing a state in which the sheet is folded.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an example of folding into a regular hexagon by a fold line that satisfies the expression (5) and the folding direction is alternately reversed (reversed in the mountain fold direction and the valley fold direction), and FIG. 13A is expanded. FIGS. 13B to 13F are views showing a state in the middle of folding, and FIG. 13G is a view showing a folded state.
FIG. 14 is a typical development view in the case where the belt-like plate shown in FIG. 9A is bent in the same direction at equal intervals by π · (N−2) / N to form a regular N-gon and N = 6. FIG.
FIG. 15 shows a trapezoidal element having unequal sides obtained by decomposing twice (π / 3) the angle between the mountain fold line and the horizontal fold line in FIG. 14 into α = 2π / 9 and β = π / 9. FIG.
FIG. 16 shows a case where six sets of fold lines obtained by decomposing the mountain fold line in the Y-axis direction of FIG. 14 into a mountain fold line I of α = π / 3 and a valley fold line II of β = π / 6 are introduced. 16A is an exploded view of a manufactured cylinder, FIG. 16A is a developed view, FIG. 16B is a view showing a half-folded state of a folded cylinder manufactured when both ends of the developed view of FIG. 16A are joined, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the same thing as seen from a different direction.
FIG. 17 is a diagram in which the points A and B in FIG. 14 are matched and the mountain fold is removed from the horizontal fold line. The diamond pattern ((1) to (1) to (6)) is a horizontal isosceles triangle having a base angle π / 6. It is a development view of (3)).
FIG. 18 is a developed view of a deformed diamond pattern composed of scalene triangular elements.
19 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view symmetrical and foldable one by one with respect to a horizontal folding line, FIG. 19A is a development view, and FIG. 19B is both ends of the development view of FIG. 19C is a view showing a half-folded state of a folding cylinder manufactured when the above is joined, and FIG. 19C is a view of the same thing as FIG. 19B seen from a different direction.
FIG. 20 is a diagram showing an example of a developed development of a fold constituted by only fold lines similar to the point B in FIG.
FIG. 21 is a development view of a foldable cylindrical wall having a plurality of polygonal parts (flat walls) formed by folding lines.
FIG. 22 shows a cylindrical structure in which a connecting portion of a divided flat plate made of a triangular divided flat plate examined by Guest et al. Has a spiral shape, and the spiral (1) rises one step every time it goes around. Is a development view of the present inventor.
FIG. 23 corresponds to FIG. 17 in which the whole of FIG. 17 is inclined by ψ = π / 6, and three diamond patterns in oblique directions are formed.
24 is an explanatory view of a pseudo cylindrical body having a development view equivalent to that of FIG. 23. FIG. 24A is a development view, and FIG. 24B is a fold manufactured when both ends of the development views of FIGS. 23 and 24A are joined. It is a figure showing the half-fold state of a cylinder.
FIG. 25 is an explanatory view of a pseudo cylindrical body k having a development view obtained by inclining FIG. 14 by π / 6. FIG. 25A is a development view, and FIG. 25B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 25A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 26 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view in which FIG. 15 is inclined by π / 6. FIG. 26A is a development view, and FIG. 26B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 26A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 27 is a developed view obtained by tilting FIG. 16 by π / 6.
FIG. 28 is a spiral type shown in FIG. 19, which is obtained by cutting along a straight line connecting points A and D in the figure. The angle (up to 0.193π) shown in FIG. 28 indicates the angle between the cutting line and the horizontal line. In this case, the angle of the valley fold line is limited because the shape of the triangular element is given. Become.
FIG. 29 is an explanatory view of a spiral-shaped folding cylinder having a folding line generalized from FIG. 24, FIG. 29A is a developed view, and FIG. 29B is manufactured when both ends of the developed view of FIG. 29A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 30 is a development view in the case where the value of β is changed for each one of the six development steps of FIG. 29 by three steps.
FIG. 31 is a development view of a repetitive spiral type obtained by inverting the spiral mountain fold line and the valley fold line of FIG. 29 for each stage. This development can also be obtained by matching points A and B in FIG.
FIG. 32 is a view showing a portion cut by two parallel straight lines AB 'and C'D of the developed view of the cylindrical body shown in FIG. 21 so that A and B' and D and C 'overlap. FIG. 33 is a developed view of a foldable cylinder formed by connecting left and right edges of FIG.
FIG. 33 is an exploded view of a collapsible cylinder having an arbitrary-shaped quadrilateral element (part).
FIG. 34 is an explanatory diagram of a method for maintaining continuity when both ends of a developed view are joined.
FIG. 35 is a diagram showing an angle relationship between folding lines satisfying folding conditions when a valley fold line is symmetrically inserted in the case of one
FIG. 36 is a diagram showing an angular relationship between folding lines satisfying the folding condition when the valley folding lines (4) and (6) are inserted alternately between the mountain folding lines (2), (3) and (5). FIG. 58 is an explanatory diagram of folding conditions in the case of FIGS. 56B and 57 described later.
FIG. 37 shows the case of one node 4-fold line. The folding conditional expression is obtained by the same procedure as above.
FIG. 38 is an enlarged view of a main part of a development view in a case where a development view of a cone whose main fold line is parallel to the outer side of the development view is composed of N isosceles triangles having a vertex angle of 2 °.
FIG. 39 is an explanatory view of a pseudo-cone wall having a development view of a pseudo-cone wall with a folding line obtained by using the value obtained by Expression (14). FIG. 39A is a development view, and FIG. 39B is a development view of FIG. 39A. It is a perspective view of the half-fold state of the conical wall with a folding line which has a.
FIG. 40 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line.
FIG. 41 is a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line, where N = 3, 2Θ = π / 9, α = π / 9, and δ = π / 6. Of development (θ*= About 0.0688π).
FIG. 42 is a development view of a conical wall with a fold line when it is divided into a trapezoidal triangular element by a fold line having an angle α at the upper right and an angle δ at the upper left at the point F in FIG. , Δ values are the same as those in FIG. 41.
FIG. 43 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line in the case of dividing by a trapezoidal element instead of dividing by the isosceles triangular element of FIG.
FIG. 44 is a view of a conical wall with a fold line, which is divided into an equilateral trapezoidal shape by a fold line and folded into a regular N pyramid, where N = 6, φ in FIG.*= Π / 36, 2Θ = π / 12 is an explanatory view of a pseudo-conical wall having a development view, FIG. 44A is a development view, and FIG. 44B is a half-fold of a conical wall with a folding line having the development view of FIG. 44A. FIG.
FIG. 45 is a view showing a development view of a conical wall with a folding line composed of N isosceles triangular elements (
FIG. 46 is an exploded view of a conical wall with a fold line having a simple, spiral exploded view consisting of three isosceles triangular elements.
FIG. 47 is a top view when the development view of FIG. 46 is folded.
48 is an explanatory diagram of a practical model obtained by modifying the model described in FIGS. 45 and 46. FIG. 48A is an explanatory diagram of a modification method, and FIG. 48B is an enlarged view of a main part of FIG. 48A.
FIG. 49 is a view showing a state in which the figure ABGHFE formed by the folding line in FIG. 48A is sequentially folded along folding lines AF and BF, and FIG. 49A is a state of rectangles ABFE and BGHF after AF is trough-folded. 49B is a view showing a state after the mountain fold is further performed at B′F (original line segment BF) in the state of FIG. 49A.
FIG. 50 is a view showing a portion corresponding to the first-stage band plate and a portion corresponding to the second-stage band shown in FIG. 48A.
FIG. 51 shows N = 6, γ + ψ in the fold line-shaped conical wall having the fold lines shown in FIGS.*= Π / 3, ψ*51A is an explanatory view of a pseudo-cone wall having a development view (2Θ = π / 18) when γ / 6 and γ = π / 6, FIG. 51A is a development view, and FIG. 51B is a development view of FIG. It is a perspective view of the state where the conical wall with a fold line was folded in half.
FIG. 52 shows N = 6, γ + ψ in the conical wall with a fold line having the fold lines shown in FIGS.*= Π / 3, ψ*= Π / 4, γ = π / 12 (212 = π / 6).
FIG. 53 shows an example in which the number of stages in the development view of FIG.*FIG. 6 is a development view when the value of “” is increased.
FIG. 54 is a developed view showing the same conical wall as the folded conical wall having the developed view of FIG. 53.
FIG. 55 is a view when the second valley fold line in FIG. 50 is taken in an opposite direction to that of the first tier at an angle γ.
FIG. 56 is an explanatory view of a pseudo-cone having a development view in which the FIG. 51 is made into a repetitive spiral type. FIG. 56A is a development view, and FIG. 56B is a half-fold of a conical wall with a folding line having the development view of FIG. It is a perspective view of the state which carried out.
FIG. 57 shows 2Θ = π / 6, ψ*= [Pi] / 6, [gamma] = [pi] / 6;
58 is an explanatory view of a development view of a foldable conical wall with a folding line having a folding line along an equiangular spiral, FIG. 58A is an overall explanatory view, and FIG. 58B is an enlarged view of a main part of FIG. 58A.
FIG. 59 is an explanatory view of a development view of the conical wall with a folding line when the spiral of FIG. 58 is reversed.
FIG. 60 is an explanatory diagram of how to draw the development view of FIG.
FIG. 61 is an explanatory view of a pseudo-cone having an exploded view in which FIG. 44 is made into an equiangular spiral shape. FIG. 61A is an exploded view, and FIG. 61B is a half-folded conical wall with a fold line having the exploded view of FIG. 61A. FIG.
FIG. 62 is a developed view of a folding conical wall with a folding line in which the circumferential spiral of FIG. 51A is raised one step at the right end.
FIG. 63 is an explanatory diagram of the simplest folding method for origami.
FIG. 64 is an explanatory view of a development view of a disc-shaped folding structure with a folding line. FIG. 64A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 64B is an overall view.
FIG. 65 is an enlarged view of a development view of the disc-shaped folding structure with a folding line shown in FIG. 64B.
FIG. 66 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 65 in a half-folded state and a small amount of folding.
FIG. 67 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 65 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 68 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with folding lines having the developed view of FIG. 65 is completely folded.
FIG. 69 is an explanatory view of a development view of a disc-shaped folding structure with a folding line when the swing angle of the folding line of Zig / Zag in the radial direction is increased as approaching the center, and FIG. 69A is for explaining the folding conditions. 69B is an overall view of FIG.
FIG. 70 is an exploded view of a disc-shaped folding structure with a folding line when the swing angle of the folding line of Zig / Zag in the radial direction is increased as approaching the center and the folding line in the circumferential direction is also Zig / Zag. 70A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 70B is an overall view.
FIG. 71 is an explanatory view of a conventionally known winding method in which the intersection of the spiral folding lines is on the Archimedes spiral.
FIG. 72 is a view showing a new folding line considered by the present inventor. FIG. 72A is a folding line in which the folding line (1) in the radial direction has one bending point and the spiral is reversed at this bending point in FIG. FIG. 72B is a diagram showing a line, and FIG. 72B is a diagram in which the outside of the bending point of FIG. 72A is replaced by a method of folding in a radial direction.
FIG. 73 is an explanatory diagram of fold lines when forming a fold line for folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) in a radial direction and a circumferential direction along an equiangular spiral.
FIG. 74 is an explanatory diagram of fold lines when folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) in the radial direction and the circumferential direction along an equiangular spiral.
FIG. 75 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 76 is an explanatory view of folding conditions when forming a folding line for folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) in a radial direction and a circumferential direction along an equiangular spiral.
FIG. 77 is an explanatory diagram of folding conditions when the main fold line is bent at an equal angle to radiation.
FIG. 78 shows an example of folding around the center with two zigzag spirals (m = 2) as folding lines, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 20 °.
FIG. 79 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 78 is an example of a folded development view when γ = 0 °, showing an example in which the angle of the folding line with respect to the radiation is different from FIG. 78.
FIG. 80 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 10, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 42, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 81 shows an example of folding around the center using two zigzag spirals (m = 2) as folding lines, where n = 4, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 18, It is a figure which shows the example of the development view of the disk-shaped folding structure with a folding line in case of (gamma) = 0 degree.
FIG. 82 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 81 in a half-folded state with a small amount of folding.
FIG. 83 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 81 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 84 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 81 is completely folded.
FIG. 85 shows an example of folding around the center using four zigzag spirals (m = 4) as folding lines, where n = 7, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 60, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 86 shows an example in which three zigzag spirals (m = 3) are used as folding lines and folded around the center, where n = 8, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 51, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 87 shows an example in which one zigzag spiral (m = 1) is used as a fold line and folded around the center, where n = 10, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 21, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 88 shows an example of folding around the center using four zigzag spirals (m = 4) as folding lines, where n = 7, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 60, It is a figure which shows the example of the development view of the disk-shaped folding structure with a folding line in case of (gamma) = 0 degree.
FIG. 89 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 88 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is small.
FIG. 90 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 91 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 is completely folded.
FIG. 92 is a developed view in the case where the number of spirals serving as main folding lines is large (m = 12).
FIG. 93 is a developed view composed of two types of conformal spirals based on FIG. 77. Division number N = 12, θ1= Π / 180, θ2= 29π / 180, and φ is approximately π / 18. When the developed view of FIG. 93 is folded, it is satisfactorily wound around the center in a vertically symmetric manner. FIG. 93 suggests that these fold lines are replaced by elastic deformation during winding because the sub-fold lines are fine.
FIG. 94 is a developed view of a circular thin plate in which mountain fold lines and valley fold lines are provided alternately.
FIG. 95 shows the development of a disk-shaped folding structure with fold lines in which mountain fold lines and valley fold lines are provided alternately, and the circumferential lengths of the valley fold line and the left and right mountain fold lines are different on the left and right. FIG.
FIG. 96 is a view in which a fan-shaped portion between adjacent mountain fold lines in FIG. 95 is removed.
97 is an explanatory diagram of the folding condition of the sheet-like member, FIG. 97A is a developed view before folding, and FIG. 97B is a diagram showing a state where the sheet-like member is folded along a folding line in FIG. 97A.
FIG. 98 is an explanatory view of a DCC (double corrugated core), FIG. 98A is a developed view of the DCC, and FIG. 98B is an external view of the half folded state.
FIG. 99 is an explanatory view of zig / zag of the vertical fold line group of FIG. 98, FIG. 99A is an expanded view thereof, and FIG. 99B is an external view of the half-folded state.
100A is an explanatory view of a newly devised model of a core having a joint, FIG. 100A is a developed view, FIG. 100B is a plan view of the developed view of FIG. 100A in a half-folded state, and FIG. 100C is an expanded view of FIG. 100A. It is an external view of what folded the figure and made it three-dimensional.
FIG. 101 is an explanatory view of another model of a newly devised core having a joint. FIG. 101A is a developed view, FIG. 101B is a plan view of the developed view of FIG. 101A in a half-folded state, and FIG. 101C is FIG. 3 is an external view of a three-dimensional view obtained by folding the development view of FIG.
FIG. 102 is an explanatory view of a model devised by the present inventor that does not satisfy another folding condition of a core having a joint, FIG. 102A is a developed view, and FIG. 102B is an enlarged view of a main part of FIG. 102A.
FIG. 103 is an explanatory view of a core formed by folding the developed view of FIG. 102A, FIG. 103A is a perspective view of the folded core, and FIG. 103B is a perspective view of a sheet bonded to the lower surface of the core of FIG. 103A. .
FIG. 104 is an explanatory view of a model devised by the present inventor that does not satisfy another folding condition of a core having a joint, FIG. 104A is a developed view, and FIG. 104B is an enlarged view of a main part of FIG. 104A.
FIG. 105 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a honeycomb core from one plate, FIG. 105A is a developed view, and FIG. 105B is a view of a honeycomb core manufactured from a plate having the developed view of FIG. 105A.
FIG. 106 is a view showing a folding mold for manufacturing the core material shown in FIG. 103A.
FIG. 107 is an explanatory view of the manufactured aluminum core. FIG. 107A is a perspective view, and FIG. 107B is a developed view, which has the same shape as the developed view of the paper shown in FIG. 103A.
FIG. 108 is an explanatory diagram of an application example of the structure with a cylindrical folding line, and FIG. 108A is a developed view.
FIG. 109 is an explanatory diagram of an application example of a spiral cylindrical structure with a folding line. FIG. 109A is a developed view, and FIG. 109B is a view showing a stretchable inflatable structure formed based on FIG. 109A.
FIG. 110 is a plan view of the folding line forming die according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 111 is a perspective view of a sheet-like member on which a folding line is formed using the folding line forming mold of FIG.
FIG. 112 is an explanatory view of a folding line forming die according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view of one of a pair of flexible dies for sandwiching both sides of a sheet-like member forming a folding line. FIG.
FIG. 113 is a plan view of a folding line forming die according to
FIG. 114 is an explanatory view of a use state of the folding line forming die of FIG. 113, FIG. 114A is a diagram showing a state where the folding line forming die is folded in two, and FIG. 114B is a folding diagram of FIG. 114A. It is a figure which shows the state which folded the folding line forming die.
FIG. 115 is an explanatory view of a sheet-like member in which a folding line is formed by using the folding line forming mold shown in FIGS. 113 and 114. FIG. 115A is a plan view of the sheet-like member in a half-folded state, and FIG. It is a top view of the state where it was completely folded.
116 is an explanatory view of the folded sheet member shown in FIG. 115B, FIG. 116A is a perspective view, and FIG. 116B is a flat sheet member on one surface (lower surface) of the folded sheet member shown in FIG. 116A. It is a perspective view of what adhered.
FIG. 117 is a side view of a plastic bottle as a structure with a folding line according to
FIG. 118 is a side sectional view of the plastic bottle of the fourth embodiment.
FIG. 119 is an explanatory view of a state in which the plastic bottle of FIG. 117 is compressed in the axial direction (semi-folded state), FIG. 119A is a view showing a half-folded state, and FIG. 119B is a cover almost completely folded in an opening portion. FIG.
FIG. 120 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the PET bottle A, and is a diagram illustrating a state in which a mold (a mold having a folding line forming surface) is opened.
FIG. 121 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the PET bottle A, showing a state in which the mold is closed and a tubular or bag-shaped raw tube (parison) is stretched in the mold.
FIG. 122 is a diagram showing a state where compressed air is blown into the inside of the raw tube of FIG. 121 to expand the tube.
FIG. 123 is an explanatory diagram of a PET bottle as a fifth embodiment of the folded line structure according to the present invention, and is a diagram illustrating a folded line structure (pet bottle) formed along a spiral.
FIG. 124 is an explanatory diagram of a plastic bottle as a sixth embodiment of the folded line structure of the present invention, and is a diagram illustrating a folded line structure (pet bottle) having a cylindrical wall formed along a spiral.
FIG. 125 is a side view of a coffee can as a structure with a folding line according to
FIG. 126 is a side sectional view of the coffee can of the seventh embodiment.
FIG. 127 is an explanatory view of a state in which the coffee can of FIG. 126 is compressed in the axial direction (semi-folded state). FIG. 127A is a side view of the half-folded state, and FIG. 127B is a side view of a state of being almost completely folded. .
FIG. 128 is an explanatory view of a method for manufacturing the coffee can A, and is an explanatory view of an inner mold (a mold having a folding line forming surface) disposed on the inner surface of the cylindrical member. FIG. FIG. 128B is a cross-sectional view in which a pair of inner second dies are inserted between the pair of inner first dies of FIG. 128A; FIG. 128C is a cross-sectional plan view showing a state where a cam rod is inserted into the center of the inner first and second molds of FIG. 128B, and FIG. 128D is a diagram showing a state where the cam rod of FIG. It is a figure showing the state where the inside 1st and 2nd metallic molds were pushed out by pushing out.
FIG. 129 is an explanatory view of the method for manufacturing the coffee can A. FIG. 129A shows a state in which an inner mold (a mold having a folding line forming surface) is set on the inner surface of a cylindrical member, and the outer mold K2 is clamped. FIG. 129B is a diagram showing a state before, and FIG. 129B is a diagram showing a state where the mold is clamped from the state of FIG. 129A.
FIG. 130 is an explanatory view of a coffee can as the eighth embodiment of the folded line structure of the present invention, and is a diagram showing a folded line structure (coffee can) having a cylindrical wall formed along a spiral.
FIG. 131 is an explanatory diagram of another embodiment of the method for manufacturing the coffee can A.
132 is an explanatory diagram of a small container as a structure with a folding line according to
133 is an explanatory view of the small container of Example 9; FIG. 133A is a perspective view of the folded small container; FIG. 133B is a sectional view taken along the line 109B-109B of FIG. 133A; It is sectional drawing of the state which covered the container.
FIG. 134 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the small container B, and shows a state in which a mold (a mold having a folding line forming surface) is closed.
FIG. 135 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to the tenth embodiment of the present invention, and is a perspective view of a used state in which the paper pack is extended.
FIG. 136 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 135 is being folded.
FIG. 137 is a view showing a state where the paper pack of FIG. 136 is further folded.
FIG. 138 is a developed view of the paper pack shown in FIGS.
FIG. 139 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to
FIG. 140 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 139 is being folded.
FIG. 141 is a diagram showing a state where the paper pack of FIG. 140 is further folded.
FIG. 142 is a developed view of the paper pack shown in FIGS. 139 to 141.
FIG. 143 is an explanatory view of a paper pack as a structure with a folding line according to a twelfth embodiment of the present invention, and is a perspective view of a used state in which the paper pack is extended.
FIG. 144 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 143 is being folded.
FIG. 145 is a view showing a state where the paper pack of FIG. 144 is further folded.
FIG. 146 is a developed view of the paper pack shown in FIGS. 143 to 145.
FIG. 147 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to
FIG. 148 is a view showing a state in which the paper pack of FIG. 147 is being folded.
FIG. 149 is a view showing a state where the paper pack of FIG. 148 is further folded.
FIG. 150 is a developed view of the paper pack shown in FIGS. 147 to 149.
FIG. 151 is an explanatory diagram of a pump as a structure with a folding line according to
FIG. 152 is an explanatory diagram of a trash can as a structure with a folding line according to
FIG. 153 is an explanatory diagram of a pencil stand as a structure with a folding line according to Example 16 of the present invention. FIG. 153A is a side view, and FIG. 153B is a side sectional view.
FIG. 154 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a seventeenth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 155 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 156 is a developed view of the gusset of FIG. 155.
FIG. 157 is an explanatory view of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to
FIG. 158 is a development view of the gusset of FIG. 157.
FIG. 159 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a nineteenth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 160 is a perspective view of the gusset shown in FIG.
FIG. 161 is a developed view of the gusset of FIG. 159.
FIG. 162 is an explanatory view of a gusset (partitioning member inside a box) as a structure with a folding line according to a twentieth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 163 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 164 is a developed view of the gusset of FIG. 163.
FIG. 165 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a twenty-first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 166 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 167 is a developed view of the gusset of FIG. 166.
168 is an explanatory view of the foldable passage cover, FIG. 168A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 168B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 169 is a developed view of a foldable passage cover as a structure with a folding line according to Embodiment 22 of the present invention.
170 is an explanatory view of the foldable passage cover having the developed view of FIG. 171. FIG. 170A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 170B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 171 is a development view of a foldable passage cover as a structure with a folding line according to Embodiment 23 of the present invention.
FIG. 172 is an explanatory view of a lamp shade as a structure with a fold line according to
FIG. 173 is an explanatory diagram of a Christmas card as a structure with a fold line according to
FIG. 174 is an explanatory view of a hat as a structure with a folding line according to
FIG. 175 is an explanatory view of the cap of Example 26, FIG. 175A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 175B is a view from the arrow 112B of FIG. 175A.
FIG. 176 is an explanatory view of a hat as a structure with a folding line according to a twenty-seventh embodiment of the present invention. FIG. 176A is a perspective view of the hat, FIG. 176B is a sectional view taken along the line 113B-113B of FIG. 176A, and FIG. It is the figure seen from arrow 113C of 176B.
FIG. 177 is an explanatory view of the hat of Example 27, FIG. 177A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 177B is a view from the arrow 114B of FIG. 177A.
FIG. 178 is a perspective view of a rewindable hat as a structure with a folding line according to
FIG. 179 is a perspective view of the retractable hat of FIG. 178 in a state of being folded.
FIG. 180 is a perspective view of the retractable hat in a state further folded from the state of FIG. 179.
FIG. 181 is an explanatory view of the method of manufacturing the wind-up hat shown in FIGS. 178 to 180. FIG. 181A is a developed view of the flange portion A of FIG. 178, FIG. 181B is a developed view of the temporal portion B, and FIG. It is a development view of the crown part C.
FIG. 182 is an explanatory diagram of another method of manufacturing the wind-up hat shown in FIGS. 178 to 181.
FIG. 183 is a perspective view of a take-up tent as a structure with a folding line according to Embodiment 29 of the present invention.
FIG. 184 is a perspective view of the retractable tent of FIG. 183 in a state of being folded.
FIG. 185 is a perspective view of the tent in a state further folded from the state of FIG. 183.
FIG. 186 is an explanatory view of the method of manufacturing the roll-up tent shown in FIGS. 183 to 185. FIG. 186A is a diagram illustrating a dome-shaped roll-up tent in a stretched state, which is divided in a circumferential direction. FIG. 186B is a view in which one of the parts formed at this time is developed, and FIG. 186B is a view showing a conical wall formed when the end AB and the CD of the part shown in FIG. 186A are connected.
FIG. 187 is an explanatory view of the method of manufacturing the roll-up tent shown in FIGS. 183 to 185. FIG. 187 shows a roll-up tent having a dome shape with a radius r1 in an extended state, and coordinates of the center position of the dome shape. When r = 0, j = 1, 2,..., And 10 are divided by a circle having a radius of coordinates rj (rj = r1 × (11−j) / 10) at positions equally divided in the radial direction. FIG. 9 is a view showing a shape of a part (conical wall) (j) formed in FIG.
FIG. 188 is a diagram showing the part number (j) of FIG. 187, the shape and length Lj of the bus, and the inclination θj.
FIG. 189 shows divided parts (J: J = 1, 2,...) Obtained by dividing the developed view of the parts (1), (2),..., (10) shown in FIG. FIG. 189A is a diagram showing that each part (j) is composed of 16 divided parts (J), and FIG. 189B is a diagram connecting the divided parts (J) in the radial direction. FIG.
FIG. 190 is a perspective view of a retractable tent as a structure with a folding line according to Example 30 of the present invention.
FIG. 191 is a perspective view of the retractable tent of FIG. 190 in a state of being folded.
FIG. 192 is a perspective view of the tent further folded from the state of FIG. 190.
