KR101098054B1 - 절첩된 구조물 제작 방법 및 이를 위한 시이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정확하게 폴드되고, 고강도이며, 내피로성을 갖는 구조물 및 그 시이트를 설계 및 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 기술은 벤드 라인(45, 245, 345, 445, 543)을 따른 시이트 재료(41, 241, 341, 441, 541)의 정확한 벤딩을 위한 방법을 포함하며, 슬릿 또는 그루브(43, 243, 343, 443, 542)와 같은 벤딩 스트랩 형성 구조물을 갖도록 형성된 시이트 재료가 개시된다. 본 발명의 방법은 벤드 라인(45, 245, 345, 445, 543)을 따라 벤드될 때 시이트(41, 241, 341, 441, 541)의 정확한 벤딩을 형성하도록 축상으로 이격된 관계로 시이트 재료를 통해 길이방향으로 연장하는 슬릿 또는 그루브(43, 243, 343, 443, 542)를 설계하고 그 후 별도로 형성하는 단계를 포함한다.

Description

절첩된 구조물 제작 방법 및 이를 위한 시이트 {MANUFACTURING FOLDED STRUCTURES AND SHEET THEREFORE}
관련 기술
본 출원은 발명이 명칭이 "시이트 재료를 정밀하게 벤딩하기 위한 방법 및 이를 위한 슬릿 시이트"이며 2000년 8월 17일자로 출원되어 현재 미국 특허 제 6,481,259 B1호로 허여된 공동 계류중인 모 출원 번호 09/640,267호에 기초하여 일부 연속 출원 중인 발명의 명칭이 "시이트 재료의 정밀 벤딩 방법 및 슬릿 시이트 제조 공정"이며 2002년 9월 26일자로 출원되어 공동 계류중인 출원 번호 10/256,870호에 기초한 일부 연속 출원이다.
본 발명은 일반적으로, 시이트 재료의 설계 및 정밀 절첩, 그리고 그로부터 구조물을 제작하는 것에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 정밀하게 절첩할 수 있도록, 이에 한정되지 않으나 시이트 재료의 준비 방식을 포함한 설계, 준비 및 제작 공정에 관한 것이며, 또한 고강도와 내피로성을 갖는 구조물 또는 조립체로 신속하게 2차원 내지 3차원적으로 절첩시키기 위해 상기 공정을 이용하는 것에 관한 것이다.
시이트 재료의 벤딩에 있어서 공통으로 느끼는 문제점은 벤딩 허용 공차 및 그 허용 공차 에러의 누적으로 인해 굽힘 위치를 제어하는 어렵다는 점이다. 예를들어, 전자 장비용 하우징의 제조에 있어서, 시이트 재료는 임의의 허용 공차 내에서 제 1 굽힘 라인을 따라 구부려진다. 그러나, 제 2 굽힘은 종종, 제 1 굽힘에 기초하여 위치되기 때문에 허용 공차의 에러가 누적되게 된다. 전자 부품을 위한 섀시 또는 케이스를 형성하는데에는 3번 이상의 굽힘이 필요하기 때문에, 벤딩에 있어서의 누적된 허용공차 에러의 효과는 상당하다. 또한, 달성가능한 허용공차는 벤딩 장비, 및 도구 이외에도 작업자의 기술에 따라 현저하게 변화된다.
이러한 문제점을 해결하는 하나의 방법은 슬릿팅(slitting) 또는 그루빙(grooving)의 사용을 통해 시이트 재료 내의 굽힘 위치를 제어하고자 하는 것이다. 슬릿 및 그루브는 레이저, 워터젯, 펀치 프레스, 나이프 또는 기타 공구와 같이, 슬릿 또는 그루브 형성 장치를 제어하는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 장치의 사용에 의해 시이트 스톡 내에 매우 정밀하게 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 단부 대 단부의 관계로 정렬되고 굽힘선(25)을 따라 이격된 복수의 슬릿 또는 그루브(23)를 갖는 시이트 재료(21)가 도시되어 있다. 종방향으로 인접한 슬릿 또는 그루브 쌍들 사이에는 시이트(21)의 벤딩시에 소성 변형되는 벤딩 웨브, 스플라인 또는 스트랩(27)이 제공된다. 웨브(27)는 단일 부재로서 시이트를 함께 유지한다. 시이트(22)를 관통하지 않는 그루브가 사용되면, 시이트 재료는 각각의 그루브 뒤에서 웨브 재료에 의해서도 서로 함께 유지된다.
시이트(21)에 있어서 그루브 또는 슬릿(23)의 위치는 상당히 근접한 허용공차 내에서 그루브 또는 슬릿을 굽힘선(25) 상에 위치시키도록 정밀하게 제어될 수 있다. 따라서, 시이트(21)가 그루빙 또는 슬릿팅 공정 이후에 굽혀지면, 굽힘선(25)에 매우 근접된 위치에서 굽힘이 발생한다. 슬릿이 평탄 재료 상에서 정밀하게 레이아웃될 수 있기 때문에, 굽힘 중에 하나가 프레스 브레이크에 의해 형성되며 차후의 굽힘 각각이 이전의 굽힘을 기준으로 하여 위치되는 굽힘 공정에 비해서, 그러한 벤딩 공정에 있어서의 누적 에러가 훨씬 적다.
그럼에도 불구하고, 시이트 재료의 그루빙 또는 슬릿팅을 기초로한 벤딩에 있어서도 문제가 있게 된다. 첫째로, 웨브의 소성 변형 및 웨브(27)의 양단부에 있어서의 슬릿팅의 결과로서 웨브 또는 스트랩(27)의 벤딩 응력이 상당하게 되며 집중되게 된다. 그루빙을 위해, 그루브의 배면 또는 뒤쪽에 있는 재료 상의 응력도 상당하게 되며 매우 집중되게 된다. 따라서, 웨브(27) 및/또는 그루브(23)에서 파괴가 발생한다. 또한, 그루브나 슬릿은 굽힘선(25)을 따라 웨브(27)의 바로 뒤에 제조될 필요가 없으며, 그루빙 공정은 특히, V형 홈을 밀링 또는 포인트 커팅할 때 늦어지고 불일치되게 된다. 그러므로, 그루빙은 상업적 용도로서 폭넓게 사용되지 못하고 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 시이트(21)가 도면 부호 23a로 도시된대로 슬릿팅 및/또는 도면 부호 23b로 도시된대로 그루빙되고 벤딩되면, 벤딩 웨브(27a,27b)는 소성 변형되고 잔류 응력을 갖게 된다. 물론, 슬롯(3a)을 위해서, 재료는 슬리의 길이를 따라 완전히 제거 또는 절단될 것이다. V형 홈(23b)을 위해서는 그루브(23b)와 벤드의 볼록한 외측 사이에 얇은 웨브(29)가 제공되나, 이 또한 소성 변형되고 높은 응력을 받게 된다. V형 그루빙을 위한 굽힘은 정상적 으론 그루브(23b)에 가까운 방향으로 수행되어 도 1b에 도시한 대로 측면이 서로 대향하게 된다. 도 1a 및 도 1b의 굽힘 구조물에 수직력 Fv 및/또는 수평력 FH을 가함으로써, 상당한 응력 하에서 약한 슬릿 및/또는 그루브, 그리고 소성 변형된 스트랩 또는 웨브(27a,27b), 또한 얇은 웨브(29)에서 굽힘이 발생한다. 넌-슬릿팅 또는 넌-그루빙 벤딩 공정에 사용된 것보다 낮은 가압력에서 구조물의 파괴가 발생할 것이다.
벤딩을 촉진시키기 위해 시이트를 슬릿팅하는 다른 방법이 종래에 사용되어 왔다. 그러나, 굽힘을 형성하기 위해 사용된 슬릿팅 기술은 조각에의 사용을 위한 시각적 또는 장식 효과를 제공하기 위해 주로 설계되었다. 시각적 효과에 대해서는 "스티칭(stitching)"으로 설명되어 있으며, 굽힘 그자체는 비임에 의해 구조적으로 보강되어 왔다. 이렇게 스팅칭된 조각들이 적어도 1998년까지 현대 예술 뉴욕 박물관에 전시되었었으며 시이트 스플릿팅 기술은 2002년 12월 12일에 공개된 (기트린 등의 출원)미국 특허 출원 번호 2002/0184936 A1호에 설명되어 있다. 조각에 대해서는 현대 세계 건축(Contemporary Word Architects), pp. 15, 20-35, 2000에 "오피스 dA"라는 명칭으로 설명되고 도시되어 있다.
본 발명의 도 2, 도 2a 및 도 2b는 스티칭 기술을 사용한 하나의 예를 도시하고 있다. 오피스 dA 또는 기트린 등의 출원의 한 예가 도 2에 도시되어 있다. 복수의 슬릿(31)이 시이트 재료(32) 내에 형성되어 있다. 슬릿(31)은 선형이며 굽힘선(33)의 대향 측면을 따라 서로에 대해 측면으로 오프셋된다. 상기 슬릿은 종 방향으로 중첩되어서 스플라인, 웨브, 스트랩 또는 "스티치"(34)를 중첩된 슬릿 단부들 사이에 벤딩되는 것을 한정한다. 도 2a 및 도 2b는 시이트(32) 내에 있는 하나의 슬릿의 한 단부를 도시하는 확대도로서, 굽힘선(33)을 따라 90도까지 굽혀지며 상기 굽힘선의 대향 측면 상에 있는 시이트부(35,36)는 90도 시이트부(35,36)들 사이에서 트위스트 또는 스티치되는 트위스트 스트랩 또는 스티치(34)에 의해 서로교차된다. 현대 예술인 뉴욕 박물관의 건술물은 결과적인 굽힘이 구조적으로 매우 강하지 않으며 각각의 스티칭된 굽힘의 내부 정점에서 조각물의 내측으로 용접된 부분적으로 숨겨진 비임과 합체되어 있다.
슬릿(31)이 굽힘선(33)에 평행하므로, 일정한 또는 균일한 폭을 갖는 스트랩(34)은 길이 전반에 걸쳐서 비틀림력으로 트위스트되거나 소성 변형되며, 그 결과로서 90도 굽힘의 단부에서 스트랩의 배면이 위치(37)에서 슬릿의 다른 측면에서 페이스(38)와 결합한다. 그러한 결합으로 시이트부(35)을 시이트부(36)상의 페이스(38)로부터 들어올릴뿐만 아니라 슬릿의 단부(40)를 개방시키고 슬릿의 단부에 추가의 응력을 생성한다. 스트랩(34)의 트위스팅 및 벤드의 단부에서의 리프팅으로 슬릿(31)의 전체 길이에 걸쳐서 슬릿부(35)와 페이스(38) 사이에 갭(G)을 형성한다. 트위스트된 스트랩 또는 스티치(34)는 시이트부(35)를 페이스(38)에 압박하고 슬릿의 양단부(40)(단지 하나의 슬릿 단부(40)만이 도시되어 있으나 도 2a 및 도 2a에 도시된 슬릿(31)의 타단부(40)에서 동일한 응력이 발생함)에 응력을 발생시킨다.
갭(G)은 굽힘 라인의 다른 측면에 있는 굽힘 라인(33)의 길이를 따라 각각의 슬릿(31)에서 생성된다. 따라서, 각각의 슬릿에서 시이트부는 페이스와 접촉하게 당겨지는 대신에 슬릿-형성 페이스와의 접촉으로부터 멀어지게 압박되어서 페이스에 의해 지지대를 당기게 된다.
또한, 매우 중요하게, 도 2의 슬릿팅 구성은 각각의 스트랩(34)에 매우 높은 정도의 응력을 가한다. 슬릿의 길이가 스트랩의 길이를 따라 응력이 트위스트되는 것을 방지하도록 감소되므로, 대향 측면에 대해 시이트부를 탄성적으로 당기거나 클램핑하는 힘은 감소된다. 역으로, 스트랩(34) 길이가 감소되면, 트위트팅은 결과적인 응력 라이너에 의해 일정한 폭의 스트립에 미세 인열을 형성하며, 트위스트된 스트랩의 일반적인 상태는 과응력 상태이다. 이는 벤드 강도의 불일치와 무하중 지지 벤드를 초래하게 된다.
시이트부(35)에 가해지는 수직력(도 2b의 Fv)은 하중 하에서 스트랩(34)을 더욱 변형시키는 갭(G)이 존재하므로 즉각 트위스트 및 응력 스트립(34)에 하중을 가하고 시이트부(35)가 페이스(35)상에 지지되고 페이스와 접촉되도록 하향 변위되기 이전에 파괴 또는 파열될 것이다. 유사하게, 수평력(FH)은 갭(G)이 가까워지고 시이트부(35)가 대향 슬릿 페이스(38) 상에 지지되기 이전에 종방향으로 인접한 스트랩(34)(그리고 도 2b의 쉐어 스트랩)과 충돌하게 된다.
도 2-b의 슬릿팅 방법 및 기트린 등의 출원에 있어서의 고유한 다른 단점은 일정한 스트랩 폭이 슬릿 사이의 거리와 무관하게 변경되지 않으며 스트랩 폭이 스트랩에 극도로 응력을 가하지 않고는 재료의 두께 보다 적다는 점이다. 슬릿(31) 이 서로 평행하고 종방향으로 중첩되면, 정의하면 스트랩 폭은 슬릿 사이의 공간이나 조그를 동일하게 해야 한다. 이는 스트랩에 구조적으로 하중을 가하기 위한 벤드의 설계에 있어서 유연성을 제한한다. 또한, 슬릿은 서로에 정렬되고 서로 지향되는 모든 다른 슬릿에서 종결된다. 그러므로, 슬릿의 단부에서 스트레스 라이저 및 마이크로-크랙의 발생을 감소하고 정렬된 슬릿 단부가 하중하에서 크랙이 발생되는 것을 방지하고자 하는 시도가 없었다.
그러므로, 도 2-2b의 시이트 슬릿팅 구성은 장식 벤드에는 용이하게 사용될 수 있지만, 커다란 구조적 지지 및 내피로성을 제공해야 하는 벤드에는 최적합하지 않다.
기트린 등의 출원은 또한 곡선 슬릿의 형성에 대해서도 언급하고 있지만(도 10a, 10b에서), 슬릿은 곡선의 굽힘 라인과 평행해서 벤딩 스트랩의 폭과 일정하며, 스트랩은 전부는 아니지만 굽힘 라인을 따라 연장하며 굽힘 라인과 평행하고 스트랩은 극도로 트위스트되고, 슬릿 단부는 마이크로 크랙과 응력 집중을 다음 슬릿으로 지향시키며, 단지 벤드의 단부(34)에서 슬릿의 대향 측면의 결합을 초래하는 슬릿 커프에 대해 설명하고 있다.
보스톤에 있는 피자 레스토랑의 벤트 금속 천정 패널의 설비에 있는 동일 건축물에 단순 라이너 천공 기술도 사용되었다. 또한, 라이너 천공에 의한 벤트 시이트 부품은 벤드에 따른 상당한 비지지 하중을 지지하도록 설계되어 있지 않다.
슬릿, 그루브, 천공, 딤플 및 스코어 라인도 벤딩 시이트 재료를 기초로 한 다양한 특허 시스템에 사용되었다. 예를들어, 웨스트 등에게 허여된 미국 특허 5,225,799호는 마이크로 웨이브 가이드 또는 필터를 형성하기 위해 시이트 재료를 접첩시키는 그루빙을 기초로하는 기술을 사용한다. 세인트 루이스에게 허여된 미국 특허 제 4,628,161호에서는 시이트 금속을 접첩시키위해 스코어 라인 및 딤플이 사용되었다. 브랜든에게 허여된 미국 특허 6,210,037호에서는 플라스틱을 굽히는데 슬롯 및 천공을 사용하고 있다. 슬릿 및 다이 컷을 사용하여 주름진 카드보드를 벤딩하는 것이 요꼬야마에게 허여된 PCT 공개 번호 WO 97/24221 및 미국 특허 6,132,349호, 그레벨 등에게 허여된 미국 특허 3,756,499호 및 피셔 등에게 허여된 미국 특허 3,258,380호에 설명되어 있다. 페이퍼보드의 벤딩도 헌트에게 허여된 미국 특허 5,692,672호, 우드에게 허여된 3,963,179호 및 카터에게 허여된 975,121호에 설명된 슬릿팅에 의해 용이해진다. 공개된 미국 특허 출원 US 2001/0010167호에는 제어된 플라스틱 유동 및 감소된 크랙 및 링클을 생성하기 위해 커다란 힘을 사용하는, 개구, 노치 등을 포함한 금속 벤딩 기술에 대해 설명되어 있다.
그러나, 이러한 종래 기술의 벤딩 시스템의 대부분에 있어서의 벤드 형성 기술은 결과적인 구조물을 매우 약하게 하며, 정밀한 벤드를 형성하지 못하며, 벤드의 한 측면에서 금속을 충돌시킴으로써 벤딩이 발생한다. 또한, 이러한 종래 기술의 시스템에 슬릿팅이 사용되면, 구조적 허약함 및 구조물의 퓨쳐 포인트의 파괴 촉진 이외에도 그러한 슬릿팅은 벤트 구조물의 시일링 공정을 고비용화하고 어렵게 한다. 그러므로, 이러한 종래 기술의 방법은 유체 및 유동가능한 재료를 함유할 수 있는 구조물의 제조에 덜 적합하다.
정밀 벤딩 및 강도 유지의 문제점은 금속 시이트, 특히 상당한 두께의 시이 트를 벤딩할 때 훨씬 더 커진다. 많은 출원에 있어서, 적은 힘으로, 예를들어 단지 핸드 툴에 의해 손으로, 또는 단지 적절한 힘에 의한 툴의 사용으로 금속 시이트를 벤딩하는 것이 바람직하다. 물론, 그러한 두꺼운 금속 시이트의 벤딩은 커다란 문제점을 가진다.
본 발명의 다른 일면에 있어서, 시이트 금속의 슬릿팅에 의한 벤딩에 있어서 종래 기술의 단점을 극복할 수 있는 능력을 종래 기술의 금속 제조 기술 및 그에 의한 구조물의 제조에 있어서의 단점을 제거하는 것이다.
단단한 3차원 구조물을 제조하기 위한 공지의 종래 기술은 시이트 및 넌-시이트 재료로부터 부품을 함께 조합하고 컷팅하는 기술이다. 여러 개의 분리된 부품을 서로 조합하기 위한 지깅(jigging) 및 용접, 클램핑 및 접착제에 의한 접합, 또는 기계 가공 및 패스너의 사용법을 단단한 3차원 구조물을 조립하는데 사용하는 것에 대해서 이전에 널리 알려져 왔다. 예를들어, 용접의 경우에, 개개의 부품을 정확하게 컷팅하고 지깅하는데 문제점이 유발되었으며, 그러한 복수의 부품들을 조절하기 위한 노동력과 기계가 필요할뿐만 아니라 다중 부품들에 대한 품질 제어 및 확인이 필요하다. 또한, 용접은 용접 영역의 열-효과에 의해 유발되는 형상의 구부러짐이라는 고유의 문제점이 있다.
상당한 재료 두께를 갖는 금속의 통상적인 용접은 보통 그라인딩 또는 싱글 포인트 툴에 의해 종종 형성되는 경사진 에지를 갖는 부품들의 사용에 의해 달성되는데, 이는 상당한 제조 시간과 비용을 필요로 한다. 또한, 열-영향을 받은 금속의 피로 파괴는 하중 지지 구조가 전적으로 용접, 브레이징 또는 솔더링된 금속에 의존하는 조인트에 대해서는 예측불가능하다. 보통 용접물의 피로 파괴는 서로 용접된 부품의 무게, 수 및 깊이를 증가시킴으로써 보상된다. 물론, 그러한 오버 디자인의 부수적인 단점은 과도한 중량이다.
개별 부품의 에지 및 페이스에 따른 시이트 및 넌-시이트 재료의 접착제에 의한 접합에 있어서의 문제점은 접합 과정이 완료될 때까지 여러 부품을 유지 또는 클램핑, 그리고 이들 부품의 취급 및 정확한 위치선정으로부터 유발된다.
3차원 구조물의 제조와 관련된 다른 부류의 종래 기술은 신속 포토타이핑 방법이다. 이들은 스테레오 리소그래피 및 복수의 기타 공정이 있을 수 있는데, 이들은 CAD 시스템을 사용하여 설계하며 구조물이 완성될 때까지 재료를 가감하는데 구조물에 대한 데이타 표시방법을 사용한다. 종래기술의 신속 포토타이핑 기술은 보통 가감 기술 중의 하나이다.
감산식 신속 포토타이핑 방법과 관련된 문제점들은 전체 부품을 포함할 수 있는 블록 재료가 사용된다는 점에서 재료 소모적이고 원하지 않는 재료의 제거를 위해 정확한 밀링 및 커팅 작업을 하는 초고가의 고속 머시닝 센터를 필요로 한다는 점이다.
또한, 종래의 신속 포토타이핑 기술에 있어서의 추가의 단점이 존재한다. 특히, 그러한 기술은 매우 좁은 범위의 재료에 대해서는 적합하다. 추가로, 이들 기술의 대부분은 부품들에 대한 데이타 표시에 대응하여 재료를 분배하는 특정 제조 장치를 필요로 한다. 추가의 신속 포토타이핑 공정은 늦고, 부품 인벨루프의 치수가 극히 제한적이며 때로는 구조적 불필요한 재료를 사용하게 한다는 점이다.
그러므로, 일반적으로 종래기술에 있어서는 시이트 벤딩이 가능한 시이트 슬릿팅 또는 그루빙에 의해 벤드를 제조하는데, 이는 상업적 구조물에 필요한 정밀도와 강도가 결핍되어 있다. 따라서, 그러한 종래 기술의 시이트 벤딩 기술은 조각품과 같은 장식품에의 적용이나 경량 게이지 금속의 벤딩에 있어서의 효용성을 크게 격하시킨다.
그러므로, 본 발명의 광범위한 일면에 있어서, 본 발명의 중요한 목적은 시이트 금속을 매우 정밀하게 구부릴 수 있고 실질적인 하중을 지지할 수 있고 내피로성을 갖는 벤드를 제조할 수 있다는 것이다.
그러한 일면에 있어서의 본 발명의 다른 목적은 벤드의 위치 선정의 정밀성, 결과적인 구조물의 강도, 및 응력 관련 파괴의 감소를 개선할 수 있는 개선된 슬릿팅 기술을 사용하여 시이트 재료를 정밀하게 벤딩하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 정밀한 시이트 벤딩 공정, 및 벤딩을 위해 슬릿되거나 그루브되며 다양한 두께 및 다양한 형태의 비파괴 재료를 벤딩하는데 사용할 수 있는 시이트 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 벤딩을 촉진시키는 단지 핸드 툴 또는 파워 툴을 사용하지만 벤드의 위치 제어없이 수행되는, 다음 벤딩을 위해 시이트를 슬릿팅하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 시이트 재료를 정밀한 치수 허용공차로써 고강도, 3차원 구조물로 벤딩할 수 있게 하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 용이하고 저렴하게 시일하여 유체 또는 유동가능한 재료를 보유할 수 있는 정밀한 3차원 구조물로 시이트 재료를 벤딩할 수 있게 하고자 하는 것이다.
제작 및 조립 기술을 개선하기 위해 슬릿을 기초로한 벤딩 방법의 사용에 관한 본 발명의 또다른 일면에 있어서, 본 발명의 목적은 현대의 제조 설비에서 발견되는 것 이외에 특정 설비를 사용하지 않으며 사용된 컷팅 공정의 한계를 축소 또는 확대할 수 있는 구조적으로 강한 많은 범주의 재료들을 사용하는 신규의 신속 프로토타이핑 및 진보된 신속 제조 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 시이트 재료의 벤딩 전후에 부품의 정확한 추가 정렬을 도울 수 있도록 벤딩될 재료에 특징을 제공하자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 본래의 CAD 설계 공정에 의해 정의된 대로 서로에 대해 정확한 관계로 3차원 공간에 배열된 다중 부품을 위한 거의 네트형 구조재인 스캐폴드로서 작용할 수 있는 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 벤드의 길이를 따라 자체 지깅되고 넌-벤드 에지가 용접 준비를 위한 지깅 및 클램핑을 촉진하기 위한 특징을 제공하는 복수의 별도 유사 부품들을 사용하는 용접 구조물의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 용접 공정에 의한 굽힘 및 치수 부정확을 현저히 감소시키기 위한 용접용 시이트 재료의 우수한 지깅 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 열 영향 영역에 의존하지 않고 자유롭게 상당한 하중 지지 특정을 제공함으로써 결과적인 3차원 구조물의 하중 강도 및 주기적인 피로 강도를 개선할 수 있는 신규의 용접 조인트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 1) 강하고 견고한 치수 정확한 3차원 구조물을 제조하는데 필요한 별도 부품의 수를 줄일 수 있고, 2) 본 발명의 굽힘 및 비굽힘 에지를 통해 달성될 수 있는 소정의 3차원 구조물의 다양한 측면을 위한 위치 선정 및 클램핑 방법을 제공하여 낮은 비용 및 높은 생산성을 제공하기 위한 우수한 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속, 폴리머. 세라믹 및 복합물을 위한 상당히 다양한 유체 함유 케이싱 몰드를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이며, 상기 몰드의 내부에는 통합 공정 이후에 제거되거나 마무리 가공된 물체의 구조재 또는 표면재로서 제위치에 남아있을 수 있는 시이트 재료의 슬릿 및 벤트에 의해 형성된다.
