KR20100068288A - 2차원 시트재로 만들어진 힌지식 3차원 구조체 - Google Patents

2차원 시트재로 만들어진 힌지식 3차원 구조체 Download PDF

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KR20100068288A
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맥스 더블유. 더니
라드하 베이드야나탄
라이언 람
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인더스트리얼 오리가미, 인크.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/08—Bending by altering the thickness of part of the cross-section of the work

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Abstract

실질적인 2차원 시트재가 굽힘선을 따라 구부러지도록 형성되어, 굽힘선을 따라 형성된 힌지를 구비한 3차원 구조체를 형성한다. 상기 시트재는 굽힘부가 만들어질 실질적인 2차원의 영역과, 굽힘선을 따라서 상기 굽힘선의 양쪽에 시트재의 두께방향으로 위치한 복수의 변위부를 포함하고, 각각의 상기 변위부는 단부 사이에서 뻗어있고 상기 굽힘선에 실질적으로 평행한 전단처리된 에지를 구비한다. 인접한 전단처리된 에지는 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐져 상기 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하고, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 맞춰지는 힌지 단부를 구비한다.
상기 힌지 구조체는, 굽힘선의 양쪽에서 시트재의 양 패널을 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 복수의 굽힘 및 펼침 사이클 동안에 적합한 크기 및 형상으로 된다. 힌지식 3차원 구조체를 준비하고 사용하는 방법이 또한 개시되었다.