【0005】
。節点におけるNMとNV間には次式が成立つことはよく知られている。
|NM−NV|=2 ………………………………………………(1)
全折り線数をNTと置くとNT=NM+NVとなる。式(1)を、例えばNM−NV=2とするとNT=2(1+NV)となり、節点を構成する折り線の数は“偶数”になることが分かる。全折り線数NTはNT≧4で、NT=4が節点を構成するための最小の折り線数である。
図1のようにX軸を山折り線(M3)に一致させ、山折り(M1)と(M2)を行なうと、谷折り(V1)が生じる。山折り(M1)、(M2)とX軸とのなす角を各々α、βとすると折り線(V1)と(M2)のなす角γは、
γ=α …………………………………………………………………………(2)
で与えられる。式(2)は、Y軸方向に折り線(M1)、(M2)、(M3)、(V1)で、完全に折りたたんだ時の角度の関係式である。
この操作によって、帯状の紙は半折りされ、節点右方の軸方向は2α(α<βの時)、あるいは2β(α>βの時)だけ折り曲げられる。
α=βの場合には軸方向はY軸方向に折り曲げられることはない。この時、山折りと谷折りを交互に行うと帯状の紙はジグザグに折り曲がり、山折り(または谷折り)だけを連続的に行うと、筒状になることが容易に推察される。
本明細書では、このように平面紙をジグザグに折り曲げ、新たな平面に折りたたむことを“平面折り”、同方向に折り曲げてY軸方向に折り畳み得る円筒状の構造を製作する折り方を“円筒おり”と大別する。
2 平面折り
2.1 Miura ori(従来公知技術)
構造物の構成の可能性を考察するため、“1節点4折り線”の最も簡単な場合を考える。
図2は三浦によって宇宙用構造物の展開用に考案された、いわゆる“Miura ori”とよばれる折り畳み構造の説明図である。
図2において、折り畳み構造物の折り線は、3本の水平な折り線((1)〜(3))と3本のジグザグの折り線(各々、山、谷、山折り線、(4)〜(6))を有している。折り線(1)〜(3)は式(1)が満たされるよう山折り、谷折りが交互になされ、[0005]
. It is well known that the following equation holds between NM and NV at a node.
| NM−NV | = 2 ………………………………… (1)
When the total number of folding lines is set to NT, NT = NM + NV. If Equation (1) is, for example, NM-NV = 2, NT = 2 (1 + NV), and it can be seen that the number of fold lines forming the node is "even". The total number of folding lines NT is NT ≧ 4, and NT = 4 is the minimum number of folding lines for forming a node.
As shown in FIG. 1, when the X axis is aligned with the mountain fold line (M3) and the mountain folds (M1) and (M2) are performed, a valley fold (V1) occurs. If the angles between the mountain folds (M1) and (M2) and the X axis are α and β, respectively, the angle γ between the fold lines (V1) and (M2) is
γ = α …………………………………………… (2)
Given by Expression (2) is a relational expression of the angle when completely folded along the folding lines (M1), (M2), (M3), and (V1) in the Y-axis direction.
By this operation, the band-shaped paper is folded in half, and the axial direction to the right of the node is folded by 2α (when α <β) or 2β (when α> β).
When α = β, the axial direction is not bent in the Y-axis direction. At this time, it is easily presumed that the band-shaped paper bends in a zigzag manner when the mountain fold and the valley fold are alternately performed, and that when the mountain fold (or the valley fold) is continuously performed, the paper becomes cylindrical.
In the present specification, the term “planar fold” refers to folding plane paper in a zigzag manner and folding it into a new plane in this manner, and the term “cylindrical” refers to a method of folding a sheet in the same direction to produce a cylindrical structure that can be folded in the Y-axis direction. Ori ".
2 Flat folding 2.1 Miura ori (prior art)
In order to consider the possibility of the structure of the structure, consider the simplest case of "one-node four-fold line".
FIG. 2 is an explanatory view of a so-called “Miura ori” folding structure devised by Miura for deployment of a space structure.
In FIG. 2, the fold lines of the folded structure are three horizontal fold lines ((1) to (3)) and three zigzag fold lines (peak, valley, peak fold, respectively). To (6)). The folding lines (1) to (3) are alternately mountain-folded and valley-folded so that the expression (1) is satisfied.
【0006】
折り線(4)〜(6)の各々は折り線(1)〜(3)の全てに対して“対称”である。それ故、各節点(黒丸点)では、図中の任意の角度αについて、式(2)の折り畳み条件が自動的に満たされ、図のY軸方向に完全に折りたたむことができる。
この時、角度αに依存してX軸方向にも収縮し、その収縮量は折り畳み角αが大きい程大きくなる。また、図2から分かるように、水平の折り線は節の左右で、山折りから谷折り、谷折りから山折りに交互に変わる。この4折り線法の特性が平面紙を周期的にY=+∞から−∞まで折りたためることを可能にしている。
図3は前記図2に示す水平の折り線を等角でジグザグにした図である。
図2においては各節点で、折り線(4)〜(6)は水平の折り線(1)〜(3)に対して対称であるが、水平の折りを図3のように等角でジグザグに行っても、式(2)のY軸方向の折り畳み条件が満たされ、図3の平面紙が新たな形で完全に折りたたまれる。この折り畳みを半たたみの状態にすると平面紙を3次元化、すなわち“見掛け上”厚みを持った状態に出来、高剛性で軽量な平板を製作し得る可能性があることが分かる。
2.2 平面折りの一般化
前記図3でジグザグに設けた水平方向の折り線を同じ方向に連続させると扇形あるいは円板を半径方向に折りたたむことができる。
図4は頂角2Θの6個の扇型要素により形成される円板の一部(扇形部分)の折り畳み可能な折り線の例を示す図である。
図4中、円周方向の折り線(1)〜(5)は2Θずつ折れ曲がっている。半径方向の折り線(7)(8)(9)…は角度Θ内でジグザグに設けられ、外辺のA、B、C…で外辺と角度α0をなすものとする。
この時、図4中の角度βはこれらの折り線群の周期性からα0+Θとなるから、円周方向の折り線(1)と半径方向の折り線のなす角α1をα0−Θと採ると折り畳み条件式、式(2)が満たされる。すなわち、半径方向の折り線と円周方向の折り線の角度を図に示されるように随時α0−Θ、α0−2Θ…と選ぶと、全ての節点で折り畳み条件が満たされ、扇型状の板を半径方向に折り畳むことができる展開図を作図することができる。
なお、前記扇型状の板と同様に円板も半径方向に折り畳み可能な展開図を作図[0006]
Each of the fold lines (4) to (6) is "symmetric" with respect to all of the fold lines (1) to (3). Therefore, at each node (black dot), the folding condition of Expression (2) is automatically satisfied at an arbitrary angle α in the drawing, and the node can be completely folded in the Y-axis direction in the drawing.
At this time, it also contracts in the X-axis direction depending on the angle α, and the contraction amount increases as the folding angle α increases. Also, as can be seen from FIG. 2, the horizontal fold line alternates from a mountain fold to a valley fold and from a valley fold to a mountain fold at the left and right of the node. The characteristic of the 4-fold line method enables the flat paper to be periodically folded from Y = + ∞ to −∞.
FIG. 3 is a view in which the horizontal fold line shown in FIG. 2 is zigzag at an equal angle.
In FIG. 2, at each node, the folding lines (4) to (6) are symmetrical with respect to the horizontal folding lines (1) to (3), but the horizontal folding is zigzag at an equal angle as shown in FIG. 3, the folding condition in the Y-axis direction in Expression (2) is satisfied, and the plane paper in FIG. 3 is completely folded in a new shape. It can be seen that when the fold is in a half-folded state, the flat paper can be made three-dimensional, that is, in a state having an “apparent” thickness, and a flat plate with high rigidity and light weight can be manufactured.
2.2 Generalization of Planar Folding If the horizontal folding lines provided in zigzag in FIG. 3 are continued in the same direction, the fan or disk can be folded in the radial direction.
FIG. 4 is a view showing an example of a foldable line of a part (sector-shaped portion) of a disk formed by six sector-shaped elements having a vertex angle of 2 °.
In FIG. 4, the circumferential folding lines (1) to (5) are bent by 2 °. The radial fold lines (7), (8), (9)... Are provided in a zigzag manner within the angle 、, and the outer sides A, B, C.
At this time, since the angle β in FIG. 4 is α0 + か ら due to the periodicity of these fold lines, the angle α1 between the circumferential fold line (1) and the radial fold line is taken as α0−Θ. The folding conditional expression, Expression (2), is satisfied. That is, if the angles of the radial fold line and the circumferential fold line are selected from time to time as shown in the figure, α0−Θ, α0−2Θ... An exploded view can be created in which the board can be folded radially.
In addition, like the fan-shaped plate, a circular plate can be folded in the radial direction.
【0010】
また、軸X4が軸X0となす角度Θ4はΘ4=2(θ1−θ2+θ3−θ4)=2(135°−45°+135°−45°)=2πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ4/2π)=1となり、軸X4は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合される。
図11は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向(山折りまたは谷折りのいずれか一方)の折り線により正6角形に折り畳む例の説明図で、図11Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),(3),(4),(5),(6)を示す図、図11Bは折り畳み途中の状態を示す図、図11Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図11Aにおいて基準軸であるX軸方向に延びる帯板の同一方向に折られる折り線(1)〜(6)はそれぞれX軸に対して角度θ1〜θ6をなしており、θ1=θ3=θ5=150°、θ2=θ4=θ6=30°である。すなわち、折り線(1)〜(6)はX軸に対して30°(=π/6)でジグザグに形成されている。
図11において軸X6が軸X0となす角度Θ6はΘ6=2(θ1−θ2+θ3−θ4+θ5−θ6)=2(150°−30°+150°−30°+150°−30°)=2×2πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ6/2π)=2となり、軸X6は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合される。
図12は前記式(5)を満たし且つ折り畳み方向が同一方向の折り線により正8角形に折り畳む例の説明図で、図12Aは展開された状態の帯板の折り線(1),(2),…(8)を示す図、図12Bは折り畳み途中の状態を示す図、図12Cは折り畳んだ状態を示す図である。
図12Aにおいて基準軸であるX軸方向に延びる帯板の同一方向に折られる折り線(1)〜(8)はそれぞれX軸に対して角度θ1〜θ8をなしており、θ1=θ3=θ5=θ7=157.5°、θ2=θ4=θ6=θ8=22.5°である。すなわち、折り線(1)〜(8)はX軸に対して22.5°(=π/8)でジグザグに形成されている。
図12において軸X8が軸X0となす角度Θ8はΘ8=2(θ1−θ2+θ3−θ4+θ5−θ6+θ7−θ8)=2(157.5°−22.5°+…+157.5°−22.5°)=3×2πである。したがって、前記式(5)のnは、n=(Θ8/2π)=3となり、軸X8は軸X0と重なる。この場合、帯板の両端は隙間無く接合さ[0010]
The angle Θ4 formed by the axis X4 and the axis X0 is Θ4 = 2 (θ1−θ2 + θ3−θ4) = 2 (135 ° −45 ° + 135 ° −45 °) = 2π. Therefore, n in equation (5) is n = (Θ4 / 2π) = 1, and the axis X4 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
FIG. 11 is an explanatory view of an example in which the expression (5) is satisfied and the folding direction is a regular hexagonal folding line along a folding line in the same direction (either mountain fold or valley fold). FIG. FIG. 11B is a diagram showing the folding lines (1), (2), (3), (4), (5), and (6) of the band plate, FIG. 11B is a diagram showing a state in the middle of folding, and FIG. FIG.
In FIG. 11A, the folding lines (1) to (6) of the strip extending in the X-axis direction, which is the reference axis, form angles θ1 to θ6 with respect to the X-axis, respectively, and θ1 = θ3 = θ5. = 150 ° and θ2 = θ4 = θ6 = 30 °. That is, the fold lines (1) to (6) are formed zigzag at 30 ° (= π / 6) with respect to the X axis.
In FIG. 11, the angle Θ6 formed by the axis X6 and the axis X0 is Θ6 = 2 (θ1−θ2 + θ3−θ4 + θ5−θ6) = 2 (150 ° −30 ° + 150 ° −30 ° + 150 ° −30 °) = 2 × 2π. . Therefore, n in equation (5) is n = (Θ6 / 2π) = 2, and the axis X6 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
FIG. 12 is an explanatory view of an example in which the above-mentioned expression (5) is satisfied and the folding direction is folded in a regular octagonal shape by a folding line in the same direction. FIG. 12A shows folding lines (1) and (2) of the strip in a developed state. ,... (8), FIG. 12B is a diagram showing a state of being folded, and FIG. 12C is a diagram showing a state of being folded.
In FIG. 12A, the folding lines (1) to (8) of the strip extending in the X-axis direction, which is the reference axis, form angles θ1 to θ8 with respect to the X-axis, respectively, and θ1 = θ3 = θ5. = Θ7 = 157.5 °, θ2 = θ4 = θ6 = θ8 = 22.5 °. That is, the fold lines (1) to (8) are formed zigzag at 22.5 ° (= π / 8) with respect to the X axis.
In FIG. 12, the angle Θ8 formed by the axis X8 with the axis X0 is Θ8 = 2 (θ1−θ2 + θ3−θ4 + θ5−θ6 + θ7−θ8) = 2 (157.5 ° -22.5 ° + ... + 157.5 ° -22.5 °) ) = 3 × 2π. Therefore, n in the equation (5) is n = (Θ8 / 2π) = 3, and the axis X8 overlaps the axis X0. In this case, both ends of the strip are joined without any gap.
【0014】
作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図23〜図24Bに示す例では、展開図の左端Lと右端Rを接合して円筒を製作すると折り線のなす模様が連続する。
図25は前記図14をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図25Aは展開図、図25Bは前記図25Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図25Aは、前記図14を水平線とπ/6傾斜する直線GHで切断しし、その切断線を水平な下端とした図に対応する。
図26は前記図15をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図26Aは展開図、図26Bは前記図26Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図27は前記図16をπ/6傾斜させた展開図である。
図25〜図27に示す例では、展開図の左端Lと右端Rを接合して円筒を製作すると折り線のなす模様は一般的には連続しない。展開図の連続性の詳細については後述する。
図28は図19の螺旋型であり、図19中の点A,Dを結ぶ直線で切断して得たものである。図28中に記載の角(〜0.193π)はこの切断線と水平線のなす角を示し、この場合には三角形要素の形状が与えられているため谷折り線の角度は限定されたものになる。
図29は前記図24を一般化した折り線を有する螺旋型の折り畳み円筒体の説明図で、図29Aは展開図、図29Bは前記図29Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
折り畳み条件は図29A中のβの値に依存しない(後述)。
図30は前記図29Aの6段の展開図を3段にしαを30°として1段毎にβの値を変えた場合の展開図である。
図30に示すように、βの値は1段毎に独立して設定しても折り畳み条件を満足することができる。
図31は図29Aの螺旋状の山折り線および谷折り線を1段毎に逆転させて得られる反復螺旋型の展開図である。この展開図はまた図16の点AとBを一致さ[0014]
It is a figure which shows the half-fold state of the folding cylinder made.
In the example shown in FIGS. 23 to 24B, when the left end L and the right end R of the developed view are joined to form a cylinder, the pattern formed by the folding lines is continuous.
FIG. 25 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view in which FIG. 14 is inclined by π / 6. FIG. 25A is a development view, and FIG. 25B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 25A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 25A corresponds to a view obtained by cutting FIG. 14 along a horizontal line GH inclined by π / 6 with respect to a horizontal line, and setting the cut line as a horizontal lower end.
FIG. 26 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view in which FIG. 15 is inclined by π / 6. FIG. 26A is a development view, and FIG. 26B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 26A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 27 is a developed view obtained by tilting FIG. 16 by π / 6.
In the examples shown in FIGS. 25 to 27, when the left end L and the right end R of the developed view are joined to form a cylinder, the pattern formed by the folding lines is generally not continuous. Details of the continuity of the development view will be described later.
FIG. 28 shows the spiral type shown in FIG. 19, which is obtained by cutting along a straight line connecting points A and D in FIG. The angle (up to 0.193π) shown in FIG. 28 indicates the angle between the cutting line and the horizontal line. In this case, the angle of the valley fold line is limited because the shape of the triangular element is given. Become.
FIG. 29 is an explanatory view of a spiral-shaped folding cylinder having a folding line generalized from FIG. 24, FIG. 29A is a developed view, and FIG. 29B is manufactured when both ends of the developed view of FIG. 29A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
The folding condition does not depend on the value of β in FIG. 29A (described later).
FIG. 30 is a developed view when the developed view of the six steps in FIG. 29A is changed to three steps, α is set to 30 °, and the value of β is changed for each step.
As shown in FIG. 30, the folding condition can be satisfied even if the value of β is set independently for each stage.
FIG. 31 is a developed view of a repetitive spiral type obtained by inverting the spiral mountain fold line and the valley fold line of FIG. 29A step by step. This development also shows that points A and B in FIG.
【0015】
せることによっても得られる。
図32は、前記図21に示す円筒体の展開図の平行な2本の直線AB′、C′Dにより切り取られた部分を示す図であり、AとB′およびDとC′が重なるように図32の左右の両端縁を接続することにより折り畳み可能な円筒体となるものの展開図である。
図32に示す展開図を有する円筒壁は、複数の形状の多角形パーツを有する折り畳み可能な円筒体を作成することができる。
図33は任意形状の4角形要素(パーツ)を有するり畳み可能な円筒体の展開図である。
図33において、AFを延長した直線をAEとした場合、折り畳み条件は∠BAE=∠DAC=αである。αの値は、α=180°/N(Nは正の整数)として任意に定めることができる。例えばN=8のときには、α=180°/8=22.5°となる。したがって、∠BAE=∠DAC=α=22.5°として、AEの長さを適当な任意の値とすることにより、任意形状のパーツを有する折り畳み可能な円筒体を作成することができる。
4.螺旋型展開図の折り線の連続性
先に述べたように螺旋型展開図の左右端を接合したとき、展開図の両端で折り線の連続性が満たされるとは限らない。図25〜図27の場合のように、台形要素で展開図が与えられる場合には、図14の台形の上底長さLuを適正に選ぶことで連続性を保つことができる。
図34は展開図の両端を接合したときの連続性を保つ方法の説明図である。
図34において、原点Oを基点に台形要素を主折り線(角度ψ)方向にN個描き、点Aを定める。台形の高さをhとすると、正N角形のとき、長さOA=N{(h/tanθ)+Lu}となる。N個目の台形要素の下方にm(偶数)個の要素を描き、点Bを図のように定める。展開図が任意のψについて連続であるためには点BがX軸上にくることが必要である。AB=mhであるから、tanψ=AB/OAより次式(6)を得る。
Lu={2N−m・tanψ/tanθ}h/tanψ ……………(6)
すなわち、式(6)でLuを適正に決めると、これ等の場合の展開図の左右端[0015]
Can also be obtained by
FIG. 32 is a view showing a portion cut by two parallel straight lines AB 'and C'D of the developed view of the cylindrical body shown in FIG. 21 so that A and B' and D and C 'overlap. FIG. 33 is a developed view of a foldable cylinder formed by connecting left and right edges of FIG.
The cylindrical wall having the development shown in FIG. 32 can create a collapsible cylinder having a plurality of polygonal parts.
FIG. 33 is an exploded view of a collapsible cylinder having an arbitrary-shaped quadrilateral element (part).
In FIG. 33, when a straight line obtained by extending AF is AE, the folding condition is ∠BAE = ∠DAC = α. The value of α can be arbitrarily determined as α = 180 ° / N (N is a positive integer). For example, when N = 8, α = 180 ° / 8 = 22.5 °. Therefore, by setting ∠BAE = ∠DAC = α = 22.5 ° and setting the length of the AE to an appropriate arbitrary value, a foldable cylinder having an arbitrary-shaped part can be created.
4. Continuity of Fold Lines in Spiral Development As described above, when the left and right ends of the spiral development are joined, the continuity of the folding lines is not always satisfied at both ends of the development. When a developed view is given by a trapezoidal element as in the case of FIGS. 25 to 27, continuity can be maintained by appropriately selecting the upper base length Lu of the trapezoid in FIG.
FIG. 34 is an explanatory diagram of a method for maintaining continuity when both ends of a developed view are joined.
In FIG. 34, a point A is determined by drawing N trapezoidal elements in the direction of the main fold line (angle ψ) from the origin O as a base point. Assuming that the height of the trapezoid is h, the length OA = N {(h / tan θ) + Lu} for a regular N-gon. Draw m (even number) elements below the N-th trapezoidal element, and determine point B as shown in the figure. In order that the developed view is continuous for an arbitrary ψ, the point B needs to be on the X axis. Since AB = mh, the following equation (6) is obtained from tanψ = AB / OA.
Lu = {2N-m-tan} / tanθ {h / tan} (6)
That is, when Lu is properly determined by the equation (6), the left and right ends of the developed views in these cases are obtained.
【0016】
の連続性が得られる。
5.折り線付円筒の折り畳み条件の検証
上述した折り線を持つ円筒を折りたたんだ時、円周方向に閉じる条件(式(5)参照)が満たされるか否かを代表的な例で検証する。
図25で与えられる円筒においては、この展開図の最下端の帯板部分(微小幅D)の折り線を考える。ここには18本の折り線があり、左側から6本毎に同じ傾きの折り線が繰り返し現れるので、それらは6本の折り線からなる3つの組で構成されている。式(4)を用いると、これらの折り線による軸線の回転角は、ψ(=π/6)を傾斜角として、
ΘN=2{(α+ψ)−ψ+ψ−ψ+(α+ψ)−ψ}×3=12……(7)
となる。α=π/6としたから、式(4)のΘN=2πとなって前記式(5)を満たすので、折り畳み後、閉じる条件を満たすことが分かる。
図29Aの場合には最下端の6つの平行四辺形部分の折り線による回転角を考えると次式を得る。
ΘT=2{(α+β)−β}×6=12α ……………………………(8)
α=π/6を用いるとΘT=2πとなって閉じる条件(式(5)参照)が満たされる。式(8)から分かるように、ΘTはβ値に依存しないことが分かる。
すなわち、図29〜図31のモデルで、正N角形形状に折りたたむための条件はα=π/Nで、図中の角度βは自由に選ぶことができる。
前述の図23〜図31の螺旋型のモデルでは、図28を除いて(6角形形状の折り畳みを考え)谷折り線の傾斜角ψを全てπ/Nとした。しかしながら、図25の例に見られるように、展開図の左右の連続性を満たすように出来れば、主折り線の傾斜角ψはπ/Nに限定されるものではない。
6.折り畳み可能な疑似円筒の製作
本発明者は、上述した展開図に従い、軸方向への折り畳み特性を厚さ0.2mmのポリプロピレンシートで製作した疑似円筒で調べ、それが可能であることを確認した。図25と図27とで示される螺旋型の折り畳みモデルを材料試験機で押したたむと、下部が停止した状態で円筒の上部が回転しながら折りたたまれる。[0016]
Is obtained.
5. Verification of folding condition of cylinder with fold line When a cylinder having the fold line described above is folded, it is verified with a representative example whether or not the condition for closing in the circumferential direction (see Equation (5)) is satisfied.
In the cylinder given in FIG. 25, consider the folding line of the strip portion (small width D) at the lowermost end of this developed view. Here, there are 18 fold lines, and fold lines having the same inclination repeatedly appear every 6 lines from the left side. Therefore, they are formed of three sets of 6 fold lines. Using equation (4), the rotation angle of the axis by these fold lines is expressed by ψ (= π / 6) as the inclination angle.
ΘN = 2 {(α + ψ) -ψ + ψ-ψ + (α + ψ) -ψ} × 3 = 12 (7)
It becomes. Since α = π / 6, ΘN = 2π in equation (4), which satisfies equation (5). Thus, it can be seen that the condition for closing after folding is satisfied.
In the case of FIG. 29A, the following equation is obtained by considering the rotation angles of the lowermost six parallelogram portions by the folding lines.
{T = 2} (α + β) −β} × 6 = 12α (8)
If α = π / 6 is used, ΔT = 2π, and the closing condition (see equation (5)) is satisfied. As can be seen from equation (8), it can be seen that ΔT does not depend on the β value.
That is, in the models of FIGS. 29 to 31, the condition for folding into a regular N-gon shape is α = π / N, and the angle β in the figures can be freely selected.
In the spiral model shown in FIGS. 23 to 31 described above, except for FIG. 28 (considering hexagonal folding), the inclination angle の of the valley fold line is all π / N. However, as seen in the example of FIG. 25, the inclination angle の of the main folding line is not limited to π / N as long as the continuity of the developed view can be satisfied.
6. Fabrication of Foldable Pseudo-Cylinder According to the development described above, the present inventor examined the axial folding characteristics of a pseudo-cylinder made of a polypropylene sheet having a thickness of 0.2 mm, and confirmed that it was possible. . When the spiral type folding model shown in FIGS. 25 and 27 is pressed by the material testing machine, the upper part of the cylinder is folded while the lower part stops while rotating.
【0019】
β*=θ1+θ3
となるから、この場合の折りたたみ条件は次式(10)で表される。
α*=θ2+θ4、β*=θ1+θ3 …………(10)
図37は1節点4折り線の場合を示す。折りたたみ条件式は上と同様の手順で求められる。
Q2/2=q1−q2+q3=π/2+α−γ
となるから、
Q2=Q1=π
と置くと、
α=γとなる。
すなわち、山折り線(M1)〜(M3)を与えると(M3)の延長線であるX軸と(M1)のなす角αと等しいγ値の位置で谷折り(V1)が生じる。
2.主折り線が展開図の外辺に平行な折り線付円錐壁
図38は主折り線が展開図の外辺に平行な円錐における展開図が頂角2ΘのN個の二等辺三角形で構成される場合の展開図の要部拡大図である。
図38中の谷折り線(破線)を主折り線と呼ぶ。頂点を0、外辺の点をA,B,C,Dとし、これらの点から外辺と角αをなす直線を作図し、各々の交点をE,F,Gとする。
点E,F,Gから上と同様に線分EF,FGと角度αをなす線を描き、それらの交点をH,Iとする。この作図によって展開図は2種類の二等辺三角形要素によって分割される。対称性からO,H,B及びO,I,Cは直線をなし、直線OFの左右に対称なダイヤモンド模様を得る。直線OFは外辺BCと直角をなす。節点Fを構成する折り線は図35のそれに対応する。
∠CFG=∠BFE=βとし、節点Fにおける対称性を考慮して図35のδをα、γをβと置く。谷折り線EFとFGのなす角は2Θであるから、θ=2Θと置くと式(10)は
β−α=Θ ………………………………………………………(11)
となる。△OFEと△OFGは頂角2Θの二等辺三角形(底角π/2Θ)であるから、∠HFI=γ¥t*¥tとおくと、次式(12)を得る。[0019]
β * = θ 1 + θ 3
Therefore, the folding condition in this case is expressed by the following equation (10).
α * = θ 2 + θ 4 , β * = θ 1 + θ 3 (10)
FIG. 37 shows the case of one node 4-fold line. The folding conditional expression is obtained by the same procedure as above.
Q 2/2 = q 1 -q 2 +
Because
Q 2 = Q 1 = π
And put
α = γ.
That is, when the mountain fold lines (M1) to (M3) are given, a valley fold (V1) occurs at a position having a γ value equal to the angle α formed between the X axis, which is an extension of (M3), and (M1).
2. A conical wall with a fold line whose main fold line is parallel to the outer side of the developed view is shown in FIG. 38. FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a development view in the case of
The valley fold line (dashed line) in FIG. 38 is called a main fold line. The vertex is 0, the points on the outer side are A, B, C, and D. From these points, straight lines forming an angle α with the outer side are plotted, and the intersections are E, F, and G.