본 발명의 또 다른 목적은 현재의 슬릿팅 장치에 사용하는 것이 적합하고 프레스 브레이크의 사용없이 먼 위치에서 정밀하게 구부리고 플랫 또는코일 형상으로 시이트 스톡이 쉬프될 수 있으며, 시이트 스톡에의 부품 고정 이후에 시이트 스톡을 벤딩하여 형성된 인클로저 내측에 있는 표면 및 표면 내부에 부품을 장착하거나 조립할 수 있는 시이트 벤딩 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속, 플라스틱 및 복합재를 포함하는(이에 한정되지 않음) 시이트 재료를 정밀하고 정확하며 하중 지지되게 절첩시키는데 사용될 수 있는 정밀한 폴딩 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수직 굽힘 라인의 주위를 폴딩할 수 있으며 종래의 벤딩 기술 보다 폴드를 달성하는데 상당히 적은 힘을 필요로 하는 정밀한 폴딩 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 재료의 두께 또는 미세한 구조적 특성에 무관하게 필연적으로 직선으로 계량가능한 정밀한 폴딩 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬릿팅/제거 공정, 절단 공정 또는 추가의 공정에 의해 본 명세서 기술된 형태대로 구성하고 통상적으로 설명한 장점에 도달하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 재료의 미세 구조가 거의 변경되지 않고 폴드 주위에 유지될 수 있는 비파괴 재료의 폴딩을 위한 정밀한 폴딩 기술을 제공하고자 하는 것이다.
시이트 재료의 설계 및 정밀한 폴딩, 그를 위한 제조 기술, 및 본 발명의 정밀한 벤딩으로부터 제조된 구조물을 위한 방법 및 기술들은 첨부 도면 및 다음의 본 발명을 수행하기 위한 최적 모드로부터, 또는 이들의 상세한 설명으로부터 다른 특징과 다른 장점들을 가질 것이다.
발명의 설명
본 발명의 광범위한 일명에 있어서, 바람직하게슬릿 그러나 그루브될 수 있는 벤딩 스트랩-형성 구조물은 시이트 재료를 벤딩 스트랩으로 구성함으로써 벤트 시이트가 벤드 위치에서 정밀도가 개선되며 실질적으로 개선된 벤드 강도를 가진다.
간략히, 바람직한 실시예에서, 시이트 재료는 복수의 슬릿이 형성되어 있고 목표로 하는 굽힘 라인에 대해 위치되며 굽힘 라인을 따라 정밀하게 시이트 재료를 벤딩을 할 수 있음으로써 벤드 강도의 증가 및 치수 정밀도의 증대를 위한 벤딩 중에 슬릿의 대향 측면에서 재료의 단부 대 단부 결합이 가능해진다.
가장 바람직하게, 종방향으로 인접한 슬릿은 굽힘 라인을 건너서 비스듬이 연장하는 벤드 스트랩을 형성하도록 굽힘 라인의 대향 측면 상에서 횡방향으로 균등하게 이격된다. 슬릿은 굽힘 라인에 대향하고 인접한 볼록 측면이 정밀하게 형성되어 있어서 스트랩의 폭 치수가 스트랩의 중간 부분 또는 일정한 폭을 갖는 영역으로부터 양 방향으로 증가한다. 슬릿은 또한 바람직하게 응력 파괴 등을 더욱 감소시키기 위한 크랙 전파 저항 단부를 포함한다.
본 발명의 시이트 재료를 정밀하게 벤딩하기 위한 방법은 대략, 슬릿쌍의 인접 단부들 사이에 벤딩 스트랩 또는 웨브를 형성하도록 굽힘 라인을 따라, 그리고 굽힘 라인에 인접하게 연장하는 방향으로 축방향으로 이격된 관계로 시이트를 통해 종방향으로 연장하는 복수의 슬릿을 형성하는 단계를 포함한다. 슬릿은 시이트 재료의 벤딩 중에 슬릿의 대향 측면에 시이트 재료의 단부 대 단부 결합을 생성하기 위해 상기 형성 단계 중에 더욱 구성 및 위치된다. 상기 방법은 또한 벤드를 통해 슬릿의 대향 측면에 재료의 정밀도가 향상된 단부 대 단부 결합을 생성하기 위해 굽힘 라인을 따라 시이트 재료를 벤딩하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 슬릿팅 단계는 굽힘 라인을 따라 종방향으로 시프트되는 두 개의 길다란 슬릿을 형성함으로써 달성되며, 여기서 각각의 슬릿을 굽힘 라인으로부터 양방향으로 증가되는 폭을 갖는 굽힘 라인을 건너서 연장하는 비스듬한 벤딩 스트랩을 형성하는 굽힘 라인의 대향 측면에 한 쌍의 인접 슬릿부를 제공하기 위해 굽힘 라인으로부터 이격되게 발산되는 슬릿 단부를 가진다. 아아치형 슬릿의 대향 열들 사이의 슬릿 커프 및 조그 거리는 벤딩 중에 슬릿의 대향 측면에 시이트 재료의 페이스를 갖는 슬릿의 한 측면에 시이트 재료의 에지의 상호결합부를 생성할 수 있도록 위치되고 치수를 가진다. 가장 바람직하게, 슬릿은 아아치형이며 에지가 벤트 시이트의 강도 개선과 벤딩 정밀도를 제어하기 위한 벤딩 중에 슬릿의 실질적인 길이를 초과하는 대향 면에 대해 에지가 탄력적으로 클램핑 고정되고 유지되는 결과로써, 대향면을 갖는 에지의 연속적인이고 점진적인 결합을 생성한다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시예에서, 슬릿팅 단계는 굽힘 라인을 따라 시이트 재료에 길다란 제 1 슬릿을 형성하는 단계와, 상기 제 1 슬릿에 대해 실질적으로 종방향으로 정렬되고 종방향으로 이격되는 길다란 제 2 슬릿을 형성하는 단계에 의해 달성되며, 상기 슬릿은 한 쌍의 근접, 횡방향으로 이격되고, 평행하고 종방향으로 연장하며 횡방향으로 연장하는 슬릿 세그먼트에 의해 공통 횡단면 근처에 연결되는 제 1 슬릿 세그먼트로 구성된다. 길다란 제 2 슬릿을 형성하는 단계는 또한 바람직하게 한 쌍의 근접, 횡방향으로 이격되고, 평행하고 종방향으로 연장하며 횡방향으로 연장하는 슬릿 세그먼트에 의해 공통 횡단면 근처에 연결되는 슬릿 세그먼트를 형성함으로써 달성된다. 따라서, 하나의 연속적인 길다란 슬릿 대신에, 한 쌍의 슬릿 중 각각 슬릿은 슬릿 세그먼트의 조합 길이의 중간 부분 근처에 조금 층진 슬릿으로서 형성된다.
이들 실시예에서, 굽힘 라인을 따라 더욱 정밀하게 스트랩 또는 웨브를 벤딩시키도록 굽힘 라인에 정밀하게 위치될 수 있는 수직 지렛대가 벤딩시에 제공된다. 수직 지렛대의 상세한 개념은 이후의 본 발명을 수행하기 위한 최적 모드에서 설명된다. 슬릿은 확대된 단부 개구로 제공되거나 자체적으로 뒤로 젖혀져 벤딩 웨브 근처의 응력 집중을 감소시키고 미세 크랙의 전파에 저항한다.
또다른 실시예에서, 단일 슬릿이 벤딩 중에 단부 대 단부 결합을 유지하도록 슬릿쪽으로 굽힘 라인의 먼쪽에 있는 시이트를 당기도록 구성되는 벤딩 스트랩에 제공된다. 슬릿이 위치되는 쪽과 반대편에 있는 굽힘 라인을 커버하는 중앙축을 갖는 비스듬한 방위의벤딩 스트랩이 그러한 단부 대 면 접촉을 생성할 것이다. 시이트 에지는 그러한 비스듬한 스트랩을 형성하도록 아아치형 슬릿 단부와 조합될 수 있다.
도 1은 하나의 종래 기술에 따라 형성된 슬릿 및 그루브를 갖는 시이트 재료의 평면도이다.
도 1a는 도 1의 1A-1A선의 평면을 따라 실제로 취한, 벤트된 상태 도 1 시이트의 확대된 횡단면도이다.
도 1b는 도 1의 1B-1B선의 평면을 따라 실제로 취한, 벤트된 상태 도 1 시이트의 확대된 횡단면도이다.
도 2는 종래 기술에 공지된 다른 구성을 사용하여 형성된 복수의 슬릿을 갖는 시이트 재료의 평면도이다.
도 2a는 약 90도 벤드된 도 2의 시이트 재료의 확대 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 2B-2B선의 평면에 따라 실제로 취한 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿을 갖는 시이트 재료의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 실시예에 따른 슬릿을 가지며 도 4a의 평면으로부터 도 4d의 90도로 굽혀지는 공정에 있어서의 시이트 재료를 도시하는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c'''는 시이트 재료의 벤딩 중인 도 4a 내지 도 4d에서 5A-5C''' 선을 따라 실제로 취한 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시이트 재료의 평면도이다.
도 7은 약 90도 만큼 굽혀진 이후의 도 6d의 시이트의 평면도이다.
도 8은 도 7의 시이트 재료의 단면도이다.
도 8a는 도 8로부터 약 45도 회전되고 도 7의 8A-8A선의 평면을 따라 실제로 취한 도 7의 시이트 재료의 확대 단면도이다.
도 8b는 도 8로부터 약 45도 회전되고 도 7의 8B-8B선의 평면을 따라 실제로 취한 도 7의 시이트 재료의 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 슬릿을 갖는 시이트 재료의 평면도이다.
도 10은 약 90도 만큼 굽혀진 이후의 도 9의 시이트를 도시하는 측면도이다.
도 10a는 도 10의 10A-10A선의 평면을 따라 실제로 취한 횡단면도이다.
도 11은 본 발명에 따라 구성된 스트랩 형성 구조물을 갖는 시이트 재료의 또다른 실시예를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 11a는 신속 관통 레이저 컷팅 기술을 사용하여 형성되는 도 11에 도시된 구성의 슬릿을 도시하는 평면도이다.
도 12는 곡선 박스 비임 내측에 조립되고 벤딩 이전의 하나의 시이트 재료를 도시하는 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 대로의 두 개의 시이트 재료로 구성되는 곡선 박스 비임의 측면도이다.
도 14는 도 13 비임의 단면도이다.
도 15는 실린더 부재를 감싸도록 구성되며 스트랩 형성 구조물로 형성되는 시이트 재료의 평면도이다.
도 16은 실린더 부재를 감싸도록 장착되며 굽힘 라인을 따라 굽혀졌을 때의 도 15의 시이트 재료를 도시하는 사시도이다.
도 17은 본 발명에 따라 형성되는 시이트 재료를 사용하여 형성된 주름진 조립체의 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따라 형성되는 시이트 재료의 또 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 19는 벤딩 또는 폴딩 이전에 주름진 데크의 또다른 실시예를 구성하도록 사용되는 슬릿을 갖는 시이트의 평면도이다.
도 20은 도 19의 슬릿 시이트 재료를 사용하여 구성된 주름진 시이트 또는 데크의 사시도이다.
도 21은 도 20의 21-21선에 의해 실질적으로 한정된 확대 평면도이다.
도 21a는 도 19의 21A-21A선에 의해 실질적으로 한정된 확대 평면도이다.
도 22는 실린더 형태를 형성하는 도 19 및 도 20과 유사한 주름진 시이트를 사용하여 구성된 실린더형 부재의 개략적인 단면도이다.
도 23은 예측가능한 벤딩을 보장하도록 변위되는 혀부 또는 태브를 가지며 본 발명에 따른 슬릿을 갖는 시이트 재료의 확대 측면도이다.
도23a는 벤딩 중인 도 23의 시이트 재료를 도시하는 축소된 단면도이다.
도 24는 컴플러멘터리 각도로 벤딩 중인 시이트의 평면에 사선으로 각진 슬릿을 갖는 시이트 재료의 단면도이다.
도 25는 본 발명에 따라 배열된 릴 대 릴 시이트 슬릿팅 라인을 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 26은 3차원 구조물로 굽혀지고 압연되는 공정중이며 예를들어 도 25의 장치를 사용하여 슬릿되는 코일형 시이트 재료의 사시도이다.
도 27a 내지 도 27g는 횡방향지지 박스 비임으로 굽혀질 때의 본 발명에 따라 구성된 시이트 재료의 사시도이다.
도 28a 내지 도 28e는 전기 부품과 같은 부품을 지지하기 위한 섀시로 굽혀질 때의 본 발명에 따라 구성된 시이트 재료의 사시도이다.
도 29는 본 발명에 따른 슬릿 시이트의 낮은 힘에 의한 벤딩 또는 폴딩에 적합한 장비의 일 실시예를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 30은 본 발명의 시이트 벤딩 또는 폴딩 고정의 또 다른 실시예를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 31은 본 발명의 슬릿 시이트 재료를 위한 쌍방향 설계, 제조 및 조립의 일면을 나타내는 흐름도이다.
도 32a 내지 도 32e는 스텃 월/래더로 굽혀질 때의 본 발명에 따라 구성되는 시이트 재료의 사시도이다.
도 33은 본 발명에 따라 구성된 곡선의 주름진 데크 또는 패널의 사시도이다.
도 34a 내지 도 34e는 스윙 아웃지지 박스 비임으로 굽혀질 때의 스윙 아웃 지지를 포함하는 시이트 재료의 사시도이다.
도 35는 단일 슬릿 실시예를 포함하며 본 발명에 따른 시이트 재료의 평면도이다.
도 36은 롤러 하우징으로 굽혀질 때의 도 35의 시이트를 도시하는 사시도이다.
도 37은 상이한 굽힘 라인의 종점 슬릿 구서을 갖는 시이트 재료의 평면도이다.
첨부 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 바람직한 실시예와 관련하여 설명하지만, 본 발명을 이들 실시예에 한정하려고 하는 것은 아니라고 이해해야 한다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 대체예, 변경예 및 균등예들 포함하는 것이라고 이해해야 한다.
시이트 재료를 정밀하게 벤딩하기 위한 본 발명의 방법 및 장치는 선 출원이며 전반적으로 본 발명에 참조된 발명의 명칭이 시이트 재료의 정밀 벤딩 방법, 시이트 재료 및 제조 공정인 2002년 9월 26일자로 출원된 미국 출원 번호 10/256,870호, 및 발명이 명칭이 시이트 재료의 정밀 벤딩 방법 및 이를 위한 슬릿 시이트인 2000년 8월 17일자로 출원된 미국 출원 번호 09/640,267호의 슬릿팅 구성을 기초로 한다.
본 발명의 정밀하고 고강도 벤딩 공정 및 장치의 일실시예는 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다. 도 3에서, 시이트 재료는 복수의 벤딩 스트랩 형성 구조물로 형성되어 있는데, 이 경우에 슬릿은 굽힘 라인(45)을 따라 일반적으로 도면 부호 43으로 지칭되어 있다. 그러므로, 슬릿(43)은 단부 대 단부 이격된 관계로 종향으로 연장하여 한 쌍의 슬릿(43) 사이에 벤딩 웨브 또는 스트랩(47)을 형성한다. 도 3에서, 슬릿(43)에는 단부에 응력 감소 구조물, 즉 개구(49)가 제공되어서 벤딩 웨브(47)에 응력이 집중되는 것을 감소시키는 효과가 있다. 그러나, 도 3에서 확대된 개구와 같이 응력 감소 구조물이 본 발명의 정밀 벤딩 시스템의 장점을 구현하는데 필요하지 않다는 것을 이후의 설명으로부터 이해할 것이다.
그러나, 도 3에 도시된 슬릿(43)의 실시예에 대해, 슬릿 단부들 사이의 각각의 종방향 연장 슬릿은 굽힘 라인(45)에 대해 측방향 또는 횡방향으로 층져있다. 따라서, 슬릿(43a)과 같은 슬릿은 굽힘 라인(45))에 실질적으로 평행하게, 그리고 대향 측면에 근접하게, 바람직하게 균일한 거리로 위치되는 한 쌍의 종방향 연장 슬릿 세그먼트가 형성되어 있다. 종방향 슬릿 세그먼트(51,52)는 횡방향 연장 슬 릿 세그먼트(53)에 의해서도 연결되어 슬릿(43a)은 확대된 개구로 개방된 상호연결 통로를 따라 확대된 개구(49a)로부터 확대된 개구(49b)로 연장하며 종방향 연장 슬릿 세그먼트(51,52) 및 횡방향 슬릿 세그먼트(53)를 포함한다.
상기 층진 슬릿의 기능과 장점은 도 4a 내지 도 4d 및 그에 대응하는 도 5a 내지 도 도 5c를 참조로 가장 잘 이해되며, 도 3에 도시된 바와 같이 시이트 재료(41)의 벤딩 또는 폴딩은 다양한 단계들로 도시되어 있다. 도 4a에서, 시이트(41)는 필연적으로 도 3에 도시된 슬릿이다. 도 3과 도 4a 사이의 차이점은 도 3에서는 제거된 재료의 커프 폭 또는 단면이 도시된 반면에, 도 4a에서는 슬릿팅 나이프 또는 펀치에 의해 생산된 대로인 어떠한 커프없이 슬릿이 도시되었다는 점이다. 그러나, 벤딩 중의 효과는 슬릿의 대향 측면에 있는 재료가 벤딩 중에 상호결합하기에 커프 폭이 충분히 적은 경우에는 필연적으로 동일하다. 도 3에 사용된 것과 동일한 도면 부호가 도 4a 내지 도 5c에 사용될 것이다.
따라서, 시이트(41)는 도 4a에서 벤딩하기 이전에 평탄한 상태로 도시되어 있다. 종방향 연장 슬릿 세그먼트(51,52)가 도 4a에 도시되어 있으며 도 5a 내지 도 5c에는 횡단면도로 도시되어 있다. 시이트의 다양한 횡단면의 위치가 도 4a에 도시되어 있다.
도 4b에서, 시이트는 도 5a 내지 도 5c에 상세히 도시된 굽힘 라인(45)을 따라 조금 구부러져 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 슬릿(51,52)은 상부 에지를 따라 개방되어 있으며 굽힘 라인(45)을 넘어 연장하는 시이트부는 미국 특허 제 6,481,259 B1 및 미국 출원 번호 10/256,870호에 “태브”로서 언급되어 있 으며 본 발명에 따른 이후의 실시예와 일치시킬 목적으로 “립(55)”으로서 언급될 것이다. 립(55)의 하부 또는 바닥 측면 에지(51a,51b)는 립(55)과 대향하는 슬릿의 대향측면 상에 있는 시이트의 지지면(51b,52b)을 따라 조금 위로 이동한다. 립 에지(51a,52a)의 이러한 변위는 더 크게 구부러질 때, 예를들어 도 4c에 도시된 위치로 구부러질 때 시이트와 관련하여 상세히 도시되어 있다.
도 4c에서, 에지(51a,52a)는 굽힘 라인(45)의 대향 측면에 있는 시이트의 지지면(51b,52b) 상에서 조금 위로 이동되었음을 알 수 있다. 따라서, 벤딩 중에 슬릿의 대향 지지면(51b,52b)과 에지(51a,52a) 사이에 미끄럼 접촉이 있게 된다. 이러한 미끄럼 접촉은 종방향 슬릿 세그먼트(51,52)가 도 4a에 도시한 바와 같이 굽힘 라인(45)의 대향 측면 상에서 균등하게 이격된 위치에 형성되는 경우에 중심 굽힘 라인(45)의대향 측면상에서 균등한 위치에서 발생할 것이다. 또한 미끄럼 접촉은 셋팅 또는 본딩 이전에 윤할류, 접착제나 밀봉제에 의해 촉진될 것이다.
이러한 구조물의 결과는 굽힘 라인(45)의 대향측면에 균등하게 이격된 두 개의 실제 벤딩 지렛대(51a,51b,52a,52b)를 형성한다는 점이다. 립 에지(51a)와 지지면(51b)뿐만 아니라 립 에지(52a)와 지지면(52b)은 실제 지렛대들 사이에 놓이는 수직 지렛대 주위에 벤딩 웨브(47)의 벤딩을 생성하며 굽힘 라인(45) 위에 중첩되는 것으로 이해될 것이다.
90도 벤딩의 최종 결과가 도 4d 및 그에 대응하는 단면 5A''' 내지 5C'''로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 시이트 에지(52a) 및 바닥 측면 또는 표면(52c)은 지지면(52b)에 부분 중첩된 관계로 결합 또는 놓이고 지지된다. 유사하 게, 에지(51a) 및 바닥면(51c)은 중첩 상태로 면(51b) 상에 결합되고 놓인다(도 5b). 벤딩 웨브(47)는 도 5c에 상세히 도시된 바와 같이 웨브(47)의 표면47b)을 따라 소성 압축되고 웨브(47a)의 상부면을 따라 소성 변형되거나 연장된다.
도 4d의 굽힘 상태에서, 시이트 슬릿일 때 중심 라인 위로 연장하는 시이트의 립부, 즉 립부((55)는 지지면(51a,52b) 상에 놓인다. 도면에 도시된 구성에서 굽힘 라인을 따라 교대하는 이러한 에지 대 면 결합 및 벤딩 중의 지지는 벤딩 또는 폴딩 시에 더 큰 정밀도를 제공하며 서로 수직한 방향으로의 벤 딩 또는 폴딩시의 전단력에 더 큰 저항력을 갖는 벤딩 또는 폴딩 구조물을 제공한다. 따라서, 하중(La)(도 5a)은 지지 에지(52b) 상의 바닥면(52c) 및 에지(52a)의 중첩에 의해 지지될 것이다. 유사하게, 하중(Lb)(도 5b)은 벤딩 웨브(47)의 중간의 지지 에지(51b) 상의 표면(51c) 및 에지(51a)의 중첩에 의해 지지될 것이다.
이는 본 명세서에서 슬릿의 타측면의 실질적으로 전체 길이를 따라 재료에 의해 슬릿의 한측면의 실질적으로 전체 길이를 따라 재료를 지지하는 “에지 대 면” 결합으로서 지칭된다. 이는 시이트(41)가 90도 이상 구부러지거나 접히는 경우에, 에지(51a,52b)가 면(51b,52b)를 들어올리고, 하부면(51c,52c)이 면(51b,52b)의 하부 에지에 의해 지지된다는 것을 이해할 것이다. 시이트가 90도 이하로 구부러지면, 에지는 벤딩 시작의 거의 직후에 면과 여전히 결합되나 에지는 단지 면과 결합한다. 이러한 다른 측면 상에서 슬릿의 한 측면을 지지하는 것은 “에지 대 면”의 결합으로 지칭되며 명세서와 청구범위에서 사용된 대로 지지된다. 이후 설명하는 바와 같이, 면(51b)에 의한 에지(51a,52a)를 완전 지지하는 90도 아닌 벤드는 시이트에 90도가 아닌 각도로 시이트를 슬릿팅함으로써 달성될 수 있다.
벤딩 스트랩 또는 웨브(47)가 소성 변형의 결과로서 잔류 응력을 갖고 슬릿이 본 발명의 슬릿 기초 벤딩 시스템에서 벤드의 실질적인 부분이 함께 직접 결합되지 않게 하지만, 슬릿은 종래의 슬릿팅 또는 그루빙을 기초로 하는 도 1, 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b의 구조물의 강도를 초과하는 벤드 구조물에 실질적으로 추가의 강도를 제공하는 에지 대 면의 중첩을 제공하도록 형성 및 위치된다. 본 발명의 벤딩 스트랩은 벤드에 효과적인 예비 하중을 걸어서 실질적으로 전체 벤딩 공정에 걸쳐서, 그리고 벤드의 단부에서는 실질적으로 전체 슬릿 길이에 걸쳐서 에지 대 면 결합으로 슬릿의 측면들을 당기거나 클램핑 고정한다. 스트랩 내의 잔류 장력에 의해 벤드에 예비 하중을 가하는 것은 슬릿의 타측면에 베드로서 작용하는 면에 대해 예비하중을 가한다.
게다가, 에지가 슬릿의 길이의 실질적인 부분에 걸쳐서 면과 상호 결합하므로, 하중(La, Lb)은 도 2, 도 2a 및 도 2b의 종래 기술에서와 같이 벤딩 스트랩(47)을 압착하거나 더욱 소성 변형시키지 않는다. 본 발명의 벤드에 대한 로딩은 도 2, 도 2a, 및 도 2b 및 기틀린 등의 출원과 같은 종래 기술에서 초래되는, 트위스트 및 고 응력 스트랩의 횡단면 연결 영역 보다는 본 발명의 에지 대 면에 의해 즉시 지지된다.
그러므로, 본 발명의 측면으로 층진거나 엇갈린 슬릿을 사용하는 실시예는 실질적인 장점을 초래한다. 첫째로, 종방향 연장 슬릿 세그먼트(51,52)의 측면 위치는 굽힘 라인(45)의 각각의 측면에 정밀하게 위치되어, 그 결과로서 굽힘 라인의 대향 측면에서, 그리고 대향 측면으로부터 등거리로 두 개 실질적인 지렛대가 생겨 수직 지렛대 주위에서 구부러짐이 발생한다. 이러한 정밀 벤딩은 CNC 제어기에 의해 구동되는 컷팅 장치에 의해 슬릿 위치가 매우 정밀하게 제어되므로 누적 허용공차 에러를 감소시키거나 제거한다.
또한, 프레스 브레이크는 시이트 또는 존재하는 벤드, 또는 기타 특징들의 에지를 인덱싱 오프하여 정상적으로 구부러진다. 이는 프레스 브레이크를 사용하여 시이트 에지 특징을 각지게 벤딩하는 것을 어렵게 한다. 그러나, 시이트 에지의 어떤 특징들에 대해 각지게 정밀 벤딩하는 것은 본 발명의 슬릿팅 공정을 사용함으로써 용이하게 달성될 수 있다. 추가로, 결과적인 벤트 시이트는 본 발명의 슬릿 구성에 의해 생성된 중첩 에지 및 면들이 그와 같은 하중에 대해 시이트를 지지하기 때문에 서로 수직인 축에 따른 하중 및 전단 응력에대한 강도를 실질적으로 개선한다.
도 3 내지 도 5c'''에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 벤드 라인에 대하여 실질적으로 수직한 스트랩(47)의 정밀한 벤딩을 구현한다. 이러한 벤딩 스트랩의 배향은 스트랩의 외측면 또는 상면을 따른 상당한 소성 신장과 아울러, 스트랩의 내측면 또는 하면을 따른 상당한 압축을 야기한다. 상대적으로 짧은 수직 스트랩에서 발생하는 벤드는 도 1 내지 도 1b의 수직 스트랩의 벤드와 유사하지만, 도 3 내지 도 5c'''에서, 일 평면의 립(55)은 증가된 휨 강도로 인하여 다른 평면의 페이스와 관련하여 연동 또는 상호결합된다.
도 2 내지 도 2b에 도시된 종래의 기술은 벤드 라인에 대하여 평행한 연결 스트립(34)에 관한 것으로, 스트랩의 상당한 소성 비틀림 변형을 야기한다. 또한, 이러한 소성 비틀림 변형은 벤드 라인 주변 물질의 미세구조를 상당히 변화시킨다. 또한, 상기 스트랩은 시이트의 대향면을 슬릿의 길이에 걸쳐서 상호결합된 관계로 완전히 클램핑하지 않는다. 또한, 도 3 내지 도 5c'''에서, 스트랩 폭은 슬릿(51,52)간의 조그(jog) 거리와 무관하게 변화될 수 있음으로써, 휨강도의 설계에 있어서 더 큰 유연성을 실현할 수 있다.
도면에는 시이트 재료가 90도 벤딩된 것으로 도시되어 있으나, 슬릿 시이트가 90도 이상 또는 이하로 벤딩된다면, 본 발명의 모든 실시예에 개시된 모든 장점이 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 벤드 라인을 가로질러 연장된 립은 작은 벤드 각도로 시작되는 대향면상으로 슬라이드하여 결합되며, 그러한 지지 및 결합은 90도를 더한 큰 벤드 각도로 계속된다.
도 3 내지 도 5c'''의 실시예는 상대적으로 취성의 시이트 재료와 함께 사용하기에 적합한 것으로 밝혀졌다. 재료가 더 경하고 취성이 약할수록, 제 2 실시예가 바람직하다.
도 6 내지 도 8b에 도시된 본 발명의 실시예에서, 시이트 재료를 슬릿의 양면상에서의 상호 결합된 관계로 클램핑하는 슬릿 구조가 채용되며, 이는 또한 벤딩 스트랩 소성 변형과 스트랩의 잔류 응력을 저하시킨다. 또한, 본 실시예는 스트랩 폭이 슬릿간의 조그 거리와 무관하게 변화될 수 있도록 하며, 벤드 라인의 대향면상에서 시이트 재료의 연결부분에 약한 응력 집중으로 인하여, 벤드 라인으로부터 스트랩 폭이 양방향으로 증가될 수 있도록 한다.
벤드 라인에 대하여 경사진 벤딩 스트랩이 채용되며, 이는 도 3 내지 도 5c'''의 짧은 스트랩 길이에 비해 스트랩 길이가 증가될 수 있도록 한다. 또한, 도 3 내지 도 5c'''의 경우와 같이, 순수하게 벤딩에 의해서라기 보다는, 비틀림에 의해 소성 변형이 부분적으로 이루어지나, 비틀림의 정도는 도 2 내지 도 2b의 평행 스트랩에 비해 크게 저감된다. 또한, 슬릿의 대향면상의 재료 립은 실질적으로 슬릿 전체 길이에서의 페이스와 상호결합됨으로써, 로딩시 실질적으로 추가적인 스트랩 응력은 발생하지 않는다.
또한, 도 6 내지 도 8b에 도시된 실시예에서, 슬릿 구조는 벤딩 과정에서 슬릿의 대향면상의 재료간의 연속적인 슬라이딩 상호결합을 발생시키며, 상호결합은 중앙으로부터 단부측으로 슬릿을 따라 진행한다. 슬릿의 일면의 페이스는 벤딩과정에서 슬라이딩 지지를 위한 베드 역할을 하며, 이는 밴딩 스트랩의 보다 균일하고 응력이 약한 벤딩을 유발한다. 따라서, 도 6 내지 도 8b에 도시된 실시예는 열처리된 6061 알루미늄 또는 심지어 일부 세라믹과 같이 취성이 약한 시이트 재료 및 폭이 두꺼운 시이트 재료와 함께 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 8b을 참조하면, 벤딩되거나 절첩되는 시이트 재료(241)는 벤드 라인(245)를 따라 슬릿(243)과 같은 복수의 길이방향으로 연장된 벤딩 스트랩 형성 구조를 구비하도록 형성된다. 선택적으로, 각각의 슬릿(243)은 시이트의 부항 방향에 따라 슬릿(243)으로 역전파하는 응력 균열을 야기하게 되는 확대된 응력 해제 단부 개구(249) 또는 곡선형 단부 영역(249a)을 구비한다. 알 수 있는 바와 같이, 도 6 및 도 8b의 실시예의 슬릿은 단차가 형성되지 않았으나, 벤드 라인(245)상에 중첩되는 가상의 지렛대를 중심으로 기울어진 벤딩 스트랩(247)의 벤딩 및 비틀림을 유발하도록 구성된다. 조그 거리와 절단 폭의 선택을 포함하여, 상기 슬릿의 구조 및 위치는 슬릿의 대향면상의 시이트 재료가 벤딩과정중에 에지에 대한 페이스의 상호 결합 관계가 되도록 한다. 가장 바람직한 에지에 대한 페이스의 상호결합은 벤딩이 종료할 때까지 이루어진다. 그러나, 조그 거리와 절단(kerf)은 단지 벤딩의 시작에서만 에지에 대한 페이스의 상호결합이 발생하도록 선택되며, 이는 정밀한 벤딩을 보장한다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이, "벤딩 과정중"이란 표현은 벤딩의 임의의 단계에서 에지에 대한 페이스의 상호결합을 포함하는 것을 의미한다.
도 6 내지 도 8b 및 도 9 내지 도 10a에 도시된 실시예는 단차가 형성되지 않았지만, 도 6 내지 도 8b 및 도 9 내지 도 10a의 실시예의 사선형 스트랩은 도 3 내지 도 5c의 단차형 슬릿 구조와 함께 결합될 수 있다. 따라서, 단차형 슬릿의 일단부 또는 양단부가 사선형 또는 곡선형일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 벤드 라인(245)에 인접하여 그 대향면에 긴 슬릿(243) 쌍이 위치됨으로써, 상기 벤드 라인의 대향면상의 이웃한 긴 슬릿의 단부(251) 쌍이 벤딩 웨브, 스플라인 또는 스트랩(247)을 형성하게 되며, 이는 벤드 라인(245)를 사선형으로 가로질러 연장될 수 있다. 도 11과 관련하여 하기된 바와 같이, "사선" 및 "사선형"은 스트랩의 중앙 종축이 90도 이외의 각도로 벤드 라인과 교차함을 의미한다. 따라서, 각각의 슬릿 단부(251)는 벤드 라인(245)으로부터 발산함으로서, 스트랩의 중심선은 경사지거나 사선이 되며, 벤딩과 아울러 비틀림이 발생한다. 본 발명에 따른 벤딩에 영향을 미치는 필수조건은 아니지만, 슬릿(243)은 벤드 라인(245)을 따라 길이방향으로 중첩된다.
벤딩 스트랩(34)을 형성하는 영역에서 벤드 라인과 평행한 도 2 내지 도 2b의 슬릿(31) 및 종래 기술인 Gitlin 등의 출원과는 달리, 벤드 라인(245)로부터 슬릿(243)의 발산은 도 2 내지 도 2b 및 Gitlin 등의 출원에 존재하는 극한의 비틀림을 필요로 하지 않는 사선형 벤딩 스트랩을 야기한다. 또한, 벤드 라인(245)로부터 슬릿(243)의 발산은 스트랩이 나머지 시이트(241)와 연결될 때 스트랩의 폭 치수가 증가되도록 한다. 이러한 폭의 증가는 벤드에서의 부하 전달을 조장함으로써, 응력 집중을 저감하고, 스트랩의 피로 저항을 증대시킨다.
제 1 실시예와 같이, 슬릿 커프스(243)는 바람직하게 소정의 폭 치수를 갖고, 슬릿간의 벤드 라인에서의 횡단 조그 거리는 벤딩과정중에 슬릿의 대향면에서의 시이트 재료의 상호결합을 유발하는 치수를 갖는다. 따라서, 슬릿(243)은 나이프로 제조될 수 있으며, 본질적으로 제로 커프를 갖거나, 벤딩되는 시이트의 두께에 따라 상호결합을 형성하는 더 큰 커프를 가질 수 있다. 가장 바람직하게, 커프 폭은 재료 두께의 약 0.3 배 이하이며, 조그 거리는 재료 두께의 약 1.0 배 이하이다.
도 3 내지 도 5c의 실시예와 같이, 립부(253)가 벤드 라인(245)을 가로질러 슬릿(243)까지 연장된다. 상기 재료 두께에 비해 커프 폭과 조그 거리가 벤딩 과정중에 슬릿의 양면간의 접촉을 방지할 정도로 크지 않다면, 상기 립(253)은 슬릿(243)의 타측의 텅(260)의 페이스(255)을 타고 올라가지 않는다.
상기 텅(260)의 립부(253)와 페이스(255)간의 접촉이 발생하지 않을 정도로 커프 폭과 조그 거리가 크다면, 벤딩되거나 절첩된 시이트는 사선형 벤딩 스트랩의 개선된 강도의 잇점을 갖게 되지만, 그 경우, 벤딩을 위한 실제 지렛대가 존재하지 않음으로써, 벤드 라인(245)을 따른 벤딩은 덜 예측가능하며 덜 정밀하다. 이와 유사하게, 상기 스트랩 형성 구조가 시이트 재료를 관통하지 않는 그루부(243)라면, 상기 그루브는 사선형이며 고강도의 벤딩 스트랩을 형성하게 되지만, 상기 그루브가 벤딩과정중에 관통하여 슬릿이 될 정도로 깊지 않다면, 벤딩과정중에 에지에 대한 페이스의 슬라이딩은 발생하지 않는다. 그러므로, 아치형 또는 발산형의 그루브 실시예의 벤딩 스트랩은 에지-대-면 벤딩이 발생하지 않는다면 스트랩 강도를 개선시킬 것이다.
커프 폭이 너무 넓어 텅(260)의 페이스(255)와 립(253)의 상호결합이 형성되지 않음에 따른 또 다른 문제점은, 벤딩된 시이트의 양면간에 작은 아치형 각도를 형성할 정도로 벤드가 상대적으로 크지 않다면, 완성된 벤딩 시이트 재료가 슬릿 페이스상에 지지된 립 에지를 갖지 않는다는 것이다. 종래의 슬릿팅 방법과 관련하여 전술한 바와 같이, 이는 로딩시 벤딩 스트랩의 즉각적인 응력을 유발한다. 이 문제는 종래 기술과 같이 도 6 내지 도 8b의 스트랩 구조에서 심각하지는 않지만, 바람직한 형태는 커프 폭과 조그 거리가 실질적으로 전체 벤딩 프로세스에서 립과 텅 페이스의 상호결합을 보장하도록 선택되는 것이다.
또한, 상기 슬릿(243)이 실제로 벤드 라인상에 또는 벤드 라인을 가로질러 존재하는 것이 가능하며, 이는 실제 지렛대 페이스(255)와 그를 따라 슬라이딩하는 립(253)의 에지의 균형된 위치 결정으로부터 정밀한 벤딩을 유발한다. 벤드 라인(245)를 가로질러 형성되는 슬릿(243)의 잠재적 단점은 에지(257)과 페이스(255) 사이에 공극이 잔존하게 되는 것이다. 그러나, 공극은 차후의 용접, 납땜, 접합, 접착제 충진을 실시하기 위하여, 또는 배기를 위해 공극이 필요한 경우라면, 허용가능할 수 있다. 차후의 벤드 보강이 채용되는 경우, 공극을 생성하는 슬릿의 위치 결정은 본 발명의 바람직한 특징이다. 그러나, 충진되지 않은 공극은 벤드의 모든 내부하 조건을 소성 변형된 스트랩(247)의 연결 구역 또는 단면 영역에서, 회전을 제외한 모든 자유도로 평가하게 되는 경향이 있다. 또한, 공극이 없이 에지에 대한 페이스의 결합을 형성하도록 벤드 라인을 가로지르는 슬릿을 스케일링하는 것도 가능하다.
도 7, 도 8, 도 8a 및 도 8b는 벤드 라인(245)을 따라 90도로 벤딩되는 시이트(241)를 도시한 도면이다. 도 8a 및 도 8b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 립(245)의 내측 에지(257)는 슬릿의 대향면상의 텅(260)의 페이스(255)상에서 상방향으로 슬라이딩하며, 그 위에서 상호결합되어 지지된다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 수직력(FV)이 페이스(255)상에서의 에지(257)의 중첩에 의해 지지된다. 이와 유사하게, 도 8b에 도시된 바와 같이, 수평력(FH)이 페이스(255)상에서의 에지(257)의 중첩에 의해 저항된다. 종래 기술인 도 1a, 도 1b 및 도 2a, 도 2b와 도 8a 및 도 8b를 비교하면, 전체 구조의 강도와 관련한 본 발명에 따른 벤딩 방법과 슬릿 구조의 차이점을 명료하게 알 수 있다. 반대로 경사진 방향으로 기울어진 사선형 밴딩 스트랩과 슬릿을 따라 교번하여 중첩된 에지에 대한 페이스 지지의 결합은 종래의 슬릿 구조보다 정밀할 뿐만 아니라 잔류 응력이 더 작으며 강도가 더 높은 벤딩 및 비틀림이 형성될 수 있도록 한다.
그러나, 벤딩 스트랩을 반대 방향으로 기울이는 것은 본 발명의 많은 장점을 수득하기 위해 필요한 것은 아니다. 시이트(241)가 등방성 재료인 경우, 스트랩의 종단 중심축을 교호하여 기울이는 것은 응력을 제거하게 된다. 상기 시이트 재료가 등방성이 아니라면, 사선형 스트랩을 동일한 방향으로 기울이는 것은 재료의 바람직한 입자 효과를 제거하기 위해 사용될 수 없다. 선택적으로, 등방성 시이트 재료에 있어서, 스트랩을 동일 방향으로 기울이는 것은 벤드 라인의 대향면에서 시이트의 일부의 벤드 라인을 따라 상대적 변위를 야기할 수 있으며, 이러한 변위는 억지끼워맞춤과 같은 제 3 평면과의 잠금 결합을 야기하거나 또는 측면 변위량만큼의 탭 및 슬롯 삽입이 야기하기 위해 사용될 수 있다.
상기 사선형 슬릿은, 슬릿이 종료되거나 스트랩이 시이트의 나머지에 연결되는 지점에서 스트랩 재료의 잔류 응력이 저하되는 영역에서 밴딩 및 비틀리는 형상을 갖는다. 따라서, 균열의 전파는 저하되며, 슬릿 단부에서 확대된 개구 또는 컬(curls)이 덜 필요하게 된다. 최종 구조물이 주로 정적 부하용이거나 부하가 전혀 가해지지 않을 것으로 예상된다면, 사선형 스트랩을 형성하는 아치형 슬릿에 응력 감소 말단이 필요하지 않다.
또한, 슬릿이 서로로부터 측방향으로 이격되는 조그 거리를 증가시키지 않고 스트랩(247)의 폭을 변화시키기 위하여 벤드 라인(243)을 따라 슬릿(243)이 변위될 수 있음을 알 수 있다. 역으로, 상기 슬릿(243)간의 조그 거리는 증가될 수 있으며, 상기 슬릿은 동일한 스트랩 두께를 유지하기 위하여 길이방향으로 변위될 수 있다. 명백하게, 모든 변화는 응용예에 적합하도록 스트랩 폭과 길이를 설계하기 위하여 이루어질 수 있다.
일반적으로, 슬릿으로부터 슬릿까지의 횡단 거리의 비 또는 벤드 라인까지의 하나의 슬릿의 거리의 2배를 "조그"라 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 재료 두께에 대한 조그 거리의 비는 1 미만이다. 즉, 일반적으로, 조그 거리는 하나의 재료의 두께보다 작다. 보다 바람직한 실시예는 0.5 재료 두께보다 작은 조그 거리 비를 사용한다. 보다 더 바람직한 실시예는 사용된 특정 재료의 특성 및 스트랩의 폭 및 커프 크기에 따라 약 0.3 재료 두께의 조그 거리 비를 사용한다.
벤딩 스트랩(247)의 폭은 시이트를 벤딩하는데 필요한 힘의 양에 영향을 주며, 벤드 라인(245)으로부터 멀리 슬릿(243)을 움직이거나 또는 슬릿의 위치를 길이방향으로 변위시키거나 또는 이들 모두에 의해서 변화될 수 있다. 일반적으로, 사선형 벤딩 스트랩(247)의 폭은 바람직하게 벤딩되는 재료의 두께보다 더 크도록 선택되지만, 재료 두께의 약 0.5 내지 약 4배의 스트립 두께가 사용될 수 있다. 더 바람직하게, 상기 스트랩 폭은 재료 두께의 약 0.7 내지 2.5배이다.
그러나, 본 발명의 일 실시예는 시이트의 벤딩이 휴대용 공구 또는 비교적 낮은 전력의 공구를 이용하여 이루어질 수 있도록 된 슬릿 구조를 갖는다. 따라서, 벤딩 공구는 벤딩 스트랩(247)을 벤딩 및 비틀만큼의 힘만 필요하며, 벤드의 위치를 제어할만큼의 충분한 힘이 필요한 것은 아니다. 이러한 제어는 벤드의 위치를 제어할만큼 충분한 힘으로 벤딩되는 재료를 클램핑하는 프레스 브레이크와 같은 동력 기계에 필요하다. 그러나, 본 발명에서, 벤드의 위치는 실제 지렛대, 즉 벤드 라인의 대향 측면에서 페이스(255)상에서 피벗하는 에지(257)에 의해 제어된다. 따라서, 벤딩 공구는 스트랩(247)의 벤딩에만 영향을 줄 수 있고 벤드의 위치 결정에는 영향을 주지 않는 것이면 족하다. 이는 고강도의 전력 공구를 쉽게 이용할 수 없는, 예를 들면 야외 또는 제조 현장, 그러한 고전력 설비를 갖지 않은 제조자의 경우에는 매우 중요하다. 또한, 이는 골판지 벤딩 머신, 블래더, 진공 밴딩, 절첩 바를 구비한 유압 인입 실린더 및 형상기억 벤딩 재료와 같은 저전력 시이트 밴딩 설비가 금속 시이트를 벤딩하는데 이용될 수 있도록 하며, 이에 대해서는 다음에 상술하기로 한다. 또한, 구조물 자체의 형상으로 인하여 동력 벤딩 설비에 대한 물리적 접근이 불가능한 구조물의 제조에서 강력하고 정확한 벤딩은 중요하다. 특히, 3차원 구조물의 밀봉 및 래치에 필요한 벤드에 적용된다.
슬릿 단부(251)의 가장 바람직한 형태는 벤드 라인(245)로부터 아치형으로 발산되는 것이다. 실제로, 각 슬릿은 도 9, 도 10 및 도 10a에 도시되고 하기된 바와 같이 연속적인 원호로서 형성될 수 있다. 원호는 슬릿 측면의 재료가 슬릿의 중앙에서 시작되어 슬릿의 단부로 전파하는 아치형 경로를 따라 텅의 페이스 측면을 완만하고 점진적으로 위로 올리도록 한다. 이는 벤딩과정중에 페이스(255)에 에지(257)가 걸릴 위험을 감소시키며, 따라서 벤딩 스트랩에 응력이 덜 발생한다. 또한, 절단 자유면의 큰 반경은 응력 집중을 덜 유발한다. 도 6 내지 도 8b의 구조에서, 슬릿(243)의 중심부는 벤드 라인(245)에 대해 실질적으로 평행하다. 약간 비평행한 배향은, 특히 벤드 라인 일측에서 균형을 이룬다면, 허용가능하며 본원에 개시된 결론을 구현한다.
또한, 단부(251)가 벤드 라인(245)로부터 슬릿(243)의 중심 및 벤드라인에 대해 직각으로 발산하도록 형성하는 것도 가능하다. 이는 슬릿이 길이방향으로 중첩되지 않는다면, 비사선형이 될 수 잇는 벤딩 스트랩을 형성하게 된다. 이 방법의 단점은 벤딩 스트랩(247)이 균일하고 안정적으로 벤딩되지 않음으로써 벤드 위치의 정밀도에 영향을 준다는 것이다. 또한, 그러한 형상은 스트랩의 비틀림을 제거하여, 벤드의 내외경에서 심각한 응력 집중 지점을 유발하며, 에지에 대한 에지의 결합 정도를 제한할 수 있다.
본 발명의 모든 실시예에서 벤딩 스트랩은 먼저 탄성 변형되며, 그 후, 소성/탄성 물질에서 소성 변형된다. 본 슬릿 발명은 소성 변형하지 않는 탄성 변형가능한 플라스틱과 함께 사용될 수도 있다. 그러한 재료는 벤딩되거나 절첩된 상태로 고정됨으로써, 탄성적으로 벤딩된다. 단지 탄성 변형만이 발생하도록 하기 위하여, 벤딩 스트랩이 벤딩 라인에 대하여 작은 각도, 가장 바람직하게는 26도 또는 그 이하의 각도를 이루는 중심 종단 스트랩축을 구비하도록 형성됨이 바람직하다. 각도가 낮으면 낮을수록, 발생하는 비틀림은 더 높고, 발생하는 밴딩은 더 낮게 된다. 또한, 각도가 낮으면 낮을수록, 발생하는 벤딩 반경은 더 높다. 강성 폴리머, 강성 금속, 보다 유연한 세라믹 및 기타 다른 조성물과 같이 소성적으로 적절하게 변형되지 않는 강성 재료는 탄성 체계에서 큰 벤딩 반경을 견딜 수 있다. 또한, 이들은 긴 재료 스트랩에 걸쳐 분포되는 비틀림 스프링 작용을 견딜수도 있다. 낮은 각도의 스트랩은 모든 양태를 제공한다.
그러나, 소성 변형된 시이트의 벤딩 종료시, 페이스(255)에 대해 에지(257)를 끌어내리는 소정의 탄성 변형이 남게 되며, 슬릿의 대향면의 재료간의 상호결합을 유지하는 잔류 탄성 클램핑력을 유발하게 된다. 따라서, 벤딩되는 시이트의 탄성은 지지면에 대하여 중첩된 시이트 에지를 프리로드 또는 스너그 다운(snug down)함으로써 벤드에서의 강도를 보장하며 벤드의 로딩시 벤딩 스트랩의 증가하는 응력을 저감한다.
도 9, 도 10 및 도 10a에 도시된 실시예는 도 6 내지 도 8b와 관련하여 설명한 사선형 스트랩 실시예의 특수한 경우이다. 여기서, 상기 사선형 스트랩은 완전한 아치형 슬릿(443)에 의해 형성된다. 원형 세그먼트와 같이 도시된 이 슬릿 구조는 더 두껍고 취성이 약한 금속 시이트, 예를 들어 티타늄 및 3/4인치 강판을 벤딩하는데 특히 적합하다.
구형 또는 원형 슬릿(443)이 벤드 라인(435)의 대향 측면상의 시이트(441)에 형성되는 경우, 슬릿(443)까지 벤드 라인(445) 위로 연장하는 시이트의 립부(453)는 벤딩의 시점에서 각 아치형 슬릿의 중심에서 텅(470)의 페이스(455)로 슬라이딩하기 시작한다. 그 다음, 스트랩(447)이 비틀리고 벤딩될 때, 상기 립부(453)는 각 슬릿의 중심으로부터 텅 페이스(455)로 슬릿 단부를 향하여 점진적으로 부분적으로 슬라이드한다. 상기 대향 페이스로의 립의 점진적인 슬라이딩은 슬릿 단부(449)에 응력을 덜 가하게 되며, 따라서 슬릿이 직선형 중앙부를 갖고 전체 직선부 위로 페이스를 동시에 상방향으로 슬라이딩하는 도 6 내지 도 8b의 실시예보다 취성이 덜하며 더 두꺼운 재료의 벤딩에 더 적합하다.
도 10의 슬릿 단부(449)는 응력 해제 개구(249) 또는 도 6 내지 도 8의 반경 단부(249a) 또는 도 11의 곡선형 단부를 갖지 않지만, 슬릿(443)은 보다 경제적으로 절단되거나 시이트 스톡을 형성하게 된다. 또한, 스트랩(447)의 변형은 벤딩과정중에 보다 점진적이며 따라서 응력 집중은 저감된다. 물론, 이는 증가하는 스트랩 폭과 함께 하중 힘 및 휨력을 낮은 응력 집중으로 시이트의 나머지 부분에 보다 균일하게 전달한다.
본 시이트 슬릿팅 및 그루빙 발명의 다양한 실시예는 지금까지 실현되지 못하였던 설계 제조상의 잇점이 구현될 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 시이트 스톡 성형기술을 이용함으로써, 캐드 설계, 쾌속 성형법 및 "픽 앤드 플레이스" 조립체와 같은 설계 및 제조기술의 모든 장점이 실현될 수 있다. 또한, 용접과 같은 표준 제조기술이 본 발명의 스트랩 형성 구조를 이용함으로써 크게 향상될 수 있다.
본 발명에 따라 형성된 시이트를 사용하는 많은 장점이 용접과 같이 기본적인 제조기술과 연관되어 설명될 수 있다. 본 방법을 이용한 시이트 벤딩은, 예를 들어, 지그와 같은 복수의 부품을 취급하는 것과 연관된 제조상의 문제점을 피할 수 있다.
또한, 슬릿팅이 채용된 본 발명의 벤드 시이트는 슬릿을 따라 용접될 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 페이스(455)와 탭(453)의 단부 표면(457)은 용접에 이상적인 V자형 단면을 형성한다. 도 10a에 도시된 바와 같이 슬릿(443)을 따라 땜납(460)(점선)을 위치시킴에 있어서 연마 또는 기계가공이 필요하지 않다. 또한, 실제로, 슬릿의 대향 측부에서 시이트의 측부의 에지대 페이스의 결합은 용접과정중에 시이트부를 함께 유지하고 열유도 좌굴을 감소시키기 위한 지그 또는 픽스쳐를 제공한다. 따라서, 준비 시간이 크게 감소되며, 본 슬릿팅 프로세스에 의해 얻어지는 치수 정밀도는 용접 단계에서 유지된다. 상기 아치형 슬릿은 로보트 용접을 위하여 용이하게 감지되는 형상적 피쳐를 제공한다. 또한, 많은 접착제에 있어서 열 변형이 통상적으로 심각한 문제가 아닐지라도, 이러한 장점은 용접, 납땜 및 접착제 충진과 함께 발생한다.