Lines forming angles α with the line segments EF, FG are drawn from the points E, F, G in the same manner as above, and their intersections are designated as H, I. By this drawing, the developed view is divided by two kinds of isosceles triangle elements. O, H, B and O, I, C form a straight line from the symmetry, and a diamond pattern symmetrical to the left and right of the straight line OF is obtained. The straight line OF forms a right angle with the outer side BC. The folding line forming the node F corresponds to that of FIG.
∠CFG = ∠BFE = β, and in consideration of the symmetry at the node F, δ in FIG. Since the angle between the valley fold line EF and the FG is 2 °, when θ = 2 °, the equation (10) becomes β−α = Θ...... …… (11)
It becomes. Since ΔOFE and ΔOFG are isosceles triangles with a vertex angle of 2 ° (base angle π / 2 °), if ΔHFI = γ) t * ¥ t, the following equation (12) is obtained.
【0021】
式(16)のθ*を式(15)に代入して、谷折り線EF、FGのなす角が2Θであることを考慮すると、次に示す折りたたみ条件式(17′)が成立つ。
β−α=δ−γ+2Θ…………………………………………………(17′)
先と同様に∠HFI=γ*とおくと、節点Fで折りたたんだ時の谷折り線EF、FGのなす角はγ*−(α+δ)となる。正N角形の折りたたみを考え、この値と(N−2)/N・πを等置して、幾何学的な関係より得られるγ*+(α+δ)=π−2Θを用いると次に示す折りたたみ条件式(17)が得られる。
(α+δ)=π/N−Θ ……………………………………………(17)
式(17)を満たすα、δを選ぶと不等辺三角形要素からなる折りたたみ可能な展開図が得られる。
図41は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、N=3、2Θ=π/9、α=π/9、δ=π/6とした時の展開図(θ*=約0.0688π)である。
図42は前記図40の点Fで右上方に角度α、左上方に角度δを取った折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、Θ,α,δ値を図41と同じ値とした場合の展開図である。
前記図40の点Fで右上方に角度α、左上方に角度δを取っても折りたたみが可能な展開図が得られる。ここで得られた矩形はひしゃげた平行四辺形で、点F,1,…は中心周りに角度θ*で回転する。節点での折りたたみ条件は、図41と同様に成立する。
図43は前記図38の二等辺三角形要素による分割の代わりに、台形要素により分割した場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図43において、外辺上の点A,BからABと角度αをなす2本の直線(AC,BD)を直線OIに対称に引き、頂角φ*となるよう点C、Dを決める。
∠DCE=Γ*とおき、∠DCE=∠DCO+∠OCEで、∠DCO=π/2−φ*/2、∠OCE=(π/2−Θ)−αを用いるとΓ*は次式(18)で表される。
Γ*=π−(φ*/2+Θ+α)………………………………(18)
線分CFが谷折り線であるから、節点Cでの折りたたみによって、折りたたみ[0021]
By substituting θ * in Expression (16) into Expression (15) and considering that the angle between the valley fold lines EF and FG is 2 °, the following folding condition expression (17 ′) is satisfied.
β-α = δ-γ + 2Θ ........................ (17 ')
If ∠HFI = γ * is set similarly to the above, the angle formed by the valley fold lines EF and FG when folded at the node F is γ * − (α + δ). Considering the folding of a regular N-gon, this value and (N−2) / N · π are equalized, and γ * + (α + δ) = π−2 obtained from a geometric relationship is used. The folding condition expression (17) is obtained.
(Α + δ) = π / N−Θ ………………………… (17)
When α and δ satisfying the expression (17) are selected, a foldable development view composed of scalene triangular elements is obtained.
FIG. 41 is a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line, where N = 3, 2N = π / 9, α = π / 9, δ = π / 6. (Θ * = about 0.0688π).
FIG. 42 is a development view of a conical wall with a fold line when it is divided into a trapezoidal triangular element by a fold line having an angle α at the upper right and an angle δ at the upper left at the point F in FIG. , Δ values are the same as those in FIG. 41.
Even if the angle α is set to the upper right and the angle δ is set to the upper left at the point F in FIG. 40, a developed view that can be folded is obtained. The obtained rectangle is a dashed parallelogram, and the points F, 1,... Rotate around the center at an angle θ * . The folding condition at the node is established in the same manner as in FIG.
FIG. 43 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line in the case of dividing by a trapezoidal element instead of dividing by the isosceles triangular element of FIG.
In FIG. 43, two straight lines (AC, BD) that form an angle α with AB from points A and B on the outer side are drawn symmetrically with respect to a straight line OI, and points C and D are determined so as to have an apex angle φ * .
When ∠DCE = Γ * and ∠DCE = ∠DCO + ∠OCE, and ∠DCO = π / 2−φ * / 2 and ∠OCE = (π / 2−Θ) −α, Γ * becomes the following equation ( 18).
Γ * = π- (φ * / 2 + Θ + α) …………………… (18)
Since the line segment CF is a valley fold line, it is folded by folding at the node C.
【0022】
後の山折りDCと谷折りCFのなす角は、Γ*−αで与えられ、この値は前記式(18)を用いると次式(19)で表せる。
Γ*−α=π−(φ*/2+Θ+2α)……………………(19)
正N角形で折りたたむ場合を考えると、(Γ*−α)と{(N−2)/N}・πを等値して、次式(20−1)を得る。
α=π/N−(φ*/2+Θ)/2 ……………………(20−1)
∠HCF=Θ+φ*/2であり、ABとCDは平行であるから、∠ACH=αとなり、β=∠ACFは次式(20−2)で表される。
β=α+φ*/2+Θ
=π/N+(φ*/2+Θ)/2 ……………………(20−2)
点Cにおいて、∠ACH=∠ECF=αであるから、前記折りたたみの条件式(17)は満たされている。
図44は折り線により等脚台形に分割され且つ正N角錐に折り畳まれる折り線付円錐壁の、N=6、前記図43のφ*=π/36、2Θ=π/12の場合の展開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図44Aは展開図、図44Bは前記図44Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
3.主折り線が螺旋で構成される折り線付円錐壁
前記2.節では円錐を構成すると、谷折り線が底面に平行になる展開図について説明した。ここでは、主折り線とした谷折り線が螺旋型になる場合の折りたたみについて考える。
図45は二等辺三角形要素(頂角2Θ)がN個からなる折り線付円錐壁の展開図を考え、その一段だけを湾曲した帯状部分として書き出した図である。
ここで、山折りと谷折りが周期的に導入されるとし、折り線が外辺AB,…となす角をζ,ηとする(0≦(ζ,η)≦π/2)。
この帯板をこれらの折り線で折り曲げるとφ=2(ζ−η)Nだけ円周方向に折り曲がる。元々、この帯板は角度ψ=2NΘ曲がっていたから、折りたたみ後、この帯板の両端を隙間なく接合するためにはφ+ψ=2πが成立つことが必要である。これは、円周方向の折りたたみ条件に対応し、この条件は次式(21)で表される。[0022]
The angle between the later mountain fold DC and the valley fold CF is given by Γ * −α, and this value can be expressed by the following equation (19) using the above equation (18).
Γ * −α = π− (φ * / 2 + Θ + 2α)... (19)
Considering the case of folding at a regular N-gon, the following equation (20-1) is obtained by equalizing (Γ * −α) and {(N−2) / N} · π.
α = π / N− (φ * / 2 + Θ) / 2 (20-1)
Since ∠HCF = Θ + φ * / 2 and AB and CD are parallel, ∠ACH = α, and β = ∠ACF is expressed by the following equation (20-2).
β = α + φ * / 2 + Θ
= Π / N + (φ * / 2 + Θ) / 2 (20-2)
At the point C, ∠ACH = ∠ECF = α, so that the conditional expression (17) for folding is satisfied.
FIG. 44 shows the development of a conical wall with a fold line, which is divided into an equilateral trapezoidal shape by a fold line and folded into a regular N pyramid, in the case of N = 6, φ * = π / 36, 2Θ = π / 12 in FIG. FIG. 44A is an exploded view of a pseudo-cone wall having a drawing, FIG. 44A is a developed view, and FIG. 44B is a perspective view of a state in which the conical wall with a folding line having the developed view of FIG.
3. 1. a conical wall with a fold line in which the main fold line is a spiral In the section, a development view in which a valley fold line is parallel to a bottom surface when a cone is formed has been described. Here, the folding in the case where the valley fold line serving as the main fold line has a spiral shape will be considered.
FIG. 45 is a view showing a development view of a conical wall with a folding line composed of N isosceles triangular elements (
Here, it is assumed that the mountain fold and the valley fold are periodically introduced, and the angles formed by the folding lines with the outer sides AB,... Are ζ, η (0 ≦ (ζ, η) ≦ π / 2).
When this strip is bent along these folding lines, it is bent in the circumferential direction by φ = 2 (ζ−η) N. Originally, this band plate was bent at an angle ψ = 2N 、. Therefore, in order to join both ends of this band plate without gaps after folding, it is necessary that φ + ψ = 2π. This corresponds to the circumferential folding condition, which is expressed by the following equation (21).
【0023】
φ+ψ=2(ζ−η+Θ)N=2π ………………………………(21)
図46は3個の二等辺三角形要素からなる簡単な、螺旋型の展開図を有する折り線付円錐壁の展開図である。図47は前記図46の展開図を折りたたんだ時の上面図である。
図46において、3本の放射線((1)〜(3))および外辺と平行な線群((4),(5)…)が山折り線である。谷折り線は外辺と角αをなすものとする。図46中の角β〜δは、二等辺三角形要素(頂角2Θ)であることを考慮すると次式が成り立つ。
β=π/2+Θ−α
γ=π/2+Θ+α
δ=π/2−Θ−α
螺旋を形成する谷折り線は1つの三角形要素を経る毎に2Θずつ折れ曲がる。折りたたみ条件式(17)でθ=2Θと置きα〜δを代入すると、任意のαについて式(17)が成立つことが分かる。
α値は折りたたみ後円周方向に閉じる条件で求められ、正N角形形状で折りたたむ場合には、式(21)にζ=α,η=π/2−Θを用いて、次式(22)が得られる。
α={(N−2)/2N}・π ………………………………………(22)
図47において、点A,F,Gから出る3本の螺旋(1)〜(3)は前記図46の放射状の山折り線からなる。
このモデルは、典型的な螺旋模様を与えるが、図46の中心部にまで隙間なく折りたたまれる為、厚みを有する薄板や膜等の折りたたみ法として、工学的に実用に供することは困難である。
図48は前記図45および図46で説明したモデルを変形した実用的モデルの説明図で、図48Aは変形方法の説明図、図48Bは図48Aの要部拡大図である。
図48Aにおいて、点C,Dを円周上を中心O周りに角2θ*だけ回転させ、各々点E,Fに移動させる。そして、∠CAE=∠DBF=…=ψ*と置く。
この操作により、合同な矩形ABFE,BGHF…が周期的に同一の円周上に[0023]
φ + ψ = 2 (ζ−η + Θ) N = 2π (21)
FIG. 46 is an exploded view of a conical wall with a fold line having a simple, spiral exploded view consisting of three isosceles triangular elements. FIG. 47 is a top view when the development view of FIG. 46 is folded.
In FIG. 46, three radiations ((1) to (3)) and a group of lines ((4), (5)...) Parallel to the outer side are mountain fold lines. The valley fold line forms an angle α with the outer side. Considering that the angles β to δ in FIG. 46 are isosceles triangular elements (
β = π / 2 + Θ-α
γ = π / 2 + Θ + α
δ = π / 2-Θ-α
The valley fold line forming the spiral is bent by 2 ° every time it passes through one triangular element. When θ = 2Θ is set in the folding condition expression (17) and α to δ are substituted, it can be seen that expression (17) holds for an arbitrary α.
The α value is obtained under the condition of closing in the circumferential direction after folding, and in the case of folding in a regular N-gonal shape, using ζ = α, η = π / 2-Θ in the equation (21), the following equation (22) Is obtained.
α = {(N−2) / 2N} · π ………………………… (22)
In FIG. 47, three spirals (1) to (3) coming out of points A, F, and G are formed by the radial mountain fold lines of FIG.
Although this model gives a typical spiral pattern, it is folded down to the center in FIG. 46 without any gap, and thus it is difficult to practically use it as a method for folding a thin plate or film having a thickness.
48 is an explanatory diagram of a practical model obtained by modifying the model described in FIGS. 45 and 46. FIG. 48A is an explanatory diagram of a modification method, and FIG. 48B is an enlarged view of a main part of FIG. 48A.
In FIG. 48A, the points C and D are rotated around the center O by the angle 2θ * on the circumference and moved to the points E and F, respectively. Then, ∠CAE = ∠DBF =... = Ψ * is set.
By this operation, the congruent rectangles ABFE, BGHF... Are periodically arranged on the same circumference.
【0024】
描かれる。
図48Bにおいて、谷折り線をAFとし、角α〜δ及びp,qを図のように与える。
∠OAB=∠OBA=π/2−Θ
を考慮すると次式を得る。
p=π/2−Θ+ψ*,β=π/2+Θ−γ−ψ*,
δ=π/2−Θ−(γ+ψ*) …………………………………(23)
∠ACE=π/2+θ*であるから△AECに着目して、∠AEC=π/2−θ*−ψ*を得る。△OCEと△OEFが二等辺三角形であることを考慮し、点E周りの角度関係より得られる∠AEF=q=2π−(∠OEC+∠OEF+∠AEC)を用いると次式(24)を得る。
q=π/2+2θ*+ψ*+Θ,α=γ−2θ*
…………………………………(24)
図49は前記図48Aの折り線により形成される図形ABGHFEを折り線AF,BFで順次折り畳んだときの様子を示す図で、図49AはAFを谷折りしたた後の矩形ABFEとBGHFの状態を示す(ハッチング部;裏面)図、図49Bは前記図49Aの状態で更にB’F(元の線分BF)で山折りを行った後の状態を示す図である。
図49Bのように各点を定めると、∠AFB′=β,∠FB′H″=δである。一つのブロックにおける谷折りAFと山折りBFによって、これら2つのブロックは図49Bの直線AFとB′H″のなす角だけ折り曲げられる。この角度を図に示されるようにψとすると、ψ=π−(β+δ)となる。式(23)より得られるβ+δ=π−2(γ+ψ*)を用いると、次式(25)を得る。
ψ=2(γ+ψ*) ………………………………………………(25)
正N角形形状での折りたたみを考えると、その一つの内角は(N−2)π/Nであるから、この値とψを等置すると、
(γ+ψ*)=(N−2)π/2N ………………………………(26)
を得る。
図50は図48Aに示す1段目の帯板に相当する部分および2段目に相当する[0024]
be painted.
In FIG. 48B, the valley fold line is set to AF, and angles α to δ and p and q are given as shown in the figure.
∠OAB = ∠OBA = π / 2ΘΘ
Is obtained, the following equation is obtained.
p = π / 2−Θ + ψ * , β = π / 2 + Θ−γ−ψ * ,
δ = π / 2−Θ− (γ + ψ * ) ………………………… (23)
Since ∠ACE = π / 2 + θ * , ∠AEC = π / 2−θ * −ψ * is obtained by focusing on △ AEC. Considering that OOCE and △ OEF are isosceles triangles, and using ∠AEF = q = 2π- (∠OEC + ∠OEF + ∠AEC) obtained from the angular relationship around point E, the following equation (24) is obtained. .
q = π / 2 + 2θ * + ψ * + Θ, α = γ-2θ *
……………………… (24)
FIG. 49 is a view showing a state in which the figure ABGHFE formed by the folding line in FIG. 48A is sequentially folded along folding lines AF and BF. FIG. FIG. 49B is a view showing a state after the mountain fold is further performed at B′F (original line segment BF) in the state of FIG. 49A.
When each point is determined as shown in Fig. 49B, ∠AFB '= β, ブ ロ ッ ク FB'H "= δ.The two blocks are divided into the straight line AF in FIG. And B′H ″. Assuming that this angle is ψ as shown in the figure, ψ = π− (β + δ). Using β + δ = π−2 (γ + ψ * ) obtained from the equation (23), the following equation (25) is obtained.
ψ = 2 (γ + ψ * ) ……………………………… (25)
Considering the folding in a regular N-gonal shape, one of the inner angles is (N−2) π / N.
(Γ + ψ * ) = (N−2) π / 2N (26)
Get.
FIG. 50 corresponds to the portion corresponding to the first-stage band plate shown in FIG. 48A and the second-stage band plate.
【0025】
部分を示す図である。
図50において、前記図48において行ったと同様の手順で新たに点E,F,Hを基点に2段目の作図を行うことができる。2段目の矩形群は1段目のそれらと相似である。
次に図50の点Fを例にとり折りたたみ条件を調べる。式(23)と(24)より、β−α=π/2+Θ−ψ*+2θ*−2γおよびδ−γ=π/2−Θ−ψ*−2γを得る。すなわち次式(27)を得る。
β−α=δ−γ+2(Θ+θ*) ………(27)
図50の谷折り線(1)と(2)のなす角は周期性より2Θ、同様に折り線(2)と(3)のなす角は2θ*である。すなわち、(1)と(3)は2(Θ+θ*)の角度をなすことを考慮すると、式(27)は節点Fで折りたたみの条件式が成立つことを示す。
図51は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/6、γ=π/6とした場合の展開図(2Θ=π/18)を有する疑似円錐壁の説明図で、図51Aは展開図、図51Bは前記図51の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図52は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/4,γ=π/12とした場合の展開図(2Θ=π/6)である。
図53は前記図51Aの展開図の段数を少なくして1段毎にψ*の値を大きくした場合の展開図である。
図53において、円錐壁の場合、ψ*+γ=60°である。ψ*+γ=60°のもとでψ*とγとを分割している。各段毎にψ*およびγの値に任意に分割することができる。等角螺旋では中心に向かう程模様が小さくなるので、それを回避するため、ψ*を小さくしている。
図54は前記図53の展開図を有する折り畳み円錐壁と同じ円錐壁を形成する展開図である。
図54は前記図53と同一形状の円錐壁の展開図である。図54は前記図53に比較して両側縁の接合が容易である。
図55は前記図50で2段目の谷折り線を1段目のそれと角度γで逆方向に取[0025]
It is a figure showing a part.
In FIG. 50, the second-stage drawing can be newly performed based on points E, F, and H in the same procedure as that performed in FIG. The rectangle groups in the second row are similar to those in the first row.
Next, the folding condition is examined by taking the point F in FIG. 50 as an example. From Expressions (23) and (24), β−α = π / 2 + Θ−ψ * + 2θ * −2γ and δ−γ = π / 2−Θ−ψ * -2γ are obtained. That is, the following equation (27) is obtained.
β−α = δ−γ + 2 (Θ + θ * ) ...... (27)
The angle between the fold lines (1) and (2) in FIG. 50 is 2 ° due to the periodicity, and similarly, the angle between the fold lines (2) and (3) is 2θ * . That is, considering that (1) and (3) form an angle of 2 (Θ + θ * ), Expression (27) shows that the conditional expression for folding at the node F is satisfied.
FIG. 51 is a developed view in the case where N = 6, γ + ψ * = π / 3, ψ * = π / 6, and γ = π / 6 in the conical wall with a folding line having the folding lines shown in FIGS. 51A is an explanatory view of a pseudo-conical wall having (2Θ = π / 18), FIG. 51A is a developed view, and FIG. 51B is a perspective view of a folded-conical wall having the developed view of FIG. .
FIG. 52 is a development view in the case where N = 6, γ + ψ * = π / 3, ψ * = π / 4, and γ = π / 12 in the conical wall with fold lines having the fold lines shown in FIGS. (2Θ = π / 6).
FIG. 53 is a developed view in the case where the number of steps in the developed view of FIG. 51A is reduced and the value of ψ * is increased for each step.
In FIG. 53, for a conical wall, ψ * + γ = 60 °. divides the ψ * + γ = 60 ° Under [psi * and gamma. Each stage can be arbitrarily divided into 段* and γ values. In the case of the equiangular spiral, the pattern becomes smaller toward the center. To avoid this, ψ * is reduced.
FIG. 54 is a developed view showing the same conical wall as the folded conical wall having the developed view of FIG. 53.
FIG. 54 is a developed view of a conical wall having the same shape as that of FIG. In FIG. 54, the joining of both side edges is easier than in FIG.
FIG. 55 shows the valley fold line of the second step in FIG.
【0026】
った場合の図である。
この谷折り線とOA(O;中心)の交点をKとすると、∠KEOはψ*となり、新しく得られた矩形EFIKは1段目のそれと相似である。点Fでの折り線の様子は図36に対応する。図36の山折り線(M4)を山折り線FHに対応させると図36のθ1〜θ4はθ1=δ,θ2=γ,θ3=α,θ4=βとなる。
図55の線分FHとFEは角度2Θをなすから、図36のα*とβ*は図55上では、
α*=δ+γ+2Θ,β*=α+β−2Θ ……………(28−1)
となる。
式(23),(24)を用いると上式のα*,β*は、
α*=π/2−ψ*+Θ=β+γ
β*=π/2−ψ*−Θ−2θ*=α+δ
………………………………(28−2)
となる。これらの式にθ1=δ,θ2=γ,θ3=α,θ4=βを用いると式(10)を得、折りたたみ条件が成立つ。
このように一段毎に逆方向に谷折り線を描くと、反復型の、螺旋模様による折りたたみ構造が作られる。
図56は前記図51を反復螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図56Aは展開図、図56Bは前記図56の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図57は2Θ=π/6,ψ*=π/6,γ=π/6として得た反復螺旋型の展開図(N=6)である。
4.等角螺旋を用いた解析的な検討
上述した展開図の折り線がなす2種の模様は相似で、かつ中心に向かう程小さくなる。
図58は等角螺旋に沿った折り線を有する折り畳み可能な折り線付円錐壁の展開図の説明図で、図58Aは全体説明図、図58Bは前記図58Aの要部拡大図である。
図39Aや図42で示された展開図は、先の幾何学的取扱いと同様に、一つの[0026]
FIG.
Assuming that the intersection of this valley fold line and OA (O; center) is K, ∠KEO becomes ψ * , and the newly obtained rectangle EFIK is similar to that of the first stage. The state of the folding line at point F corresponds to FIG. When the mountain fold line (M4) in FIG. 36 is made to correspond to the mountain fold line FH, θ 1 to θ 4 in FIG. 36 are θ 1 = δ, θ 2 = γ, θ 3 = α, θ 4 = β.
Since the line segments FH and FE in FIG. 55 form an angle of 2 °, α * and β * in FIG.
α * = δ + γ + 2Θ, β * = α + β-2Θ (28-1)
It becomes.
Using equations (23) and (24), α * and β * in the above equation are
α * = π / 2-ψ * + Θ = β + γ
β * = π / 2-ψ * -Θ-2θ * = α + δ
.................. (28-2)
It becomes. If θ 1 = δ, θ 2 = γ, θ 3 = α, θ 4 = β are used in these equations, equation (10) is obtained, and the folding condition is satisfied.
Drawing a valley fold line in the opposite direction for each stage in this way creates a repetitive, spiral-shaped folding structure.
FIG. 56 is an explanatory view of a pseudo-cone having a development view in which the FIG. 51 is formed into a repetitive spiral type. FIG. 56A is a development view, and FIG. It is a perspective view of the state which carried out.
FIG. 57 is a developed view (N = 6) of the repetitive spiral type obtained as 2Θ = π / 6, ψ * = π / 6, γ = π / 6.
4. Analytical Study Using Conformal Spiral The two types of patterns formed by the folding lines in the above-described development are similar and become smaller toward the center.
FIG. 58 is an explanatory view of a development view of a foldable conical wall having a folding line along a conformal spiral, FIG. 58A is an overall explanatory view, and FIG. 58B is an enlarged view of a main part of FIG. 58A.
The developed views shown in FIG. 39A and FIG.
【0027】
模様が中心Oに対して張る角を2Θとして、一般的に図58Aのような形で表される。この図58Aは、以下のように描かれる。最初、点A,Iを起点に中心Oからの放射線OA,OIと角度ψをなすよう右上方向に線分(1),(2)を引く。
次に点A,Mから放射線OA,OMと角度φをなすよう左上方向に線分(4),(5)を引く(ψとφ値は図40、図42のα,δと、ψ=π/2−Θ−α,φ=π/2−Θ−δの関係にある)。(1)と(5),(2)と(4)の交点を各々F,Bとすると、点B,Fは同心円上に来る。
同様に上の操作を点B,Fで行うと点C,J,Gが定められ、順次点D,K,Hが定められる。すなわち、点Aから右上方向に取られた点の列F,G,H…は常に半径方向と角度ψを、また点列A,B,C,D,Eは、半径方向と角度φをなすよう描かれる。点A.F,G,Hを結ぶ線を新たに曲線(1)、点A,B,C,Dを結ぶ線を新たに曲線(4)とすると、これら2つの曲線は、半径方向と等角をなしながら中心に向かう線となる。
すなわち、これらの各々の点は中心Oから出る等角螺旋上にある。図58A中の(1),(2),(3)は反時計周りの螺旋、(4),(5),(6)は時計周りの螺旋になる。
図58Aのように、線分AB,BC,…が中心角に対して張る角を2Θ′と置くと、線分AF,FG,GHが張る角は2(Θ−Θ′)である。点Fの左右の2つの矩形の拡大図(図58B)を用いて折りたたみ条件を調べる。これらの矩形は合同であり、線分BF,FGは角2Θをなす。ψ,φおよびα〜δの角度関係は図のようになる。図58Aの△OBFは頂角2Θの二等辺三角形であるから、α+φ=π/2−Θとδ+ψ=π/2−Θとなり、
α+δ=π−(φ+ψ)−2Θ ………………………………(29)
を得る。△ABFあるいは△MFNの内角関係より、
β+γ=π−(φ+ψ) ………………………………(30)
を得る。式(23)、(24)より次式が成立つ。
β−α=δ−γ+2Θ ………………………………(31)
線分BFとFNが角2Θをなすことを考慮すると、前記式(3)が成立つ。
すなわち、等角螺旋で折り線を描くと折りたたみ条件が自動的に成立つことが分かる。[0027]
Assuming that the angle formed by the pattern with respect to the center O is 2 °, the pattern is generally represented as shown in FIG. 58A. This FIG. 58A is drawn as follows. First, line segments (1) and (2) are drawn in the upper right direction from the points A and I so as to form an angle と with the radiation OA and OI from the center O.
Next, line segments (4) and (5) are drawn from the points A and M so as to form an angle φ with the radiations OA and OM (the values of ψ and φ are α, δ in FIGS. 40 and 42, and ψ = π / 2-Θ-α, φ = π / 2-Θ-δ). Assuming that the intersections of (1) and (5) and (2) and (4) are F and B, respectively, the points B and F come on concentric circles.