용접, 납땜, 경화, 화합물 또는 접착제의 식재에 의한 슬릿의 충진은 본 발명의 벤딩 시이트가 유체 또는 유동성 재료를 유지하는 봉입물로 형성될 수 있도록 한다. 따라서, 벤딩 시이트 봉입물은 유체 밀봉 몰드를 형성하기 위해서도 사용될 수 있으며, 상기 시이트는 몰딩후 제거되거나 적소에 유지된다.
사선형, 특히 곡선형 그루브 또는 슬릿을 사용하는 중요한 잇점중 하나는 완성된 벤딩 스트랩이 나머지 시이트 재료에 접촉하는 지점에서 발산한다는 것이다. 따라서, 도 10의 스트랩(447)의 영역(450)은 슬릿 단부(449)와 다음 슬릿(443) 사이에서 횡으로 발산한다. 이러한 발산은 각 단부에서 스트랩(447)의 응력을 발산되거나 비집중되는 방식으로 시이트의 나머지로 전달 또는 운반하게 된다. 슬릿의 원호 또는 반경이 감소됨에 따라, 발산은 증대되며, 벤드를 가로지르는 스트랩 응력 전달의 독립된 재단을 다시 가능하게 한다. 이러한 재단은 스트랩 폭, 조그 거리 및 슬릿 커프중 하나 또는 그 이상의 변화와 결합하여 벤드의 강도에 더 영향을 미칠 수 있다. 이 원리가 도 11의 그루브상의 슬롯 설계에 채용되었다.
도 6 내지 도 8 및 도 9 내지 도 10의 실시예의 사선형 벤딩 스트랩이 벤딩 구조물의 전체 강도 및 피로 저항을 실질적으로 개선하며, 스트랩 형성 구조물이 아치형 슬릿의 형태를 취한다면, 특히 피로와 연관된 개선이 이루어질 수 있음이 실험에 의해 밝혀졌다. 본원에 사용된 바와 같이, "아치형" 쉘은 원호 및 길이방향으로 연결된 서로 다른 반경의 일련의 법선 원호를 의미한다. 바람직하게, 상기 아치형 슬릿 또는 그루브는 도 11에 도시된 바와 같이 (시이트 두께에 비하여) 상대적으로 큰 반경을 갖는다. 따라서, 시이트 재료(541)에는 벤드 라인(543)을 따라 참조번호 542로 표시된 복수의 연결된 대형 반경의 아치형 슬릿이 제공된다. 바람직하게, 아치형 슬릿(542)은 벤드 라인(543)을 따라 이웃한 슬롯의 중심간에 측정된 오프셋 거리만큼 길이방향으로 엇갈리거나 오프셋되며, 선택적으로 본 발명의 다른 실시예와 관련하여 전술한 방식으로 벤드 라인(543)의 대향 측부에 존재하게 된다. 아치형 슬릿(542)은 벤딩 스트랩(544)인 연결 영역과, 슬릿(542)에 의해 제공된 단절 영역을 형성한다. 도 11에서 오직 우측 슬릿(542)만이 커프 또는 슬릿 두께를 나타내며, 나머지 슬릿(542)은 개략적으로 도시되거나 커프가 없는 나이프에 의해 형성된 슬릿 형태를 취한다.
길이방향으로 이웃한 슬릿(542)은 그들 사이에 벤딩 스트랩(544)을 형성하며, 이들은 전술한 바와 같이 본 실시예에서 벤딩 라인(543)에 대하여 사선형이며 교호하는 방향으로 기울어진 것으로 도시되어 있다. 각각의 슬릿(542)은 아치형 슬릿의 중심점(547)로부터 벤딩 라인(543)으로부터 발산하는 중앙 아치형부(546)을 갖는다. 또한, 유리하게, 단부(548)는 원호부(549)를 따라 뒤로 연장하는 스마일을 만드는 훨씬 더 작은 곡률반경을 가진 아치형이 될 수 있으며, 내측 원호부(551)에서 최종적으로 종료한다.
따라서, 벤딩 스트랩(544)는 아치형 단부(548)에 의해 스트랩의 단부와 벤딩 라인(543)의 일측의 원호부(546)에 의해 형성됨을 알 수 있다. (도 11에 도시된 길이방향으로 이웃한 슬릿의 좌측 쌍에서) 최소 스트랩 폭은 아치형 슬릿부(546) 사이의 화살표(552)에서 발생한다. 중심 라인(553)이 스트랩의 최소 폭에서 화살표(552)로 표시되어 있다면, 상기 중심 라인은 대략 최소 스트랩 폭(552)에서 벤드 라인(543)을 가로지름을 볼 수 있다. 스트랩(544)은 최소 스트랩 폭(552)으로부터 양방향으로 길이방향 스트랩 축(553)으로부터 발산한다. 따라서, 벤드 라인(543)의 일측의 시이트의 부분(554)은 스트랩(544)에 의해 벤드 라인(543)의 대향 측부의 시이트의 제 2 부분(556)에 연결된다. 상기 최소 폭 평면(552)으로부터 양방향으로 증가하는 스트랩(544)의 폭으로 인하여, 스트랩은 응력을 크게 저감하고 피로 저항을 증대시키는 방식으로 벤드 라인을 가로지르는 개별 시이트 부분(554,556)에 연결된다.
추가의 설명을 위하여, 스트랩(544a)은 그 중심의 길이방향 스트랩 축(553)을 따라 증가하는 스트랩 폭을 나타내도록 빗금으로 표시되어 있다. 계속 증가하는 스트랩 폭에 의한 시이트부(554)와 유사하게 증가하는 스트랩 폭에 의한 시이트부(556)를 결합하는 것은 응력을 감소시키게 된다. 벤드 라인(543)에 대하여 빗각으로 스트랩(554)의 중심 종축(553)을 배향함으로써, 스트랩이 비틀림만 되는 대신 비틀림과 아울러 벤딩되게 만들며, 이 또한 스트랩의 응력을 줄이게 된다. 시이트에서의 응력은 연결된 스트랩 재료를 통하여 벤드를 가로질러 흐르게 된다. 피로 파괴의 주요 원인인 주기적인 인장 응력은 비틀리면서 벤딩된 스트랩을 통하여 대형 반경의 원호(546,549)에 대체로 평행하게 흐른다. 원호(551,548)의 소형 반경은 원호(546,549)의 주요 응력 저항 자유면으로부터 원만한 전이를 제공하지만, 그 자체는 상당한 응력 흐름을 경험하지는 않는다. 이에 따라, 상기 아치형 슬릿은 응력장 흐름에서 (재료 두께에 비하여)대형 반경 원호만을 위치 결정하는 방식으로 훨씬 더 소형의 원 또는 원호에 의해 함께 결합된 매우 큰 원으로 이루어진 유사부이며, 슬릿이 형성되는 절첩 라인으로부터 떨어진 부평면으로 깊이를 최소화하는 커넥터로서 더 작은 반경의 원호를 사용한다. 따라서, 도 6 내지 도 8 및 도 9 내지 도 10의 실시예의 피로 조건에서 가능하게 발생하는 바와 같이, 응력에 의해 유발되는 미세 균열이 가장 빈번한 슬릿 단부는 하나의 슬릿으로부터 다른 슬릿으로 벤드의 길이를 따라 전파되지 않는다.
또한, 밴딩 스트랩 형상은 벤드를 가로지르는 응력의 분포에 영향을 미친다. 가장 좁은 스트랩 폭 치수, 예를 들어, 도 11의 폭 치수(552)로부터 상대적으로 급격하게 밴딩 스트랩이 발산하는 경우, 이 최소 치수가 스트랩의 중심에서 웨스트 또는 약화된 평면 역할을 하게 되는 경향이 있다. 이와 같은 급격한 좁아짐은, 스트랩 전체 길이에서 스트랩의 일측의 시이트 재료(554,556)속으로 바람직한 응력 분포대신, 스트랩에서 국소적인 소성 변형과 응력 집중이 발생하도록 하게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 스트랩(544)은 소정의 스트랩 강도를 제공하는 최소 폭 치수(552)를 갖고, 이는 스트랩을 따라 양방향으로 점진적으로 발산하며, 신속한 발산은 스트랩이 시이트부(554,556)로 종료할 때 이루어진다. 이 구조는, 휨력 및 비틀림력을 스트랩의 길이를 따라 시이트부(554,556)속으로 균일하게 분배하기 보다는, 휨력 및 비틀림력을 집중시키고 파괴를 야기하는 552에서 부적절하게 좁은 스트랩 웨이스트를 갖는 문제를 피하게 된다.
슬릿의 텅 측면, 즉 아치형 슬릿의 요면에 의해 한정된 모평면 부분은 인장 응력으로부터 단리되는 경향이 있다. 이는 텅을 모평면으로 절단되는 피쳐를 위치시키기에 이상적인 것으로 만든다. 부착 또는 정렬 홀 또는 다른 연결 구조와 일치하는 노치가 그 예이다. 도 11a는 슬릿(546)의 텅(555)에 홀(560,565)을 고속으로 천공하는 워터젯 컷 또는 레이저 컷의 배치를 도시한 도면이다. 고속 천공은 다소 불규칙하며, 피로 균열 파괴를 유발할 수 있다. 도 11a에서, 고속 천공의 2개의 대안 위치가 도시되어 있다. 저속 천공이 매우 많은 시간을 소비하기 때문에, 고속 천공은 레이저 또는 워터젯 컷팅의 전체 비용을 줄이는데 있어서 중요하다.
본 발명의 가장 유리한 양태중 하나는 슬릿의 립과 텅의 에지에 대한 페이스 결합 및 스트랩을 형성하는 재료의 절단 및 설계가, 종래 기술에서 개시한 바와 같이, 통상의 벤딩 기술을 이용하여 동일한 각도 또는 날카로움의 정도로 벤딩 또는 절첩된 재료의 미세구조에 비하여, 벤드 또는 폴드 주위의 재료의 미세구조가 본질적으로 불변하는 방식으로 이루어진다는 것이다. 재료가 벤딩될 때 비틀림 변형과 휨 변형의 조합을 제공하는 슬릿의 에지에 대한 페이스의 결합과 스트랩의 관계는, 벤드 주위의 응력을 크게 감소시키고, 벤드 주위의 재료의 미세구조를 불변한 상태로 남기는 것이다. 종래의 통상의 벤딩 기술이 사용되는 경우, 도 5a''', 도 8, 도 8a, 도 8b 및 도 10a의 예에 도시된 바와 같이, 벤드의 내측에서 날카롭게(예를 들어, 90도) 벤드가 만들어진다면, 벤드 주변의 재료의 미세구조는 실질적으로 변하게 된다.
본 발명의 다른 실시예와 관련하여 개략적으로 설명한 바와 같이, 슬릿(542)은 넓은 범위의 시이트 특성과 부합하도록 변화된 형태를 가질 수 있다. 따라서, 벤딩되는 시이트 재료의 유형이 변하거나, 그 두께가 변하거나 벤드의 강도 특성이 재단되면, 스마일 슬릿(542)의 형태도 변할 수 있다. 오프셋 거리(O.D) 또는 벤드 라인(543)을 따른 길이방향 간격과 같이, 각 슬릿의 길이(L)가 변할 수 있다. 또한, 슬릿의 높이(H)도 변할 수 있으며, 벤드의 대향 측부상에서 슬릿간의 벤드 라인을 가로지르는 조그 거리(J)도 변할 수 있다. 이러한 다양한 인자들은 스트랩(544)의 형상 및 배향에 영향을 미치며, 또한 벤드의 강도 및 다양한 구조에서의 사용 적합성에도 영향을 미친다. 전술한 실링 및 위치 결정 변수와 연관하여 아치형 슬릿의 형상도 동등하게 중요하다.
따라서, 본 발명의 특징은, 스트랩 형성 슬릿 또는 그루브가 벤딩 또는 절첩되는 재료 및 제조되는 구조물로 재단될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 원호형 슬릿 구조를 갖고 주어진 재료로 이루어졌지만 두께가 상이한 시이트를 경험적으로 시험하는 것이 가능하며, 여기서 그 형상은 약간 변화되었으나, 그 구조는 관련된 원호 형상 군을 포함한다. 이 공정은 상이한 재료에 대하여 반복될 수 있으며, 데이타베이스에 저장된 실험 데이타로부터 벤딩되는 시이트 재료 및 그 두께에 대한 입력에 기초하여 구조가 추출될 수 있다. 특히, 이 공정은 시이트 재료의 물리적 특성이 입력되고 컴퓨터 실행에 적합하며, 프로그램은 재료의 벤딩에 사용하기 위해 가장 적절한 원호 형태에 대한 시험 데이타의 컴퓨터 데이타베이스로부터 선택한다. 또한, 소프트웨어는 시이트가 정확한 데이타가 저장되어 있지 않은 재료로 이루어지거나, 시이트가 정확하게 저장된 데이타가 존재하지 않은 두께를 가진 경우, 이용가능한 데이터사이를 보간할 수 있다.
또한, 원호의 디자인 또는 구조, 및 그에 따른 연결 스트랩이 벤드 라인을 따른 시이트 재료의 두께 변화에 부합되도록 벤드 라인의 길이를 따라 변화될 수 있다. 선택적으로, 벤드 라인을 따른 스트랩 구조는 변화되거나 비선형 부하에 부합되도록 재단될 수 있다. 본 발명의 강도 및 피로 저항만큼 중요하지 않지만, 슬릿 또는 스트랩 구조도 개선된 강도 및 피로 저항과 함께 상이한 장식적 효과를 제공하도록 변화될 수 있다.
본 발명의 시이트 슬릿팅 시스템의 다양한 실시예로부터 발생하는 또 다른 장점은 완성된 벤드 또는 절첩이 내적 및 외적으로 상대적으로 예리하다는 것이다. 예리한 벤드는 하나의 벤딩 구조물을 다른 구조물에 강력하게 연결할 수 있도록 한다. 따라서, 프레스 브레이크 벤드는 원형이 되거나 벤드에서 상당한 반경을 갖게 된다. 플레이트에 프레스 브레이크 구조물이 연결된 경우, 예를 들어, 아치형 벤드를 중심으로 벤딩 구조물을 회전시키기 위한 힘이 가해지면, 상기 벤딩 구조물은 플레이트로부터 분리될 수 있다. 본 발명의 슬릿팅 방법을 이용함으로 인한 벤드에서와 같이, 이러한 분리는 벤드가 예리한 것보다는 더 용이하게 발생한다.
예리하거나 곱슬곱슬한 벤드 또는 절첩에 대한 생산성은 본 발명의 공정이 지금까지는 종이 또는 얇은 포일로부터 형성되었던 구조물에 적용될 수 있도록, 즉 오리가미(origami) 또는 절첩된 종이 구조물의 중요 기술에 적용될 수 있도록 한다. 복잡한 3차원 절첩 종이 구조물 및 이를 생산하기 위한 수학 및 과학이 수세기의 노력끝에 개발되었다. 이러한 오리가미 구조물은 시각적으로 미려하지만 통상적으로 포일보다 더 두꺼운 금속 시이트로부터 형성될 수 없다. 따라서, 절첩된 오리가미 시이트는 통상적으로 상당한 부하를 지지할 수 없다. 오리가미의 전형적인 예는 2002년 뉴욕 버팔로 파이어플라이 북에서 출판한 데디어 보신의 "고급 오리가미" 및 2002년 뉴욕 뉴욕 스터링 출판사에서 출판한 쿠니히코 카사하라의 "극적인 오리가미"에 개시된 절첩된 종이 구조물이다. 따라서, 본 발명은 본원에 개시된 슬릿팅 및 벤딩 방법이 오리가미 자국으로 대체되는 오리가미 아날로그 디자인의 새로운 분류를 가능하게 한다.
본 발명의 시이트 슬릿팅 또는 그루빙 과정은 예리한 벤드를 형성하며, 금속시이트가 180도 또는 뒤로 절첩될 수 있도록 한다. 따라서, 포일보다 더 두꺼운 시이트 금속을 이용하여 구조적으로 흥미있는 많은 오리가미 구조물을 만들수 있으며, 완성된 오리가미 기반 구조물은 상당한 부하를 지지할 수 있다.
또 다른 흥미로운 디자인 및 제조 가능성이, 특히 자동화된 "픽 앤드 플레이스" 부품 추가물이 채용된다면, 쾌속 견본제조 및 쾌속 제조와 함께 본 슬릿팅 구조를 이용하여 실현된다. 쾌속 견본제조 및 쾌속 제조는 공지되어 있으며, 각각 캐드(CAD) 및 캠(CAM) 디자인을 이용하여 3차원 제조를 가능하게 한다. 설계자는 소망하는 가상의 3차원 구조물로 시작하게 된다. 쾌속 견본제조를 가능하게 하기 위하여 본 발명을 이용하면, CAD 소프트웨어는 3차원 구조물을 2차원 시이트로 만든 다음 시이트 벤딩을 위한 슬릿 위치를 결정하여 원하는 구조물을 생성한다. 다른 종류의 소프트웨어가 유사한 일을 수행할 수 있다. 조그 거리와 벤딩 스트랩 폭을 선택함으로써, 정밀하게 벤딩하는 능력 및 벤드 강도를 재단하는 능력은 설계자가 설계과정에서 펼쳐진 2차원 시이트 도면에 슬릿을 그릴 수 있도록 하며, 그 후 이는 제조과정에서 부가 요소와 함께 또는 부가 요소없이 복잡한 3차원 구조물을 생성하기 위한 시이트 그루빙 또는 슬릿팅 및 벤딩에 의해 실행된다.
대략적으로, 고속 "픽 엔드 플레이스" 자동 부품 처리기술을 이용하여 전자장비용 회로판에 부품을 조립하는 것이 공지되어 있다. 따라서, 조립 로봇은 부품 공급장비로부터 부품을 픽업한 다음 회로판 또는 기판 또는 새시에 놓을 수 있다. 상기 로봇은 패스너, 납땜 플러그 인 등을 이용하여 기판에 부품을 고정시킨다. 이러한 "픽 엔드 플레이스" 조립은 평면상에 부품을 올려놓는 것으로 대부분 한정되어 있다. 따라서, 회로판은 "픽 엔드 플레이스" 조립이 종료된 후 3차원 하우징내에 배치되어야 한다.
통상적으로, 전자 하우징은, 부품이 하우징의 벽에 고정된 후, 3차원 형상으로 절첩되거나 벤딩될 수 없다. 또한, 종래의 벤딩 기술은 본 발명은 가능한 정밀도가 부족하였으며, 부품 또는 구조적 정렬 문제를 해결할 필요가 있었다. 따라서, 하우징을 예비 절첩하거나 벤딩하는 것은 픽 엔 플레이스 로봇이 하우징내에 전자 부품을 고정하는데 이용될 수 있는 능력을 제한하였다.
또한, 슬릿 사이에 존재하는 스트랩은 전자 응용품에서 벤드를 가로지르는 전도성 통로로서 유리하게 사용될 수 있음을 인지하여야 하며, 정밀도는 3차원 새시가 형성되거나 또는 보드 자체가 보다 밀집된 구조로 절첩되는 경우 회로판상의 전도성 통로 또는 부품이 절첩되어 정렬될 수 있도록 한다.
그러나, 본 발명의 디자인 및 제조 공정은 도 28a 내지 도 28e에 도시된 바와 같이 정밀한 벤드가 그려지고, 슬릿이 형성되며, 상대적으로 적은 힘으로 형성될 수 있도록 한다. 따라서, 하우징이 디자인되어 평판형 시이트(821)로부터 절단되고, 고속 픽 엔 플레이스 로봇이 사용되어 부품(C)을 큐브 봉입물의 임의의 벽 또는 6개의 모든 벽에 신속하게 고정하며, 픽 엔 플레이스 공정이 종료된 후, 하우징 또는 부품 새시가 3차원 형상으로 용이하게 벤딩될 수 있다.
도 28a에 도시된 바와 같이, 시이트(821)는 바람직하게는 고속 로봇 기술에 의해 벤딩되기 전에 당해 시이트에 고정된 부품(C)을 갖는다. 시이트(821)는 레이저 컷팅, 워터 제트 컷팅, 다이 컷팅 등에 의해 형성되며, 설계된 절단부(822), 부품 수용개구(823), 탭(824) 및 지지 플랜지(826) 및 탭 수용 슬롯(827)을 구비한다. 도 28b에서, 시이트(821)는 벤드 라인(831)을 따라 벤딩되며, 탭(824)은 외측으로 변위된다. 그 다음, 상기 시이트는 도 28c의 벤드 라인(832)을 따라 벤딩된 다음 도 28d의 벤드 라인(833)을 따라 부품(C) 위에서 벤딩되며, 측부 플랜지(826)는 벤드 라인(834)을 따라 벤딩된다. 마지막으로, 새시 단부(836)은 벤드 라인(837)을 따라 상방향으로 벤딩되며, 탭(824)은 슬롯(827)속으로 삽입됨으로써, 부품(C)을 둘러싼 3차원 전자 새시(838)에 대한 시이트의 견고한 고정을 가능하게 한다.
명백하게, 대부분의 경우에서, 복수의 부품(C)이 벤딩전에 시이트(821)에 고정되며, 부품(C)도 벤딩 과정에서 여러 단계로 새시(838) 및 새시의 여러 표면에 고정될 수 있다.
또한, 도 28a 내지 도 28e은 본 발명의 시이트 벤딩 방법에 의해 실시된 기본 디자인 공정을 도시하고 있다. 부품을 지지하는 가장 공간 효율적인 방법중 하나는 이들을 시이트 스톡에 장착하는 것이다. 그러나, 통상의 시이트 스톡 벤딩 기술을 이용하면, 시이트 부분을 밀접하게 벤딩하거나 복잡하게 끼워넣을 수 없다. 그러나, 본 발명의 벤딩 공정은 정밀한 위치에 벤드를 형성하게 되는 슬릿을 매우 정확하게 그릴 수 있기 때문에, 개구, 절개부, 슬롯, 탭 등이 벤드 구조에 정확하게 정렬됨과 아울러, 부품과 연결부를 다른 구조물에 장착할 수 있다.
또한, 벤딩 라인 및 새시 또는 봉입물 피쳐의 정밀한 레이아웃은 장점중 단지 일부이다. 구조물 자체가 비교적 작은 힘과 휴대용 공구에 의해 벤딩될 수 있다. 벤드 라인의 정밀한 위치와 작은 힘에 의한 벤딩이 조합되어 지금까지 유일한 디자인 기술이 부분적으로 실현될 수 있다. 이 기술은 바람직한 기능을 가진 부품을 선택하고 그들을 바람직한 배열로 적소에 배치하는 것을 포함한다. 그 다음, 예를 들어, 캐드 기술을 이용하여 설계된 위치의 부품을 지지하는데 필요한 새시의 얇은 시이트 부분을 지지하도록 새시가 서계된다. 벤드 라인이 배치되어 지지 시이트 부분을 형성하고, 새시는 그래픽적으로 펼쳐져 도 28a에 도시된 바와 같이 필수적 피쳐 및 절첩 라인을 구비한 평탄한 시이트가 된다.
캐드 디자인, 및 캐드 및 캠 소프트웨어 프로그램에서 이러한 기술이 먼저 개시되었으나, 작은 힘에 의한 시이트 재료의 정밀한 벤딩이 실용적이지 않았기 때문에, 이들은 가장 단순한 디자인에서도 이제까지 효과적으로 실시되지 않았다. 본 슬릿팅 기반 발명은 이러한 이론적 캐드 또는 캠 디자인 기술의 실용화를 가능하게 한다. 이전에는, 종래의 캐드 또는 캠 디자인이, 예를 들어 통상의 벤딩 공차가 유지될 수 없었기 때문에, 이론적 캐드 또는 캠 모델과 같이 정밀하게 실제 재료에서 물리적으로 실현되지 않았다. 본 발명에 따른 벤딩 정밀도는 캐드 또는 캠 모델과 실현가능한 벤딩 시이트 재료의 물리적 형태간의 일치를 상당히 증가시킨다.
또한, 픽 엔 플레이스 또는 쾌속 견본제조 현장에서 벤딩이 이루어질 필요가 없다. 부품이 부착된 시이트는 형성되는 부품과 함께 운반되고, 운송 공정을 위한 수화물로서 역할을 하도록 선택된다. 디자인 및 절단 현장에서 멀리 떨어진 제조 현장에서, 새시 또는 하우징 시이트가 바람직하다면 손으로 정밀하게 벤딩되고, 벤딩된 하우징은 3차원 구조물에 고정되며, 복수의 선택된 부품이 내적으로 및/또는 외적으로 부착된다.
또한, 3차원 새시 및 기타 다른 구조물도 그 내부에 패널을 가질 수 있으며, 이는 벤드 라인을 따라 스트랩에 의해 부착되어 새시의 도어를 제공하거나 구조물의 내부로 주기적 또는 응급시 접근할 수 있는 구조를 제공한다. 따라서, 별도의 도어 힌지 조립체는 생략된다.
본원에 개시된 시이트 슬릿팅 또는 그루빙 기술의 다양한 실시예를 이용하여, 매우 넓은 범위의 제품이 형성될 수 있다. 계산에 의한 제한없이, 본 발명의 슬릿팅 및 그루빙 방법을 이용하여 시이트 재료로부터 절첩될 수 있는 제품의 예가 하기되어 있다. 트러스, 빔, 곡선형 빔, 코일형 빔, 빔내부의 빔, 봉입물, 폴리헤드론, 스터드 벽체, 빔 네트워크, 엔벨로프 빔, 플랜지형 빔, 무한 다중편 플랜지형 빔, 기계, 예술품 및 조각품, 오리가미 3차원 구조물, 악기, 장난감, 광고판, 모듈 커넥션, 팩키지, 팔레트, 보호용 봉입물, 플랫폼, 브릿지, 전기 봉입물, RF 차폐 봉입물, EMI 차폐체, 마이크로웨이브 가이드 및 덕트. 이 구조물의 몇가지 예가 도 12 내지 도 30 및 도 32에 도시되어 있다.
본 발명의 슬릿팅 공정 및 슬릿 시이트를 이용한 곡선형 박스 빔의 제조를 도 12, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명할 수 있다. 2개의 벤드 라인(562,563)을 가진 시이트 재료(561)가 도 12에 도시되어 있다. 벤드 라인(562)은 벤드 라인(562)의 대향 측부에 복수의 아치형 슬릿(563)을 갖는다. 또한, 벤드 라인(562)을 따라 더 작은 아치형 슬릿(564)이 위치되어 있다. 상기 슬릿(563,564)은 도 11에서 슬릿(542)과 관련하여 설명한 바와 같은 개략적 형태를 갖지만, 슬릿(564)의 길이는 슬릿(563)의 길이에 비해 저감되었으며, 슬릿(564)은 시이트 재료의 에지(568)에 제공된 노치(567)의 정점(566)에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 슬릿(563,564)의 길이방향 인접 단부와 슬릿(563)의 길이방향 인접 단부에 의해 한정된 벤딩 스트랩(569)은 슬릿(563,564)의 길이가 다른 것을 제외하고, 본질적으로 구조가 동일하다. 아치형 세그먼트 차이로 인한 약간의 형상 차이가 있으나, 벤딩 스트랩(569)은 벤딩 라인(562)의 길이를 따라 본질적으로 강도 및 피로 저항 능력에 있어서 본질적으로 균일하다.
슬릿(564) 배치의 장점중 하나는 이들이 노치(567)의 정점(566)에서 발생할 수 있는 응력 균열 전파를 수용한다는 것이다. 노치(567)에 의해 형성된 많은 리브 또는 핑거(571)가 예를 들어 페이지의 내외로 90도 각도 또는 구조물이 필요로 한다면 다른 각도로 벤딩될 수 있다. 중심부(572)는 도 12에 도시된 시이트의 평면에 남을 수 있다.
제 2 벤딩 라인(563)을 따라 복수의 슬릿(576,577)이 배치된다. 이들 슬릿은 제 1 벤드 라인(562)에 근접한 원호형 슬릿보다 보다 긴밀한 단부 곡선부(578)를 갖는다. 일반적으로, 상기 긴밀한 곡선형 단부(578)는 슬릿(563,564)과 함께 사용된 개방 단부만큼 바람직하지 않다. 그럼에도 불구하고, 응력 파괴되지 않는 취성 재료에 있어서, 슬릿(576,577)용으로 도시된 유형의 슬릿은 매우 적절하다. 또한, 슬릿(567,577)간의 차이는 더 작은 슬릿이 노치(567)의 정점(566)에서 사용되었다는 것이다.
중심부(572)에 대하여 90도와 같은 각도로 리브(571)가 벤딩될 수 있도록 시이트(561)는 벤드 라인(563)을 따라 벤딩될 수 있다. 일반적으로, 슬릿은 벤드 라인(562,563)을 따라 동일한 형상을 갖는다. 즉, 이들은 슬릿(563,564)이거나 슬릿(576,577)이 될 거이다. 슬릿의 형태를 혼합하는 것도 가능하지만, 일반적으로, 그들을 도 12에 도시된 바와 같이 혼합하는 것은 잇점이 없다. 도 12에 도시된 실시예의 목적은 본 발명에 따른 시이트 재료의 벤딩에 사용되기 적합한 여러 슬릿 형태를 보이기 위한 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 2개의 시이트 슬릿을 이용한 곡선형 박스 빔의 설계 및 제조가 도 13 및 도 14와 관련하여 설명될 수 있다. 전술한 바와 같이, 디자인은 캐드 또는 캠 시스템으로 이루어지며, 시이트(561)에 형성된 슬릿은 캐드, 캠 도는 기타 다른 시스템상의 디자인 공정에서 레이 아웃된 것과 동일하다. 전체적으로 참조번호 581로 표시된 곡선형 박스 빔에서, 디자인되고 절단되어 벤딩된 U자형 제 1 시이트(572a)가 디자인되고 절단되어 벤딩된 U자형 제 2 시이트(572b)에 고정된다. 도 13 및 도 14에서 알 수 있는 바와 같이, 핑거 또는 리브(571a)는 핑거 또는 리브(571b)의 외부 위에서 아래로 절첩되었다. 모든 경우에서, 정점(566)은 절첩 라인(562a, 563a, 562b, 563b)에 매우 근접한다. 이러한 정점의 배치로 인하여, 노치(567a)가 증가된 노치 내포각을 갖도록 함으로써, 시이트의 벤딩이 가능한 반면, 빔(581)의 종방향 벤딩 영역(582)에서 노치(567b)의 내포각이 감소한다. 상기 시이트 재료의 중심부(572a,572b)는 적어도 극단적이지 않은 반경에서 좌굴없이 벤딩에 부합하는 두께를 갖는다.
폴딩 시이트(folded sheet)는 리벳(583) 또는 다른 적절한 패스너, 접착제 또는 용접 및 브레이징과 같은 결합 기술에 의해 서로 고정된다. 패스너용 개구는 도 12에서 도면부호 "580"으로 도시된 바와 같이 미리 형성될 수 있다. 개구(580)의 위치는, 정확한 곡선 형상을 미리 벤딩으로 결정하거나 알고 있는 경우, 정밀하게 설정될 수 있거나, 개구(580)가 중앙 위치에 위치설정될 수 있어 그 후 나중에 드릴가공된 홀로 이용되어 필드(field)에서 설정되거나 결정되지 않은 곡률로 두 개의 벤딩된 시이트를 서로 연결할 수 있다.
예를 들면, 결정되지 않은 만곡된 박스 비임에 대한 하나의 적용 분야는 항공기 산업 분야이다. 4041 T-6 또는 6061 T-6 알루미늄을 벤딩하기 어렵기 때문에 원하는 레이아웃의 슬릿으로 설계된 다음 도 12에 도시된 바와 같이 완성된 슬릿 시이트로 제공된다. 그리고나서 슬릿은 필드에 형성되어 필드에 결정되는 곡률을 가지는 박스 비임에 예를 들면, 수리되어야 하는 비행기의 일 부분의 곡률이 제공된다. 박스 비임을 형성하는 두 개의 시이트는 손상되는 항공기의 표면(skin)의 일 부분 아래 조립되도록 만곡되고 나서, 상기 표면이 만곡된 박스 비임의 중앙 섹션(572)에 부착된다.
얇은 판(leaf) 또는 핑거(finger; 571)는 간단한 핸드 툴(hand tool) 또는 손, 그리고 하부의 폴딩 시이트의 얇은 판 또는 핑거에 드릴가공되는 홀을 위한 가이드로서 미리 형성된 홀(58)을 이용함으로써 박스 비임의 곡률을 유지하기 위해 이용되는 필드 리벳팅으로 벤딩될 수 있다. 따라서, 간단한 핸드 드릴 및 펜치(piler)로, 고강도 구조 4041 T-6 알루미늄 박스 비임이 항공기 구조 부품으로서 관습적으로 형성되어 위치설정된 다음 항공기 구조 부품에 항공기의 표면의 결합된다. 이는 예를 들면 전투 상태 하에서 조차 필드 수리를 할 수 있어 비행기가 영구적인 수리를 할 수 있는 장소로 비행할 수 있다.
종방향으로 만곡된 박스 비임이 미리결정되거나 알려진 종방향 곡률을 갖는 경우, 얇은 판 또는 핑거(571a 및 571b)는 노치에 의해 형성될 수 있으며 상기 노치에서 핑거는 동일한 비행기에서 서로 맞물린다. 이는 부드럽고 개구 없는 비임 측벽을 생산한다.
만곡형 또는 직선형의 박스 비임은 또한 중량에 대한 고강도를 제공하도록 외골격 설계에 이용될 수 있다. 따라서, 부수적인 중량을 갖는 고체 비임을 이용하는 것 보다, 중공형, 폴딩 또는 벤딩 비임이 낮은 중량으로 상응 강도를 가질 수 있다. 원하는 경우 이러한 중공형 비임은 또한 금속 포옴을 포함하여, 포옴으로 채워질 수 있다.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 종방향으로 만곡된 박스 비임(681)은 직선의 폴딩 라인(562 및 563)을 따라 시이트 금속을 벤딩함으로써 생산된다. 또한, 만곡된 벤딩 라인을 따라 슬리팅(slitting) 또는 그루빙(grooving)에 의해 종방향으로 만곡된 박스 비임을 생산할 수 있다.
지금부터 도 15 및 도 16을 보면, 각각 폴딩을 위해 슬릿 또는 그루브형으로 설계된 시이트 재료 및 동일하게 제조된 3차원 구조물이 도시되어 있다. 시이트(611)는 종방향으로 연장된 폴딩 라인(612 및 613)을 따라 슬릿되거나 그루빙되게 설계되어 있다. 또한 횡방향으로 연장하는 폴딩 라인(614, 615, 616 및 617)이 슬리팅되거나 그루빙되어 있다. 시이트(611)의 마주하는 측면 에지(618)은 원형이며, 복수의 노치(619)가 시이트의 마주하는 측면 에지에 형성되어 있다. 커플링 태브 또는 플랜지(612)는 시이트의 일단부에 형성되어 있고 바람직하게는 개구(622)를 수용하는 패스너를 가지며, 상기 개구(622)는 시이트(611)의 마주하는 단부에 있는 개구(623)와 정렬될 것이다. 도 9 및 도 10의 실시예에 도시된 타입의 슬릿 또는 그루브(624)는 폴딩 라인(612 내지 617)을 따라 위치설정되어 있다. 다른 실시예에 도시된 타입의 슬릿 또는 그루브가 본 발명의 범위내에서 적용될 것이다.
도 15에 도시된 시이트 재료는 도 16에 도시된 로드, 포스트 또는 컬럼(613)과 같은, 원통형 부재를 둘러싼다. 폴딩 라인(612 내지 617)을 따라 시이트(616)를 벤딩함으로써, 시이트(611)는 도 16에 도시된 바와 같이 원통형 부재(631)를 둘러싸도록 주위를 폴딩할 수 있다. 시이트의 원통형의 아치형부(618)는 컬럼(631)의 반경과 정합하는 반경을 갖도록 치수화되어 있다. 노치(619)는 근접되어 노치를 형성하는 에지가 서로 접하며, 폴딩 라인(614 내지 617)은 시이트가 컬럼(631) 둘레를 사각형상으로 폴딩되도록 한다. 벤딩된 3차원 구조물은 복수의 편평한 패널(636 내지 539)을 가지며 상기 패널은 다른 재료 또는 구조물이 용이하게 부착될 수 있는 평면을 제공한다. 폴딩된 시이트(611)는 개구(622 및 623)를 통하여 패스너에 의해 컬럼(631) 주위의 제위치에 고정될 수 있다. 그루브 또는 슬릿(624)의 형상은 폴딩 시이트가 컬럼 또는 포스트(631) 둘레에 고강도, 강성 구조물이 되게 한다. 수직 변위에 대한 포스트(631)로의 폴딩 시이트(611)의 고정은 아치형 에지들(618)과 포스트 사이의 억지 끼워맞춤(interference fit), 및/또는 패스너, 접착제, 용접, 브레이징 등의 이용을 발생시킬 수 있고, 조립체는 원통형 구조물로의 구조적 부재의 후속적인 결합의 문제점을 해결하도록 많이 적용된다. 도 15 및 도 16의 예는 잠재적인 장식적인 클래딩만이 아니며, 원통형 및 직선형 형태 사이의 구조적 변이 피스이다.
설계되고 제조된 슬릿 또는 그루브된 시이트 및 본 발명의 방법은 또한 주름형 패널 또는 데크 조립체를 설계 및 형성하기 위해 이용될 수 있다. 도 17 및 도 18은 본 발명의 장치 및 방법을 이용하여 설계되고 구성될 수 있는 두 개의 주름형 패널 조립체가 도시되어 있다. 이러한 조립체는 특히 고강도 대 중량 비를 제공하는데 효과적이고, 본 발명의 시이트 폴딩 기술은 주름형 시이트의 폴딩 및 부착 태브의 제공 둘다를 용이하게 수용한다.
도 17에서 부착 태브가 제공되어 편평한 시이트로 주름형 시이트가 결합하도록 시이트를 통하여 연장할 수 있고, 도 18에서 패스너 수용 개구를 가지는 태브가 제공된다.
도 17에서, 시이트 재료(641)는 본 발명의 사상에 따라 종방향으로 연장하는 폴딩 라인(642 내지 647)을 따라 형성된다. 또한, 복수의 태브(649)가 폴딩 라인(643, 645 및 647)을 따라 형성된다. 태브(649)는 폴딩 라인을 따라 슬릿 또는 그루브(651)의 형성과 동시에 시이트(641)가 절단된다. 따라서, U형 절단부(652)가 시이트(641)에 형성되어 시이트가 도 17에 도시된 주름 상태로 폴딩될 때, 태브가 상방으로 돌출된다. 주름을 형성하도록 폴딩이 발생될 때, 태브(649)는 수직선으로부터 일정한 각도로 연장되지만, 태브(649)는 후속 단계에 의해, 617로 도시된 바와 같이, 각도진 위치로부터 거의 수직한 위치로 벤딩될 수 있다.
도 17에 도시된 폴딩 또는 주름형 시이트(641)는 복수의 슬릿(657)이 형성된 제2 편평한 시이트(656)에 부착될 수 있다. 슬릿(657)은 태브(649)가 관통하여 정확하게 수용되도록 위치설정되고 치수를 갖는다. 시이트(656)가 주름형의 폴딩 시이트(641)에 걸쳐 하방으로 낮추어질 때, 태브(649)는 슬릿(657)을 통하여 상방으로 연장한다. 태브(649)는 슬릿(657)과 억지 끼워맞춤되어 시이트를 서로 고정할 수 있으며, 또는 태브(649)는 두 개의 시이트를 서로 고정하도록 수직 축선을 중심으로 비틀리거나 수평 위치로 벤딩될 수 있다. 태브(649)는 또한 하방으로 벤딩되어 접착제, 용접, 브레이징 등에 의해 시이트(656)가 고정될 수 있다.
선택적으로, 도시되지 않은 시이트 재료는 슬리팅 또는 그루빙 프로세스 동안 시이트(641)로부터 형성되는 태브(도시안됨)를 이용하여 폴딩되거나 주름진 시이트의 하부 측부에 부착될 수 있다. 제 2 시이트는 시이트(656)와 연결되는 방식으로 폴딩되어 주름진 시이트(641)의 바닥에 고정된다.
그 결과, 다양하게 적용될 수 있는 고강도, 피로저항을 가지고 가벼운 중량의 주름진 패널 또는 데크 조립체 및 고강도가 제공된다.
도 17과 유사한 주름진 패널 조립체가 도 18의 조립체와 관련하여 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 폴딩되고 주름진 시이트(661)는 복수의 폴딩 라인(662)과 복수의 태브(663)를 포함한다. 태브(663)는 패스너 수용 개구(664)를 포함하는 태브(663)만이, 태브(649)와 관련하여 도시되는 것과 유사한 방식으로 시이트(661)로부터 형성된다. 또한, 태브(663)는 태브(649)와 관련하여 도시된 바와 같이, 거의 수직 위치 까지 보다는 차라리, 거의 수직 위치 아래로 폴딩된다. 수평 위칭에서, 태브(663)는 패스너 수용 개구(667)를 가지는 제 2 시이트 재료와 결합하기 위해 이용될 수 있다. 시이트(666)는 개구(667)가 개구(664)와 정렬되도록 위치설정되고, 패스너는 두 개의 시이트를 함께 고정하기 위해 이용된다. 도 17과 관련하여 도시된 바와 같이, 비록 도면은 주름진 시이트(61)의 바닥 측부에 고정 태브(664)를 보여주지 않지만, 제 3 시이트는 주름진 시이트(666)의 바닥에 고정될 수 있다.
다시, 본 발명에 따라 형성된 복수의 그루브 또는 슬릿(668)을 적용함으로써, 상술된 바와 같이, 주름진 데크 또는 패널 조립체는 강도가 매우 높고 유용한 피로 저항을 가지며 중량이 가볍다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 방법 및 슬릿 시이트를 이용하여 형성될 수 있는 연속의 주름진 패널 또는 데크의 다른 실시예를 보여준다. 더욱이, 도 19 내지 도 22의 패널은 상당한 로드 수용 능력을 가지는 날카로운 벤딩 또는 폴딩을 형성하는 능력에 의해 얻을 수 있는 강도 장점을 갖는다. 더욱이, 도 19 내지 도 22의 실시예는 고강도 3차원 구조물로 폴딩 시이트를 인터로킹을 하기 위해 태브를 이용한다.
주름진 패널 또는 데크를 형성하는 종래 기술은 종종 전체 패널 재료에 원하는 높은 레벨 또는 퍼센티지의 코드 재료(chord material)를 얻도록 하기 위한 능력이 없다. 일반적으로, 웨빙(webbing)의 목적은 과업을 달성하기 위해 코드(chord)를 요구된 최소 웨브 질량으로 분리하는 것이다. 아이(I)-비임은 상부 코드 및 하부 코드 사이의 연결 웨브에 대해 더 두꺼운 상부 및 하부 코드를 이용하여 형성되는 롤링 또는 용접된 형태이다. 본 발명은 컴팩트한 코일 형태로 수송되는 연속적인 코일로부터 제조될 수 있고 현장에서 용이하게 형성될 수 있는 강성, 강도, 저 중량 구조물을 형성하는데 폭 넓은 설계 가요성이 제공되는 주름형 구조물을 제공한다. 이러한 실시예의 인터로킹 성질은 용접이 특히 잘못될 수 있는 코너에서의 용접을 회피할 수 있게 한다.
시이트 재료(721)는 본 발명을 이용하는 시이트가 있으며 벤딩 또는 폴딩되기 전에 편평한 상태로 도 19에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 거의 평행한 벤딩 라인(722)은 마주하는 방향으로 비스듬하게 경사지게 연장되는 스트랩을 형성하도록 벤딩 라인의 마주하는 측부에 위치설정된다. 슬릿(723)은 예를 들면 도 6 또는 도 9에 있는 슬릿의 형태를 가질 수 있다. 또한 슬릿(723)의 설형부가 외측으로 연장하는 복수의 태브(724)와, 복수의 키이 홀형 개구(725)가 시이트(721)에 형성된다. 개구(725)는 태브(724)에 정렬되어 위치설정된다.
도 21a에서 태브(724)는 슬릿(723)으로부터 교차하는 벤딩 라인(722)이 연장하는 것을 볼 수 있다. 태브(724)는 따라서 슬릿(723)의 설형 측부의 연장부이다. 키이 홀 개구(725)는 태브(724)를 수용하도록 치수화된 형상을 가지는 슬릿의 설형 측부에 있는 절개부 또는 네가티브 태브(negative tab)이다. 슬릿의 마주하는 측부 상에 상방으로 변위된 면에 의해 태브(724)의 목부가 간섭되는 것을 방지하도록, 노치(730)는 슬릿(723)의 립 측부(lip side)에 제공된다. 따라서, 전체 영역(725 및 730)이 절단되어 떨어져 나가거나 시이트로부터 제거되어 태브(724)가 노치(725/730)로 삽입될 수 있다.
도 20에서 도 19의 평면 시이트(721)는 연속 주름형 패널 또는 데크(726)로 폴딩된다. 패널(726)은 웨브 부분(727)과 코드 부분(728)을 포함한다. 패널(726)에서 볼 수 있는 바와 같이, 코드(728)는 연속 데크 또는 코드 표면을 제공하도록 패널의 상측부 및 하측부 둘다에 패널의 전체 길이에 걸쳐 단부 대 단부 접합된다. 이러한 구성은 예를 들면 모든 횡방향 웨브가 패널의 상부 및 바닥 측부에 코드에 의해 연결되지 않는 패널 위에서 벤딩하는데 매우 강화된 강도를 패널(726)에 제공한다. 데크 또는 패널은 우수한 강도/강성 대 중량 비율에 대한 전체 데크 또는 패널의 질량에 대한 코드 재료 질량의 비율을 추가로 개선하는, 부가 재료의 시이트(도시안됨)를 부가함으로써 추가로 강화될 수 있다.
도 21에는 패널(726)을 위해 적용되는 벤딩 또는 폴딩 설계가 더 상세하게 도시되어 있다. 예를 들면 단부 플랜지(729)로 시작하여, 웨브(727a)는 벤딩 라인(722a)에서 아래 후방으로 벤딩되어 패널의 하부 측부에 대해 아래로 벤딩된다. 그리고나서 시이트 재료(721)는 벤딩 라인(722b)에서 전방으로 벤딩되고 코드(728a)는 플랜지(729)에 대해 평행한 패널의 종방향으로 연장한다. 벤딩 라인(722c)에서 웨브(727b)가 벤딩되어 벤딩 라인(722a)에 대해 상방 후방으로 연장되며 여기에서 코드(728b)는 전방으로 벤딩되어 벤딩 라인(722b)으로 연장한다. 그리고나서 웨브(727)는 벤딩 라인(722d)에서 벤딩 라인(722c)으로 후방으로 연장한다. 벤딩은 패널(726)의 길이를 따라 연속되어 연속 웨브에 의해 분리되는 패널의 상부 및 하부 둘다에 복수의 단부 대 단부 코드가 있는 폴딩된 주름형 패널을 생산한다. 전체 패널 질량에 대한 패널의 코드 재료의 질량은 고강도 대 중량 비율을 위해 상대적으로 높다.
본 발명의 슬리팅 프로세스를 이용하는 날까롭고 크리스프(crisp)한 폴딩에서 시이트(721)를 폴딩하는 성능은 웨브(727)와 코드(728) 사이의 정점(731)이 상대적으로 날카롭고 밀접하게 접하는 관계로 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 19 내지 도 21의 패널은 각각의 정점이 약 120도인 등변 삼각형을 형성하는 동일한 길이의 웨브 및 코드를 가진다. 이해되는 바와 같이, 많은 다른 주름의 지오메트리가 동등하게 가능하다.
폴딩 패널(726)이 3차원 구성으로 고정될 수 있는 다양한 방식이 있지만, 바림직한 방법은 태브(724) 및 벤딩 슬릿의 형성 동안 시이트(726)내에 절개된 정합 키이홀 개구(725)를 적용하는 것이다.
예를 들면, 태브(724a)는 플랜지(729)로부터 웨브(727)로 슬릿의 설형부가 외측으로 연장하도록 태브의 레이저 또는 워터 제트 절단에 의해 제공된다. 웨브(727a)가 벤딩 라인(722b)에 대해 하방 및 후방으로 벤딩될 때, 태브(724a)는 플랜지(729)의 수평면에 남아 있게 된다. 도 21a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 태브(724a)와 정렬되고 코드(728b)로의 정합 개구(725) 절개에 의해 태브(724a)가 개구(725)내에 위치설정되도록 한다. 각각의 태브(724)가 확대된 헤드 또는 단부(734)를 갖는 경우, 실톱 피스가 인접한 피스에 고정되거나 인터로킹되는 것과 같이, 태브는 태브의 정합 개구(725)에 의해 로킹되거나 고정된다. 이러한 인터로킹은 패널의 상부 및 하부면에 있는 정합 개구로부터 태브의 분리를 저지한다. 태브 및 개구는 억지 끼워맞춤을 형성하는 치수를 갖는 것이 필요하지 않으며 바람직하게는 이 치수를 갖지 않는다.
태브(724) 및 개구(725)의 인터로킹은 또한 패널(726)의 바닥 측부를 따라 발생하고, 그 결과 선택적으로 이용될 수도 있는 접착제, 용접, 브레이징 등과 같은 부가 고정 기술 조차 없이, 도 20에 도시된 바와 같은 폴딩된 패널을 고정한다.
도 22에서, 도 19 내지 도 21의 시이트 슬리팅 및 벤딩 프로세스는 원통형 부재(741)의 형성에 적용되는 바와 같이 개략적으로 도시된다. 다시, 웨브(742) 및 코드(743)는 선택된 벤딩 라인의 위치 및 벤딩 라인에 대해 형성되어 내부 반경부(744) 상의 코드가 실린더(741)의 외부 반경부(746) 상의 코드 보다 길이가 더 짧다. 태브 및 정합 개구는 실린더(741)의 반경 및 재료의 두께에 따라, 원하는 구성의 코드 및 웨브를 록킹하기 위해 이용될 수 있다. 결과적으로 원통형 구조물이 예를 들면, 가벼운 중량, 고강도 컬럼 또는 포스트로서 이용될 수 있다.
본 발명의 모든 실시예에서, 그리고 특히 시이트 재료가 상당한 두께를 가지는 실시예에서, 벤딩의 시작은 슬릿의 태브 부분 또는 설형부가 슬릿의 마주하는 측부상의 정면에 대해 정확한 방향으로 미끄러지기 시작하도록 한다. 시이트 재료가 상대적으로 얇고 슬릿의 절단이 작거나 제로일 때, 슬릿 시이트의 태브 부분이 때때로 잘못된 방향으로 이동하여 벤딩의 정밀도에 영향을 미친다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 슬릿의 설형부가 예견된 적절한 방향을 향하는 방향으로 바이어싱되는 것이 가능하다. 이러한 해결책이 도 23 및 도 24a에 도시되어 있다.
시이트 재료(681)는 본 발명의 시이트 슬리팅 기술 및 설계를 이용하여 벤딩 라인(682)의 평면에 대해 벤딩하기 위해 형성된다. 벤딩 라인(682)에 대한 시이트의 벤딩 동안 마주하는 면을 따라 슬라이드되는 설형부(684)를 형성하는 아치형 슬릿(683)이 형성된다.