Similarly, when the above operation is performed at points B and F, points C, J and G are determined, and points D, K and H are sequentially determined. That is, the rows F, G, H,... Of points taken in the upper right direction from the point A always form an angle ψ with the radial direction, and the points A, B, C, D, E form an angle φ with the radial direction. It is drawn as follows. Point A. Assuming that a line connecting F, G, and H is a new curve (1) and a line connecting points A, B, C, and D is a new curve (4), these two curves are equiangular with the radial direction. It becomes a line going to the center.
That is, each of these points is on a conformal spiral emanating from the center O. 58A, (1), (2) and (3) are counterclockwise spirals, and (4), (5) and (6) are clockwise spirals.
As shown in FIG. 58A, when the angle formed by the line segments AB, BC,... With respect to the central angle is set to 2Θ ′, the angle formed by the line segments AF, FG, GH is 2 (Θ−Θ ′). The folding condition is examined using an enlarged view of two rectangles on the left and right of the point F (FIG. 58B). These rectangles are congruent, and the line segments BF and FG form a
α + δ = π- (φ + ψ) -2Θ …………………… (29)
Get. From the inner angle relation of △ ABF or △ MFN,
β + γ = π− (φ + ψ) …………………… (30)
Get. The following expressions are established from Expressions (23) and (24).
β−α = δ−γ + 2Θ .................. (31)
Considering that the line segments BF and FN form an angle of 2 °, the above equation (3) holds.
That is, it is understood that the folding condition is automatically established when the folding line is drawn by the equiangular spiral.
【0028】
φ=ψが図39A、φ≠ψの時は図42が対応する。点B,Fの半径R1は展開図の半径をR0として正弦法則を用いて次式で与えられる。
R1/R0=sin{2(Θ−Θ′)+ψ}=p ………………(32)
外周より2段目の点(C,J,G…)および3段目の点(D,K,H…)の半径は順次p2,p3…で与えられる。
図59は前記図58の螺旋を反転させる場合の折り線付円錐壁の展開図の説明図である。
図59において、前記図58と同様に点Aから右上がりに半径方向と角ψを、左上がりに角φを取る。これらを各々(1),(2)とする。点Jから(1)と同様に(3)、点Kから(2)と同様に(4)を描き、(1)と(4)の交点を点C、(2)と(3)の交点を点Bとする。この時、線分BCの張る角を2Θとする。
次に、点B,Cから各々同様の角度ψとφで逆方向に線分BDとCDを描く。交点Dは半径OA上に来る。これを繰り返すとジグザグの折り線ACDFGI…、ABDEGH…を得る。△OBCが頂角2Θの二等辺三角形であるから、
∠DBC=δ=π/2−Θ−φ、∠DCB=απ/2−Θ−ψ
………………………………(33)
が得られる。△OBAと△OACの外角関係を各々用いると次式(34)が導かれる。
∠CBA=γ=π/2+Θ−(φ+2Θ−θ*),
∠BCA=β=π/2+Θ−(ψ+θ*) ………………………(34)
式(33)、(34)より式(15)と(16)が得られ、全ての節点での折りたたみ条件が成立つ。
図41がこの場合に対応し、図39はこの形で表すこともできる。
図60は前記図44Aの展開図の描き方の説明図である。
図60において、点A,Gから同じ角φで線分(1)と(2)を引き、△OAGの底辺AGに点Oから引いた垂線に対して対称に取った線分OB,OHとの交点をB,Hとする。
点B,Hから反対方向にφを取り、OA,OGとの交点をC,Iとする。このような操作で、ジグザグの折り線ABCDE…とGHLJK…を得る。各節点での[0028]
When φ = ψ is FIG. 39A and φ φ, FIG. 42 corresponds. Point B, the radius R 1 of F is given by the following equation using the sine law radius of development view as R 0.
R 1 / R 0 = sin {2 (Θ−Θ ′) + ψ} = p (32)
Point of the second stage from the outer peripheral (C, J, G ...) and the third stage of the point (D, K, H ...) radius is given by the sequence p 2, p 3 ....
FIG. 59 is an explanatory view of a development view of the conical wall with a folding line when the spiral of FIG. 58 is reversed.
In FIG. 59, as in FIG. 58, the radial direction and the angle ψ are taken upward from the point A to the right and the angle φ is taken upward to the left. These are (1) and (2), respectively. From point J, draw (3) in the same way as (1) and from point K, draw (4) in the same way as (2). Is point B. At this time, the angle formed by the line segment BC is 2 °.
Next, line segments BD and CD are drawn from points B and C in the opposite directions at similar angles ψ and φ, respectively. Intersection D is on radius OA. By repeating this, zigzag folding lines ACDFGI..., ABDEGH. Since ΔOBC is an isosceles triangle with a vertex angle 2Θ,
∠DBC = δ = π / 2−Θ−φ, ∠DCB = απ / 2−Θ−ψ
……………………… (33)
Is obtained. The following equation (34) is derived by using the outer angle relationship between ΔOBA and ΔOAC.
{CBA = γ = π / 2 + Θ− (φ + 2Θ−θ * ),
∠BCA = β = π / 2 + Θ− (ψ + θ * ) ……………… (34)
Expressions (15) and (16) are obtained from Expressions (33) and (34), and the folding conditions at all nodes are satisfied.
FIG. 41 corresponds to this case, and FIG. 39 can also be represented in this form.
FIG. 60 is an explanatory diagram of how to draw the developed view of FIG. 44A.
In FIG. 60, the line segments (1) and (2) are drawn from the points A and G at the same angle φ, and the line segments OB and OH taken symmetrically with respect to the perpendicular drawn from the point O to the base AG of △ OAG. Are assumed to be B and H.
Take φ in the opposite direction from points B and H, and let C and I be the intersections with OA and OG. By such operations, zigzag folding lines ABCDE... And GHLJK. At each node
【0029】
折りたたみ条件は前記図43の説明で明らかにされている。
また、図51Aの展開図は図50の説明より等角螺旋であることは簡単に分かる。
図61は前記図44を等角螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図61Aは展開図、図61Bは前記図61Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図61、図61Bに示すように折り線が螺旋に沿って配置した等脚台形を形成する展開図も、折り畳み可能な円錐壁を形成することが可能である。
図62は図51Aの円周方向の螺旋を右端で1段上昇するようにした折り線付きの折り畳み円錐壁の展開図である。
前記図62の展開図を円錐壁とする場合には、右端の点A,B,C,…と、左端の点D,E,F,Dとが重なるように、右側縁および左側縁を接続する。
上述のように、等角螺旋あるいは反転型の等角螺旋を組合わせると節点での折りたたみ条件が自動的に成立つが、円周方向の折りたたみ条件は、各点での折りたたみ角の周方向の合計が2πになるように、図45あるいは先の幾何学的考察を用いて設定しなければならない。
また、これらの展開図上の節点は、先のp値を求めて、半径p,p¥t2¥t,p¥t3¥t…の同心円と半径の交点より決定できる。
5.製作された折りたたみ式円錐殻とその特性
厚さ0.2mmのポリプロピレンシートを用い、図51Aで示された展開図で製作した図51Bの円錐殻および図56Aで示された展開図で製作した図56Bの円錐殻の折りたたみの様子を観察した。その結果、折り紙モデルで予測した通り、良好な折りたたみが可能であることが分かった。
6.考察
主にN=6の場合を想定し、軸方向の折りたたみが可能な円錐状の構造物の創製を、折紙モデルを用いて幾何学的に検討し、これが可能であることを示した。ここで、これらの円錐殻は折り線で構成されるため、疑似的な円錐状になるとともに、扇形の展開図を接合して得られる円錐形まで伸直させることは困難なものである。[0029]
The folding condition is clarified in the description of FIG.
Further, it is easily understood that the developed view of FIG. 51A is a conformal spiral from the description of FIG.
FIG. 61 is an explanatory view of a pseudo-cone having an exploded view in which FIG. 44 is made into an equiangular spiral shape. FIG. 61A is an exploded view, and FIG. FIG.
Exploded views forming an isosceles trapezoid in which the folding lines are arranged along the spiral as shown in FIGS. 61 and 61B can also form a foldable conical wall.
FIG. 62 is a developed view of a folding conical wall with a folding line in which the circumferential spiral of FIG. 51A is raised one step at the right end.
When the developed view of FIG. 62 is a conical wall, the right edge and the left edge are connected so that the right end points A, B, C,... And the left end points D, E, F, D overlap. I do.
As described above, the folding condition at the node is automatically established by combining the equiangular spiral or the reversing type equiangular spiral, but the folding condition in the circumferential direction is the sum of the folding angles at the points in the circumferential direction. Must be set using FIG. 45 or the previous geometrical consideration so that is 2π.
Further, the nodes on these developments can be determined from the intersection of the concentric circles of the radii p, p ¥ t2 ¥ t, p ¥ t3… t.
5. Using the manufactured collapsible conical shell and its characteristic thickness of a polypropylene sheet having a thickness of 0.2 mm, the conical shell of FIG. 51B manufactured by the expanded view shown in FIG. 51A and the expanded figure shown by FIG. 56A. The state of folding of the 56B conical shell was observed. As a result, it was found that good folding was possible as predicted by the origami model.
6. Discussion Assuming mainly the case of N = 6, the creation of a conical structure that can be folded in the axial direction was geometrically studied using an origami model, and it was shown that this was possible. Here, since these conical shells are composed of folding lines, they become pseudo-conical, and it is difficult to extend the fan-shaped developed view to a conical shape obtained by joining.
【0032】
ζ=∠FGJ
で与えられる。
ζ=π−∠EGH−p=π−(π/2+Θ)−p=α−2θ
であるから、点Gでの折りたたみ条件は、β≡∠FGJとして、次式(38)で表される。
β=α−2θ ………………………………………………………………(38)
∠JGO≡qを定義すると、
q+β=(π/2)−Θ
より次式(39)を得る。
q=(π/2−Θ)−(α−2θ)
=π/2−(α+Θ)+2θ ………………………………………(39)
式(37)、(39)よりp=qとなる(この関係は点Gで、放射線OEを鏡面とする鏡面則の成立に対応)。
次に△OJGで、∠BJG≡rと置くと、r=q+2θを得る。点Jでの折りたたみ条件は、線分OBを鏡面と考え、r=sで与えられる(∠OJP≡s)。∠OJK=π/2−Θ=∠OJP+∠PJKであるから、∠PJK=γと置くと、γは次式(40)で与えられる。
γ=(π/2−Θ)−s
=(π/2−Θ)−(q+2θ)
=π/2−Θ−2θ−{π/2−(α+Θ)+2θ}=α−4θ……(40)
半径方向のzig/zagの折り線の「振り角度」を2θにとると、半径方向の折り線BGJP…は外辺上の点Bでの角度をαとして、β=α−2θ、γ=α−4θのように2θずつ角度を減じた値となる。
また、2本の主、副の放射線(OBおよびOG)を鏡面と考えた際の入射角、反射角の関係は
p=q=π/2−(α+Θ)+2θ=φ+2θ、
r=s=π/2−(α+Θ)+4θ=φ+4θ…………………………(41)
のようになり、2θずつ角度を増加させたものになる。
円板の半径OB=R0、線分OG,OJ,OPの長さをR1,R2,R3として、[0032]
ζ = ∠FGJ
Given by
ζ = π-∠EGH-p = π- (π / 2 + Θ) -p = α-2θ
Therefore, the folding condition at the point G is expressed by the following equation (38) as β≡∠FGJ.
β = α-2θ ………………………………… (38)
If we define ∠JGO≡q,
q + β = (π / 2) −Θ
From the following equation (39) is obtained.
q = (π / 2-Θ)-(α-2θ)
= Π / 2- (α + Θ) + 2θ …………………………… (39)
From Expressions (37) and (39), p = q (this relationship at point G corresponds to the establishment of a mirror law with the radiation OE as a mirror surface).
Next, when ∠BJG≡r is set in △ OJG, r = q + 2θ is obtained. The folding condition at the point J is given by r = s (∠OJP≡s), considering the line segment OB as a mirror surface. Since ∠OJK = π / 2−Θ = ∠OJP + ∠PJK, if ∠PJK = γ, γ is given by the following equation (40).
γ = (π / 2-Θ) -s
= (Π / 2-Θ)-(q + 2θ)
= Π / 2-{-2θ- {π / 2- (α + Θ) + 2θ} = α-4θ (40)
If the “swing angle” of the zig / zag fold line in the radial direction is set to 2θ, the fold line BGJP in the radial direction becomes β = α−2θ, γ = α, where α is the angle at the point B on the outer side. A value obtained by subtracting the angle by 2θ, such as −4θ.
When the two main and sub radiations (OB and OG) are considered as mirror surfaces, the relation between the incident angle and the reflection angle is p = q = π / 2− (α + Θ) + 2θ = φ + 2θ,
r = s = π / 2− (α + Θ) + 4θ = φ + 4θ (41)
And the angle is increased by 2θ.
Assuming that the radius of the disk is OB = R 0 , and the lengths of the line segments OG, OJ, OP are R 1 , R 2 , R 3 .
【0034】
彩を施した色付シート等により構成した場合、折り畳み量に応じた美しい形状となり、その形状に応じて目に見える色彩も変化する。この折り線付円板状折り畳み構造物Sは、サイズの大きなものは室内装飾品として使用可能であり、サイズの小さいものはブローチ等の身体装飾品として使用可能である。
図69は半径方向のzig/zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図69Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図69Bは全体図である。
同一の振り角でzig/zagの折り線を描くと中心に近付く程、折り線の間隔が急激に小さくなるため、振り角を徐々に大きくすることを考える(図69A)。
最初の振り角度2θで折り線BG,GJを描くと、p=qでr=p+2θになる。次に点Jからs=rとして、振り角を例えば4θにとると、図69中の角tはs+4θになる。点Pで鏡面則を基に角度t=uとして、線分PQを描き、点Qを定める。順次折り線を鏡面則に従って求めると、振り角が2θ,4θ,6θの時の角度関係は次式(43)で与えられる。
p=q=π/2−(α+Θ)+2θ=φ+2θ、
r=s=φ+4θ、 t=u=φ+8θ ………………………(43)
で与えられる。線分OG=R1、線分OJ=R2…は式(42)を求めたのと同様の手順で定式化できる。
図70は半径方向のzig/zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくし且つ円周方向の折り線もzig/zagにした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図70Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図70Bは全体図である。
図70Aにおいて、半径R0およびR0 *(R0>R0 *)の主放射線OA,OB…を交互に描き、これらと2θだけずらせた副放射線OF,OG…を描く。ここで、F,G,Hは、点A,B,Cから主放射線と角度φをなすように引かれた線分と副放射線の交点てある。このように、鏡面則に従い作図すると全ての節点で折りたたみ条件が満たされる。
図64Bについては、N=36(2Θ=100)、図69B、図70Bについては、N=18に分割した。外周より8段目までは折り線法に従った。中央部分[0034]
In the case of using a colored sheet or the like with a color, the shape becomes beautiful according to the amount of folding, and the visible color changes according to the shape. As for the disc-shaped folding structure S with a folding line, a large one can be used as an upholstery and a small one can be used as a body decoration such as a brooch.
FIG. 69 is an explanatory view of a development view of the disc-shaped folding structure with a folding line when the swing angle of the folding line of zig / zag in the radial direction is increased as approaching the center, and FIG. 69A is for explaining the folding conditions. 69B is an overall view of FIG.
When a zig / zag fold line is drawn at the same swing angle, the interval between the fold lines is sharply reduced as the position approaches the center. Therefore, consider increasing the swing angle gradually (FIG. 69A).
When the folding lines BG and GJ are drawn at the initial swing angle 2θ, p = q and r = p + 2θ. Next, when s = r from the point J and the swing angle is, for example, 4θ, the angle t in FIG. 69 becomes s + 4θ. At the point P, a line segment PQ is drawn at an angle t = u based on the mirror rule, and the point Q is determined. When the folding lines are sequentially obtained in accordance with the mirror surface rule, the angular relationship when the swing angles are 2θ, 4θ, and 6θ is given by the following equation (43).
p = q = π / 2− (α + Θ) + 2θ = φ + 2θ,
r = s = φ + 4θ, t = u = φ + 8θ (43)
Given by The line segment OG = R 1 , the line segment OJ = R 2 ... Can be formulated by the same procedure as that for obtaining the equation (42).
FIG. 70 is an exploded view of a disc-shaped folding structure with a folding line in the case where the swing angle of the folding line of zig / zag in the radial direction is increased toward the center and the folding line in the circumferential direction is also zig / zag. 70A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 70B is an overall view.
In FIG. 70A, main radiations OA, OB... Of radii R 0 and R 0 * (R 0 > R 0 * ) are alternately drawn, and auxiliary radiations OF, OG. Here, F, G, and H are the intersections of the line segment drawn from the points A, B, and C so as to form an angle φ with the main radiation and the sub-radiation. In this way, when drawing according to the mirror surface rule, the folding condition is satisfied at all nodes.
64B, N = 36 (2Θ = 100), and FIGS. 69B and 70B are divided into N = 18. The folding line method was used up to the eighth stage from the outer periphery. Central part
【0036】
線を有する折り畳み方法を意味する。
ここでは、等角螺旋を用いた円形膜の折りたたみ法について説明する。
4.1 基礎関係式
図73は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を半径方向および円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の説明図である。
図73のように円形膜をN本の中心からの半径方向の放射線で等角度で分割し、これを頂角2Θの二等辺三角形要素(△OAM,△OMN…)N個で置き換える(2Θ・N=2π)。各点を図のように定める。外辺上の点Aから、放射線と各φをなす直線を引き、中心角で2Θ回転した放射線(OM)との交点を点Bとして定める。
点Aを起点とし、放射線OAとφをなす直線を引き、2Θ回転した放射線OMとの交点をBとする。次に、放射線OMと角χをなす直線を引き、2Θ回転した放射線ONとの交点Cを決める。次に同様の手順で角φ,χを交互に取って、点D,E…を定める。このジグザグ線を(1)とする。ここで、線分ABと2等辺3角形の底辺となす角をβと定義する。すなわち、β≡90°−Θ−φである。また、線分BCとMNとのなす角(すなわち、BからMNに平行に引いた線分BB′と線分BCとのなす角)をγとする。γ=(90°−Θ)−χで定義する。前記γの値は、Cが線分BB′に対して中心Oと同じ側にあるときには正、中心Oと反対側にあるときには負とする。γ=0のとき線分BCとMNは平行になる。
円形板の半径をR0として、正弦定理を△OABに用いると、点Bの半径の長さ(OB)≡R1は次式(44)で与えられる。
R1/R0={sinφ/sin(φ+2Θ)}≡p ……………(44)
また、点Cの半径の長さ(OC)をR2として、正弦定理を△OBCに用いると、R2/R1は次式(45)で表される。
R2/R1=sinχ/sin(χ+2Θ)≡q …………………(45)
すなわち、R2/R0は式(44)、(45)を用いると次式(46)となる。
p・q=R2/R0
=sinφ・sinχ/{sin(φ+2Θ)・sin(χ+2Θ)}
…………(46)
すなわち、点D,E,F…の円形膜の半径R0で無次元化した半径はp2q,p[0036]
Means a folding method with lines.
Here, a method of folding a circular film using a conformal spiral will be described.
4.1 Basic Relational Expression FIG. 73 is an explanatory diagram of a folding line when a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) is folded in the radial direction and the circumferential direction along an equiangular spiral. .
As shown in FIG. 73, the circular film is divided at equal angles by radial radiation from N centers and is replaced by N isosceles triangular elements (要素 OAM, △ OMN...) Having a vertex angle of 2Θ (2Θ ·). N = 2π). Each point is defined as shown in the figure. From the point A on the outer side, a straight line forming each line of the radiation and each φ is drawn, and an intersection of the radiation (OM) rotated by 2 ° at the central angle is defined as a point B.
With the point A as a starting point, a straight line forming φ with the radiation OA is drawn, and an intersection with the radiation OM rotated by 2 ° is set as B. Next, a straight line forming an angle χ with the radiation OM is drawn, and an intersection C with the radiation ON rotated by 2Θ is determined. Next, points D, E... Are determined by taking angles φ and χ alternately in the same procedure. This zigzag line is defined as (1). Here, the angle between the line segment AB and the base of the isosceles triangle is defined as β. That is, β≡90 ° −Θ−φ. The angle between the line segment BC and the MN (that is, the angle between the line segment BB 'drawn from B in parallel with the MN and the line segment BC) is defined as γ. γ = (90 ° −Θ) −χ. The value of γ is positive when C is on the same side as the center O with respect to the line segment BB ′, and negative when C is on the opposite side to the center O. When γ = 0, the line segments BC and MN are parallel.
Assuming that the radius of the circular plate is R 0 and the sine theorem is used for △ OAB, the length of the radius of the point B (OB) ≡R 1 is given by the following equation (44).
R 1 / R 0 = {sin φ / sin (φ + 2})} ≡p (44)
When the length of the radius of the point C (OC) is R 2 and the sine theorem is used for △ OBC, R 2 / R 1 is represented by the following equation (45).
R 2 / R 1 = sinχ / sin (χ + 2Θ) ≡q (45)
That is, R 2 / R 0 is given by the following equation (46) using equations (44) and (45).
p · q = R 2 / R 0
= Sinφ · sinχ / {sin (φ + 2Θ) · sin (χ + 2Θ)}
............ (46)
That is, the points D, E, F ... radius dimensionless radius R 0 of the circular film of p 2 q, p
【0037】
2q2,p3q2…のようにp,qを交互に掛けた値で与えられる。
今、ジグザグ線(1)の下限を与える点A,C,E,G,…を結ぶ線(2)とすると、これら各点の無次元半径は、各々1,pq,(pq)2,(pq)3,…で与えられるから、これらの各点は等角螺旋と4Θ毎に引かれた放射線の交点で与えられる。ジグザク線の上限を与える点B,D,F,H…を結ぶ線(3)も同様に等角螺旋と放射線の交点で与えられる。
図74は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を中心軸まわりに巻取りながら円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の基本説明図である。
次に図74に示すように、折り線(1)のスタート点Aから2Θの奇数倍(後述)の角度だけ時計周りに進んだ点P,Qを定め、これらの点より(1)と全く同様に、ジグザグの折り線(4)および(5)を描く。
このとき、折り線(1)と(5)を山折り線、折り線(4)を谷折り線と交互に定める。
折り線(1)上の点をI,J,K、折り線(4)上の点をR,S,T、折り線(5)上の点をQ,U,Vと図のように名付け、2Θずつ反時計周りにずれた放射線上の点Q,R,IおよびU,S,Jの各点を直線で結び、これらをもう一つの折り線群(6),(7),(8)とする。
図74のように、二等辺三角形要素を5つ経る毎に点P,Q…を取った場合には、ジグザグの回数n(ジグザグ1回でn=1)は、n=2のときにはジグザグを2回繰り返すから、5個分の2等辺3角形を左回りに進む(例えば、図74で点Pから折り線(4)に沿ってジグザグを2回繰り返すとR点に到達し、点Qから出た折り線(6)と交わる。折り線(6)の通る2等辺3角形を含めると、5個分の2等辺3角形を左回りに進んだことになる。)
点Q,R,I…の無次元半径は1,(pq)2,(pq)4となり、図中の△OQRと△ORIが相似形をなす。
すなわち、新たな折り線群(6)〜(8)も中心Oに向かう等角螺旋になる。折り線(6)のQR、折り線(9)のPEが放射線となす角をψとすると、図のαは、α=(90°−Θ)−ψとなる。外辺(二等辺三角形要素の底辺)となす角をαとする[0037]
2 q 2, p 3 q 2 ... p as given by the value obtained by multiplying alternating q.
Now, assuming that a line (2) connects points A, C, E, G,... Which give the lower limit of the zigzag line (1), the dimensionless radii of these points are 1, pq, (pq) 2 , ( pq) 3 ,..., each of these points is given by the intersection of a conformal helix and a ray drawn every 4 °. The line (3) connecting the points B, D, F, H,... Giving the upper limit of the zigzag line is also given by the intersection of the conformal spiral and the radiation.
FIG. 74 is a basic explanatory diagram of a folding line when a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) is formed along an equiangular spiral while being folded around the central axis while being wound around the central axis.
Next, as shown in FIG. 74, points P and Q that are advanced clockwise by an angle of an odd multiple of 2 ° (described later) from the start point A of the folding line (1) are determined, and from these points, points (1) and (1) are completely determined. Similarly, zigzag folding lines (4) and (5) are drawn.
At this time, the fold lines (1) and (5) are alternately determined with the mountain fold line, and the fold line (4) is alternately determined with the valley fold line.
Points on the folding line (1) are named I, J, and K, points on the folding line (4) are named R, S, and T, and points on the folding line (5) are named Q, U, and V as shown in the figure. The points Q, R, I and U, S, J on the radiation, which are displaced counterclockwise by 2 °, are connected by straight lines, and they are connected to another folding line group (6), (7), (8). ).
As shown in FIG. 74, when points P, Q,... Are taken every five isosceles triangular elements, the number of zigzags n (one zigzag once, n = 1) is changed to zigzag when n = 2. Since it is repeated twice, it proceeds counterclockwise through five isosceles triangles (for example, if zigzag is repeated twice along the folding line (4) from point P in FIG. 74, it reaches point R, and from point Q Intersects with the folding line (6) that has come out. If the isosceles triangle passing through the folding line (6) is included, it means that it has advanced counterclockwise through five isosceles triangles.)
The dimensionless radii of the points Q, R, I... Are 1, (pq) 2 , (pq) 4 , and △ OQR and △ ORI in the figure have similar shapes.
That is, the new folding line groups (6) to (8) also become equiangular spirals toward the center O. Assuming that the angle between the QR of the fold line (6) and the PE of the fold line (9) forms radiation, ψ is α = (90 ° −Θ) −ψ. Let α be the angle between the outer edge (the base of the isosceles triangle element)
【0038】
。
ジグザグの折り線(4)はn回ジグザグを繰り返して図中点Rに至る(図74ではn=2)。このとき、点Rの半径は(p・q)nで与えられる。
一方、外辺の点Qから出る螺旋(6)が放射線となす角はψであるから、点Rを与える無次元半径の値はsinψ/sin(ψ+2Θ)で表される。この値と式(46)が等しいとして等置すると、次式(47)を得る。
pnqn
=[sinφsinχ/{sin(φ+2Θ)sin(χ+2Θ)}]n
=sinψ/sin(ψ+2Θ)…………………………………………(47)
前記式(47)は時計回りに回りながら中心に向かう螺旋(1),(4),(5)とこれらに交叉して反時計回りに回る螺旋(6)〜(8)の満たすべき角度関係を与えている。
4.2 折りたたみ条件
上で述べたように2Θを経る毎に等角螺旋を折り曲げる場合を考える。谷折り線3、山折り線1からなる図74の点S、山折り線1からなる点Uを代表点として、これらの点での折りたたみの条件を考える。
図75は前記図74の要部拡大図である。
点SとU付近の図74の拡大図を図75に示す。点Sでは、∠OSJ=ψであるから、∠SJR=ψ+2Θである。∠ORS=φであるから、△JSRを考えると、∠JSR=π−(ψ+2Θ)−φとなる。線分RSの延長線をSS′とすると、∠S′SJ=π−∠JSR=ψ+2Θ+φとなる。
∠USQ=ψ+2Θを用いると∠TSU=π−χ−∠USQ=π−χ−ψ−2Θとなる。折りたたみ条件に従って、∠S′SJ=∠TSUと置くと、点Rでの折りたたみ条件として次式(48)を得る。
2ψ+φ+χ=π−4Θ ………………………………………(48)
図75より明らかなように点Uについても、角度関係は点Sと同じであるから式(48)が折りたたみ条件になる。すなわち、式(48)が成り立つと、全ての節点で折りたたみ条件が成り立つ。
図76は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を中心軸回りに巻き取りなが[0038]
.