도 23a에서, 시이트 재료(681)는 아래 방향으로 벤딩될 때 벤딩 라인(682)에 대해, 화살표(687)에 의해 표시된 바와 같이 볼 수 있다. 설형부(684)가 하방으로 변위되기 때문에, 립(689)의 하부 에지 또는 코너(688)는 면(690)을 따라 에지(688)의 슬라이딩을 형성하는 방식으로 설형부의 면(690)을 감싸서 결합한다. 벤딩 라인(682)의 각각의 측부상의 에지(688)가 하방으로 미리 설정된 설형부(684)상에서 슬라이드되도록 하방으로 변위되어 벤딩 라인(682)에 대한 벤딩이 벤딩 프로세스 동안 원하는 방향으로 설형부의 면을 따라 에지의 슬라이드를 예상한 대로 형성한다.
시이트(681)가 예를 들면 나이프가 슬릿(683)을 형성하는 스탬핑 프로세스를 이용하여 벤딩을 형성할 때, 스탬핑 다이는 또한 벤딩 라인의 측부 상의 하방으로 설형부(684)가 소성으로 변형될 수 있다. 적절한 방향으로 면(690)을 따른 에지(688)의 예견된 슬라이딩은 벤딩 동안 발생되어 벤딩 라인의 마주하는 측부상의 실제 펄크럼(fulcrum)이 벤딩 라인(682)과 정렬하는 실질적인 펄크럼을 따라 정밀하게 벤딩된다. 변위된 설형부는 또한 벤딩을 위한 적절한 방향으로서 조작자가 신호를 보내게 된다.
본 발명의 많은 적용이 90도 벤딩을 요구하지만, 일부는 다른 각도로의 벤딩을 요구한다. 본 발명의 장치 및 방법은 이러한 벤딩을 요구하지만 여전히 완전한 에지 대 에지 접촉의 장점을 유지한다. 도 24에서, 약 75도의 벤딩이 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 시이트 재료(691)는 시이트(691)의 평면에 대해 약 75도의 α의 각도로 절개되는 슬릿(692)으로 형성된다. (또한 벤딩 라인(693)의 다른 측부 상의 대응하는 슬릿은 75도로 절개되지만 마주하는 방향으로의 기울어짐이 도시의 명료성을 위해 도시되지 않는다.) 하방으로 벤딩될 때, 립(695)의 하부 에지(694)는 설형부(697)의 면(696)을 덮어 슬라이딩한다. 벤딩이 105도, 또는 슬릿 각도(α)의 보상 각도에 도달할 때, 시이트 근접 에지(694)의 하부면(698)은 설형부의 면과 동일 평면이 되고 설형부의 면(694)을 평탄하게 지지한다.
플라스틱 및 금속 둘다를 절단할 수 있는 동력을 가진 오늘날 가장 상업적인 레이저 커터는 시이트가 공급된다. 그러나, 상업적으로 이용가능한 서플라이 롤 공급 레이저 커팅 장비가 있지만 현존하는 이러한 장비는 절단된 재료를 다시 코일로 감지않는다. 따라서 릴-투-릴 레이저 커팅 장비(reel-to-reel laser cutting equipment)는 이용되거나 상업적으로 이용가능하지 않다.
본 발명에서, 코일 기구와 조합된 롤 공급 커팅의 장점은 매우 크고 복잡하며, 정보가 많은 구조는 캐드(CAD)로 설계될 수 있고, 그리고나서 이러한 미리 설계된 구조물은 컴팩트한 형태로 다시 감겨질 수 있다. 감져지고 컴팩트한 행태로 되면, 이들은 예를 들면 편평한 베드 트럭 또는 레일 카 또는 물에 띄워 더 편리하게 다른 공간으로 수송될 수 있다. 이용하는 장소에 도착되면, 재료는 다시 풀어져 정확한 슬릿에 의해 구조적으로 지지되고 표시된 벤딩 라인을 따라 벤딩되거나 폴딩되고 경사진 스트랩은 금속 또는 플라스틱 재료로 절단하다.
본 발명의 시이트 슬리팅 또는 그루빙 장치 및 방법은 적어도 3가지 방식으로 릴 투 릴 프로세스로 통합될 수 있다. 널리 이용가능한 산업은 많은 타입의 편평한 베드 레이저 커터이다. 제 1 접근은 편평한 베드 레이저 커터의 일 단부 상에 코일, 중간에 있는 레이저 커터 및 부분적으로 절개된 재료의 코일을 재형성하기 위한 권선 롤을 이용한다. 재료는 손에 의해 시스템을 통하여 전진하고 핀 또는 에지 노치 등록 피쳐(registration features)가 편평한 시이트로 절단한다. 시이트는 레이저 커터 베드에 부착된 지그와 커트 피쳐를 물리적으로 도킹함으로써 X 및 Y 축선 둘다에 정렬된다. 이러한 방식으로, 피스 방향 전진이 본 발명의 슬릿 보조 벤딩 피쳐의 정렬을 포함하여 발생할 수 있다. 저압, 정밀한 위치 설정, 고강도 벤딩 또는 폴딩 구조물을 가능하게 하는 본 발명의 절단 벤딩 형성 피쳐의 적용과 재료의 코일링 및 언코일링을 하는 등록 시스템의 조합이 신규하다.
제 2 접근은 동력 언와인드, 정지, 절단 및 동력 리와인드의 널리 알려진 기술을 이용하여 레이저 커터를 통하여 코일을 전진시키는 것이다.
제 3 접근은 도 25에 도시되어 있다. 언와인드 및 리와인드 둘다로, 부드럽고 연속적인 웨브 수송을 적용한다. 시이트 재료(701)가 서플라이 코일(702)로부터 언와인드되고, CNC 커터의 운동 및/또는 광학(optics)은 재료(701)의 롤링 프레임을 보상하도록 제어된다. CNC 커터(703)는 시이트(701)에 원하는 슬릿 패턴을 절단하기 위해 제어되고 형성되는 레이저 커터 또는 워터 제트 커터일 수 있다. 커팅 후, 시이트(701)는 코일(704)로 감겨진다.
감겨진 시이트 스톡은 종종 코일 세트 컬(coil set curl)을 가지기 때문에, 코일을 언와이딩한 후 라벨링 단계 또는 라벨링 장치(706)를 선택적으로 이용한다. 시이트 스톡(701)은 부가적으로 롤러(710)에서 그리고 코일(702 및 704)에서 핀치 롤러(707) 및 구동 모터에 의해 프로세싱 라인을 통하여 구동될 수 있다.
릴 투 릴 프로세싱이 이전에 이용되지 않은 이유는, 특히 본 발명의 저압의 슬릿 보조 벤딩 피쳐가 태브 또는 플랩을 폴딩할 수 있을 때, 절단 피쳐의 에지 또는 형상이 인터로킹되고 연속적인 레이어로서 스내그(snag)가 코일(704)에 감겨지기 때문이다. 리코일링 재료(701)의 바로 이러한 작용은 절단된 태브 또는 플랩을 와인딩 코일로 접선방향으로 연장하도록 하는 경향이 있다. 두 가지 방법이 이러한 이슈를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 하나의 방법은 금속과 다른 강성 금속의 코일의 리와인딩과 조합하여 얇고 용이하게 제거되는 매달리는 태브의 이용이 며, 상기 다른 강성 금속은 리와인딩 코일로부터 접선방향으로 연장하도록 하는 본 발명의 이러한 저압 폴딩 피쳐를 가진다. 두 번째 방법은 도 25에 도시되어 있는데, 즉 폴리머 웨브(708)를 코일(704)상으로 같이 와인딩하는 것이다. 웨브(708)는 단단하여 용이하게 펀칭되지 않아야 하며, 게이지(gage)에서 얇다. 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌은 두 개의 유용한 예이다.
릴 투 릴 프로세싱 시스템의 처리량을 증가시키는 하나의 기술은 본 발명의 슬릿 보조 저압 벤딩 피쳐를 절단하기 위한 다중 레이저 비임을 가지는 레이저 커터(703)의 이용이다. 도 12에 도시된 바와 같은 폴딩가능한 박스 비임은 원하는 벤딩 라인에 대해, 코일의 와인딩 방향에 대해 평행하게 배치되는 수 개의 벤딩 보조 아치형 슬릿이 필요하다. 예를 들면, 서로 기계적으로 연결되고 운동 제어기가 단일 운동 제어기와 연결된 단일의 기계적 시스템인 다중 섬유 레이저는 동시에 평행한 벤딩 모두를 형성할 수 있으며, 운동 작동 시스템 및 운동 제어기에 독립한 다른 레이저는 노치형 에지와 같은 모든 다른 절단 피쳐를 형성할 수 있다.
코일링 형태로 컴팩트한 저장 또는 수송 후에 요구될 때 및 요구되는 장소에서, 본 발명의 낮은 벤딩력, 고 강도 벤딩 피쳐과 조합된, 상술된 3개의 릴 투 릴 프로세싱 시스템의 방법 및 장치는 비임으로부터 래더(ladder), 빌딩 스터드(building stud) 및 조이스트 시스템(joist system)으로 제품이 인상적인 구조 통합의 결정적 치수로 형성, 코일링, 후속하여 언코일링 및 폴딩을 가능하게 한다. 부품이 이미 조립된 상태에 있을 때, 이러한 기술은 공간에서, 군대에서 상업적 및 거주 건물 및 현장으로 재료를 모으는 비용 및 노력이 매우 비싸고 어려운 많은 다 른 산업에 적용한다.
도 25의 선택적으로, 릴 투 릴 프로세싱 라인은 또한 한 쌍의 단단한 툴의 다이 커터(709)를 포함한다. 아치형 슬릿 및 드롭 아웃 피쳐(drop-out features)를 스탬핑하도록 암 및 수 스탬핑 형상을 이용함으로써, 다이 커터는 또한 플레이트일 수 있으며 증분 재료 핸들링 기술(incremental material handling techniques)을 적용할 수 있지만, 가장 바람직하게는 다이커터는 단단한 툴의 로터리 다이(709)이다.
코일-와인딩 엔지니어 폴딩 구조물 제조에 CNC 커팅 접근의 장점은 비 반복적인 피쳐가 커팅 프로세스로 용이하게 프로그램된다는 것이다. 불연속 또는 연속적이든지, 단단한 툴의 스탬핑 또는 로터리 다이 커팅 접근의 장점은 반복 피처, 특히 아치형 슬릿이 효율적으로 제조될 수 있다는 것이다.
최대 처리량 및 가요성의 가장 큰 장점은 프로세스의 언와인딩 및 리와인딩 단계들 사이에 위치하는 두 개의 형성 단계를 구비한 인라인 시스템을 초래하도록 단단한 툴의 스탬핑/다이 커팅과 조합된 CNC 커팅을 이용하는 것이 타당할 수 있다. 조합된 시스템에서, 도 25에 도시된 바와 같이, 각각의 형성 툴은 자체의 장점으로 작동된다.
도 25는 구조물이 슬릿이고 및/또는 벤딩되기 전에 부분적으로 조립되는 원격 위치에서 특히 이용하기 위한 3차원 구조물을 형성하기 위해 이용될 수 있는 방법이 도시되어 있다. 하나의 적용은, 특히 바람직하게는 외부 공간에서 3차원 구조물의 제조이다. 현재 이러한 구조물은 3차원 모듈로부터 외부 공간에서 조립되 며, 이러한 구조물은 일반적으로 실제로 외부 공간에서 제조되지 않는다. 공간 조립이 가지는 문제점은 모듈이 궤도 공간 차량의 유효 탑재량에서 바람직하지 않은 양의 공간을 요구한다는 것이다. 지금까지, 외부 공간에서의 제조가 가지는 문제점은 고강도, 3차원 구조물을 형성하기 위해 요구되는 툴이 매우 크고 부피가 크다는 것이다. 공간에서의 조립의 또 다른 문제점은 많은 부품 개수와 많은 패스너 개수와 관련될 수 있다. 한편, 부피가 크고 거의 완료된 모듈이 놓여지고 함께 결합된다. 다른 한편으로는, 지금까지 밀도가 높은 조립되지 않은 모듈의 패킹이 많은 부품 개수 및 많은 패스너 개수를 초래하였다.
도 26에서, 시이트 재료(341)의 코일(339)은 두 개의 벤딩 라인(345) 상에 슬릿 또는 그루브가 설계 및 제공되어 있다. 시이트(341)에는 또한 거의 마주하는 시이트 에지가 주기적으로 위치설정되는 개구(346) 및 태브(348)가 형성된다. 도시된 바와 같이, 슬릿(343)은 도 6에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 것이 유용할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 코일(339)은 시이트 재료의 수송을 위해 매우 컴팩트한 형상이다. 시이트(341)에는 예를 들면 도 25의 릴 투 릴 프로세싱 라인을 이용하여, 무제한 제조 장비를 가지는 땅에 있는 샵(shop)에서, 슬릿(243), 개구(346) 및 태브(348), 뿐만 아니라 원하는 구조적 피쳐가 형성될 수 있다. 코일형 시이트는 다음으로 공간 차량에 의해 외부 공간 장소로 운반될 수 있다. 그리고나서 시이트(341)는 코일(339)로부터 언롤링될 수 있으며, 또한 언롤링되는 동안, 또는 그 후 시이트가 핸드 툴 또는 적절한 동력에 의한 툴을 이용하여 3차원 구조물로 제조될 수 있다. 이러한 제조는 벤딩 라인(345)을 따라 시이트를 벤딩하고 개구(346)로 태브(348)를 벤딩함으로써 수행되어 도 26의 우측부에 도시된 바와 같이, 삼각형 비임(350)과 같은 3차원 구조물에서 시이트를 록킹한다.
도 26에 도시된 바와 같이, 구조물(350)은 3각형 섹션을 가지는 확장된 비임이며 차례로 복잡한 3차원 공간 구조물 및 해비태트(habitat)를 생산하도록 다른 구조물에 결합될 수 있다. 본 발명의 시이트 벤딩 슬릿 형상이 적용될 때, 슬릿(343)의 패턴으로 생산되는 각각의 벤딩이 바람직하게는 상당한 로딩을 견딜 수 있는 벤딩을 형성하는 시이트 재료의 에지 대 페이스 지지(edge to face support)를 포함한다. 명백하게, 도 13 및 도 14의 박스 비임, 도 20의 데크 또는 도 22의 컬럼과 같은, 다른 비임 및 구조적 구성이 상술되는 타입의 슬릿을 가지는 벤딩 라인을 따라 폴딩됨으로써 생산될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 슬리팅 및 그루빙 방법 및 장치를 이용하여, 시이트(342)의 마주하는 에지 및 개구(346) 및 태브(348)의 정밀한 위치설정을 보장하여 구조물(350)의 폐쇄를 보장한다. 형성되는 구조물이 유체 타이트되는 것이 필요하고 슬리팅이 적용되는 경우, 슬릿(343)에 의해 형성된 벤딩은 예를 들면 용접 또는 브레이징에 의해 끈끈하게 또는 다르게 채워진다. 또한 태브 및/또는 패스너의 이용 및 측벽과 시이트의 에지의 중복 및 시이트(341)의 에지의 맞대기를 따른 용접을 포함하여, 다양한 다른 폐쇄 구성 또는 결합 설계가 제공되는 것이 가능하다.
본 발명의 장치 및 프로세스의 가요성을 나타내는 박스 비임의 또 다른 형상이 도 27a 내지 도 27g, 즉 크로스 또는 자체 브레이징 박스 비임이 도시된다.
시이트 재료(801)는 벤딩 라인(802 및 803)을 따라 슬릿이 형성되는 바와 같이 도 27a에 도시되어 있다. 또한, 비임 크로스 브레이징 시이트부(806)가 제공되기 위해 이용되는 복수의 횡방향 슬릿(804)이 제공된다. 도 27g의 크로스 브레이징 박스 비임(807)으로의 시이트(801)의 벤딩은 도 27b 내지 도 27g의 순서로 도시된다.
첫 번째, 크로스 브레이징 시이트 부분(806)을 가지는 시이트의 측부는 도 27b의 위치로 벤딩될 수 있다. 다음으로, 시이트는 도 27c의 크로스 브레이스(806)을 형성하도록 벤딩 라인(803)을 따라 벤딩된다. 그리고나서 시이트(801)는 벤딩 라인(802a)에 대해 도 27d의 위치로 벤딩된다. 시이트는 도 27e 및 도 27f에 있는 벤딩 라인(802b 및 802c)에 대해 벤딩되고 최종적으로 측부 플랜지(805)가 상방으로 벤딩되어 벤딩 라인(802d)에 대해 시이트 벤딩되어 도 27g의 비임(807)을 생산한다. 패스너는 개구(808 및 809)(시이트(801)에서 결합 관계로 정렬되어 형성되는)에 배치될 수 있으며, 리벳 또는 스크류와 같은 패스너가 측면 플랜지(805)를 박스 비임의 나머지에 고정하여 벤딩되거나 폴딩되지 않는 구조물을 생산한다. 비임(807)은 실질적으로 강화된 강도를 주도록 중앙에서 비임을 따라 연장하는 X 형상 크로스 비임 어레이를 잡아 준다. 따라서, 중량에 대해 과도한 고강도, 내부 브레이싱 박스 비임은 본 발명의 프로세스를 이용하여 단일 시이트 재료로부터 설계 및 형성될 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법을 이용하여 형성되는 많은 상이한 구조물에 추가될 수 있는 선택적인 단계로서, 방호 코너 또는 신(shin) 가드(810)(도 27g)가 부드럽고 및/또는 장식적인 코너 처리를 하도록 벤딩된 코너(802) 상에 부착될 수 있다. 따라서, L형 신 가드(810)는 화살표(820)에 의해 표시된 바와 같이 비임(807)에 추 가될 수 있고, 예를 들면 접착제 또는 패스너에 의해 제위치에 고정될 수 있다. 신 가드(810)는 금속 플라스틱이거나, 또는 장식 효과를 형성하고 충격 보호를 제공하고 코너 벤드부를 부드럽게 하고 및/또는 밀봉하고 포트(pot)하도록 반사적일 수 있다. 신 가드(810)는 비임 또는 다른 3차원 구조물을 둘러쌀 수 있다. 부착된 신 가드가 벤딩부를 가로지르는 로드 전달을 보조할 수 있다.
도 27a 내지 도 27g의 크로스 브레이싱 박스 비임(807)에서, 크로스 브레이싱 시이트 부분(806)은 "X" 형상으로 벤딩되고나서 내부 브레이싱을 제공하도록 폴딩된 비임내에 포착된다. 상이한 평면에서 인접한 벽을 가지는 구조물의 브레이싱에 대한 또 다른 접근은 스윙 아웃 시이트부(swing-out sheet portions)를 적용하는 것이다.
도 34a 내지 도 34e는 중량 절감 절개부의 패턴을 갖는 또 다른 박스 비임에서의 스윙 아웃 브레이싱의 이용을 보여준다. 도 34a에서, 시이트(811)는 복수의 벤딩 라인(812)으로 본 발명을 이용하는 슬릿이 있다. 시이트(811)는 절개부 또는 중량 절감 개구(813)로 추가로 절단 또는 스탬핑된다. 또한, 비임의 폴딩된 벽의 브레이싱을 제공하도록, 벤딩 라인(815) 주위로 벤딩될 수 있는 복수의 스윙 아웃 시이트부(814)가 제공된다.
도 34b에서, 스윙 아웃부(814)는 폴딩되거나 벤딩 라인(815) 둘레의 시이트(811)의 평면으로부터 스윙되며, 도 34c에서, 시이트의 외부 측부(816)는 벤딩 라인(812) 둘레의 수직 방향으로 벤딩된다. 도 34d에서, 시이트(811)의 하나의 측벽부(817)는 벤딩부(812) 둘레로 다시 벤딩되고, 도 34e에서 다른 측벽부(817)는 박스 비임(818)을 완료하도록 또 다른 벤딩 라인(812) 둘레로 벤딩된다.
마지막 벤딩 단계, 즉 도 34d의 형상으로부터 도 34e의 형성으로의 벤딩은 에지부(816)를 중복시키고 스윙 아웃부(814)를 중복시킨다. 본 발명의 에지 대 페이스 벤딩 기술을 적용할 때 비임이 가능하게는 높은 정밀도 또는 정확도에 의해 도 34e 상태로 접어질 때 에지(816) 및 스윙 아웃부(814) 둘다 정렬되거나 포개지는 패스너 수용 개구(819)가 제공될 수 있다. 따라서, 도시되지 않은 리벳, 또는 스크류와 같은 패스너가 비임(819)의 언폴딩에 대해 서로 에지(816)를 고정하고, 비임의 상호 수직 벽들 사이의 브레이징 뿐만 아니라 비임을 가로지르는 브레이싱을 제공하도록 스윙 아웃부(814)가 서로 고정되도록 개구(819)로 삽입될 수 있다. 명백한 바와 같이, 복수의 브레이징 스윙 아웃부는 도시된 실시예에 도시된 것으로부터 증가될 수 있으며, 상이한 평면에 있는 인접한 벽들을 브레이싱하기 위한 스윙 아웃부의 이용은 박스 비임이 아닌 많은 구조물로 적용된다.
도 29 및 도 30을 지금부터 참조하면, 본 발명에 의한 저압 시이트 벤딩이 도시되어 있다. 도 29에서, 상술된 방식으로 벤딩라인을 따라 형성된 복수의 아크형 슬릿(842)를 가지는 시이트 재료(841)가 도시되어 있다. 시이트(841)로부터 박스(843)의 형성은 저압 기술을 이용하여 용이하게 수행될 수 있다.
시이트(843)는 다이(846)에 있는 개구(844) 상에 배치될 수 있으며 박스의 4개의 측부(847)가 수직 위치로 유사하게 벤딩된다. 액츄에이터 구동 플런저(848)가 이용된 도관(849)를 통하여 다이(846)로 진공을 인가하도록 결합되는 진공 소스가 적용될 수 있다. 다이(846)에 대한 시이트(841)의 클램핑은 거의 필요하지 않거나 전혀 필요하지 않다. 벤드 라인이 다이에서 개구(844)와의 정합관계에 있도록 하는 시이트의 위치설정만이 필요하다. 이는 예를 들면 개구(844)의 코너에 근접한 다이의 상부면상에 인덱싱 핀(도시안됨)을 제공함으로써 수행될 수 있다. 인덱싱 핀은 시이트(841)의 측면들(847) 사이의 정점에서 시이트(844)와 결합한다.
벤딩되는 재료, 재료의 두께에 따라, 도관(849)에서의 부압이 다이로 시이트(841)를 아래로 당기기에 충분하여 측부(847)를 상방으로 벤딩하고 또는 더 두꺼운 시이트 및 더 강한 재료에 대해, 플런저(848)가 또한 벤딩을 위해 사용되거나 효과적일 수 있다.
박스(843)는 예를 들면 휴대용 셀 폰에서 통상적으로 찾아 볼 수 있는 회로 기판과 같은 소형 회로 기판을 위한 RFI 실드가 점진적인 다이 스탬핑의 종래 기술에 의해 제조될 때 이용될 수 있다. 점진적인 다이 스탬핑의 장점은 충분한 정밀도가 달성되고 적은 비용, 질량 제조에 적절하다는 것이다. 그러나, 이러한 시장에서 직면하는 제품에서의 신속한 변화로, 새로운 실드 설계는 단단한 툴이 자주 교체되어야 할 것이 요구된다. 이는 최종 설계가 선택되기 전에 많은 변화가 일어나는 제품 라이프 사이클의 개발 마지막에서 특히 문제가 된다. 단단한 툴에 의한 또 다른 어려움은 완전한 제조에 대한 램프 업(ramp-up)이 단단한 툴이 이용가능할 때까지 기다려야 한다는 것이다. 이는 8주 만큼 많이 걸릴 수 있어, 급격한 설계 변경 및 짧은 제품 수명으로 시장에서 매우 비용이 많이 든다. 그러나, 점진적인 다이 스탬핑의 또 다른 문제점은 진단 또는 수리를 위해 하부 부품으로 접근가능하여야 한다는 것이다. 칩 배치(chip batch)의 상당한 부분이 고장나서 수리가 필요 한 경우, 두 조각의 RFI 실드 유닛은 회로 및 억지 끼워맞춤으로 회로를 덮는 "슈 박스 리드(shoe box lid)"를 땜납하는, 낮은 프로파일 펜스가 적용된다. 이러한 단점은 아래의 펜스가 회로 기판으로부터 이격되어 소정의 수평 "실질 평가(real estate)"를 갖는다는 것이다. 접근가능성에 대한 또 다른 종래 기술의 해결책은 리드의 영역이 일 측부를 따라 상방으로 힌지되도록 하는 절단될 수 있는 실드 리드에 있는 일 열의 원형 천공부를 이용하는 방법이다. 이러한 천공 도어 접근은 소정의 RFI 누출의 가능성을 생성하고 리드를 절개하여 다시 밀봉하는 것이 어렵다는 것이다.
도 29의 박스(843)는 본 발명의 기술을 이용하여 상술한 문제점에 대한 해결책을 보여준다. 벤딩 방법을 보조하는 아치형 슬릿을 이용하여 제조되는 RFI 실드는 레이저 커터와 같은 CNC 커팅 프로세스 및 설계를 위한 CAD 시스템을 이용하는 단단한 툴 없이 신속하게 원형을 만들 수 있다. 원하는 형상으로의 폴딩은 수동 툴 또는 도 29의 제조 장비에 의해 용이하게 이루어질 수 있다.
완전한 제조에 대한 램프 업은 메이커에게 들어가기 위해 요구되는 초기 제조 용적을 레이저 커팅함으로써 즉시 수행될 수 있다. 공개되는 지오메트리에 대해 요구되는 바이어싱 설형 태브를 스탬핑하기 위한 낮은 비용의 스탬핑 툴이 CNC 절단 해결책에 의해 공급된다. 이러한 방식으로, 설계, 램프 업, 및 제조의 비용은 제조되는 점진적인 캐비티 다이를 기다리는 현재의 관습에 대해 낮추어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 장점은 부품을 서비스하기 위한 일체형 출입 도어가 있다 는 것이다. 실드(843)의 3개의 측부 둘레를 슬릿(842)에 의해 형성된 스트랩을 절단하고 회로 기판에 대한 낮은 프로파일 직사각형 박스(843)의 에지(850)를 미리 땜납함으로써, 박스(843)의 패널(840)이 임시 서비스 출입을 허용하도록 90도로 힌지결합될 수 있다. 수리가 완료될 때, 리드 또는 패널(840)은 코너에서 다시 폐쇄되어 다시 땜납될 수 있다. RFI 실딩을 위해 적절한 대부분의 금속 합금은 힌지된 스트랩이 떨어지기 전에 이러한 방식으로 8번 이상의 접근을 허용한다.