The zigzag folding line (4) reaches the point R in the figure by repeating the zigzag n times (n = 2 in FIG. 74). At this time, the radius of the point R is given by (p · q) n .
On the other hand, since the angle formed by the spiral (6) emitted from the outer side point Q and the radiation is ψ, the value of the dimensionless radius giving the point R is represented by sinψ / sin (ψ + 2Θ). If this value is equalized with equation (46), the following equation (47) is obtained.
p n q n
= [Sinφsin} / {sin (φ + 2}) sin ({+ 2})}] n
= Sinψ / sin (ψ + 2Θ) ……………………………… (47)
The above equation (47) is the angular relationship to be satisfied between the spirals (1), (4), and (5) which turn clockwise and move toward the center, and the spirals (6) to (8) which cross them and rotate counterclockwise. Is given.
4.2 Folding Condition As described above, consider a case where the conformal spiral is bent every 2 °. Assuming that a point S in FIG. 74 composed of the
FIG. 75 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 75 is an enlarged view of FIG. 74 around points S and U. At the point S, since {OSJ =}, {SJR = {+ 2}. Since ∠ORS = φ, considering △ JSR, ∠JSR = π − (− + 2Θ) −φ. Assuming that an extension of the line segment RS is SS ', the following equation is obtained.
If {USQ = {+ 2} is used, {TSU = π − {−} USQ = π − {−} − 2}. When ∠S′SJ = ∠TSU is set according to the folding condition, the following equation (48) is obtained as the folding condition at the point R.
2ψ + φ + χ = π-4Θ ……………………… (48)
As is clear from FIG. 75, the angle relationship of the point U is the same as that of the point S, and therefore the expression (48) is a folding condition. That is, when Expression (48) holds, the folding condition holds at all nodes.
FIG. 76 shows a circular film or a partially circular film (sector-shaped film) wound around a central axis.
【0039】
ら折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り畳み条件の説明図である。
なお、式(48)の関係式は図76に示されるように、χ値がπ/2−Θより大きい場合、すなわち、点B,D…で折り線を上向きにとっても式(48)で折りたたみ条件が与えられる。
4.3 円周方向の螺旋群の連続性
上では、折りたたみの条件を求めたが、これらの螺旋群が中心軸周り等分配され、螺旋の連続性が保たれるための条件を導く。二等辺三角形要素をn個経る毎にzig/zagの螺旋(折り線(1))が外周点上からm本スタートする場合を考える。
このとき、これらのstart点は中心周りに(2n+1)・(2Θ)回転する(n;整数)。すなわち、二等辺三角形要素数Nとこれらの値の関係は(2n+1)m=Nで与えられる。円形膜の場合には、中心角2πを(2n+1)m等分することが必要である。
すなわち、連続性を満たすための分割角度(二等辺三角形要素の頂角;2Θ)は次式(49)で与えられる。
2Θ=2π/{(2n+1)・m}……………………………………(49)
このように円形膜を分割することによってのみ、m本の螺旋群の連続性が膜の全領域で満たされる条件が達成される。
式(48)より得られるφ=π−2ψ−χ−4Θを式(47)に用いると次式(50)を得る。
(pq)n
=[sin(2ψ+χ+4Θ)・sinχ/{sin(2ψ+χ+2Θ)sin(χ+2Θ)}]n
=sinψ/sin(ψ+2Θ)…………………………………………(50)
式(49)を満たすよう分割した2Θとχ値を与えると、式(50)を満たすψが数値計算によって算出できる。また、式(48)によりφ値も得られ、全ての節点で折りたたみ条件を満たす螺旋型の折り線による展開図が描かれる。
4.4 副折り線を任意の回転角で折り曲げる場合(φ=χの場合)[0039]
It is explanatory drawing of the folding condition at the time of forming the folding line to fold along an equiangular spiral.
As shown in FIG. 76, when the χ value is larger than π / 2−Θ, that is, when the folding line is directed upward at points B, D. Conditions are given.
4.3 Regarding the continuity of the spiral group in the circumferential direction, the folding condition was obtained. However, these spiral groups are equally distributed around the central axis, and conditions for maintaining the continuity of the spiral are derived. It is assumed that the zig / zag spiral (folding line (1)) starts m times from the outer peripheral point every n n isosceles triangle elements.
At this time, these start points rotate (2n + 1) · (2Θ) around the center (n: an integer). That is, the relationship between the number N of isosceles triangle elements and these values is given by (2n + 1) m = N. In the case of a circular film, it is necessary to equally divide the central angle 2π by (2n + 1) m.
That is, the division angle (vertical angle of the isosceles triangle element; 2 °) for satisfying the continuity is given by the following equation (49).
2Θ = 2π / {(2n + 1) · m} ……………………… (49)
Only by dividing the circular membrane in this way, the condition that the continuity of the m spiral groups is satisfied in the entire area of the membrane is achieved.
By using φ = π−2 {− {− 4} obtained from Expression (48) for Expression (47), the following Expression (50) is obtained.
(Pq) n
= [Sin (2ψ + χ + 4Θ) ・ sinχ / {sin (2ψ + χ + 2Θ) sin (χ + 2Θ)}] n
= Sinψ / sin (ψ + 2Θ) ……………………………………… (50)
By giving 2Θ and χ value that are divided so as to satisfy Expression (49), ψ that satisfies Expression (50) can be calculated by numerical calculation. Further, the φ value is also obtained by the equation (48), and a developed view is drawn by a spiral folding line satisfying the folding condition at all the nodes.
4.4 When bending the sub-fold line at an arbitrary rotation angle (φ = φ)
【0040】
上では、円形膜を頂角2Θの二等辺三角形要素N個で等分し、これらの要素を経る毎に折り線を折り曲げて構成された展開図を求めた。図76の場合で、m本の螺旋を常に等角で上方に折り曲げる特別の場合には(φ=χ)、別の折りたたみの展開図の構成が可能になる。
図77は主折り線が放射線に対して等角で折り曲げられる場合の折り畳み条件の説明図である。
円の外周上の点A,B,CとA′,B′を図77のように定める。右上がりの折り線(1)を点Aから、左上がりの折り線(2)を点Bから描く。(1)は中心角で2θ1(弦AA′の張る角)、(2)は中心角で2θ2(弦A′Bの張る角)だけ進展し、点Dで交わるものとし、折り線(1)は中心からの放射線と角度ψ(外辺AIとなす角α)、折り線(2)は放射線と角度φ(外辺BIとなす角β)をなすものとする。
点Dでの折りたたみ条件を以下に考える。
∠ADA′=φ+2θ1、∠BDA′=ψ+2θ2
となる。BDの延長点をIとすると、
∠ADI=π−{(φ+ψ)+2(θ1+θ2)}
となる。
∠FDO=φ、∠GDO=ψであるから、
∠FDG=φ+ψ
となる。
折り線(2),(1),(3)を山折りとした時、GD((4))が谷折り線として、点Dで折りたたみ条件は∠ADIと∠FDGを等置すると次式(51)を得る。
φ+ψ=π/2−Θ、あるいは(α+β)=π/2 ………………(51)
ODをR1とすると、△OADに正弦定理を用いると、次式(52)を得る。
R1/R0=sinψ/sin(ψ+2θ1) ……………………(52)
一方△OBDについては次式(53)が得られる。
R1/R0=sinφ/sin(φ+2θ2) ……………………(53)
これらの値は、ともに点Dの半径を与えるから、これを等置して、先のψ=π/2−φ−Θを用いると、次式(54)を得る。[0040]
In the above, a development view is obtained in which the circular film is equally divided into N isosceles triangular elements having a vertex angle of 2 °, and the folding line is bent every time these elements are passed. In the case of FIG. 76, in the special case where the m spirals are always bent upward at an equal angle (φ = χ), a configuration of another folded development is possible.
FIG. 77 is an explanatory diagram of folding conditions when the main fold line is bent at an equal angle to radiation.
Points A, B, C and A ', B' on the outer circumference of the circle are determined as shown in FIG. A fold line (1) rising rightward is drawn from point A, and a fold line (2) rising leftward is drawn from point B. (1) has a central angle of 2θ 1 (the angle of the string AA ′), and (2) has a central angle of 2θ 2 (the angle of the string A′B). 1) is at an angle ψ (angle α with the outer side AI) with the radiation from the center, and the folding line (2) is at an angle φ with the radiation (angle β with the outer side BI).
The folding condition at point D is considered below.
∠ADA '= φ + 2θ 1 , ∠BDA' = ψ + 2θ 2
It becomes. If the extension point of BD is I,
{ADI = π-{(φ + ψ) +2 (θ 1 + θ 2 )}
It becomes.
Since ∠FDO = φ and ∠GDO = ψ,
{FDG = φ +}
It becomes.
When folding lines (2), (1), and (3) are mountain folds, GD ((4)) is a valley fold line, and the folding condition at point D is as follows. 51) is obtained.
φ + ψ = π / 2−Θ or (α + β) = π / 2 (51)
When the OD and R 1, the use of sine theorem △ OAD, we obtain the following expression (52).
R 1 / R 0 = sinψ / sin (ψ + 2θ 1 ) (52)
On the other hand, the following equation (53) is obtained for △ OBD.
R 1 / R 0 = sin φ / sin (φ + 2θ 2 ) (53)
Both of these values give the radius of the point D. If these values are equalized and ψ = π / 2-φ-Θ is used, the following equation (54) is obtained.
【0041】
sin(β−θ1)/sin(β+θ1)
=sin(π/2−θ2−β)/sin(π/2+θ2−β) …(54)
θ1,θ2を与えると数値計算で式(53)を満たすφが決まる。式(51)よりψが求められ、これらの値を用いると、全節点で折りたたみ条件を満たす展開図を得る。
4.5 円錐殻の製作への応用
図74でジグザグの螺旋(折り線(1))がm本からなるとし、その外辺上の出発点がなす角度を(2n+1)・(2Θ)とする。円板の場合には(2n+1)・m・(2Θ)=2πとしたが、この(2n+1)・m・(2Θ)値が2πより小さいと円錐の展開図になり、この場合も同様に折りたたみが可能である。
5. 折りたたみ製品例
上で述べた理論によって得られる展開図とその折りたたみ例を図78〜図80に示す。
図78は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=20°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図79は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例で前記図78とは放射線に対する折り線の角度が異なる例を示す図である。
図80は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=10、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=42、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図78〜図80について各々2Θ=20°,20°および180°/21であり、これらの値と、χ(γ=χ−90°+Θ)により定まるγ値を各々、γ=π/9,0および0とを与え、式(50)を満たすψ値を数値計算によって求めた。このψ値を式(48)に代入すると、φが決まる。
α+ψ=90°−Θ,β+φ=90°−Θより、図78〜図80のαとβの値は求まる。例えば、図78については、α=69.763…°、β=20.474…°[0041]
sin (β−θ 1 ) / sin (β + θ 1 )
= Sin (π / 2−θ 2 −β) / sin (π / 2 + θ 2 −β) (54)
When θ 1 and θ 2 are given, φ that satisfies Expression (53) is determined by numerical calculation. Ψ is obtained from Expression (51), and by using these values, a developed view that satisfies the folding condition at all nodes is obtained.
4.5 Application to Manufacturing of Conical Shell Assume that the zigzag spiral (folding line (1)) consists of m lines in FIG. . In the case of a disc, (2n + 1) · m · (2Θ) = 2π, but if the value of (2n + 1) · m · (2Θ) is smaller than 2π, a cone develops, and in this case also the folding is performed. Is possible.
5. FIGS. 78 to 80 show a developed view obtained by the above-described theory and a folded example thereof.
FIG. 78 shows an example of folding around the center with two zigzag spirals (m = 2) as folding lines, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 20 °.
FIG. 79 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 78 is an example of a folded development view when γ = 0 °, showing an example in which the angle of the folding line with respect to the radiation is different from FIG. 78.
FIG. 80 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 10, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 42, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
In FIGS. 78 to 80, 2 ° = 20 °, 20 °, and 180 ° / 21, respectively, and these values and the γ value determined by χ (γ = ° −90 ° + Θ) are respectively expressed as γ = π / 9, Given 0 and 0, the ψ value satisfying the equation (50) was obtained by numerical calculation. When this ψ value is substituted into Expression (48), φ is determined.
From α + ψ = 90 ° -Θ and β + φ = 90 ° -Θ, the values of α and β in FIGS. 78 to 80 can be obtained. For example, regarding FIG. 78, α = 69.763..., Β = 20.474.
【0043】
図85は4本のジグザグ状の螺旋(m=4)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=7、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=60、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図86は3本のジグザグ状の螺旋(m=3)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=8、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=51、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図87は1本のジグザグ状の螺旋(m=1)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=10、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=21、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図85の主折り線が4本螺旋の場合は四角形形状に巻き付く形で折りたたまれ、図86の主折り線の螺旋が3本の場合は三角形形状に巻き付く形で折りたたまれる。図87の螺旋が1本の場合は、中心軸回りに巻き付く形で折りたたまれている。
γ=0°としてα,β値を前述と同様に求めるとつぎのようになる。
図85ではγ=0°、α=75.432…°、β=29.132…°。
図86ではγ=0°、α=76.233…°、β=27.533…°。
図87ではγ=0°、α=76.714…°、β=26.572…°。
図88は4本のジグザグ状の螺旋(m=4)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=7、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=60、γ=0°の場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の例を示す図である。
図89は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図90は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図91は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図88〜図91に示す折り線付円板状折り畳み構造物Sは、図88に示す展開図では中心に円形孔Saが形成されている。円形孔Saは、図88の展開状態か[0043]
FIG. 85 shows an example of folding around the center using four zigzag spirals (m = 4) as folding lines, where n = 7, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 60, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 86 shows an example in which three zigzag spirals (m = 3) are used as folding lines and folded around the center, where n = 8, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 51, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
FIG. 87 shows an example in which one zigzag spiral (m = 1) is used as a fold line and folded around the center, where n = 10, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 21, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 0 °.
When four main fold lines in FIG. 85 are spirals, the main fold lines are folded in a rectangular shape, and when three main fold lines are spirals in FIG. 86, the main fold lines are folded in a triangular shape. In the case of one spiral shown in FIG. 87, the spiral is wound around the central axis.
When γ = 0 ° and α and β values are obtained in the same manner as described above, the following is obtained.
In FIG. 85, γ = 0 °, α = 75.432..., Β = 29.132.
86, γ = 0 °, α = 76.233..., Β = 27.533.
In FIG. 87, γ = 0 °, α = 76.714..., Β = 26.572.
FIG. 88 shows an example in which four zigzag spirals (m = 4) are used as folding lines and folded around the center, where n = 7, the number of isosceles triangular elements N = (2n + 1) m = 60, It is a figure which shows the example of the development view of the disk-shaped folding structure with a folding line in case of (gamma) = 0 degree.
FIG. 89 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 88 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is small.
FIG. 90 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 91 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 is completely folded.
The disc-shaped folding structure S with a folding line shown in FIGS. 88 to 91 has a circular hole Sa formed at the center in the developed view shown in FIG. Is the circular hole Sa in the unfolded state shown in FIG.
【0049】
線AD,CBに対して、CD,BE等は60°である。谷折り線C−Dを折るとA−B部が接触し、△ACEと△BCEが接合する。その接合部分を接着すると升目状の折り線で構成される構造的に安定なコア材料(図104A)が創製される。
3.2 ハニカムコアのモデル
ハニカムコアは軽量構造の代表的なものである。
図105は1枚の板からハニカムコアを製造する方法の説明図で、図105Aは展開図、図105Bは前記図105Aの展開図を有する板から製造したハニカムコアの図である。
図105Aにおいて、点線は谷折り線で、破線で示す山折り線は切れ目(切断部)Cを有している。図105Aの谷折り線の両側の接合部A−Bを、谷折り線の一本置きに接着して両側に広げると、図105Bに示す網目状のハニカムコアを製作することができる。なお、この製作法を用いると、円筒形状のハニカムコアにもなる特性を有する。
4. コア材料の製作
4.1 コア材料の製作法
前記図101〜図102に示された折り線で0.2〜0.3mmの燐精銅板や鋼板を切断し、これらをクラフトフィルムで上下を接合、あるいは蝶番で接合した金型を2個製作し、これらの間に薄い被加工紙やアルミニュウム合金板(〜0.08mm)を挿入し、折り曲げ加工を行うと図101B〜図102Bに示されたような製品を瞬時に製作することができる。
前記図102Bの接合領域S1およびS2のみを接着し、S3,S4は接着せずに、その一側面に薄い膜に接着したもの(またはそれとは逆に接着したもの)を円筒状に巻くことにより、軽量の高剛性のパイプを製作することが可能となる。
図106は前記図103Aに示すコア材料を製造する折線形成装置を示す図である。
図106において、折り線により分離された多数の正方形のパーツ(金属薄板)P1および平行四辺形のパーツP2の両面にクラフトフィルムFを接着して折[0049]
CD, BE, etc. are 60 ° with respect to the lines AD, CB. When the valley fold line CD is folded, the AB portions come into contact, and △ ACE and △ BCE are joined. Bonding the joints creates a structurally stable core material (FIG. 104A) composed of square fold lines.
3.2 Honeycomb Core Model The honeycomb core is representative of a lightweight structure.
FIG. 105 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a honeycomb core from one plate, FIG. 105A is a developed view, and FIG. 105B is a view of a honeycomb core manufactured from a plate having the developed view of FIG. 105A.
In FIG. 105A, a dotted line is a valley fold line, and a mountain fold line indicated by a dashed line has a cut C (cut portion). When the joining portions AB on both sides of the valley fold line in FIG. 105A are bonded to every other valley fold line and spread on both sides, a mesh-shaped honeycomb core shown in FIG. 105B can be manufactured. When this manufacturing method is used, there is a characteristic that the honeycomb core becomes a cylindrical honeycomb core.
4. 4.1 Production of core material 4.1 Production method of core material A 0.2-0.3 mm phosphor fine copper plate or a steel plate is cut along the folding lines shown in FIGS. Alternatively, two molds joined by hinges are manufactured, and a thin paper to be processed or an aluminum alloy plate (up to 0.08 mm) is inserted between the molds and bent to perform the bending process, as shown in FIGS. 101B to 102B. Such a product can be manufactured instantly.
By bonding only the bonding regions S1 and S2 of FIG. 102B, not bonding S3 and S4, but bonding a thin film on one side (or bonding the other way) to a cylindrical surface, Thus, it is possible to manufacture a lightweight and highly rigid pipe.
FIG. 106 is a view showing a folding line forming apparatus for manufacturing the core material shown in FIG. 103A.
In FIG. 106, a kraft film F is bonded on both sides of a large number of square parts (metal thin plates) P1 and parallelogram parts P2 separated by folding lines.
【0067】
前記構成を備えた本発明の折り線付構造物は、前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)を有するので、外形が小さな折り畳み状態および外形の大きな伸長状態において、従来知られていない、折り畳み可能な円形シート状の折り線付構造物を提供することができる。
本発明の折り線形成用型は、下記の構成要件(F01),(F02)を備えることができる。
(F01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた一対の折り線形成部材であって、前記折り線は折り線形成型の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線(M)と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有し、前記山折り線(M)および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され且つ1つの節点で交わる山折り線(M)の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線(M,V)を有する一対の折り線形成部材、
(F02)前記一対の折り線形成部材を重ね合わせ状態と開いた状態との間で移動可能に支持または連結する折り線形成型連結部材。
前記構成を備えた本発明の折り線形成用型では、一対の折り線形成部材の間にシート状の部材を挟んだ状態で、一対の折り線形成部材を同時に折り畳むことにより、シート状の部材に必要な山折り線(M)および谷折り線を形成することができる。
本発明の折り線形成方法は、下記の構成要件(G01),(G02)を備えることができる。[0067]
In the structure with a folding line according to the present invention having the above-described configuration, a plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at a predetermined interval, and the mountain fold line ( M) and the number of valley fold lines have a plurality of fold lines (M, V) formed so that the difference between the number of valley fold lines and the number of valley fold lines is two. It is possible to provide an unknown, foldable circular sheet-like structure with a fold line.
The folding line forming die of the present invention can have the following constituent requirements (F01) and (F02).
(F01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and is foldable along the linear part connection part is provided. A pair of fold line forming members provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines (M) where the one surface side forms a mountain fold and one or more valleys which form a valley fold when viewed from one surface side of the fold linear molding. A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line (M) and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals and intersect at one node, and a valley fold line A pair of fold line forming members having the plurality of fold lines (M, V) formed so that the difference from
(F02) A folded linear molded connecting member that movably supports or connects the pair of folding line forming members between an overlapped state and an open state.
In the folding line forming mold of the present invention having the above-described configuration, the sheet-like member is folded by simultaneously folding the pair of folding line forming members in a state where the sheet-like member is sandwiched between the pair of folding line forming members. The ridge fold line (M) and the valley fold line required for the above can be formed.
The folding line forming method of the present invention can have the following constituent features (G01) and (G02).
【0071】
結部が螺旋状になり、それ等が一周する毎に螺旋(1)が1段上昇する時の円筒構造物を本発明者が展開図で表したものである。
図23は図17の全体をψ=π/6だけ傾斜させたものに対応し、斜め方向の3個のダイヤモンド模様が構成されている。
図24は前記図23と等価の展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図24Aは展開図、図24Bは前記図23、図24Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図25は前記図14をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体k説明図で、図25Aは展開図、図25Bは前記図25Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図26は前記図15をπ/6傾斜させた展開図を有する疑似円筒体の説明図で、図26Aは展開図、図26Bは前記図26Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図27は前記図16をπ/6傾斜させた展開図である。
図28は図19の螺旋型であり、図19中の点A,Dを結ぶ直線で切断して得たものである。図28中に記載の角(〜0.193π)はこの切断線と水平線のなす角を示し、この場合には三角形要素の形状が与えられているため谷折り線の角度は限定されたものになる。
図29は前記図24を一般化した折り線を有する螺旋型の折り畳み円筒体の説明図で、図29Aは展開図、図29Bは前記図29Aの展開図の両端を接合したときに製作される折り畳み円筒の半折り状態を示す図である。
図30は前記図29の6段の展開図を3段して1段毎にβの値を変えた場合の展開図である。
図31は図29の螺旋状の山折り線および谷折り線を1段毎に逆転させて得られる反復螺旋型の展開図である。この展開図はまた図16の点AとBを一致させることによっても得られる。
図32は、前記図21に示す円筒体の展開図の平行な2本の直線AB′、C′Dにより切り取られた部分を示す図であり、AとB′およびDとC′が重なるように図32の左右の両端縁を接続することにより折り畳み可能な円筒体となるも[0071]
The present inventor has shown in a development view a cylindrical structure in which a spiral portion (1) rises one step every time the connecting portion turns into a spiral shape.
FIG. 23 corresponds to FIG. 17 in which the whole of FIG. 17 is inclined by ψ = π / 6, and three diamond patterns in oblique directions are formed.
24 is an explanatory view of a pseudo cylindrical body having a development view equivalent to that of FIG. 23. FIG. 24A is a development view, and FIG. 24B is a fold manufactured when both ends of the development views of FIGS. 23 and 24A are joined. It is a figure showing the half-fold state of a cylinder.
FIG. 25 is an explanatory view of a pseudo cylindrical body k having a development view obtained by inclining FIG. 14 by π / 6. FIG. 25A is a development view, and FIG. 25B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 25A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 26 is an explanatory view of a pseudo-cylindrical body having a development view in which FIG. 15 is inclined by π / 6. FIG. 26A is a development view, and FIG. 26B is manufactured when both ends of the development view of FIG. 26A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 27 is a developed view obtained by tilting FIG. 16 by π / 6.
FIG. 28 shows the spiral type shown in FIG. 19, which is obtained by cutting along a straight line connecting points A and D in FIG. The angle (up to 0.193π) shown in FIG. 28 indicates the angle between the cutting line and the horizontal line. In this case, the angle of the valley fold line is limited because the shape of the triangular element is given. Become.
FIG. 29 is an explanatory view of a spiral-shaped folding cylinder having a folding line generalized from FIG. 24, FIG. 29A is a developed view, and FIG. 29B is manufactured when both ends of the developed view of FIG. 29A are joined. It is a figure which shows the half-fold state of a folding cylinder.
FIG. 30 is a development view in the case where the value of β is changed for each one of the six development steps of FIG. 29 by three steps.
FIG. 31 is a development view of a repetitive spiral type obtained by inverting the spiral mountain fold line and the valley fold line of FIG. 29 for each stage. This development can also be obtained by matching points A and B in FIG.
FIG. 32 is a view showing a portion cut by two parallel straight lines AB 'and C'D of the developed view of the cylindrical body shown in FIG. 21 so that A and B' and D and C 'overlap. By connecting the left and right end edges of FIG. 32 to the
【0072】
のの展開図である。
図33は任意形状の4角形要素(パーツ)を有するり畳み可能な円筒体の展開図である。
図34は展開図の両端を接合したときの連続性を保つ方法の説明図である。
図35は1節点6折り線の場合で谷折り線が対称に挿入される場合の折り畳み条件を満たす折り線間の角度関係を示す図で、後述の図50〜図52の場合の折り畳み条件の説明図である。
図36は山折り線(M1)、(M2)、(M3)間に谷折り線(V1)、(V2)が交互に挿入される場合の折り畳み条件を満たす折り線間の角度関係を示す図で、後述の図56B、図57の場合の折り畳み条件の説明図である。
図37は1節点4折り線の場合を示す。折りたたみ条件式を上と同様の手順で求められる。
図38は主折り線が展開図の外辺に平行な円錐における展開図が頂角2ΘのN個の二等辺三角形で構成される場合の展開図の要部拡大図である。
図39は式(14)で得られる値を用いて求めた折り線付疑似円錐壁の展開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図39Aは展開図、図39Bは前記図39Aの展開図を有する折り線付円錐壁の半折り状態の斜視図である。
図40は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図41は折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、N=3、2Θ=π/9、α=π/9、δ=π/6とした時の展開図(θ*=約0.0688π)である。
図42は前記図40の点Fで右上方に角度α、左上方に角度δを取った折り線により不等辺三角形要素に分割される場合の折り線付円錐壁の展開図で、Θ,α,δ値を図41と同じ値とした場合の展開図である。
図43は前記図38の二等辺三角形要素による分割の代わりに、台形要素により分割した場合の折り線付円錐壁の展開図の要部拡大図である。
図44は折り線により等脚台形に分割され且つ正N角錐に折り畳まれる折り線付円錐壁の、N=6、前記図43のφ*=π/36、2Θ=π/12の場合の展[0072]
FIG.