도 30에서, 일련의 스텝이 도시되어 있으며, 도 30에서 본 발명에 따라 슬릿되는 시이트(861)가 공기압 블래더 또는 진공 그리퍼를 이용하여 박스로 펍업(popped up) 될 수 있다.
시이트(861)는 도 30의 순서도의 우측부에서 편평한 형태로 도시되어 있다. 사실, 시이트(861)는 박스가 형성될 때 명백해지는 바와 같이, 시이트의 측부(863)의 외측부에서 벤딩 라인(826)에서 서로 결합된다. 시이트(861)는 순서도의 우측부에 도시된 3차원 박스(863)로 펍업되는, 이용 장소에서, 순서도의 좌측부에 도시된 거의 편평한 상태로 운반될 수 있다. 시이트(861)의 벤딩이 경사지는 벤딩 스트랩을 벤딩하기 위해 필요한 최소 힘만이 요구되기 때문에, 이러한 박스(865)의 필드 형성에서 공기압 또는 유압을 이용하여 용이하게 수행될 수 있다.
하나의 벤딩 기술은 시이트(861)의 평면 중앙 시이트부(867)와 접촉하여 아래로, 화살표(866)에 의해 표시된 바와 같이, 이동하는 흡입 또는 진공 그리퍼를 이용하는 것이다. 진공은 흡입 그리퍼(864)로 인가되고 그리고나서 그리퍼는 도 30의 우측부에 도시된 바와 같이, 박스(865)가 완전히 팽창될 때까지 화살표(868)에 의해 표시된 바와 같이 이격되어 이동한다.
또 다른 접근은 화살표(871)에 의해 도시된 바와 같이 약간 팽창된 박스로 팽창가능한 블래더(869)를 삽입한다. 이러한 삽입은 필드에서 또는 수송 전에 수행될 수 있다. 그리고나서 블래더(869)는 공기압 또는 유압에 의해 팽창되어 박스가 점차적으로 팽창되거나 도 30의 우측부에 도시된 상태로 상방으로 벤딩된다.
박스(865)는 코너(872)에 측부 패널(863)을 예를 들면 용접, 브레이징 또는 접착제에 의해 고정함으로써 도 30의 우측부에 도시된 형상으로 고정될 수 있다.
본 발명의 고정밀 벤딩 또는 폴딩 프로세스의 추가 장점은 지오메트릭 정보가 저압력, 고정밀 벤딩 구조물이 제조되는 동일한 시간에 편평한 재료에 끼워질 수 있다는 것이다. 이러한 정보는 매우 낮은 비용으로 기대되는 3D 공간 관계로 정확하고 예견가능하게 소통될 수 있다.
종래에는, 심벌 및 지오메트릭 관례가 구조물의 조립에 대한 정보를 전달하기 위해 이용되었다. 본 발명의 하나의 양태는 벤딩 또는 폴딩 지시가 벤딩 슬릿 또는 그루브가 형성되는 동시에 시이트 재료의 편평한 부분으로 전달될 수 있다는 것이다. 이와 달리, 폴딩 지시는 프린팅, 라벨링, 또는 태그와 같은 제 2 프로세스를 통하여 편평한 부분으로 전달될 수 있다. 또한, 정보는 편평한 부분에 끼워질 수 있으며 상기 편평한 부분은 유사한 정밀 벤딩 구조물 또는 폴딩되지 않는 종래 기술 및 미래 기술 제조 방법으로부터 인접 부분의 조립 프로세스를 지시하도록 의도된다.
예를 들면, 구조화된 연속적인 예비 엔지니어링 벽은 상방으로 폴딩된 스터드를 구비한 상부 및 바닥 조이스트로 폴딩되는 단일 시이트 재료로 형성될 수 있다. 모든 예상되는 윈도우, 도어 및 전기 박스는 빌딩으로 후속적인 폴딩 및 조립을 위한 평평한 부분으로 물리적 지오메트릭 정보로서 끼워질 수 있다. 관례는 구조물의 원형 홀이 나중에 홀을 통하여 나사 결합되는 전기 도관의 표시가 되는 것으로 설정되었다. 원형 코너의 사각 홀은 벽을 통과하여야 하는 고온 구리 파이프의 표시가 될 것이다. 이러한 방식으로, 피쳐는 편평한 부분에 위치할 뿐만 아니라 정확한 3D 관계로 매우 정확히 전달되었으며, 최종적으로 이러한 관례는 활동이 구조물과 교차하는 빌딩의 구조적 건설에 포함되지 않는 사람을 거래하기 위해 소통되었다. 더욱이, 이러한 정보의 소통은 거래되는 사람의 활동이 기대되어 빌딩을 통하여 구조물안에서 조립될 때 구조물을 변형 및 수리하지 않았다.
도 32a 내지 도 32e는 본 발명의 시이트 벤딩 방법을 이용하여 단일 시이트 재료로부터 폴딩할 수 있는 스터드 벽의 일 실시예를 보여준다. 도 32a 내지 도 32e에서, 정보를 소통하도록 형성되고 정밀하게 위치설정되는 개구 등을 도시하는 시도가 없었지만, 이러한 데이터는 시이트 슬리팅 프로세스 동안 정밀하게 위치할 수 있다. 또한 도 32e의 폴딩 시이트는 조이스트에 연결되는 스터드를 구비한 스터드 벽이거나 측부 레일로 연결되는 가로대를 구비한 래더일 것이다.
도 32a를 참조하면, 시이트 재료(901)는 측벽 또는 래더 구조물의 정보를 가능하게 하도록 복수의 벤딩 라인을 따라 슬릿된다. 슬릿은 여기서 설명된 바와 같이 형성되어 위치설정된다.
도 32b에서 결과적인 스터드 또는 래더 가로대(903)의 측벽부(902)는 편평한 시이트(901)로부터 벤딩 라인(904)을 따라 상방으로 폴딩된다. 다음 단계는 도 32c에 도시된 바와 같이 벤딩 라인(907)을 따라 부가 단부 벽 또는 스텝부(906)을 상방으로 폴딩한다. 도 32d에서, 조이스트 또는 래더 레일(908)은 벤딩 라인(909)을 따라 상방으로 폴딩되고, 최종적으로 조이스트/레일(908)은 도 32e에 있는 벤딩 라인(911)을 따라 다시 폴딩된다. 이러한 마지막 폴딩은 조이스트/레일(908)에 있는 개구(912)가 스터드/가로대(903)의 측벽(902)에서 개구(913)(도 32d)에 대한 정렬 또는 등록되는 관계로 포개질 수 있도록 한다. 리벳 또는 스크류와 같은 패스너는 스터드/가로대(903)로 조이스트/레일(908)이 고정되도록 이용될 수 있어, 로드 지지 3차원 형상(916)으로 조립체가 고정된다.
래더로서 이용될 때, 레일(908)은 수직으로 연장되고 가로대(903)는 수평하다. 스터드 벽으로서 이용될 때, 조이스트(908)는 수평하고 스터드(903)는 수직으로 연장된다. 알 수 있는 바와 같이, 가로대/스터드 및 레일/조이스트는 또한 적용분야에 대해 적절한 비율로 되어야 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 슬릿 시이트 및 슬리팅 프로세스의 대부분의 이용은 복수의 슬릿이 원하는 벤딩 라인의 마주하는 측부를 따라 오프셋되는 관계로 배치되어야 하는 것이 요구될 것이다. 가상의 펄크럼의 위치가 원하는 벤딩 라인 상의 실제 펄크럼들 사이에 정밀하게 있도록 하는 두 개의 마주하고 이격되는 실제 펄트럼이 있기 때문에, 이러한 접근은 가장 정밀하고 정확한 시이트 스톡 벤딩을 형성한다.
벤딩 정밀도의 매우 작은 손실이 있기 때문에, 본 발명의 기술은 또한 벤딩 라인을 따라 시이트 재료의 벤딩을 형성하도록 구성되는 단일 슬릿 및 벤딩 스트랩을 이용하여 적용될 수 있으며, 슬릿을 가로지르는 시이트부의 에지 대 페이스 결합이 발생된다. 이러한 단일 슬릿 벤딩은 도 35 및 도 36에 도시되어 있다.
도 35a에서 시이트 재료(941)는 도 36에 도시된 바와 같이 도면부호 "942"로 전체적으로 표시되는, 휠 롤러 하우징으로의 벤딩을 위한 슬릿이 있는 것이 도시되어 있다. 시이트(941)는 벤딩 라인(946)에 대한 이형부(944)의 벤딩을 위한 슬릿(943)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 슬릿(943)과 마주하는 벤딩 라인(946)의 측부 상에 슬릿이 없다. 그럼에도 불구하고, 이형부(944)는 슬릿(943)의 정확한 단부(949)를 구비하는 벤딩 스트랩(948)을 형성하는 두 개의 쇼울더(947)를 포함한다. 벤딩 스트랩(948)의 중앙 축선(951)이 대응되게 경사지는 방향으로 벤딩 라인(946)에 대해 경사지는 것이 명백하다.
이형부(944)가 도 35의 페이지로 벤딩될 때, 경사 스트랩(948)은 벤딩 및 비틀고 동시에 슬릿의 본체 측부 상의 설형부(953)의 페이스와 결합하는 슬릿(943)의 이형 측부 상의 립(952)을 상방으로 당긴다. 따라서, 슬라이딩 에지 대 페이스 결합은 다시 정확한 비율로 형성된, 경사진 벤딩 스트랩(948)에 의해 형성된다.
시이트(941)는 에지 대 페이스 벤딩을 형성하게 되는 벤딩 스트랩을 제공하도록 시이트의 에지 또는 부분적으로 마주하는 슬릿과 조합되는 아치형 벤딩 슬릿의 다른 예를 가진다. 벤딩 라인(956)에 대해, 예를 들면, 슬릿(943a)은 경사지는 벤딩 스트랩(948a)를 형성하도록 아치형 단부(949a)와 조합되는 아치형 단부(958)를 가지는 부분 슬릿(957)에 의해 일단부에서 마주한다. 슬릿(943a)의 마주하는 단부에서 아치형 에지부(959)는 서로 대응되게 경사지는 스트랩(948)을 형성하도록 아치형 슬릿 단부(949a)와 조합된다.
스트랩(948a)의 형상화 결과 벤드 라인(956)을 중심으로 벤딩된 에지-대-면이 얻어진다.
슬릿(943b)은 원호형 에지 및 부분적인 슬릿을 가지는 슬릿(943a)의 거울상 이미지로서 형성되며, 상기 슬릿(943b)은 상기 원호형 에지 및 부분적인 슬릿과 함께 비스듬한 벤딩 스트립(948b)을 형성한다. 유사하게, 슬릿(943c)은 에지 및 부분적인 슬릿과 함께 비스듬한 벤딩 스트립(948c)을 형성하며, 그 벤딩 스트립(948c)은 에지-대-면 벤딩을 보장한다. 마지막으로, 슬릿(943d)은 슬릿 부분(960)과 함께 비스듬하게 배향된 벤딩 스트립(948d)을 형성한다.
도 35에 도시된 바와 같은 본 발명의 장치 및 방법의 단일 슬릿 실시예는 원하는 벤딩 라인상에 벤딩을 위치시키기에는 다소 부정확하나, 그러한 정확도의 손실은 많은 용도에서 중요하지 않다. 도 36에 도시된 구조에서, 롤러(962)를 위한 축(961)은 개구부(963, 964, 및 965)를 통과하며, 상기 개구부는 시이트(941)가 도 36의 3차원 하우징(942)으로 벤딩되었을 때 반드시 정렬되어야 한다. 따라서, 단일 슬릿 실시예는 축(961)을 삽입할 때 수천분의 몇 인치내로 개구부(963, 964, 및 965)를 정렬시킬 수 있을 정도로 충분히 정확한 벤딩을 제공한다.
도 37에서, 본 발명의 슬릿팅 방법 및 장치와 관련된 에지-효과 또는 벤딩 라인 종료가 도시되어 있다. 시이트 재료(971)는 5개의 벤드 라인(972-976)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 슬릿(981)은 벤드 라인들을 따라 시이트내에 형성된다. 슬릿 레이아웃을 디자인 할 때 시이트(971)의 에지(982)를 고려하여야 하는데, 이는 슬릿의 위치에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
벤드 라인(972)상의 슬릿(981)은 부분적인 슬릿(981a)이 시이트 재료의 에지(982)로 개방되도록 길이 및 간격이 주어진다. 이는 허용가능한 벤드 라인 종료 전략이다. 벤드 라인(973)상에서, 부분적인 슬릿(981b)은 다시 에지(982)로 개방되나, 그 부분적인 슬릿(981b)은 원호형 단부(983)를 포함할 수 있을 정도로 충분히 길어서, 벤딩 스트랩(984)은 벤딩 스트랩(986)에 대향하여 존재할 수 있다. 슬릿(987)은 또한 그 슬릿을 가로질러 연장하는 직사각형 개구부(988)를 가지는 것을 볼수 있다. 개구부(988)는 슬릿(987)의 중심부내에 위치하며, 그에 따라 벤딩 스트랩(984 또는 986)에 큰 영향을 미치지 않을 것이며, 또 에지-대-면 벤딩에도 큰 영향을 미치지 않을 것이다.
벤딩 라인(974)상에서, 슬릿(981c)은 경사(sloping) 에지 부분(991)과 함께 비스듬한 벤딩 스트랩(992)을 형성하는 원호형 단부(989)를 구비한다. 유사한 기하학적 형상이 슬릿(981d) 및 에지 부분(993)에 대해 도시되어 있다. 벤딩 스트랩을 부분적으로 형성하기 위해 시이트의 에지를 이용하는 것이 또한, 전술한 바와 같이, 도 35의 슬릿과 관련하여 채용될 수 있다.
마지막으로, 벤드 라인(976)상의 원호형 에지 부분(994)은 슬릿(981e)의 원호형 단부(996)와 함께 스트랩(997)을 형성한다. 그에 따라, 에지 부분(994)은 슬릿(981d)의 배향으로부터 슬릿(981e)을 역전시키는 슬릿 레이아웃을 필요로 하며, 슬릿의 한정된 특성은 슬릿의 레이아웃시에 에지 효과를 고려해야할 필요성이 있다는 것을 나타낸다. 대부분의 경우에, 슬릿 길이를 약간 조절하여 원하는 벤드 라인 종료 또는 에지 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에서, 도 31에 개략적으로 도시한 바와 같이, 3-차원 구조물을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 제 1 단계는 3-차원 구조물을 디자인하는 것이다. 이는 디자인을 가상하는 초기 하위(sub)-단계(370a)를 포함한다. 일단 개념화되면, 디자이닝은 주로(그러나, 필수적인 것은 아니다) 단계(370b 또는 370c)로 진행되며, 그 단계에서 CAD 또는 컴퓨터 실행 디자이닝이 이루어진다. 선택적으로, CAD 디자인 단계(370b 또는 370c) 중에 또는 그 전에, 시이트 재료 및 그 두께를 선택하는 단계(371)가 이루어질 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, CAD 디자인 단계(370b 또는 370c)는 여러가지 대안적인 하위-단계들을 포함할 수 있다. 따라서, 일반적인 접근 방법은 하위-단계(370b1)이며, 그 하위-단계에서 개념적인 디자인이 3-D 로 구축되고 이어서 평탄화된다. 그 대신에, 단계(370b2)에서, 시이트 플랜지 또는 부분들을 연속적으로 벤딩함으로써 디자인이 구축될 수 있다. 단계 (370b3)에서, 2-D 로 디자인하고, 벤드 라인들을 결정 또는 위치시킬 수 있다. 적절한 또는 최적으로 디자인된 본 발명의 슬릿 또는 그루브(groove)를 배치하는 것은 단계(370b4)에서 소프트웨어를 통해서 또는 단계(370b5)에서 수동으로 실시될 수 있다.
본 발명의 디자인 프로세스는 또한, 하위-단계(370c1)에서, 일반적으로 컴퓨터 또는 CAD 소프트웨어 프로그램에 의해, 복수의 저장된 디자인 및/또는 부분들 중에서 선택하는 것을 기초로 할 수 있다. 이어서, 변경이 필요한 경우, CAD 시스템은, 하위-단계(370c2)에서, 선택된 부분을 변경하여 새로운 또는 원하는 디자인을 얻을 수 있다. 마지막으로, 하위- 단계(370c3)에서, 부분은 소프트웨어에 의해 편평한 상태로 펼쳐진다.
디자인이 되고나면, 바람직하게 시이트 스톡 슬릿팅 장치를 구동시키기 위해 CNC 제어부를 채용함으로써, 다음의 슬릿팅 또는 그루빙 단계(373)가 실행된다. 그에 따라, 편평한 부분 및 디자인된 슬릿 또는 그루브를 나타내는 하위-단계(373a) 데이터가 CAD 또는 CAM 시스템으로부터 CNC 제어부로 전달된다. 이어서, 제어부는 커팅 및 제조 설비에 대한 슬릿팅 및 기타 성형 단계를 제어한다. 그에 따라, 하위-단계(373b)에서, 부가적인(몰딩, 캐스팅, 스테레오 리소그래피(stereo lithography)) 또는 감하는(subtractive)(슬릿팅, 커팅) 또는 절단하는(펀칭, 스탬핑, 다이 컷팅) 제조 기술을 이용하여 편평한 부분이 형성된다.
선택적으로, 형성된 편평한 시이트는 또한, 일반적으로 편평한 또는 코일링된 상태에서, 표면 처리(373c), 부품 부착(373d), 테스팅(373e4) 및 저장(373f)과 같은 단계가 실시된다.
종종, 단계(377)에서 시이트 재료가 벤딩되거나 폴딩되기에 앞서서 이송 단계(375)가 실시될 수도 있다. 슬릿 시이트 스톡은 편평한 또는 코일링된 상태에서 제조 장소로부터 멀리 떨어진 벤딩 및 조립 장소까지 가장 효율적으로 이송될 수 있다.
벤딩 또는 폴딩(377)은 정밀하고 작은 힘을 필요로 한다. 대부분의 구조물 벤딩은 복수의 벤들 라인을 따라 이루어지고, 종종 시이트의 두 부분이 접할 때까지 계속되며, 단계(379)중에 시이트의 접하는 부분들에서 그 부분들이 서로 결합되어 견고한 하중-지지 3-차원 구조물을 제조한다. 선택적으로, 구조물은 엔벨로핑(enveloping) 단계에 의해 3-차원적인 하중 지지 형상으로 고정될 수 있으며, 상기 엔벨로핑 단계는 둘러싸는 작업(encircling)에 의해 접혀진 부분을 서로 결합시킨다.
엔벨롭먼트(envelopment)는 적어도 3개의 전략에 이용될 수 있다. 본 발명에서, 폴드를 형성하는 슬릿의 기하학적 형상에 의해 폴드 각도를 알수는 없다. (도 24에 도시된 바와 같이, 특정 폴딩 각도에 대한 에지 대 면 결합의 최대 접촉 영역에 영향을 미치기 위해 슬릿 틸트 각도를 이용하는 기술에도 불구하고) 일반적으로, 각 폴드의 각도는 적어도 3개의 연동 평면에 의해 정해진다. 몇몇 경우에, 3개의 직교하는 독립 평면들을 연동시킬 기회가 없으며, 그에 따라 제한된 회전 각도를 규정하기 위한 다른 방법이 필요하다. 하나의 방법은, 알고 있는 각도 관계의 기준 구조물에 대항하여 구조물을 폴딩하고 접착, 브레이징, 용접, 납땜, 또는 폴드의 내측부 또는 외측부에 구조적 신(shin) 가드를 부착하는 방법에 의해 각도를 고정하는 것이다. 다른 방법은, 규정된 각도 폼(form)의 내부 구조물을 이용하고 구조물을 그 주위로 벤딩하는 것 즉, 내부 구조물을 엔벨로핑하는 것이다. 이러한 두번째 방법에 대해서는 참조번호 376a,b 로 표시된 도 31의 디자인 및 제조 프로세스 다이아그램을 참조할 수 있을 것이다. 이러한 엔벨롭먼트 실시예에서, 내부 부분은 정위치(376b)에 유지될 수 있고, 몇몇 경우에, 폴딩 프로세스만을 보조하고 후속하여 제거될 수 있다(376a).
엔벨롭먼드의 다른 이용은 캡쳐하는 것이며, 이는 다른 구조물내의 몰드 또는 부분들을 엔벨롭핑 또는 인폴딩(enfolding)함으로써 본 발명의 폴딩된 시이트 구조물을 본 발명에 의해 형성되거나 그렇지 않을 수도 있는 기능적인 부분과 함께 결합시키는 프로세스이다. 예를 들어, 도 16은 본 발명(376b)에서 엔벨롭먼트의 특징들을 가능하게 하는 많은 "캡쳐" 기회들 중 하나만을 도시한다. 따라서, 컬럼(631)은 폴딩된 시이트(611)에 의해 엔벨롭핑된다.
본 발명의 폴딩된 플레이트 구성의 둘 이상의 모듈들 사이에서, 또는 본 발명의 폴딩된 플레이트 구성의 적어도 하나의 구조물을 포함하는 둘 이상의 부품들 사이에서, 다른 종류의 엔벨롭먼트가 실행될 수도 있다. 클로져 또는 커플링 프로세스의 엔벨롭핑 특성과 결합된 본 발명의 평면형 재료내에 형성된 특징부들의 3-차원적인 위치 정확도는 복수의 단편(piese)들을 매우 신속하게 결합할 수 있는 방법을 제공하며, 그 방법은 2차적인 컷팅 및 피팅(fitting) 조절을 필요로 하지 않는다. 이는 홀, 탭 및 슬롯과 같은 체결 특징부들을 정렬시킬 수 있는 본 발명의 능력으로부터 더욱 두드러진다. 이것은 둘레를 둘러싸는 것에 의한 결합 방법이다.
본 발명의 프로세스는 또한 반복 단계(380)를 포함한다. 본 발명을 이용하여 저렴한 3-차원적인 부분을 제조할 수 있는 능력은 디자이너가 제조 디자인의 확 정에 앞서서 디자인을 변경할 수 있게 한다.
본 발명의 슬릿-베이스 벤딩 방법 및 장치은 높은 정밀도의 벤딩 공차를 가능하게 한다. 최초의 슬릿은 예를 들어, 레이저, 또는 워터 제트 커터, 스탬핑 또는 펀칭 다이를 제어하기 위해 CNC 기계를 이용하여 매우 높은 정밀도로 배치될 수 있고, 제조되는 벤드는 현미경적인 크기의 부분들로 작업할 때 ±0.005 인치 공차로 배치될 수 있다. 이는 프레스 브레이크 및 숙련된 작업자에 의해 달성될 수 있는 것 정도 또는 그 보다 양호한 것이다. 스탬핑 다이를 이용하는 것의 추가적인 이점은, 다이가 횡방향으로 또는 커프(kerf) 폭 방향으로 슬릿을 가압하기 위해 쐐기형이 될 수 있다는 것이다. 이는 슬릿에서 시이트 재료를 국부적으로 압축하여 보다 양호한 내피로성을 달성할 수 있을 것이다. 또한, 벤딩중에 에지-대-면을 생성하기 위해 커프 폭을 디자인할 때 그러한 횡방향 압축을 반드시 고려하여야 한다. 또한, 쐐기형 스탬핑 다이를 이용하여 슬릿을 횡방향 압축함으로써 레이저 또는 워터 제트 커팅을 따라 내피로성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 벤딩 방법을 이용할 때, 프레스 브레이크에 대한 경우에서와 같이, 공차 에러가 축적되지 않는다. 그 대신에, 슬릿 또는 그루브는 시이트 재료내로 몰딩되거나 주조될 수 있고 또는 폴딩될 필요가 있는 시이트형 연장부 또는 플랩(flap)을 가지는 3-차원적 부재로 주조될 수 있다. 거의 현미경적인 크기를 가지는 재료를 가공할 때, 비임 리소그래피 및 에칭과 같이 마이크로일렉트로닉 및 MEMS 분야에서 일반적으로 이용되는 다른 성형 방법을 이용하여 필요로 하는 본 발명의 기하학적 형상을 매우 정밀하게 얻을 수 있다.
곡선형 그루브 또는 슬릿을 제조하기 위해 레이저 비임(또는 시이트 재료)을 조작하는 대신에, 선택적으로, 그러한 비임을 원하는 형상으로 제어하거나 성형하여 비임의 이동 없이 그루브 또는 슬릿을 컷팅할 수 있을 것이다. 요구되는 파워로 인해 얇은 금속 시이트 또는 플라스틱에 이러한 방법이 가장 잘 적용될 수 있을 것이다.
본 발명의 방법에서의 제조 기술은 또한 슬릿 또는 그루브의 버어제거(deburring), 용매 에칭, 양극화, 표면 부식 방지를 위한 처리, 및 페인트, 폴리머, 및 여러가지 코킹(caulking) 화합물과 같은 연질(compliant) 코팅 도포와 같은 단계들을 포함할 수 있다.