FIG. 33 is an exploded view of a collapsible cylinder having an arbitrary-shaped quadrilateral element (part).
FIG. 34 is an explanatory diagram of a method for maintaining continuity when both ends of a developed view are joined.
FIG. 35 is a diagram showing the angular relationship between the folding lines satisfying the folding condition when the valley fold line is symmetrically inserted in the case of one
FIG. 36 is a diagram showing an angle relationship between folding lines satisfying the folding condition when the valley folding lines (V1) and (V2) are alternately inserted between the mountain folding lines (M1), (M2) and (M3). 58 is an explanatory diagram of folding conditions in the case of FIGS. 56B and 57 described later.
FIG. 37 shows the case of one node 4-fold line. The folding conditional expression is obtained by the same procedure as above.
FIG. 38 is an enlarged view of a main part of a development view in a case where a development view of a cone whose main folding line is parallel to the outer side of the development view is composed of N isosceles triangles having a vertex angle of 2 °.
FIG. 39 is an explanatory view of a pseudo-cone wall having a development view of a pseudo-cone wall with a folding line obtained by using the value obtained by Expression (14). FIG. 39A is a development view, and FIG. 39B is a development view of FIG. 39A. It is a perspective view of the half-fold state of the conical wall with a folding line which has a.
FIG. 40 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line.
FIG. 41 is a development view of a conical wall with a fold line when divided into inequilateral triangular elements by a fold line, where N = 3, 2N = π / 9, α = π / 9, δ = π / 6. (Θ * = about 0.0688π).
FIG. 42 is a development view of a conical wall with a fold line when it is divided into a trapezoidal triangular element by a fold line having an angle α at the upper right and an angle δ at the upper left at the point F in FIG. , Δ values are the same as those in FIG. 41.
FIG. 43 is an enlarged view of a main part of a development view of a conical wall with a fold line in the case of dividing by a trapezoidal element instead of dividing by the isosceles triangular element of FIG.
FIG. 44 is a view of the conical wall with a fold line, which is divided into an equilateral trapezoidal shape by a fold line and folded into a regular N pyramid, when N = 6 and φ * = π / 36, 2Θ = π / 12 in FIG. 43 described above.
【0073】
開図を有する疑似円錐壁の説明図で、図44Aは展開図、図44Bは前記図44Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図45は二等辺三角形要素(頂角2Θ)がN個からなる折り線付円錐壁の展開図を考え、その一段だけを湾曲した帯状部分として書き出した図である。
図46は3個の二等辺三角形要素からなる簡単な、螺旋型の展開図を有する折り線付円錐壁の展開図である。
図47は前記図46の展開図を折りたたんだ時の上面図である。
図48は前記図45および図46で説明したモデルを変形した実用的モデルの説明図で、図48Aは変形方法の説明図、図48Bは図48Aの要部拡大図である。
図49は前記図48Aの折り線により形成される図形ABGHFEを折り線AF,BFで順次折り畳んだときの様子を示す図で、図49AはAFを谷折りしたた後の矩形ABFEとBGHFの状態を示す(ハッチング部;裏面)図、図49Bは前記図49Aの状態で更にB’F(元の線分BF)で山折りを行った後の状態を示す図である。
図50は図48Aに示す1段目の帯板に相当する部分および2段目に相当する部分を示す図である。
図51は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/6、γ=π/6とした場合の展開図(2Θ=π/18)を有する疑似円錐壁の説明図で、図51Aは展開図、図51Bは前記図51の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図52は前記図48〜図50に示す折り線を有する折り線付円錐壁においてN=6、γ+ψ*=π/3、ψ*=π/4,γ=π/12とした場合の展開図(2Θ=π/6)である。
図53は前記図51Aの展開図の段数を少なくして1段毎にψ*の値を大きくした場合の展開図である。
図54は前記図53の展開図を有する折り畳み円錐壁と同じ円錐壁を形成する展開図である。
図55は前記図50で2段目の谷折り線を1段目のそれと角度γで逆方向に取[0073]
44A is an explanatory view of a pseudo-cone wall having an open view, FIG. 44A is a developed view, and FIG. 44B is a perspective view of a state in which the conical wall with a folding line having the developed view of FIG. 44A is half-folded.
FIG. 45 is a view showing a development view of a conical wall with a folding line composed of N isosceles triangular elements (
FIG. 46 is an exploded view of a conical wall with a fold line having a simple, spiral exploded view consisting of three isosceles triangular elements.
FIG. 47 is a top view when the development view of FIG. 46 is folded.
48 is an explanatory diagram of a practical model obtained by modifying the model described in FIGS. 45 and 46. FIG. 48A is an explanatory diagram of a modification method, and FIG. 48B is an enlarged view of a main part of FIG. 48A.
FIG. 49 is a view showing a state in which the figure ABGHFE formed by the folding line in FIG. 48A is sequentially folded along folding lines AF and BF. FIG. FIG. 49B is a view showing a state after the mountain fold is further performed at B′F (original line segment BF) in the state of FIG. 49A.
FIG. 50 is a view showing a portion corresponding to the first-stage band plate and a portion corresponding to the second-stage band shown in FIG. 48A.
FIG. 51 is a developed view in the case where N = 6, γ + ψ * = π / 3, ψ * = π / 6, and γ = π / 6 in the conical wall with a folding line having the folding lines shown in FIGS. 51A is an explanatory view of a pseudo-conical wall having (2Θ = π / 18), FIG. 51A is a developed view, and FIG. 51B is a perspective view of a folded-conical wall having the developed view of FIG. .
FIG. 52 is a development view in the case where N = 6, γ + ψ * = π / 3, ψ * = π / 4, and γ = π / 12 in the conical wall with fold lines having the fold lines shown in FIGS. (2Θ = π / 6).
FIG. 53 is a developed view in the case where the number of steps in the developed view of FIG. 51A is reduced and the value of ψ * is increased for each step.
FIG. 54 is a developed view showing the same conical wall as the folded conical wall having the developed view of FIG. 53.
FIG. 55 shows the valley fold line of the second step in FIG.
【0074】
った場合の図である。
図56は前記図51を反復螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図56Aは展開図、図56Bは前記図56の展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図57は2Θ=π/6,ψ¥t*¥t=π/6,γ=π/6として得た反復螺旋型の展開図(N=6)である。
図58は等角螺旋に沿った折り線を有する折り畳み可能な折り線付円錐壁の展開図の説明図で、図58Aは全体説明図、図58Bは前記図58Aの要部拡大図である。
図59は前記図58の螺旋を反転させる場合の折り線付円錐壁の展開図の説明図である。
図60は前記図44Aの展開図の描き方の説明図である。
図61は前記図44を等角螺旋型にした展開図を有する疑似円錐体の説明図で、図61Aは展開図、図61Bは前記図61Aの展開図を有する折り線付円錐壁を半折りにした状態の斜視図である。
図62は図51Aの円周方向の螺旋を右端で1段上昇するようにした折り線付きの折り畳み円錐壁の展開図である。
図63は折り紙における最も簡単な折りたたみ法の説明図である。
図64は折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図64Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図64Bは全体図である。
図65は前記図64Bに示す折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の拡大図である。
図66は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が少ない状態の斜視図である。
図67は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物の半折り状態で且つ折り畳み量が多い状態の斜視図である。
図68は前記図65の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図69は半径方向のZig/Zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくした[0074]
FIG.
FIG. 56 is an explanatory view of a pseudo-cone having a development view in which the FIG. 51 is formed into a repetitive spiral type. FIG. 56A is a development view, and FIG. It is a perspective view of the state which carried out.
FIG. 57 is a developed view (N = 6) of the repetitive spiral type obtained as 2Θ = π / 6, Δt * ¥ t = π / 6, γ = π / 6.
FIG. 58 is an explanatory view of a development view of a foldable conical wall having a folding line along a conformal spiral, FIG. 58A is an overall explanatory view, and FIG. 58B is an enlarged view of a main part of FIG. 58A.
FIG. 59 is an explanatory view of a development view of the conical wall with a folding line when the spiral of FIG. 58 is reversed.
FIG. 60 is an explanatory diagram of how to draw the developed view of FIG. 44A.
FIG. 61 is an explanatory view of a pseudo-cone having an exploded view in which FIG. 44 is made into an equiangular spiral shape. FIG. 61A is an exploded view, and FIG. FIG.
FIG. 62 is a developed view of a folding conical wall with a folding line in which the circumferential spiral of FIG. 51A is raised one step at the right end.
FIG. 63 is an explanatory diagram of the simplest folding method for origami.
FIG. 64 is an explanatory view of a development view of a disc-shaped folding structure with a folding line. FIG. 64A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 64B is an overall view.
FIG. 65 is an enlarged view of a development view of the disc-shaped folding structure with a folding line shown in FIG. 64B.
FIG. 66 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 65 in a half-folded state and a small amount of folding.
FIG. 67 is a perspective view of the disc-shaped folding structure with a folding line having the development view of FIG. 65 in a half-folded state and a state in which the amount of folding is large.
FIG. 68 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with folding lines having the developed view of FIG. 65 is completely folded.
In FIG. 69, the swing angle of the folding line of Zig / Zag in the radial direction is increased as approaching the center.
【0075】
場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図69Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図69Bは全体図である。
図70は半径方向のZig/Zagの折り線の振り角を中心に近づく程大きくし且つ円周方向の折り線もZig/Zagにした場合の折り線付円板状折り畳み構造物の展開図の説明図で、図70Aは折り畳み条件を説明するための要部拡大図、図70Bは全体図である。
図71は螺旋状の折り線の交点がアルキメデスの螺旋上にある従来公知の巻取り法の説明図である。
図72は本発明者の考えた新しい折り線を示す図で、図72Aは前記図71において、半径方向の折り線(1)が1つの屈曲点を持ち、この屈曲点で螺旋が反転する折り線を示す図、図72Bは、前記図72Aの屈曲点の外側を半径方向に折りたたむ方法で置き換えた図である。
図73は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を半径方向および円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の説明図である。
図74は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を中心軸回りに巻き取りながら円周方向に折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り線の説明図である。
図75は前記図74の要部拡大図である。
図76は円形膜、または部分円形膜(扇形膜)等を中心軸回りに巻き取りながら折り畳む折り線を等角螺旋に沿って形成する際の折り畳み条件の説明図である。
図77は主折り線が放射線に対して等角で折り曲げられる場合の折り畳み条件の説明図である。
図78は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=20°の場合の折り畳み展開図の例を示す図である。
図79は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折りたたむ例を示したもので、n=4、2等辺3角形要素数N=(2n+1)m=18、γ=0°の場合の折り畳み展開図の例で前記図78とは放射線に対する折り線の角度が異なる例を示す図である。
図80は2本のジグザグ状の螺旋(m=2)を折り線として、中心回りに折り[0075]
FIG. 69A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 69B is an overall view.
FIG. 70 is an exploded view of a disc-shaped folding structure with a fold line when the swing angle of the fold line of Zig / Zag in the radial direction is increased toward the center and the fold line in the circumferential direction is also Zig / Zag. 70A is an enlarged view of a main part for explaining folding conditions, and FIG. 70B is an overall view.
FIG. 71 is an explanatory view of a conventionally known winding method in which the intersection of the spiral folding lines is on the Archimedes spiral.
FIG. 72 is a view showing a new folding line considered by the present inventor. FIG. 72A is a folding line in which the folding line (1) in the radial direction has one bending point and the spiral is reversed at this bending point in FIG. FIG. 72B is a diagram showing a line, and FIG. 72B is a diagram in which the outside of the bending point of FIG. 72A is replaced by a method of folding in a radial direction.
FIG. 73 is an explanatory diagram of fold lines when forming a fold line for folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) in a radial direction and a circumferential direction along an equiangular spiral.
FIG. 74 is an explanatory diagram of fold lines when forming a fold line along a conformal spiral while folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) or the like around a central axis and folding the film in the circumferential direction.
FIG. 75 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 76 is an explanatory diagram of folding conditions when forming a fold line along a conformal spiral while folding a circular film or a partial circular film (sector-shaped film) around a central axis.
FIG. 77 is an explanatory diagram of folding conditions when the main fold line is bent at an equal angle to radiation.
FIG. 78 shows an example of folding around the center with two zigzag spirals (m = 2) as folding lines, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a folded development view when γ = 20 °.
FIG. 79 shows an example in which two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines and folded around the center, where n = 4, the number of isosceles triangle elements N = (2n + 1) m = 18, FIG. 78 is an example of a folded development view when γ = 0 °, showing an example in which the angle of the folding line with respect to the radiation is different from FIG. 78.
In FIG. 80, two zigzag spirals (m = 2) are used as folding lines to fold around the center.
【0077】
図91は前記図88の展開図を有する折り線付円板状折り畳み構造物を完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図92は、主折り線とする螺旋を多数(m=12)にした場合の展開図である。
図93は前記図77に基づいて、2種の等角の螺旋で構成された展開図である。分割数N=12,θ1=π/180,θ2=29π/180であり、φは、およそπ/18である。図93の展開図を折り畳むと、上下対称に中心回りに良好に巻取られる。図93のものは、副折り線が微細であるため巻取時にこれ等の折り線が弾性変形で置き換えられることを示唆する。
図94は山折り線と谷折り線とを交互に設けた折り線付円板状折りたたみ構造物の展開図である。
図95は山折り線と谷折り線とを交互に設け且つ谷折り線とその左右両側の山折り線との円周方向の長さが左右で異なる折り線付円板状折り畳み構造物の展開図である。
図96は前記図95の隣接する山折り線の間の扇形部分を除去した図である。
図97はシート状部材の折り畳み条件の説明図で、図97Aは折り畳む前の展開図、図97Bは図97Aの折り線で折り畳んだ状態を示す図である。
図98はDCC(duouble corrugated core)の説明図で、図98AはDCCの展開図、図98Bはその半たたみ状態の外観図である。
図99は前記図98の垂直の折り線群をzig/zagにしたものを示す説明図である。
図100は新たに考案した接合部のあるコアのモデルの説明図で、図100Aは展開図、図100Bは図100Aの展開図を半折り状態にしたものの平面図、図100Cは図100Aの展開図を折り畳んで3次元化したものの外観図である。
図101は新たに考案した接合部のあるコアの別のモデルの説明図で、図101Aは展開図、図101Bは図101Aの展開図を半折り状態にしたものの平面図、図101Cは図101Aの展開図を折り畳んで3次元化したものの外観図である。
図102は本発明者が考案した接合部のあるコアの別の折りたたみ条件を満た[0077]
FIG. 91 is a perspective view showing a state in which the disk-shaped folding structure with a folding line having the developed view of FIG. 88 is completely folded.
FIG. 92 is a developed view in the case where the number of spirals serving as main folding lines is large (m = 12).
FIG. 93 is a developed view composed of two types of conformal spirals based on FIG. 77. The number of divisions N = 12, θ 1 = π / 180, θ 2 = 29π / 180, and φ is approximately π / 18. When the developed view of FIG. 93 is folded, it is satisfactorily wound around the center in a vertically symmetric manner. FIG. 93 suggests that these fold lines are replaced by elastic deformation during winding because the sub-fold lines are fine.
FIG. 94 is an exploded view of a disc-shaped folding structure with fold lines in which mountain fold lines and valley fold lines are alternately provided.
FIG. 95 shows the development of a disk-shaped folding structure with fold lines in which mountain fold lines and valley fold lines are provided alternately, and the circumferential lengths of the valley fold line and the left and right mountain fold lines are different on the left and right. FIG.
FIG. 96 is a view in which a fan-shaped portion between adjacent mountain fold lines in FIG. 95 is removed.
97 is an explanatory diagram of the folding condition of the sheet-like member, FIG. 97A is a developed view before folding, and FIG. 97B is a diagram showing a state where the sheet-like member is folded along a folding line in FIG. 97A.
FIG. 98 is an explanatory diagram of a DCC (double corrugated core), FIG. 98A is a developed view of the DCC, and FIG. 98B is an external view of the half folded state.
FIG. 99 is an explanatory diagram showing the vertical folding line group of FIG. 98 as zig / zag.
100A is an explanatory view of a newly devised model of a core having a joint, FIG. 100A is a developed view, FIG. 100B is a plan view of the developed view of FIG. 100A in a half-folded state, and FIG. 100C is an expanded view of FIG. It is an external view of what folded the figure and made it three-dimensional.
FIG. 101 is an explanatory view of another model of a newly devised core having a joint. FIG. 101A is a developed view, FIG. 101B is a plan view of the developed view of FIG. 101A in a half-folded state, and FIG. 101C is FIG. 3 is an external view of a three-dimensional view obtained by folding the development view of FIG.
FIG. 102 shows another core devised by the present inventor that satisfies another folding condition.
【0078】
さないモデルの説明図で、図102Aは展開図、図102Bは図102Aの要部拡大図である。
図103は前記図102Aの展開図を折り畳んで作成するコアの説明図で、図103Aは折り畳んだコアの斜視図、図103Bは前記図103Aのコアの下面にシートを接着したものの斜視図である。
図104は本発明者が考案した接合部のあるコアの別の折りたたみ条件を満たさないモデルの説明図で、図104Aは展開図、図104Bは図104Aの要部拡大図である。
図105は1枚の板からハニカムコアを製造する方法の説明図で、図105Aは展開図、図105Bは前記図105Aの展開図を有する板から製造したハニカムコアの図である。
図106は前記図103Aに示すコア材料を製造する折畳み金型を示す図である。
図107は製作したアルミニュウムコアの説明図で、図107Aは斜視図、図107Bは展開図で前記図103Aに示す紙の展開図と同じ形状ある。
図108は円筒状折り線付構造物の応用例の説明図で、図108Aは展開図である。
図109は螺旋型の円筒状折り線付構造物の応用例の説明図で、図109Aは展開図、図109Bは前記図109Aを基に構成された伸縮可能なin flatable構造を示す図である。
図110は本発明の実施例1の折り線形成用型の平面図である。
図111は折り線が形成された紙または樹脂シートの斜視図である。
図112は本発明の実施例2の折り線形成用型の説明図であり、折り線を形成するシート状部材の両面を挟むための一対のフレキシブル金型のうちの一方のフレキシブル金型の斜視図である。
図113は本発明の実施例3の折り線形成用型の平面図である。
図114は前記図113の折り線形成用型の使用状態の説明図で、図114A[0078]
102A is a development view, and FIG. 102B is an enlarged view of a main part of FIG. 102A.
FIG. 103 is an explanatory view of a core formed by folding the developed view of FIG. 102A, FIG. 103A is a perspective view of the folded core, and FIG. 103B is a perspective view of a sheet bonded to the lower surface of the core of FIG. 103A. .
FIG. 104 is an explanatory view of a model devised by the present inventor that does not satisfy another folding condition of a core having a joint, FIG. 104A is a developed view, and FIG. 104B is an enlarged view of a main part of FIG. 104A.
FIG. 105 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a honeycomb core from one plate, FIG. 105A is a developed view, and FIG. 105B is a view of a honeycomb core manufactured from a plate having the developed view of FIG. 105A.
FIG. 106 is a view showing a folding mold for manufacturing the core material shown in FIG. 103A.
FIG. 107 is an explanatory view of the manufactured aluminum core. FIG. 107A is a perspective view, and FIG. 107B is a developed view, which has the same shape as the developed view of the paper shown in FIG. 103A.
FIG. 108 is an explanatory diagram of an application example of the structure with a cylindrical folding line, and FIG. 108A is a developed view.
FIG. 109 is an explanatory view of an application example of a spiral cylindrical structure with a folding line. FIG. 109A is a development view, and FIG. .
FIG. 110 is a plan view of the folding line forming die according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 111 is a perspective view of a paper or resin sheet on which a folding line is formed.
FIG. 112 is an explanatory view of a folding line forming die according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view of one of a pair of flexible dies for sandwiching both sides of a sheet-like member forming a folding line. FIG.
FIG. 113 is a plan view of a folding line forming die according to
FIG. 114 is an explanatory view of the use state of the folding line forming die of FIG. 113, and FIG.
【0080】
態)の説明図で、図127Aは半折り畳み状態の側面図、図127Bはほぼ完全に折り畳んだ状態の側面図である。
図128は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、円筒部材の内面に配置する内側金型(折り線形成面を有する金型)の説明図で、図128Aは対向して配置された一対の内側第1金型が円筒部材内部に挿入された平断面図、図128Bは前記図128Aの一対の内側第1金型の間に一対の内側第2金型が挿入された平断面図、図128Cは前記図128Bの内側第1および第2金型の中央部にカムロッドを挿入した状態の平断面図、図128Dは前記図128Cのカムロッドを回転させて内側第2金型を外方に押し出すことにより内側第1および第2金型を外方に押し出した状態を示す図である。
図129は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、図129Aは円筒部材の内面に内側金型(折り線形成面を有する金型)をセットした状態で外側金型K2を型締めする前の状態を示す図、図129Bは前記図129Aの状態から型締めした状態を示す図である。
図130は本発明の折り線付構造物の実施例8としてのコーヒー缶の説明図で、螺旋に沿って形成された円筒壁を有する折り線付構造物(コーヒー缶)を示す図である。
図131は、前記コーヒー缶Aの製造方法の他の実施例の説明図である。
図132は本発明の実施例9の折り線付構造物としての小型容器の説明図で、図132Aは小型容器の蓋の斜視図、図132Bは小型容器の伸長した状態の斜視図である。
図133は同実施例9の小型容器の説明図で、図133Aは小型容器を折り畳んだ状態の斜視図、図133Bは前記図133Aの133B−133B線断面図、図133Cは前記図133Bの小型容器に蓋をした状態の断面図である。
図134は前記小型容器Bの製造方法の説明図で、金型(折り線形成面を有する金型)が閉じた状態を示す図である。
図135は本発明の実施例10の折り線付構造物としての紙パックの説明図で、紙パックが伸長した使用状態の斜視図である。[0080]
FIG. 127A is a side view in a half-folded state, and FIG. 127B is a side view in a substantially completely folded state.
FIG. 128 is an explanatory view of a method for manufacturing the coffee can A, and is an explanatory view of an inner mold (a mold having a folding line forming surface) disposed on the inner surface of the cylindrical member. FIG. FIG. 128B is a cross-sectional view in which a pair of inner second dies are inserted between the pair of inner first dies of FIG. 128A; FIG. 128C is a cross-sectional plan view showing a state where a cam rod is inserted into the center of the inner first and second molds of FIG. 128B, and FIG. 128D is a diagram showing a state where the cam rod of FIG. It is a figure showing the state where the inside 1st and 2nd metallic molds were pushed out by pushing out.
FIG. 129 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the coffee can A. FIG. 129A shows a state before an outer mold K2 is clamped with an inner mold (a mold having a folding line forming surface) set on the inner surface of a cylindrical member. 129B is a view showing a state where the mold is clamped from the state of FIG. 129A.
FIG. 130 is an explanatory view of a coffee can as the eighth embodiment of the folded line structure of the present invention, and is a diagram showing a folded line structure (coffee can) having a cylindrical wall formed along a spiral.
FIG. 131 is an explanatory diagram of another embodiment of the method for manufacturing the coffee can A.
132 is an explanatory diagram of a small container as a structure with a folding line according to
133 is an explanatory view of the small container of the ninth embodiment, FIG. 133A is a perspective view of the folded small container, FIG. 133B is a sectional view taken along the
FIG. 134 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the small container B, and shows a state in which a mold (a mold having a folding line forming surface) is closed.
FIG. 135 is an explanatory diagram of a paper pack as a structure with a folding line according to the tenth embodiment of the present invention, and is a perspective view of a used state in which the paper pack is extended.
【0082】
図156は前記図155のゲスの展開図である。
図157は本発明の実施例18の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、紙箱内から取り出されたゲスの斜視図である。
図158は前記図157のゲスの展開図である。
図159は本発明の実施例19の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図160は前記図159のゲスの斜視図である。
図161は前記図159のゲスの展開図である。
図162は本発明の実施例20の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図163は前記図162のゲスの斜視図である。
図164は前記図163のゲスの展開図である。
図165は本発明の実施例21の折り線付構造物としてのゲス(箱内部仕切り部材)の説明図で、ゲスが紙箱内に収容されている状態を示す斜視図である。
図166は前記図165のゲスの斜視図である。
図167は前記図166のゲスの展開図である。
図168は折り畳み式通路カバーの説明図で、図168Aは半折り状態の斜視図、図168Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図169は本発明の実施例22の折り線付構造物としての折り畳み式通路カバーの展開図である。
図170は本発明の実施例23の折線付構造物としての折り畳み式通路カバーの説明図で、図170Aは半折り状態の斜視図、図170Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図171は前記図170の折り畳み式通路カバーの展開図である。
図172は本発明の実施例24の折り線付構造物としてのランプシェードの説明図で、図172Aはランプシェードを製作する素材であるシート状部材の展開図、図172Bは前記図172Aのシート状部材の左右の両側辺を接合して疑似円錐を製作して構成したランプシェードを半折り状態にしたものの斜視図である。[0082]
FIG. 156 is a developed view of the gusset of FIG. 155.
FIG. 157 is an explanatory view of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to
FIG. 158 is a development view of the gusset of FIG. 157.
FIG. 159 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a nineteenth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 160 is a perspective view of the gusset shown in FIG.
FIG. 161 is a developed view of the gusset of FIG. 159.
FIG. 162 is an explanatory view of a gusset (partitioning member inside a box) as a structure with a folding line according to a twentieth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 163 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 164 is a developed view of the gusset of FIG. 163.
FIG. 165 is an explanatory diagram of a gusset (partition member inside a box) as a structure with a folding line according to a twenty-first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the gusset is housed in a paper box.
FIG. 166 is a perspective view of the gusset of FIG.
FIG. 167 is a developed view of the gusset of FIG. 166.
168 is an explanatory view of the foldable passage cover, FIG. 168A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 168B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 169 is a developed view of a foldable passage cover as a structure with a folding line according to Embodiment 22 of the present invention.
FIG. 170 is an explanatory view of a foldable passage cover as a structure with a fold line according to Embodiment 23 of the present invention. FIG. 170A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 170B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 171 is a development view of the foldable passage cover of FIG. 170.
FIG. 172 is an explanatory view of a lamp shade as a structure with a fold line according to
【0083】
図173は本発明の実施例25の折り線付構造物としてのクリスマスカードの説明図で、図173Aはクリスマスカードを折り畳んだ状態の平面図、図173Bは前記図173Aを開いた状態の平面図、図173Cは前記図173Bの矢印173Cの斜め上方から見た図である。
図174は本発明の実施例26の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図174Aは帽子の斜視図、図174Bは前記図174Aの174B−174B線断面図、図174Cは前記図174Bの矢印174Cから見た図である。
図175は同実施例26の帽子の説明図で、図175Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図175Bは前記図175Aの矢印175Bから見た図である。
図176は本発明の実施例27の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図176Aは帽子の斜視図、図176Bは前記図176Aの176B−176B線断面図、図176Cは前記図176Bの矢印176Cから見た図である。
図177は同実施例27の帽子の説明図で、図177Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図177Bは前記図177Aの矢印177Bから見た図である。
図178は本発明の実施例28の折り線付構造物としての巻取式の帽子の斜視図である。
図179は前記図178の巻取式の帽子の折り畳み途中の状態の斜視図である。
図180は前記図179の状態から更に折り畳んだ状態の巻取式の帽子の斜視図である。
図181は前記図178〜図180に示す巻取式の帽子の製造方法の説明図で、図181Aは図178鍔部Aの展開図、図181Bは側頭部Bの展開図、図181Cは頭頂部Cの展開図である。
図182は前記図178〜図181に示す巻取式の帽子の他の製造方法の説明図である。[0083]
FIG. 173 is an explanatory diagram of a Christmas card as a structure with a fold line according to
174A is an explanatory view of a hat as a structure with a folding line according to
FIG. 175 is an explanatory view of the hat of Example 26. FIG. 175A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 175B is a view seen from the
176 is an explanatory view of a hat as a structure with a fold line according to
FIG. 177 is an explanatory view of the hat of Example 27. FIG. 177A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 177B is a view seen from the
FIG. 178 is a perspective view of a rewindable hat as a structure with a folding line according to
FIG. 179 is a perspective view of the retractable hat of FIG. 178 in a state of being folded.
FIG. 180 is a perspective view of the retractable hat in a state further folded from the state of FIG. 179.
FIG. 181 is an explanatory view of the method of manufacturing the wind-up hat shown in FIGS. 178 to 180. FIG. 181A is a developed view of the flange portion A of FIG. 178, FIG. 181B is a developed view of the temporal portion B, and FIG. It is a development view of the crown part C.
FIG. 182 is an explanatory diagram of another method of manufacturing the wind-up hat shown in FIGS. 178 to 181.
【0092】
ムロッドを挿入した状態の平断面図、図128Dは前記図128Cのカムロッドを回転させて内側第2金型を外方に押し出すことにより内側第1および第2金型を外方に押し出した状態を示す図である。
図129は前記コーヒー缶Aの製造方法の説明図で、図129Aは円筒部材の内面に内側金型(折り線形成面を有する金型)をセットした状態で外側金型K2を型締めする前の状態を示す図、図129Bは前記図129Aの状態から型締めした状態を示す図である。
図128、図129に示す内側金型K1は、対向して配置された一対の内側第1金型K1a,K1aと、それらの間に配置される一対の内側第2金型K1b,K1bと、内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bの間に挿入されるカムロッドK1cとを有している。前記内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bの外表面には、前記図125、図126に示すコーヒー缶Aの山折り線Mおよび谷折り線Vを形成する凹凸面(図示せず)が形成されている。また、前記外側金型K2は、筒型を4等分して構成した4個の外側分割金型K2aを有しており、各外側分割金型K2aの内面には、前記図125、図126に示すコーヒー缶Aの山折り線Mおよび谷折り線Vを形成する凹凸面(図示せず)が形成されている。
コーヒー缶Aを製造する素材であるアルミの円筒部材内部に図128Cのように、内側金型K1をセットして、その状態でカムロッドK1cを90°回転させると、内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bは外方に押し出されて図128Dの状態となる。
その状態で、図129Aの外側金型K2を型締めして図129Bの状態とすることにより、図125、図126に示す折り線M、Vを形成したコーヒー缶Aを製造することができる。
なお、前記内側金型K1の内側第1および第2金型K1a,K1a,K1b,K1bには、その外側面に形成された凹部のエアを排出するためのエア抜き孔(図示せず)を、前記外側面の凹部と内側面との間に形成することにより、コーヒー缶Aの成形を容易に行うことができる。[0092]
128D shows a state in which the inner first and second dies are pushed outward by rotating the cam rod of FIG. 128C to push the inner second mold outward. FIG.
FIG. 129 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the coffee can A. FIG. 129A shows a state before an outer mold K2 is clamped with an inner mold (a mold having a folding line forming surface) set on the inner surface of a cylindrical member. 129B is a view showing a state where the mold is clamped from the state of FIG. 129A.
The inner mold K1 shown in FIGS. 128 and 129 includes a pair of inner first molds K1a, K1a arranged to face each other, and a pair of inner second molds K1b, K1b arranged therebetween. And a cam rod K1c inserted between the inner first and second molds K1a, K1a, K1b, K1b. On the outer surface of the inner first and second molds K1a, K1a, K1b, K1b, an uneven surface (FIG. 125, FIG. 126) forming the mountain fold line M and the valley fold line V of the coffee can A shown in FIG. (Not shown). The outer mold K2 has four outer divided molds K2a formed by dividing a cylindrical mold into four equal parts, and the inner surface of each outer divided mold K2a is provided with the above-mentioned FIGS. Are formed with a concave-convex surface (not shown) forming a mountain fold line M and a valley fold line V of the coffee can A shown in FIG.
As shown in FIG. 128C, when the inner mold K1 is set inside the aluminum cylindrical member that is a material for manufacturing the coffee can A, and the cam rod K1c is rotated by 90 ° in this state, the inner first and second molds are rotated. K1a, K1a, K1b, and K1b are pushed outward to the state shown in FIG. 128D.
In this state, by clamping the outer mold K2 of FIG. 129A to the state of FIG. 129B, the coffee can A having the folding lines M and V shown in FIGS. 125 and 126 can be manufactured.
The inner first and second dies K1a, K1a, K1b, K1b of the inner die K1 are provided with air vent holes (not shown) for discharging air in recesses formed on the outer surfaces thereof. By forming it between the concave portion on the outer surface and the inner surface, the coffee can A can be easily formed.
【0093】
(実施例8)
図130は本発明の折り線付構造物の実施例8としてのコーヒー缶の説明図で、螺旋に沿って形成された円筒壁を有する折り線付構造物(コーヒー缶)を示す図である。
なお、この実施例8の説明において、前記実施例7の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例8は、下記の点で前記実施例7と相違しているが、他の点では前記実施例7と同様に構成されている。
図130において、この実施例8のコーヒー缶Aは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分であるパーツPが傾斜角45°の螺旋に沿って形成されている。
この実施例8のように傾斜角が20°〜30°以上の螺旋に沿った折り線を有する円筒壁(円筒状折り線付構造物)A1は、捩じりながら軸方向に圧縮すると折り畳まれて外形が小さくなり、一旦折り畳むとコーヒー缶Aの円筒壁A1が塑性変形するので、円筒壁A1は元の形状に自動的に復帰することがない。このため、コーヒー缶Aを使用済みのときに捩じりながら軸方向に圧縮して折り畳むことにより、小さく折り畳んだ状態に保たれる。
図131は、前記コーヒー缶Aの製造方法の他の実施例の説明図である。
図131において、底部壁A0を有する円筒壁A1内部に内側金型K1をセットしたものを液体容器Vの上端に固定し、液体容器V内に円筒壁A1を収容した状態で液体容器V内に液体を充填する。液体容器Vの上端にはチューブTが接続されており、チューブT内部にも液体は充填される。
その状態でピストンPにより、チューブT内の液体に衝撃圧を加えると、円筒壁A1には、内側金型K1表面の凹凸に応じた折り線が形成される。
(実施例9)
図132は本発明の実施例9の折り線付構造物としての小型容器の説明図で、図132Aは小型容器の蓋の斜視図、図132Bは小型容器の伸長した状態の斜視図である。[0093]
(Example 8)
FIG. 130 is an explanatory view of a coffee can as the eighth embodiment of the folded line structure of the present invention, and is a diagram showing a folded line structure (coffee can) having a cylindrical wall formed along a spiral.
In the description of the eighth embodiment, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the seventh embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
The eighth embodiment differs from the seventh embodiment in the following points, but has the same configuration as the seventh embodiment in other points.
In FIG. 130, in the coffee can A of the eighth embodiment, a part P, which is a portion formed (enclosed) by the folding lines M and V, is formed along a spiral having an inclination angle of 45 °.
As in the eighth embodiment, a cylindrical wall (a structure with a cylindrical folding line) A1 having a folding line along a spiral having an inclination angle of 20 ° to 30 ° or more is folded when it is compressed in the axial direction while being twisted. Since the cylindrical wall A1 of the coffee can A is plastically deformed once it is folded, the cylindrical wall A1 does not automatically return to its original shape. For this reason, when the coffee can A is used, it is compressed and folded in the axial direction while being twisted when being used, so that the coffee can A is kept in a small folded state.
FIG. 131 is an explanatory diagram of another embodiment of the method for manufacturing the coffee can A.
In FIG. 131, the inner mold K1 set inside the cylindrical wall A1 having the bottom wall A0 is fixed to the upper end of the liquid container V, and the cylindrical wall A1 is accommodated in the liquid container V in the liquid container V. Fill with liquid. A tube T is connected to the upper end of the liquid container V, and the inside of the tube T is also filled with liquid.
In this state, when impact pressure is applied to the liquid in the tube T by the piston P, a fold line is formed on the cylindrical wall A1 according to the unevenness of the surface of the inner mold K1.
(Example 9)
132 is an explanatory diagram of a small container as a structure with a folding line according to
【0094】
図133は同実施例9の小型容器の説明図で、図133Aは小型容器を折り畳んだ状態の斜視図、図133Bは前記図133Aの133B−133B線断面図、図133Cは前記図133Bの小型容器に蓋をした状態の断面図である。
図132、図133において、小型容器B(図132B参照)は円形の底板6、上端プレート7、および折り畳み可能な疑似円筒壁8を有している。上端プレート7の外形は円形で、中央部に6角形の開口7aが形成されている。
疑似円筒壁8には、図132Bに示すように、外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
図132B、図133において、この実施例9の小型容器Bの疑似円筒壁8は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1およびP2を有している。パーツP1は3角形でありその一辺が底板6に折り畳み可能に接続され、パーツP2は3角形でありその一辺が上端プレート7に折り畳み可能に接続されている。前記底板6と前記6個の各パーツP1の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記上端プレート7と前記6個の各パーツP2の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記エンドレスに接続された各山折り線M,M,…は前記疑似円筒壁8の軸に垂直な平面に沿って連続し且つ閉じた多角形を形成している。
この実施例9の小型容器Bの疑似円筒壁8は、捩じりながら軸方向に圧縮すると、折り線M,Vにより折り畳まれて、図133A、図133Bの状態になる。
前記小型容器Bの上端の6角形の開口7aを開閉するための蓋9(図132A、図133C参照)は円形の上面板9aと、上面板9aの外周に設けた短い円筒壁9bと、円筒壁9bの下端から下方に延びる一対の突出部9c,9cと、突出部9c,9cの下端に設けた内側に小さく突出する下端係止部9dと、突出部9c,9cの上方の円筒壁9bの内側面に小さく突出する上部係止部9eとを有している。
小型容器Bを使用しないときには、図133Bに示すように、小型容器Bを折[0094]
133 is an explanatory view of the small container of the ninth embodiment, FIG. 133A is a perspective view of the folded small container, FIG. 133B is a sectional view taken along the
In FIGS. 132 and 133, the small container B (see FIG. 132B) has a
As shown in FIG. 132B, the
132B and 133, the
A mountain fold line M, M,... Is formed at a connection portion between the
Each of the endlessly connected mountain fold lines M, M,... Forms a continuous and closed polygon along a plane perpendicular to the axis of the pseudo
When the
A lid 9 (see FIGS. 132A and 133C) for opening and closing the
When the small container B is not used, the small container B is folded as shown in FIG. 133B.
【0102】
点4折り線である。
図169において、この実施例22の折り畳み式通路カバー16は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1,P2,P3を有している。パーツP1は3角形、パーツP2は等脚台形、パーツP3は台形である。
前記折り畳み式通路カバー16は、収納時時や運搬時等には、図168のように外形が小さくなった状態に折り畳まれる。
(実施例23)
図170は本発明の実施例23の折線付構造物としての折り畳み式通路カバーの説明図で、図170Aは半折り状態の斜視図、図170Bは完全に折り畳んだ状態の斜視図である。
図171は前記図170の折り畳み式通路カバーの展開図である。
なお、この実施例23の説明において、前記実施例22の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例23は、下記の点で前記実施例22と相違しているが、他の点では前記実施例22と同様に構成されている。
図170に示す折り畳み式通路カバー16は、前記実施例22と同様に鉄道車両の車両間の連結部の通路部分や、空港のターミナルブリッジ先端および航空機入口間の通路等の人が通行する通路であって、その通路の両端の構造物の間隔が固定されていない場所で好適に使用される。
図171に示す折り畳み式通路カバー16は展開図において、扇形の中心部を除いた外形をしている。折り畳み式通路カバー16には、半折り状態で使用するときの外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されており、1節点4折り線である。また、各節点では折り畳み条件を満足している。
図171において、この実施例23の折り畳み式通路カバー16は、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1,P2,P3,[0102]
In FIG. 169, the
The
(Example 23)
FIG. 170 is an explanatory view of a foldable passage cover as a structure with a fold line according to Embodiment 23 of the present invention. FIG. 170A is a perspective view of a half-folded state, and FIG. 170B is a perspective view of a completely folded state.
FIG. 171 is a development view of the foldable passage cover of FIG. 170.
In the description of the twenty-third embodiment, the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the twenty-second embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
The embodiment 23 is different from the embodiment 22 in the following points, but is configured similarly to the embodiment 22 in other points.
As in the case of the twenty-second embodiment, the
The
In FIG. 171, the
【0103】
P4を有している。パーツP1は3角形、パーツP2〜P4はいずれも四辺形である。
この実施例23の折り畳み式通路カバー16は、前記実施例22と同様に収納時や運搬時等には、図170Bのように外形が小さくなった状態に折り畳まれる。
(実施例24)
図172は本発明の実施例24の折り線付構造物としてのランプシェードの説明図で、図172Aはランプシェードを製作する素材であるシート状部材の展開図、図172Bは前記図172Aのシート状部材の左右の両側辺を接合して疑似円錐を製作して構成したランプシェードを半折り状態にしたものの斜視図である。
図172Bに示す半折り状態を示すランプシェード17は、伸長した状態でランプの傘として使用する部材であり、シート状の樹脂により構成されている。
図172Aに示すランプシェード17の展開図において、図172Bのランプシェード17を製作するための透明な樹脂シートは、扇形の中心部を除いた形状をしている。前記樹脂シートの互いに接合する両側辺の一方には接着用の糊代17aが設けられている。この展開状態の樹脂シートに、前記実施例1または実施例3で示した折り線形成用型と同様の部材により、折り線を形成してから、前記糊代17aに、硬化時に弾力性の有る接着剤を塗布して前記両側辺の他方と接着させる。このとき、前記透明な樹脂シートにより、折り畳み可能な疑似円錐壁を製作することができる。
前記透明な樹脂シートの折り畳み可能な疑似円筒壁は、半折り状態のときの外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、4本の山折り線Mと2本の谷折り線Vの合計6本の折り線が交わっている。そして、各節点で交わる山折り線Mの数=4、谷折り線Vの数=2でありその差は2(=4−2)である。すなわち、本実施例24の折り畳み可能な疑似円錐壁の折り線パターンは1節[0103]
P4. The part P1 is a triangle, and the parts P2 to P4 are all quadrilaterals.
The
(Example 24)
FIG. 172 is an explanatory view of a lamp shade as a structure with a fold line according to
The
In the developed view of the
The foldable pseudo-cylindrical wall of the transparent resin sheet has a large number of mountain fold lines M having a convex outer surface and a large number of concave valley lines V having a concave shape in a half-folded state.
At the node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of six fold lines of four mountain fold lines M and two valley fold lines V intersect. Then, the number of mountain fold lines M intersecting at each node = 4, the number of valley fold lines V = 2, and the difference is 2 (= 4-2). That is, the folding line pattern of the foldable pseudo-cone wall in the twenty-fourth embodiment is one section.
【0105】
174Aは帽子の斜視図、図174Bは前記図174Aの174B−174B線断面図、図174Cは前記図174Bの矢印174Cから見た図である。
図175は同実施例26の帽子の説明図で、図175Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図175Bは前記図175Aの矢印175Bから見た図である。
図174、図175において、帽子C(図174参照)はドーナツ状のつば13と、つば13の中央部上面に折り畳み可能に設けたクラウン14とを有している。クラウン14は6角形の上面部14aおよび6角錐を捩じった形状の側面部(疑似円錐壁)14bを有している。
側面部(疑似円錐壁)14bには、図174Bに示すように、外側面が凸となる多数の山折り線Mおよび凹となる多数の谷折り線Vが形成されている。
前記山折り線Mおよび谷折り線Vの交点である節点では、3本の山折り線Mと1本の谷折り線Vの合計4本の折り線が交わっている。そして、各節点で交わる山折り線Mの数=3、谷折り線Vの数=1でありその差は2(=3−1)である。すなわち、本実施例26の側面部(疑似円錐壁)14bの折り線パターンは1節点4折り線である。
図174、図175において、この実施例26の帽子Cの側頭部14bは、折り線M,Vにより形成される(囲まれる)部分である複数のパーツP1およびP2を有している。パーツP1は3角形でありその一辺がつば13に折り畳み可能に接続され、パーツP2は3角形でありその一辺が上面部14aに折り畳み可能に接続されている。前記つば13と前記6個の各パーツP1の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記上面部材14aと前記6個の各パーツP2の一辺との接続部分には山折り線M,M,…が形成されており、その山折り線M,M,…は6角形を形成するようにエンドレスに接続されている。
前記エンドレスに接続された各山折り線M,M,…は、前記側面部(疑似円錐壁)14bが伸長した状態および折り畳まれた状態において、前記側面部(疑似円錐壁)14bの軸に垂直な平面内で閉じた多角形を形成している。
この実施例26の帽子Cの側頭部14bは、捩じりながら軸方向に圧縮すると[0105]
174A is a perspective view of the hat, FIG. 174B is a sectional view taken along the
FIG. 175 is an explanatory view of the hat of Example 26. FIG. 175A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 175B is a view seen from the
174 and 175, the hat C (see FIG. 174) has a donut-shaped
As shown in FIG. 174B, a large number of mountain fold lines M having a convex outer surface and a large number of valley fold lines V having a concave surface are formed on the side surface (pseudo-cone wall) 14b.
At a node, which is the intersection of the mountain fold line M and the valley fold line V, a total of four fold lines of three mountain fold lines M and one valley fold line V intersect. Then, the number of mountain fold lines M intersecting at each node = 3, the number of valley fold lines V = 1, and the difference is 2 (= 3-1). That is, the folding line pattern of the side surface portion (pseudo-conical wall) 14b of the twenty-sixth embodiment is a one-node four-fold line.
174 and 175, the
A mountain fold line M, M,... Is formed at a connection portion between the
The endlessly connected mountain fold lines M, M,... Are perpendicular to the axis of the side surface portion (pseudoconical wall) 14b when the side surface portion (pseudoconical wall) 14b is extended and folded. It forms a closed polygon in a simple plane.
The
【0106】
、折り線M,Vにより折り畳まれて、図175A、図175Bの状態になる。
前記つば13とパーツP1の一辺との接続部分に形成される山折り線Mと、谷折り線Vとのなす角は45°よりも大きい角度が設定されている。このため、側頭部14bは、その剛性が小さくても、一端伸長すると、その剛性により伸長した状態に保持することが容易である。
帽子Cを使用しないときには、図175Bに示すように、帽子Cを折り畳んだ状態とすると、帽子Cの収容に必要なスペースを小さくすることができる。
(実施例27)
図176は本発明の実施例27の折り線付構造物としての帽子の説明図で、図176Aは帽子の斜視図、図176Bは前記図176Aの176B−176B線断面図、図176Cは前記図176Bの矢印176Cから見た図である。
図177は同実施例27の帽子の説明図で、図177Aは帽子を折り畳んだ状態の平面図、図177Bは前記図177Aの矢印177Bから見た図である。
なお、この実施例27の説明において、前記実施例26の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例27は、下記の点で前記実施例26と相違しているが、他の点では前記実施例26と同様に構成されている。
図176Aにおいて、側頭部(疑似円錐壁)14bには、多数の1節点4折り線により等脚台形の複数のパーツP1〜P5が形成されている。各折り線は生地の端部を接合させかつ縫い合わせることにより形成されている。折り線の山折り、谷折りは生地の端部の接合状態で定まり、端部が外側に突出している場合は山折り線Mを形成し、端部が内側に突出している場合は谷折り線Vを形成している。等脚台形のパーツP1〜P5は最下段に配置されたパーツP1から最上段に配置されたパーツP5まで、順次サイズが小さくなっている。
前記等脚台形の各パーツP1はその1つの底辺がつば13に折り畳み可能に接続され、パーツP5はその底辺の1つが上面部14aに折り畳み可能に接続されている。前記つば13と6個の各パーツP1の一辺との接続部分には山折り線Mと谷折り線Vとが交互に接続するように形成されており、その交互に接続された[0106]
175A and 175B.
The angle between the mountain fold line M and the valley fold line V formed at the connecting portion between the
When the hat C is not used, when the hat C is folded as shown in FIG. 175B, the space required for housing the hat C can be reduced.
(Example 27)
176 is an explanatory view of a hat as a structure with a fold line according to
FIG. 177 is an explanatory view of the hat of Example 27. FIG. 177A is a plan view of the folded state of the hat, and FIG. 177B is a view seen from the
In the description of the twenty-seventh embodiment, the same reference numerals are given to components corresponding to the components of the twenty-sixth embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
The
In FIG. 176A, on the temporal part (pseudo-conical wall) 14b, a plurality of parts P1 to P5 of a trapezoidal shape are formed by a large number of one-node four-fold lines. Each fold line is formed by joining and stitching the ends of the fabric. The mountain fold and the valley fold of the fold line are determined by the joining state of the ends of the fabric. When the end protrudes outward, a mountain fold line M is formed. When the end protrudes inward, the valley fold line is formed. V is formed. The parts P1 to P5 of the isosceles trapezoid are sequentially reduced in size from the part P1 arranged at the bottom to the part P5 arranged at the top.
Each of the isosceles trapezoidal parts P1 has one bottom side foldably connected to the
【0110】
の中心位置の座標をr=0、j=1,2,…,10として、半径方向に10等分した位置の座標rj(rj=r1×(11−j)/10)を半径とする円により10分割したときに形成されるパーツ(円錐壁)(j)の形状を示す図である。
図188は前記図187のパーツ番号(j)と、母線の形状および長さLjと、傾きθjとを示す図である。
図189は前記図187、図188に示すパーツ(1),(2),…,(10)の展開図を円周方向に16分割したときの分割パーツ(J:J=1,2,…,10)の形状の説明図で、図189Aは各パーツ(j)がそれぞれ16個の分割パーツ(J)により構成されることを示す図、図189Bは分割パーツ(J)を半径方向に接続したものを示す図である。
図186Aのように中心角Θの扇形(外周半径R*)上の外周部に幅Lの曲率を有する湾曲した帯板ABCDを考える。この帯板の左右の両端AB,CDを接合すると図186Bのような円錐台形状が得られる。この円錐台の底面の半径をR′、この円錐台を延長して得られる円錐殻の頂角を2θとすると、円錐台の底の外周と帯板の外周長を等置して、
2πR′=R*・Θ …………………………………………………(59)
を得る。図186Bよりsinθ=R′/R*であるから、Θは次式(60)で与えられる。
Θ=2πsinθ ……………………………………………………(60)
図187のように放物線のようななだらかな原点を通る曲線をZ−X面上でZ=f(r)で表し、これをZ軸回りに回転して得られる薄い膜状の回転殻を考える。この回転で得られる容器状の回転殻の上端半径をr1とする。この回転殻をZ軸に垂直な平面でn分割し、図186の関係を用いて、この回転殻をn個の円錐台形状要素で近似する。分割面と殻の交線は円をなす。この円の半径を上から順次r2,r3,…、rn−1とする。また、n個の円錐台要素を順次(1),(2),(3),…と名付け、これ等を切り開いて展開した時の図186AのΘ値に対応する角度を順次Θ1,Θ2,Θ3,…とする。
要素(1)の内径と要素(2)の外径、要素(2)の内径と要素(3)の外径は等しいから、i番目とj+1番目の要素について次式(61)が成立つ。[0110]
The coordinates of the center position of r are assumed to be r = 0, j = 1, 2,..., 10, and a circle having a radius equal to the coordinates rj (rj = r1 × (11−j) / 10) of the position equally divided in the radial direction. FIG. 8 is a diagram showing the shape of a part (conical wall) (j) formed when the image is divided into 10 parts according to FIG.
FIG. 188 is a diagram showing the part number (j) of FIG. 187, the shape and length Lj of the bus, and the inclination θj.
FIG. 189 shows divided parts (J: J = 1, 2,...) Obtained by dividing the developed view of the parts (1), (2),..., (10) shown in FIG. FIG. 189A is a diagram showing that each part (j) is composed of 16 divided parts (J), and FIG. 189B is a diagram connecting the divided parts (J) in the radial direction. FIG.
Consider a curved strip ABCD having a curvature of width L at the outer periphery on a sector (outer radius R *) having a central angle Θ as shown in FIG. 186A. When the left and right ends AB and CD of the strip are joined, a truncated cone as shown in FIG. 186B is obtained. Assuming that the radius of the bottom of the truncated cone is R 'and the apex angle of the conical shell obtained by extending the truncated cone is 2θ, the outer circumference of the bottom of the truncated cone is equal to the outer circumference of the strip,
2πR '= R * ・ Θ ………………………………… (59)
Get. From FIG. 186B, since sin θ = R ′ / R *, Θ is given by the following equation (60).
Θ = 2πsin θ ……………………………………… (60)
As shown in FIG. 187, a curve passing through a gentle origin such as a parabola is represented by Z = f (r) on the ZX plane, and a thin film-like rotating shell obtained by rotating this around the Z axis is considered. . The radius of the upper end of the container-shaped rotary shell obtained by this rotation is r1. This rotating shell is divided into n parts on a plane perpendicular to the Z axis, and the rotating shell is approximated by n frusto-conical elements using the relationship in FIG. The intersection of the dividing plane and the shell forms a circle. The radii of the circle are r2, r3,... The n frustoconical elements are named sequentially (1), (2), (3),..., And the angles corresponding to the 切 り values in FIG. Θ3 ...
Since the inner diameter of the element (1) is equal to the outer diameter of the element (2), and the inner diameter of the element (2) is equal to the outer diameter of the element (3), the following equation (61) holds for the i-th and j + 1-th elements.