이상의 설명으로부터, 본 발명의 시이트 재료의 정밀한 벤딩을 위한 방법의 다른 측면들은 길이방향으로 인접하는 슬릿들 사이에 벤딩 스트랩 웨브를 형성하기 위해 벤드 라인에 인접하여 그 벤드 라인을 따라 연장하는 방향을 따라 축방향으로 이격된 복수의 길이방향 연장 슬릿 또는 그루브를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 길이방향 연장 슬릿들은 하나 이상의 횡방향 연장 슬릿 세그먼트에 의해 연결된 길이방향 연장 슬릿 세그먼트들에 의해 각각 형성된다. 두번째 실시예에서, 슬릿들 또는 그루브들은 원호형이거나, 바람직하게 벤드 라인에 비스듬하고 폭이 넓어지는 벤드 스트랩을 형성하기 위해 벤드 라인으로부터 발산하는(diverge) 단부 부분들을 가진다. 양 실시예에서, 스트랩은 가상 받침점을 중심으로 한 벤딩을 생성할 수 있으며, 결국 슬릿의 양 측면들상에서 시이트 재료의 에지-대-면 결합이 얻어진다. 또한, 벤딩 스트랩 웨브 및 슬릿 또는 그루브의 길이 및 개체수는 본 발명의 범위내에서 크게 달라질 수 있다. 스트랩의 횡방향 발산정도 및 벤딩 스트랩의 폭 또는 단면적도 슬릿들 사이의 횡방향 간격에 관계 없이 변화될 수 있다. 본 방법의 추가적인 단계는 벤딩 웨브를 가로질러 실질적으로 벤드 라인을 따라 시이트 재료를 벤딩하는 것이다.
본 발명의 방법은 여러가지 타입의 시이트 스톡에 적용될 수 있다. 특히, 상당한 두께를 가지고 다양한 템퍼링을 가질 수 있는 알루미늄 또는 스틸(예를 들어, 2 인치 탄소강, T6 템퍼링의 6061 알루미늄, 일부 세라믹 및 복합체)과 같은 금속 시이트 스톡에 대해 이용하기에 적합하다. 그러나, 특정 타입의 플라스틱 또는 폴리머 시이트 및 소성적으로 변형가능한 복합체 시이트 역시 본 발명의 방법을 이용하여 적절하게 벤딩할 수 있다. 이러한 물질들의 특성은 주어진 온도에 대해 상대적이며, 특정 재료가 본 발명에 적합하도록 하기 위해 온도 변동이 필요할 것이다. 본 방법 및 결과적인 슬릿 시이트 재료는 슬릿터 또는 그루버의 원격 위치에서 정밀한 벤딩에 특히 적합하다. 또한, 벤드는 프레스 브레이크를 이용하지 않고도 정밀하게 제조될 수 있을 것이다.
또한, 제조업자에 의한 추후의 벤딩을 위해, 시이트 스톡은 프레스 브레이크 벤딩될 수 있고, 슬릿팅되거나 그루빙될 수도 있다. 이는 시이트 스톡이 편평한 또는 서로 겹쳐진(nested) 형태로 선적될 수 있게 하며, 그 시이트 스톡은 원격 제조 장소에서 벤딩되어 완전한 엔클로져로 완성될 수 있다. 프레스 브레이크 벤드는 보강되지 않은 슬릿 벤드 보다 견고하며, 그에 따라 두가지의 조합은 최종 제품의 강도를 높이는데 사용될 수 있으며, 상기 프레스 브레이크 벤드는 예를 들어 시이트 에지를 따라 위치된다. 슬릿팅된 또는 그루빙된 벤드는 외측으로 약간 개방되도록 부분적으로만 벤딩될 수 있으며, 그에 따라 그러한 시이트들은 여전히 선적을 위해 서로 겹쳐질 수 있다.
벤딩된 제품은 서로 중첩되는(overlapping) 에지-대-면 결합부 및 지지부를 가진다. 이는 벤딩 스트랩의 큰 응력 없이 여러 방향으로부터의 하중을 제품이 견딜 수 있게 한다. 추가적인 강도가 필요하다면, 또는 외관상 이유로 필요하다면, 예를 들어 벤드 라인을 따른 신(shin) 가드 또는 벤딩된 시이트의 용접 또는 기타의 부착 방법에 의해, 벤딩된 시이트 재료를 보강할 수도 있다. 실질적으로 커프가 없는 상태의 슬릿을 형성하는 것의 하나의 이점은 벤딩된 시이트가 벤드 라인을 따라 보다 적은 관통 개구부를 가진다는 것이다. 따라서, 외관상의 이유로 벤드 라인을 따라 용접하는 것 또는 충진(filling)하는 것은 보다 덜 필요할 것이다.
이상에서 직선형 라인 벤드에 대해 설명하였지만, 원호형 벤드도 가능하다는 것을 주지하여야 한다. 곡선형 벤드 라인을 제공하기 위한 즉, 곡선형 벤드 라인을 따라 동일한 스트랩-형성 구조물을 배치하여 가상의 받침점이 원하는 곡선형 중심선상에 있게 하기 위한 하나의 기술이 도 33에 도시되어 있다.
시이트(931)는 곡선형 벤드 라인(933)의 양측면상에 위치되고 주름진 패널로 폴딩된 동일한 슬릿(932)과 함께 슬릿을 가진다. 슬릿(932)은 선형적인 중심부 및 발산하는 또는 바깥으로 휘어져나가는 단부 부분들을 가지는 도 6의 시이트(sit)와 유사한 형태를 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 슬릿(932)은 의도된 벤드 라인들이다. 벤드 라인(933)의 곡률반경이 감소됨에 따라, 벤드 라인(932)을 따른 슬릿(932)의 길이는 곡선으로 보다 접근할 수 있도록 짧아질 수 있다.
주름진 시이트(931)가 롤 형성된(roll formed) 주름진 패널들에서 종종 발견되는 모자형(hat-shaped) 단면을 가진다는 것을 주지하여야 한다. 갑판(decking) 구조물로서 사용될 때, 이러한 형상은 도 20의 연속 패널 만큼 바람직하지는 않은데, 이는 코드(chord) 시이트 부분(934)만이 전체 패널 중량의 거의 절반을 차지하기 때문이다. 그러나, 다른 용도에서 그러한 형상은 바람직하고 보다 적은 재료를 필요로 한다.
두번째 기술은 매끄러운 곡선형 벤드를 제조하기 위해 벤딩 스트랩을 성형할 때 비-동일(non-identical) 스트랩-형성 슬릿을 이용한다. 벤딩된 시이트는 벤드 라인의 양측면상에 곡선형 표면들을 구비할 것이다. 계단형 슬릿이 사용된다면, 길이방향으로 연장하는 슬릿 단편들이 짧아질 수도 있다.
벤딩에 필요한 국부적인 힘과 보강되지 않은 벤드의 잔류 강도 사이의 상호 균형(trade-off) 변화를 포함하는 여러 가지 이유로, 벤딩 스트랩의 분포 및 폭은 주어진 벤드-라인의 길이를 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 벤딩 스트랩과 동시에 형성될 수도 있는 인접 특징부들이 벤드 라인에 밀접하게 접근하여, 가장 가까운 벤딩 스트랩이 보다 얇은 스트랩에서 또는 접근 특징부에 인접한 곳에서 보다 덜한 빈도로 최적 형성되어 벤딩된 재료의 편평도를 유지할 수 있게 된다.
마지막으로, 본 발명의 벤딩된 구조물들은 용이하게 벤딩되지 않는다. 이는, 다른 장소로의 이송을 위해 또는 시이트 재료의 재활용을 위해 3-차원적인 구조물이 조립되지 않은 또는 완성되지 않은 상태가 될 수 있게 한다. 벤딩된 시이트 재료가 종종 펼쳐지거나 또는 심지어 반대로 벤딩될 수도 있으며, 그 후에 5 내지 10회 이상에 걸쳐 다시 벤딩될 수도 있다. 이는 하나의 장소에서 구조물을 벤딩하거나 조립한 후에, 벤딩된 부분을 펴고, 이송한 후에, 제 2 장소에서 다시 조립할 수 있게 한다. 벤딩된 부분을 용이하게 펼수 있다는 것은 또한 구조물을 펴서 시이트 재료의 재활용을 위해 재활용 센서로 보내고 부품들을 제거할 수 있게 한다.
청구범위에서의 보다 용이한 설명 및 정확한 정의를 위해, "상향" 또는 "상부", "하향" 또는 "하부", "내부" 및 "외부"는 도면들에 도시된 그러한 특징부들의 위치를 참조하여 본 발명의 특징부들을 설명하기 위해 사용된 것이다.
본 발명의 특정 실시예의 전술한 설명은 설명 및 묘사를 위한 것이다. 그러한 설명들은 본 발명을 개시된 특정 형태로 한정하거나 기타 사항을 배제하는 것이 아니며, 이상의 사상에 비추어 다양한 변형 실시예 및 개량 실시예들이 가능하다는 것이 명백하다. 본 발명 원리 및 그 용도를 최적으로 설명하기 위해 실시예들이 선택되었고 설명되었으며, 그에 따라 소위 당업자는 본 발명을 최적으로 이용할 수 있을 것이며, 특정 용도에 맞는 여러가지 개량 실시예들을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정될 것이다.

Claims (208)

  1. 벤드 라인을 따라 벤딩하기 위해 형성된 시이트 재료로서:
    관통 형성된 복수의 슬릿을 포함하며,
    상기 슬릿은 의도된 벤드 라인에 대해(relative to) 위치되며, 상기 시이트 재료의 벤드 중에 슬릿의 양 대향부 상에서 시이트 재료가 에지-대-면 결합하는 상태로 상기 벤드 라인을 따른 시이트 재료의 벤딩을 생성하도록 구성되고,
    상기 시이트 재료는 상기 벤드 라인을 따라 서로에 대해 길이방향으로 변위된 위치에서 상기 벤드 라인에 인접하여 위치한 둘 이상의 긴 슬릿를 가지도록 형성되며, 각각의 슬릿은 사각(oblique angle)으로 상기 벤드 라인을 가로질러 연장하는 길이방향 스트랩 축선을 가지는 벤딩 스트랩을 형성하는 벤드 라인의 대향부 상에 한 쌍의 인접 슬릿 단부 부분을 가지는 슬릿 단부 부분을 구비하고,
    상기 슬릿 단부 부분들은 벤드 라인으로부터 발산하는,
    시이트 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿 단부들은 원호형이며 상기 벤드 라인으로부터 휘어져 나가는,
    시이트 재료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 동일한 거리에 그리고 상기 벤드 라인의 대향부 상에 위치되며, 상기 벤딩 스트랩의 길이방향 스트랩 축선을 상기 벤드 라인에 사각으로 연장하게 배향하기 위해 상기 슬릿들은 길이방향으로 중첩되는 관계로 배치되는,
    시이트 재료.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시이트 재료의 벤딩 동안 상기 슬릿의 전체 길이를 따라 에지-대-면 결합이 이루어지는,
    시이트 재료.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤드 라인을 따라 서로에 대해 길이방향으로 엇갈린 위치로(staggered position) 상기 벤드 라인의 대향부 상에서 인접하여 위치하는 둘 이상의 긴 슬릿을 구비하도록 상기 시이트 재료가 형성되며, 상기 각각의 슬릿은 동일한 형태를 가지며, 상기 벤드 라인의 일 측부 상의 슬릿은 상기 벤드 라인의 타 측부 상의 슬릿에 대해 역전되는(inverted),
    시이트 재료.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 중앙 횡방향 축선을 중심으로 대칭되는,
    시이트 재료.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 중앙 횡방향 축선을 중심으로 비대칭되는,
    시이트 재료.
  8. 제 1 항에 있어서,
    길이방향으로 인접한 슬릿 단부 부분들은 길이방향 스트랩 축선을 중심으로 대칭되고 벤드 라인을 가로질러 연장하는 벤딩 스트랩들을 형성하는,
    시이트 재료.
  9. 제 1 항에 있어서,
    길이방향으로 인접한 슬릿 단부 부분들은 중심 스트랩 축선을 중심으로 비대칭되고 벤드 라인을 가로질러 연장하는 벤딩 스트랩들을 형성하는,
    시이트 재료.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 슬릿들은 상기 벤드 라인을 따라 동일한 길이를 가지는,
    시이트 재료.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 벤드 라인을 따라 서로 상이한 길이를 가지는,
    시이트 재료.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 벤드 라인을 따라 길이방향으로 교대(shift)되고 대향부 상에 교호적(alternatively)으로 위치되는 복수의 원호형 슬릿에 의해 제공되고, 상기 원호형 슬릿들은 상기 벤드 라인을 향하는 방향으로 볼록하며 상기 벤드 라인을 가로질러 사선으로 연장하는 스트랩 축선들을 가지는 벤딩 스트랩을 형성하는,
    시이트 재료.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시이트 재료는, 사각으로 지향된 스트립 축선들을 형성하도록 상기 벤드 라인으로부터 측방향으로 동일한 거리에 위치하는 복수의 길이방향 중첩 슬릿 쌍을 구비하도록 형성되는,
    시이트 재료.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스트랩 축선들은 서로 반대로 경사진 방향을 따라 상기 벤드 라인에 사각으로 위치되는,
    시이트 재료.
  15. 제 1 항에 있어서,
    길이방향으로 인접한 슬릿 단부 부분들은 상기 벤드 라인을 가로질러 사각으로 연장하는 길이방향 스트랩 축선들을 가지는 벤딩 스트랩들을 형성하며, 그리고
    상기 스트랩 축선들은 서로 동일한 방향을 따라 상기 벤드 라인에 대해 사각으로 위치되어 상기 시이트 재료의 벤딩시에 상기 벤드 라인의 대향부 상의 상기 시이트 재료의 부분들의 벤드 라인을 따른 상대적인 변위를 생성하는,
    시이트 재료.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿은 커프 폭을 가지며, 상기 커프 폭은 벤딩 중에 상기 슬릿들의 대향부 상의 상기 시이트 재료의 에지-대-면 상호 결합을 보장하도록 충분히 작은,
    시이트 재료.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 시이트 재료는 금속 및 플라스틱 중 하나로 이루어진 변형가능한 시이트에 의해 제공되는,
    시이트 재료.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 시이트 재료는 벤딩중에 탄성적으로만 변형되는 시이트에 의해 제공되며,
    상기 슬릿들은 상기 시이트 재료의 소성 변형을 방지할 수 있을 정도로 충분히 작은 사각으로 상기 벤딩 스트랩을 배향하도록 구성되는,
    시이트 재료.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 벤딩 중에 상기 슬릿들의 일측부를 따른 시이트 재료의 에지가 상기 슬릿들의 타측부를 따른 시이트 재료의 면을 따라 결합 및 슬라이드 되도록 구성되는,
    시이트 재료.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 슬릿 단부 부분들의 단부에서 응력 감소 구성을 가지도록 형성되는,
    시이트 재료.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿들은 서로 인접하는 슬릿 단부 부분들 사이에서 하나 이상의 벤딩 웨브(web)를 형성하도록 구성된 벤드 라인에 인접하고 그 벤드 라인을 따른 복수의 슬릿들을 포함하며,
    하나 이상의 슬릿은 상기 벤드 라인에 평행하게 그리고 상기 벤드 라인의 대향부 상에 그리고 상기 대향부 상에 인접하여 위치된 길이방향 연장 슬릿 단편의 제 1 쌍으로 이루어지며,
    상기 길이방향 연장 슬릿 단편들은 횡방향 연장 슬릿 단편에 의해 연결된 길이방향 인접 단부 쌍을 구비하는,
    시이트 재료.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 시이트 재료는 코일링된 상태로 고정되는,
    시이트 재료.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 시이트 재료의 두께에 대한 상기 벤드 라인의 대향부 상의 슬릿들 사이의 조그(jog) 거리의 비율은 1.0 미만이며, 상기 슬릿들은 상기 시이트 재료의 두께의 0.3 배 미만인 커프를 구비하는,
    시이트 재료.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿들의 길이방향으로 인접한 단부들은 상기 벤드 라인을 가로질러 연장하는 벤딩 스트랩을 형성하며, 그리고
    상기 벤딩 스트랩은 상기 시이트 재료 두께의 0.5배 내지 4.0배의 폭 치수를 가지도록 형성되는,
    시이트 재료.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 시이트 재료는 상기 복수의 벤드 라인들 각각의 대향부 상의 시이트 재료의 에지-대-면 결합을 생성하는 위치에서 복수의 벤드 라인을 따라 위치된 복수의 슬릿들을 구비하며,
    상기 시이트 재료는 상기 복수의 벤드 라인을 따라 벤딩되어 3-차원적인 구조물을 형성하는,
    시이트 재료.
  26. 벤드 라인을 따라 벤딩하기 위해 형성된 시이트 재료로서:
    상기 벤드 라인을 따라 그 벤드 라인에 인접한 위치에 관통 형성된 복수의 슬릿을 포함하며,
    상기 각각의 슬릿은 상기 벤드 라인을 가로질러 사선으로 연장하는 벤딩 스트랩을 형성하도록 상기 벤드 라인으로부터 발산하는 대향 단부들을 가지며, 상기 슬릿들은 상기 벤드 라인을 따라 시이트 재료의 벤딩을 형성하도록 구성되고 위치되는,
    시이트 재료.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 벤드 라인의 양측면상에 교호적으로 위치되며,
    길이방향으로 인접한 슬릿들은 상기 벤딩 스트랩이 상기 벤드 라인으로부터 멀어지는 쪽으로 연장함에 따라 증가되는 폭 치수를 가지는 벤딩 스트랩을 형성하는 슬릿 단부 부분들을 구비하는,
    시이트 재료.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 슬릿들 벤딩중에 상기 슬릿들의 대향부 상의 시이트 재료의 부분들의 에지-대-면 결합을 생성하는 시이트 재료의 두께 치수에 대해 조그 거리 치수 및 커프 치수로 각각 형성되는,
    시이트 재료.
  29. 벤드 라인을 따라 정밀한 벤딩을 위해 형성된 소성 및 탄성 변형가능한 시이트 재료로서:
    상기 벤드 라인의 대향부들을 따라 그 대향부에 인접하여 단부-대-단부 관계로 위치되며 소성 및 탄성적으로 변형가능한 시이트 재료 내에 형성되는 복수의 긴 폐쇄-단부형 슬릿을 포함하며,
    각각의 슬릿이 상기 벤드 라인으로부터 발산하는 상기 슬릿의 대향부들에서의 슬릿 단부 부분들을 가지며, 상기 단부 부분들 중 길이 방향으로 인접한 단부 부분 쌍은 상기 벤드 라인을 사선으로 가로질러 연장하는 벤딩 스트랩을 형성하는,
    시이트 재료.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 벤드 라인의 교호적인 측부 상에 위치되며, 상기 슬릿 단부 부분들은 원호형이고 상기 벤드 라인으로부터 멀어지게 휘어져서 상기 벤드 라인에 대해 교호적인 방향으로 어긋나고(skewed) 사각으로 배향된 스트랩을 형성하는,
    시이트 재료.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿은 상기 벤딩 라인에 대해 사각으로 상기 벤딩 라인을 가로질러 연장하는 복수의 벤딩 스트랩을 형성하는,
    시이트 재료.
  32. 제 31 항에 있어서,
    교호적인 벤딩 스트랩들은 서로 반대로 어긋난 방향으로 상기 벤딩 라인을 가로질러 연장하는,
    시이트 재료.
  33. 제 31 항에 있어서,
    복수의 벤딩 스트랩은 동일한 방향으로 상기 벤딩 라인을 가로질러 연장하도록 어긋나 있는,
    시이트 재료.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 벤딩 스트랩과 협력하여 상기 시이트 재료의 벤딩이 완료됨에 따라 상기 슬릿들의 대향부 상의 시이트 재료를 결합 해제되도록(out of engagement) 변위시키는,
    시이트 재료.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 원호형 단부 부분들은 적어도 상기 벤딩 스트랩의 소성 변형 영역에서 종료되도록 연장되는,
    시이트 재료.
  36. 제 29 항에 있어서,
    러브(rub), 딤플, 등고선(contour), 개구부, 플랜지, 탭 및 그루브 중 하나가 상기 시이트 재료내에 형성되는,
    시이트 재료.
  37. 제 29 항에 있어서,
    상기 슬릿들은 상기 시이트 재료의 평면에 대해 사각으로 상기 시이트 재료를 통해 연장하도록 형성되는,
    시이트 재료.
  38. 제 29 항에 있어서,
    상기 시이트 재료는 복수의 벤드 라인을 따라 벤딩되도록 형성되며, 상기 각각의 벤드 라인은 벤딩 중에 슬릿들의 대향부 상의 시이트 재료의 에지-대-면 결합을 형성하도록 구성된 복수의 슬릿을 구비하는,
    시이트 재료.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 복수의 벤드 라인은 상기 시이트 재료의 벤딩중에 중공의 밀폐된 구조물을 형성할 수 있게 배향되고 위치되고, 상기 시이트 재료의 에지들은 곡선형 표면과 들어 맞도록 형성되는,
    시이트 재료.
  40. 벤드 라인을 따라 벤딩하기 위한 시이트 재료의 슬릿팅 방법으로서,
    상기 벤드 라인에 대해 위치되고 상기 시이트 재료의 벤딩 시에 상기 슬릿의 대향부 상에서 재료가 에지-대-면 결합하는 상태로 상기 벤드 라인을 따른 시이트 재료의 벤딩을 제공하도록 구성되는 복수의 슬릿을 상기 시이트 재료를 통해 형성시키는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 동안 각각의 슬릿은 상기 벤드 라인을 가로질러 사선으로 연장하는 벤딩 스트랩을 형성하도록 상기 벤드 라인으로부터 발산하는 슬릿 단부 부분을 갖도록 형성되는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 동안, 상기 슬릿을 상기 벤드 라인의 대향부들 상에서 상기 벤드 라인에 가장 인접한 원호형 슬릿의 볼록 측부와 교번하는 원호형 슬릿으로 형성하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 벤드 라인의 대향부 상에 있는 한 쌍의 길이방향으로 인접한 슬릿 단부 부분이 상기 벤드 라인을 따라 연장하는 벤딩 스트랩을 형성하며, 상기 형성 단계 중에, 벤딩 중 상기 슬릿의 대향부 상에서 시이트 재료의 상호 결합을 형성하는 슬릿 사이의 횡방향 조그 거리 및 커프 폭을 갖는 슬릿을 형성하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  43. 삭제
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 벤드 라인을 가로질러 상기 슬릿의 위치와 슬릿 사이의 조그 거리 중 하나 이상을 변경시킴으로써 벤딩 스트랩의 횡단면적을 변화시키는 단계를 포함하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  45. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계는 상기 슬릿 각각을 상기 벤드 라인을 가로질러 길이방향으로 겹치는 위치에 형성시킴으로써 수행되며,
    길이방향으로 인접한 슬릿의 단부 부분 사이에서 사선으로 연장하는 벤딩 스트랩을 형성하도록 상기 슬릿의 각각의 단부에서 원호형 단부 부분을 갖도록 각각의 슬릿을 형성하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계는 중심 슬립 부분이 상기 벤드 라인에 평행하도록 상기 슬릿을 상기 벤드 라인의 대향부 상에서 측방향으로 오프셋되도록 형성함으로써 수행되는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계는 벤딩 중에 상기 슬릿의 양 측부들 상에 시이트 재료의 면들에 대해 지지 관계로 상기 에지를 위치시키기 위해 벤딩 중에 상기 슬릿의 다른 측부 상의 면들에서 상기 슬릿의 일 측부 상에 커프 형성 슬라이딩 에지를 갖도록 상기 슬릿을 형성함으로써 수행되는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 후에, 상기 벤딩 스트랩의 소성 및 탄성 변형을 형성시키기 위해 상기 벤드 라인과 정렬된 가상의 받침점을 중심으로 상기 시이트 재료를 벤딩시키는 단계를 포함하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  49. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계는 상기 벤드 라인의 전체 길이를 따라 상기 벤드 라인의 대향부 상에 복수의 슬릿을 형성함으로써 수행되는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  50. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 후에, 상기 벤드 라인을 중심으로 상기 시이트 재료를 벤딩시키는 단계를 포함하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 중에, 각각의 복수의 교차하는 벤드 라인 상에 복수의 슬릿을 형성하고,
    상기 벤딩 단계 중에, 3개의 상호 교차하고 인접한 평면 시이트 패널을 구비한 구조물을 형성하도록 둘 이상의 벤드 라인을 가로질러 상기 시이트 재료를 벤드시키고,
    상기 3개의 상호 교차하는 패널을 상호 지지부에 대해 인접 관계로 고정시키는 단계를 포함하는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  52. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계는 제 1 위치에서 수행되고,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 후에, 상기 시이트 재료를 상기 제 1 위치로부터 상기 제 1 위치에서 먼 제 2 위치로 운반하며,
    상기 운반 단계 후에, 상기 제 2 위치에서 상기 벤드 라인을 가로질러 상기 시이트 재료를 벤딩시키는,
    시이트 재료의 슬릿팅 방법.
  53. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿을 형성하는 단계 중에, 상기 슬릿은 종료되는 지점에서 상기 시이트 재료 내의 잔류 응력을 감소시키는 구조를 갖도록 형성되는,
    시이트 재료의 형성 방법.
  54. 3차원 구조물 형성 방법으로서,
    청구항 제 26 항에 따른 시이트 재료를 제공하는 단계;
    상기 시이트 재료를 제 1 벤드 라인을 따라 벤딩시키는 단계;
    상기 시이트 재료의 두 부분이 인접할 때까지 상기 시이트 재료를 하나 이상의 추가 벤드 라인을 따라 벤딩시키는 단계; 및
    3차원 하중을 지지할 수 있는 단단한 하중 지지 3차원 구조물을 제조하도록 상기 시이트 재료의 두 인접한 부분을 서로 결합시키는 단계를 포함하는,
    3차원 구조물 형성 방법.
  55. 벤드 라인을 따른 벤딩을 위해 시이트 재료를 슬릿팅하는 방법으로서,
    슬릿팅을 위한 중실 시이트 재료를 선택하는 단계; 및
    의도된 벤드 라인을 따라 슬릿을 형성하는 단계를 포함하며,
    중앙 부분이 벤드 라인으로부터 측방향으로 오프셋되고 벤드 라인에 평행하며 상기 슬릿의 각각의 단부 상에 있는 아치형 슬릿 단부 부분이 상기 벤드 라인으로부터 발산하여 상기 아치형 슬릿의 상기 단부 부분은 스트랩의 최소 폭 치수가 양 측부들 상에 증가하는 스트랩 폭 치수를 갖는 상기 벤드 라인을 가로질러 사선으로 연장하는 벤딩 스트랩의 일부분 이상을 형성하는,
    시이트 재료를 슬릿팅하는 방법.
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