【0111】
2πrjΘj=2πrj+1Θj+1 ……………………………(61)
今、先の回転殻を放物面であるとし、Z=C(r/r0)¥t2¥tで与え、n=10とし、切断半径がr2=0.9r1,r3=0.8r1,r4=0.7r1,…で与えられるような簡単な場合を考える。C=0.8とし、Z−X面で切断し、各要素を上述のように円錐台形状で近似した時の分割後の断面形状は図188のようになる。n個の円錐台要素(1),(2),(3),…を切り開いて展開した時の各要素の長さLj(図186のLに対応)は簡単に算出される。またこれ等の要素がZ軸となす角θj(図186Bのθ)も求まるから、式(60)を用いると各要素のΘj値が算出できる。要素(1)の幅はW1でその外周長さは2πr1である。この幅と長さの比をアスペクト比としてκ1と置く(κ1=W1/2πr1)。この帯板要素を半径Roの円上に描くと頂角Θ1として、幅W1=κ1・Θ1・Ro=(W1/2πr1)・Θ1・Ro=W1{Θ1/(2πr1)}Roになる。即ち半径Ro円上で表した時の無次元幅W1/RoはW1Θ1/(2πr1)で与えられる。他の要素についても一般にαj≡Wj/(2πrj)と置いて、次式(62)で与えられる。
Lj/Ro=αjΘj ………………………………………………(62)
扇形要素jの外周半径を(Rj)o、内周半径を(Rj)iと置くと、
Lj=(Rj)o−(Rj)i ……………………………………(63)
で表され、(Rj)iΘj=(Rj+1)oΘj+1である。すなわち、図189Aにおいて、(R1)iΘ1=(R2)oΘ2である。この関係と式(59)〜(63)を用いると、Θj、Lj、Wj、及び(Rj)i、(Rj)o値が要素(1),(2),…順に算出できる。これ等の値を用いて得た各要素(j)の展開図を図189Aに示す。
また、図188の数値は次のとおりである。
[0111]
2πrjΘj = 2πrj + 1Θj + 1 ... (61)
Now, assuming that the rotary shell is a paraboloid, Z = C (r / r0) {t2} t, n = 10, and the cutting radius is r2 = 0.9r1, r3 = 0.8r1, r4. = 0.7r1,... Is considered as a simple case. FIG. 188 shows a cross-sectional shape after division when C = 0.8, cut on the ZX plane, and each element is approximated by a truncated cone as described above. The length Lj (corresponding to L in FIG. 186) of each of the n truncated cone elements (1), (2), (3),... when they are cut open and expanded is easily calculated. Further, since the angle θj (θ in FIG. 186B) formed by these elements with the Z axis is also obtained, the Θj value of each element can be calculated by using the equation (60). The width of the element (1) is W1 and its outer peripheral length is 2πr1. The ratio of the width to the length is set as κ1 as the aspect ratio (κ1 = W1 / 2πr1). When this strip element is drawn on a circle having a radius Ro, the width W1 = κ1Θ1 ・ Ro = (W1 / 2πr1) Θ1 ・ Ro = W1 {Θ1 / (2πr1)} Ro, where the apex angle Θ1. That is, the dimensionless width W1 / Ro when expressed on the radius Ro circle is given by W1Θ1 / (2πr1). The other elements are generally given by the following equation (62), with αj≡Wj / (2πrj).
Lj / Ro = αjΘj ………………………………… (62)
If the outer radius of the sector j is (Rj) o and the inner radius is (Rj) i,
Lj = (Rj) o- (Rj) i (63)
And (Rj) iΘj = (Rj + 1)
The numerical values in FIG. 188 are as follows.
【0113】
H1,H2にエアを供給して膨らますことにより、図190の伸長状態に保持される。
この実施例30では、殻を構成する膜厚が大きい時には中央部分で巻き取りが窮屈になる場合があるので、これを避けるため前記図189Aを分割する際、最初8等分し、次にこれを適当に不等分に分割する。
すなわち8等分した後、これを更に中心角比0.475:0.525で2分割して構成した時の湾曲形状の扇形要素の組8個(16要素)を交互に接合して構成した曲面は図190に示されている。ここで中心角の小さな要素の左方を谷折り、右方を山折りとすると中心軸回りに下方にずれながら巻き取られる。これを図191、図192に示す。この巻取り法は上述の窮屈度合いを緩和させる利点がある。
これ等のモデルは巻取り/展開可能な大型のテント以外に、パラボラアンテナのパラボラ面を形成するのに利用可能である。
産業上の利用可能性
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
(1)前記実施例1、2では、折り線形成用型は、一対の折り畳み可能な折り線形成部材(flexible金型)を有し、前記一対の折り線形成部材によりシート状部材を挟んだ状態で一対の折り線形成部材を同時に折り畳むことにより、シート状部材に折り線を形成するように構成したが、折り畳み可能な折り線形成部材(flexible金型)は一対ではなく、1枚だけでもよい。折り線形成部材を1枚とした場合には、その一面側にシート状部材を吸着した状態で折り畳めばよい。前記シート状部材を吸着する方法としては、例えば、折り線形成部材のパーツに通気孔を開けておいて、他面側を低圧にすることにより一面側にシート状部材を吸着することが可能となる。
また、磁化した材料製のパーツを使用した折り線形成部材と、柔軟な磁性ラバ[0113]
By supplying air to H1 and H2 to inflate them, the expanded state shown in FIG. 190 is maintained.
In this
That is, after dividing into eight equal parts, this is further divided into two parts at a central angle ratio of 0.475: 0.525, and eight sets (16 elements) of curved fan-shaped elements are alternately joined. The curved surface is shown in FIG. Here, when the left side of the element having a small central angle is folded into a valley and the right side is folded into a mountain, the element is wound while being shifted downward around the central axis. This is shown in FIGS. 191 and 192. This winding method has an advantage of alleviating the above-mentioned degree of cramp.
These models can be used to form parabolic surfaces of parabolic antennas, as well as large windable / unfoldable tents.
Industrial Applicability Above, the embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to the embodiments, but falls within the scope of the present invention described in the claims. Various changes can be made. Modified embodiments of the present invention are exemplified below.
(1) In Examples 1 and 2, the folding line forming mold has a pair of foldable folding line forming members (flexible molds), and the sheet-like member is sandwiched between the pair of folding line forming members. In the state, a pair of fold line forming members are simultaneously folded to form a fold line in the sheet-like member. Good. When one fold line forming member is used, the fold line forming member may be folded in a state where the sheet-like member is attracted to one surface side. As a method of adsorbing the sheet-shaped member, for example, it is possible to adsorb the sheet-shaped member on one surface side by opening a ventilation hole in a part of the folding line forming member and reducing the pressure on the other surface side. Become.
In addition, a folding line forming member using magnetized material parts and a flexible magnetic rubber
Claims (20)
(A01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線、第2山折り線および第3山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に配置され且つ前記第3山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線または第2山折り線のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線、
(A05)平行四辺形以外の四辺形の前記パーツを有する前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (A01) to (A05):
(A01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(A03) a first mountain fold line, a second mountain fold line, and a third mountain fold line radially extending from one node, and the third mountain fold line is disposed between the first mountain fold line and the second mountain fold line; A plurality of fold lines having one node and four fold lines formed by a first valley fold line arranged on the opposite side to the mountain fold line;
(A04) The node is defined as the origin O, and the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line. One of the first mountain fold line and the second mountain fold line is the X axis. The angle formed by α and the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line, and the plurality of fold lines formed so that α = γ,
(A05) The foldable structure having the quadrangular part other than the parallelogram.
(A06)前記パーツと前記折り線が設けられた前記パーツ接続部とが別部材により構成された前記折り線付構造物。2. The structure with a folding line according to claim 1, comprising the following constituent requirements (A06).
(A06) The structure with a fold line, wherein the part and the part connection portion provided with the fold line are formed of different members.
(A07)折り線付の一体成形品により構成された前記折り線付構造物。The structure with a folding line according to claim 1, comprising the following constituent requirements (A07):
(A07) The structure with a fold line constituted by an integrally molded product with a fold line.
(A01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線、第2山折り線および第3山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に配置され且つ前記第3山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線または第2山折り線のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線、
(A08)四辺形および3角形の前記パーツを有する前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (A01) to (A04), (A08):
(A01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(A03) a first mountain fold line, a second mountain fold line, and a third mountain fold line radially extending from one node, and the third mountain fold line is disposed between the first mountain fold line and the second mountain fold line; A plurality of fold lines having one node and four fold lines formed by a first valley fold line arranged on the opposite side to the mountain fold line;
(A04) The node is defined as the origin O, and the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line. One of the first mountain fold line and the second mountain fold line is the X axis. The angle formed by α and the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line, and the plurality of fold lines formed so that α = γ,
(A08) The structure with a folding line having the quadrangular and triangular parts.
(A01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線、第2山折り線および第3山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に配置され且つ前記第3山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線または第2山折り線のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線、
(A05)平行四辺形以外の四辺形の前記パーツを有する前記折り線付構造物。
(A09)前記折り線を延ばした状態では平板状になり、前記山折り線および谷折り線に沿って折り曲げた状態では外形が縮小し且つ表面に凹凸の有る平板状となり、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では、前記外形が更に縮小した立体構造物となるように、平板状に折り畳みおよび伸長可能な前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (A01) to (A05), (A09):
(A01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(A03) a first mountain fold line, a second mountain fold line, and a third mountain fold line radially extending from one node, and the third mountain fold line is disposed between the first mountain fold line and the second mountain fold line; A plurality of fold lines having one node and four fold lines formed by a first valley fold line arranged on the opposite side to the mountain fold line;
(A04) The node is defined as the origin O, and the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line. One of the first mountain fold line and the second mountain fold line is the X axis. The angle formed by α and the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line, and the plurality of fold lines formed so that α = γ,
(A05) The foldable structure having the quadrangular part other than the parallelogram.
(A09) When the fold line is extended, the shape becomes a flat plate, and when the fold line is bent along the mountain fold line and the valley fold line, the outer shape is reduced and becomes a flat plate shape having irregularities on the surface. The structure with a fold line, which can be folded and extended in a flat plate shape so that the outer shape becomes a three-dimensional structure with a further reduced size when completely folded along the valley fold line.
(A01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線、第2山折り線および第3山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に配置され且つ前記第3山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線または第2山折り線のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線、
(A010)前記折り線を延ばした状態では円筒壁または円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁または錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁または錐壁を形成する前記折り線付構造物、
(A011)前記筒壁または錐壁の軸に垂直な面内で連続する複数の折り線を有する前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (A01) to (A04), (A010), and (A011):
(A01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(A03) a first mountain fold line, a second mountain fold line, and a third mountain fold line radially extending from one node, and the third mountain fold line is disposed between the first mountain fold line and the second mountain fold line; A plurality of fold lines having one node and four fold lines formed by a first valley fold line arranged on the opposite side to the mountain fold line;
(A04) The node is defined as the origin O, and the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line. One of the first mountain fold line and the second mountain fold line is the X axis. The angle formed by α and the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line, and the plurality of fold lines formed so that α = γ,
(A010) A cylindrical wall or a conical wall having a cylindrical wall or a conical wall when the fold line is extended, and having an uneven outer shape when the fold line is bent along the mountain fold line and the valley fold line. Forming a cylindrical wall or a cone wall having a thickness having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the mountain fold line and the valley fold line,
(A011) The structure with a folding line having a plurality of folding lines that are continuous in a plane perpendicular to the axis of the cylindrical wall or the conical wall.
(A01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(A02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(A03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線、第2山折り線および第3山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に配置され且つ前記第3山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(A04)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線または第2山折り線のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線、
(A012)前記折り線を延ばした状態では円筒壁または円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁または錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁または錐壁を形成する前記折り線付構造物、
(A013)前記パーツが4角形以上の多角形の形状を有する前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (A01) to (A04), (A012), and (A013):
(A01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(A02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(A03) a first mountain fold line, a second mountain fold line, and a third mountain fold line radially extending from one node, and the third mountain fold line is disposed between the first mountain fold line and the second mountain fold line; A plurality of fold lines having one node and four fold lines formed by a first valley fold line arranged on the opposite side to the mountain fold line;
(A04) The node is defined as the origin O, and the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line. One of the first mountain fold line and the second mountain fold line is the X axis. The angle formed by α and the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line, and the plurality of fold lines formed so that α = γ,
(A012) A cylindrical wall or a conical wall which forms a cylindrical wall or a conical wall when the fold line is extended, and has an uneven outer shape when bent along the mountain fold line and the valley fold line of the fold line. Forming a cylindrical wall or a cone wall having a thickness having irregularities whose outer shape is further reduced in a state of being completely folded along the mountain fold line and the valley fold line,
(A013) The structure with a folding line, wherein the parts have a polygonal shape of a quadrangle or more.
(B01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(B02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(B03)1つの節点から放射状に延びる第1山折り線、第2山折り線、第3山折り線および第4山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に形成され且つ前記第3山折り線および第4山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線と、前記第3山折り線および第4山折り線の間に配置され且つ前記第1山折り線および第2山折り線とは反対側に配置された第2谷折り線とを有し、前記第1山折り線および第4山折り線が隣接し且つ第2山折り線および第3山折り線が隣接して配置された1節点6折り線を有する前記複数の折り線、
(B04)前記節点を原点Oとし、前記第1谷折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線および第2山折り線が前記第1谷折り線となす角をそれぞれαおよびβとし、前記第3山折り線および第4山折り線が前記第2谷折り線となす角をそれぞれγおよびδとし、X軸と第2谷折り線とのなす角をθとした場合に、β−α=δ−γ+θとなるように形成された前記複数の折り線。A structure with a fold line, comprising the following constituent requirements (B01) to (B04):
(B01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connecting part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connecting part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where one surface side forms a mountain fold and one or more valley fold lines that form a valley fold when viewed from one surface side of the structure with a fold line. A structure with a fold line having:
(B02) A plurality of nodes that are intersections of the mountain fold line and the valley fold line are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(B03) Between the first mountain fold line, the second mountain fold line, the third mountain fold line, and the fourth mountain fold line extending radially from one node, and between the first mountain fold line and the second mountain fold line A first valley fold line formed and arranged on the opposite side to the third fold fold line and the fourth fold fold line; and a first valley fold line disposed between the third fold fold line and the fourth fold fold line; A second valley fold line disposed on the opposite side to the first fold fold line and the second fold fold line, the first fold fold line and the fourth fold fold line being adjacent to each other, and The plurality of fold lines having one node and six fold lines in which the third mountain fold line is adjacently arranged;
(B04) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the first valley fold line, and the angles formed by the first fold fold line and the second fold fold line with the first valley fold line are respectively defined. α and β, angles between the third mountain fold line and the fourth mountain fold line with the second valley fold line are γ and δ, respectively, and an angle between the X axis and the second valley fold line is θ. In some cases, the plurality of folding lines formed so that β−α = δ−γ + θ.
(B05)前記折り線を延ばした状態では平板状になり、前記山折り線および谷折り線に沿って折り曲げた状態では外形が縮小し且つ表面に凹凸の有る平板状となり、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では、前記外形が更に縮小した立体構造物となるように、平板状に折り畳みおよび伸長可能な前記折り線付構造物。9. The structure with a fold line according to claim 8, comprising the following constituent requirements (B05):
(B05) When the fold line is extended, the shape becomes a flat plate, and when the fold line is bent along the mountain fold line and the valley fold line, the outer shape is reduced and becomes a flat plate shape having irregularities on the surface. The structure with a fold line, which can be folded and extended in a flat plate shape so that the outer shape becomes a three-dimensional structure with a further reduced size when completely folded along the valley fold line.
(B06)前記折り線を延ばした状態では円筒壁または円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁または錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁または錐壁を形成するように折り畳みおよび伸長可能な前記折り線付構造物。9. The structure with a fold line according to claim 8, comprising the following constituent requirements (B06).
(B06) A cylindrical wall or a conical wall having a cylindrical wall or a conical wall when the fold line is extended, and having an uneven outer shape when bent along the mountain fold line and the valley fold line of the fold line. And a fold line that is foldable and extendable to form a thick cylindrical wall or conical wall having irregularities whose outer shape is further reduced when completely folded along the mountain fold line and the valley fold line. Attached structure.
(C01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(C02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(C03)前記折り線を延ばした状態では円筒壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁を形成する前記折り線付構造物、
(C04)前記筒壁の軸に垂直な平面に沿って連続し且つ閉じた多角形を形成する折り線を有する前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (C01) to (C04):
(C01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(C02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(C03) When the folding line is extended, a cylindrical wall is formed, and when the folding line is bent in accordance with the mountain fold line and the valley fold line, a cylindrical wall having a reduced outer shape is formed. The structure with a fold line, which forms a thick cylindrical wall having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the fold line and the valley fold line,
(C04) The structure with a folding line having a folding line that is continuous along a plane perpendicular to the axis of the cylindrical wall and forms a closed polygon.
(C01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(C02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(C03)前記折り線を延ばした状態では円筒壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁を形成する前記折り線付構造物、
(C05)前記パーツが4角形以上の多角形の形状を有する前記折り線付構造物。A structure with a fold line, comprising the following constituent requirements (C01) to (C03), (C05):
(C01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(C02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(C03) When the folding line is extended, a cylindrical wall is formed, and when the folding line is bent in accordance with the mountain fold line and the valley fold line, a cylindrical wall having a reduced outer shape is formed. The structure with a fold line, which forms a thick cylindrical wall having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the fold line and the valley fold line,
(C05) The structure with a folding line, wherein the part has a polygonal shape of a quadrangle or more.
(C01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(C02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(C03)前記折り線を延ばした状態では円筒壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する筒壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る筒壁を形成する前記折り線付構造物、
(C06)前記折り線は全て螺旋に沿って形成され、前記パーツは平行四辺形を対角線により2分割して形成された鈍角3角形のみである前記折り線付構造物、
(C07)底角の1つが35°以上の前記鈍角3角形のパーツを有する前記構成を備えた折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (C01) to (C03), (C06), and (C07):
(C01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(C02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(C03) When the folding line is extended, a cylindrical wall is formed, and when the folding line is bent in accordance with the mountain fold line and the valley fold line, a cylindrical wall having a reduced outer shape is formed. The structure with a fold line, which forms a thick cylindrical wall having irregularities whose outer shape is further reduced in a completely folded state along the fold line and the valley fold line,
(C06) The structure with a fold line, wherein the fold lines are all formed along a spiral, and the parts are only obtuse triangles formed by dividing a parallelogram into two parts by diagonals.
(C07) A structure with a folding line having the above-described configuration having the obtuse angled triangular part whose one base angle is 35 ° or more.
(D01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(D02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(D03)前記折り線を延ばした状態では円錐壁を形成し、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する錐壁を形成し、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る錐壁を形成する前記折り線付構造物。A structure with a folding line, comprising the following constituent requirements (D01) to (D03):
(D01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of the parts to each other and that can be folded along the linear part connection part is A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(D02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(D03) When the fold line is extended, a conical wall is formed, and when the fold line is bent in accordance with a mountain fold line and a valley fold line, a conical wall having an unevenness whose outer shape is reduced is formed. The above-mentioned structure with a folding line, which forms a thick conical wall having irregularities with a further reduced outer shape when completely folded along the folding line and the valley folding line.
(D04)第1山折り線、第2山折り線および第3山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に配置され且つ前記第3山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線とにより形成される1節点4折り線を有する前記複数の折り線、
(D05)前記節点を原点Oとし、前記第3山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線または第2山折り線のうちの一方の山折り線が前記X軸となす角をα、他方の山折り線が前記第1谷折り線となす角をγとした場合に、α=γとなるように形成された前記複数の折り線。The structure with a folding line according to claim 14, comprising the following constituent requirements (D04) and (D05).
(D04) The first mountain fold line, the second mountain fold line, and the third mountain fold line are disposed between the first mountain fold line and the second mountain fold line, and are on the side opposite to the third mountain fold line. The plurality of fold lines having one node and four fold lines formed by the first valley fold line disposed at
(D05) The node is defined as the origin O, and the X axis is taken in the direction of the extension of the third mountain fold line. One of the first mountain fold line and the second mountain fold line is the X axis. The plurality of fold lines formed so that α = γ, where α is the angle formed by the angle and γ is the angle formed by the other mountain fold line with the first valley fold line.
(D06)第1山折り線、第2山折り線、第3山折り線および第4山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に形成され且つ前記第3山折り線および第4山折り線とは反対側に配置された第1谷折り線と、前記第3山折り線および第4山折り線の間に配置され且つ前記第1山折り線および第2山折り線とは反対側に配置された第2谷折り線とを有し、前記第1山折り線および第4山折り線が隣接し且つ第2山折り線および第3山折り線が隣接して配置された1節点6折り線を有する前記複数の折り線、
(D07)前記節点を原点Oとし、前記第1谷折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線および第2山折り線が前記第1谷折り線となす角をそれぞれαおよびβとし、前記第3山折り線および第4山折り線が前記第2谷折り線となす角をそれぞれγおよびδとし、前記X軸と第2谷折り線とのなす角をθとした場合に、β−α=δ−γ+θとなるように形成された前記複数の折り線。The structure with a folding line according to claim 14, comprising the following constituent requirements (D06) and (D07).
(D06) a first mountain fold line, a second mountain fold line, a third mountain fold line, a fourth mountain fold line, and the third mountain fold line formed between the first mountain fold line and the second mountain fold line A first valley fold line disposed on the opposite side to the fold line and the fourth fold line, and a first fold line and a second fold line disposed between the third fold line and the fourth fold line; A second valley fold line disposed on the opposite side to the mountain fold line, the first mountain fold line and the fourth mountain fold line being adjacent, and the second mountain fold line and the third mountain fold line being adjacent Said plurality of fold lines having one node 6 fold lines arranged in
(D07) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the first valley fold line, and the angles formed by the first fold fold line and the second fold fold line with the first valley fold line are respectively defined. α and β, the angles between the third mountain fold line and the fourth mountain fold line with the second valley fold line are γ and δ, respectively, and the angle between the X axis and the second valley fold line is θ and The plurality of fold lines formed so that β−α = δ−γ + θ.
(D08)第1山折り線、第2山折り線、第3山折り線および第4山折り線と、前記第1山折り線および第2山折り線の間に形成された第1谷折り線と、前記第2山折り線および第3山折り線の間に配置された第2谷折り線とを有し、前記第4山折り線は前記第1山折り線および第3山折り線の間であって前記第2山折り線とは反対側に配置された1節点6折り線を有する前記複数の折り線、
(D09)前記節点を原点Oとし、前記第4山折り線の延長線方向にX軸をとり、前記第1山折り線および第2山折り線が前記第1谷折り線となす角をそれぞれθ1およびθ2とし、前記第2山折り線および第3山折り線が前記第2谷折り線となす角をそれぞれθ3およびθ4とし、前記X軸と第1山折り線とのなす角をα*とし、前記X軸と第3山折り線とのなす角をβ*とした場合に、α*=θ2+θ4、β*=θ1+θ3となるように形成された前記複数の折り線。The structure with a folding line according to claim 14, comprising the following constituent requirements (D08) and (D09).
(D08) First mountain fold line, second mountain fold line, third mountain fold line, and fourth mountain fold line, and first valley fold formed between the first mountain fold line and the second mountain fold line And a second valley fold line disposed between the second fold line and the third fold line, wherein the fourth fold line is the first fold line and the third fold line A plurality of fold lines having one node and six fold lines disposed between the second fold line and the second mountain fold line,
(D09) The node is defined as the origin O, the X axis is taken in the direction of the extension of the fourth mountain fold line, and the angles formed by the first mountain fold line and the second mountain fold line with the first valley fold line are respectively defined. θ1 and θ2, angles formed by the second mountain fold line and the third mountain fold line with the second valley fold line are respectively θ3 and θ4, and an angle formed between the X axis and the first mountain fold line is α *. The plurality of fold lines formed so that α * = θ2 + θ4 and β * = θ1 + θ3, where β * is the angle between the X axis and the third mountain fold line.
(E01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有する前記折り線付構造物、
(E02)前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され、1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線、
(E03)螺旋に沿った折り線が形成されたシート状部材により構成された前記折り線付構造物
(E04)前記折り線を延ばした状態では円形シート状であり、前記折り線の山折り線および谷折り線に応じて折り曲げた状態では外形が縮小した凹凸を有する円板状であり、前記山折り線および谷折り線に沿って完全に折り畳んだ状態では外形が更に縮小した凹凸を有する厚みの有る形状となる前記折り線付構造物。A structure with a fold line, comprising the following constituent requirements (E01) to (E04):
(E01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of each part to each other and that can be folded along the linear part connection part is provided. A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A structure with a fold line having:
(E02) A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is two. The plurality of fold lines formed in;
(E03) The structure with a fold line formed of a sheet-like member having a fold line formed along a spiral (E04) The fold line has a circular sheet shape in a state where the fold line is extended, and a mountain fold line of the fold line And in the state of being bent in accordance with the valley fold line, the outer shape is a disk shape having unevenness reduced, and in the state of being completely folded along the mountain fold line and the valley fold line, the outer shape is further reduced in unevenness. The structure with a fold line having a shape having:
(F01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた一対の折り線形成部材であって、前記折り線は折り線形成型の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有し、前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され且つ1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線を有する一対の折り線形成部材、
(F02)前記一対の折り線形成部材を重ね合わせ状態と開いた状態との間で移動可能に支持または連結する折り線形成型連結部材。A mold for forming a fold line, comprising the following constituent requirements (F01) and (F02):
(F01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of each part to each other and that can be folded along the linear part connection part is A pair of fold line forming members provided, wherein the fold line includes a plurality of mountain fold lines where one surface side forms a mountain fold and one or more valley fold lines which form a valley fold when viewed from one surface side of the fold linear molding. A plurality of nodes, which are intersections of the mountain fold line and the valley fold line, are arranged at a predetermined interval, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is 2. A pair of fold line forming members having the plurality of fold lines formed as described above,
(F02) A folded linear molded connecting member that movably supports or connects the pair of folding line forming members between an overlapped state and an open state.
(G01)複数の多角形のパーツと、前記各パーツの外側辺を互いに接続する直線状のパーツ接続部とを有し前記直線状のパーツ接続部に沿って折り畳み可能な直線状の折り線が設けられた折り線付構造物であって、前記折り線は折り線付構造物の一面側から見て前記一面側が山折りとなる複数の山折り線と谷折りとなる1以上の谷折り線とを有し、前記山折り線および谷折り線の交点である複数の節点が所定の間隔で配置され且つ1つの節点で交わる山折り線の数と谷折り線の数との差が2となるように形成された前記複数の折り線を有する一対の折り線形成部材の間に、折り畳み可能な一体構造のシート状部材を挟むシート状部材挟持工程、
(G02)前記シート状部材を挟んだ前記一対の折り線形成部材を前記山折り線および谷折り線に沿って同時に折り畳んで前記シート状部材に折り線を形成する折り線形成工程。A folding line forming method characterized by comprising the following constituent requirements (G01) and (G02):
(G01) A linear fold line that has a plurality of polygonal parts and a linear part connection part that connects outer sides of each part to each other and that can be folded along the linear part connection part is provided. A fold line structure provided, wherein the fold line is a plurality of mountain fold lines where the one surface side is a mountain fold and one or more valley fold lines that are a valley fold when viewed from one surface side of the fold line structure. A plurality of nodes that are intersections of the mountain fold line and the valley fold line are arranged at predetermined intervals, and the difference between the number of mountain fold lines and the number of valley fold lines intersecting at one node is 2 A sheet-like member sandwiching step of sandwiching a foldable integral-structure sheet-like member between a pair of fold line forming members having the plurality of fold lines formed as described above.
(G02) a fold line forming step of simultaneously folding the pair of fold line forming members sandwiching the sheet member along the mountain fold line and the valley fold line to form a fold line in the sheet member.
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