Description

2차원 시트재로 만들어진 힌지식 3차원 구조체{HINGED THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE FORMED WITH TWO-DIMENSIONAL SHEET MATERIAL}
본 발명은 일반적으로 힌지식 3차원 구조체가 되도록 구성되는 2차원 시트재와 이 2차원 시트재의 사용방법에 관한 것이다.
소정의 굽힘선을 따라서 정확하게 접을 수 있는 시트재를 제공하는 다양한 방법이 개발되고 있다. 예를 들면, 미국특허문헌 제6,877,349호, 제6,877,349호, 제7,032,426호, 제7,152,449호 및 제7,152,450호에는 실질적으로 평면인 2차원의 시트로부터 상대적으로 큰 치수 공차를 갖는 3차원 물건을 형성할 수 있는 시트재의 다양한 제공 방법과 접는 방법이 개시되어 있다.
상기 특허문헌에 도시되고 기재된, 접을 수 있는 구조체가 소위 에지 대 면(edge-to-face) 결합을 향상시키고 필요한 굽힘선을 따라서 용이하게 접는 것을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 특허문헌 제7,152,450호에 기재된 바와 같이, 변위부가 형성되어 필요한 굽힘선을 따라서 용이하게 구부러질 수 있다.
형성된 3차원 물체는 내부 및/또는 다양한 형태의 격실을 구비한, 개폐부(enclosure) 및 여러 구조체 물품일 수 있다. 여러 경우에 있어서, 조립 및 제조, 메인티넌스 및 서비스, 및/또는 여러 목적에 의해 주기적으로 내부에 접근할 필요가 있다. 일반적으로, 내부에 접근하기 위해 어느 정도 분해될 필요가 있다. 선택적으로, 도어나 여러 별도의 힌지식 부재가 제공되어 접근을 용이하게 한다. 유감스럽게도, 이러한 부재는 부품 수를 증가시키고, 조립을 복잡하게 하며, 보다 많은 시간과 공간과 노동을 요하는 별도의 도어, 별도의 힌지, 및 여러 부품과 파스너를 필요로 한다.
따라서, 굽힘-제어 구조체를 구비한 시트재가 제공되는 것이 유용하며, 이 구조체는 조립시 용이하게 굽혀질 수 있을 뿐만 아니라 부품 수가 줄고 조립이 간단하며 및/또는 접근이 용이해야 한다.
본 발명의 일 태양은, 굽힘선을 따라 힌지가 제공된 3차원 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선을 따라서 구부러질 수 있는 실질적인 2차원 시트재의 제공 방법에 관한 것이다. 본 방법은 굽힘부가 만들어질 영역이 실질적으로 2차원인 시트재를 얻는 단계; 및 굽힘선의 양쪽을 따라서 복수의 변위부를 시트재의 두께 방향으로 형성하는 단계;와 같은 단계 중 하나 이상의 단계를 포함하고, 각각의 상기 변위부는 단부 사이에서 뻗어있고 굽힘선에 실질적으로 평행한 전단처리된 에지를 구비하고 있다. 인접한 전단처리된 에지는 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하기 위해 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐지며, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 맞춰지는 힌지 단부를 구비한다. 상기 굽힘선의 양쪽에 있는 시트재의 양 패널을 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 힌지 구조체는 복수의 굽힘 및 펼침 사이클 동안에 적합한 크기와 형상으로 된다.
상기 2차원 시트재를 얻는 단계는 연강 시트재를 얻음으로써 달성된다. 상기 복수의 변위부를 형성하는 단계는, 전단처리된 에지가 굽힘선으로부터 시트재의 적어도 75%의 두께("T") 만큼 이격되도록, 상기 변위부를 형성함으로써 달성된다. 상기 복수의 변위부를 형성하는 단계는 만곡부 사이에서 뻗어있는 실질적인 선형부를 구비한, 변위되고 전단처리된 에지를 형성함으로써 달성되어, 인접한 전단처리된 선형부와 만곡부는 적어도 대략 6T의 간격만큼 서로 겹쳐진다. 상기 복수의 변위부를 형성하는 단계는 변위되고 전단처리된 에지와 마주한 변위면을 형성함으로써 달성되고, 본 발명의 방법은, 적어도 전단처리된 에지의 일부분과 각각의 변위면의 일부분 사이에서 에지 대 면 결합이 되도록, 양 패널 중 하나의 패널을 상기 굽힘선을 중심으로 다른 하나의 패널에 대해 구부리는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 방법은 양 패널 중 하나의 패널을 상기 굽힘선을 중심으로 다른 하나의 패널에 대해 구부리는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 방법은 양 패널 중 하나의 패널을 상기 굽힘선을 중심으로 다른 하나의 패널에 대해 구부리는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 방법은 양 패널 중 하나의 패널을 굽힘선을 중심으로 다른 하나의 마주한 패널에 대해 적어도 25회, 바람직하게는 적어도 35회, 가장 바람직하게는 적어도 50회 굽힘 및 펼침 작동하는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 방법은 시트재를 3차원 구조체로 조립하는 단계를 더 포함하며, 여기서 양 패널 중 하나의 패널은 개폐가능한 3차원 구조체용 힌지식 패널이다.
본 발명의 또 다른 태양은 굽힘선을 따라 힌지가 제공된 3차원 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선을 따라서 구부러질 수 있는 실질적인 2차원 시트재에 관한 것이다. 상기 시트재는, 굽힘부가 만들어질 영역이 실질적으로 2차원인 시트재와, 굽힘선의 양쪽에 상기 굽힘선을 따라서 시트재의 두께 방향으로 위치되는 복수의 변위부를 포함하고, 각각의 상기 변위부는 단부사이에서 뻗어있고 상기 굽힘선에 실질적으로 평행한 전단처리된 에지를 구비한다. 인접한 전단처리된 에지는 상기 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하기 위해 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐지며, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 맞춰지는 힌지 단부를 구비한다. 힌지 구조체는, 굽힘선의 양쪽에 있는 시트재의 양 패널을 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 복수의 굽힘 및 펼침 사이클 동안에 적합한 크기와 형상으로 된다.
시트재는 연강일 수 있다. 전단처리된 에지는 굽힘선으로부터 시트재 적어도 75%의 두께("T") 만큼 이격되어 있다. 실질적으로 선형부는 만곡부 사이에서 뻗어있고, 인접한, 전단처리된 선형부와 만곡부는 적어도 대략 6T의 간격만큼 서로 겹쳐진다.
시트재는 변위되고 전단처리된 에지와 마주한 변위면을 더 포함하고, 굽힘선을 중심으로 양 패널 중 하나의 패널을 다른 하나의 패널에 대해 구부리면서, 적어도 전단 처리된 에지의 일부분과 각각의 변위면의 일 부분 사이에서 변위부가 에지 대 면 결합되도록 형성된다. 힌지 구조체는 적어도 25회의 굽힘과 펼침이 가능하도록 구성된다. 힌지 구조체는 적어도 50회의 굽힘과 펼침이 가능하도록 형성된다.
여러 실시예에 있어서, 3차원 구조체는 상기 기재한 시트재를 포함하며, 이 시트재에서 양 패널 중 하나의 패널에는 3차원 구조체의 일 부분에 접근가능하도록 힌지식 접근 커버가 형성되어 있다. 3차원 구조체는 박스일 수 있고, 힌지식 접근 커버는 3차원 구조체의 내부로의 접근을 가능하게 하는 뚜껑일 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은 굽힘선을 따라 힌지가 제공된 3차원 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선을 따라 구부러질 수 있도록 형성된 실질적인 2차원 시트재에 관한 것이다. 시트재는 굽힘부가 만들어질 영역이 실질적으로 2차원인 시트재와, 굽힘선의 양쪽을 따라 위치된 복수의 텅부(tongue)를 포함하고, 각각의 상기 텅부는 굽힘선을 향하는 면을 구비하고 상기 굽힘선과 실질적으로 평행하게 뻗어있으며, 상기 텅부는 단부 사이에서 상기 굽힘선으로부터 분기하여 뻗어있다. 인접한 면은, 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐지며, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 맞춰지는 힌지 루트를 구비한다. 힌지 구조체는, 시트재의 양 패널을 굽힘선의 양쪽에서 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 복수의 굽힘 및 펼침용으로 적합한 크기와 형상으로 된다.
본 발명의 방법과 시트는 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이고, 아래 기재된 발명의 상세한 설명은 이로 한정하려는 것이 아닌 단지 예시를 위한 것이다.
본 발명의 구성에 의하면, 시트재는 조립시 용이하게 구부러질 수 있을 뿐만 아니라 부품 수가 줄어들 수 있고 조립이 간단하며 및/또는 3D 시트재 내부로의 접근이 용이할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따라 힌지식 3차원 구조체를 형성하도록 적합한 크기 및 형상이 된 예시적인 2차원 시트재의 평면도이고, 도 1b는 상기 도 1의 확대도이다.
도 2는, 본 발명의 여러 태양에 따라 힌지 구조체를 양 패널 사이에서 형성하기 위해, 시트재의 변위부를 굽힘선을 따라 도시한, 도 1의 시트재의 일 부분의 사시도 및 그 확대도이다.
도 3은, 굽힘 위치에 있는 플랜지를 도시한, 도 1의 시트재의 사시도이다.
도 4는, 굽힘 위치에 있는 면을 도시한, 도 1의 시트재의 사시도이다.
도 5는, 굽힘 위치에 있는 상부를 도시한, 도 1의 시트재의 사시도이다.
도 6은, 3차원 구조체를 개폐부의 형태로 형성하기 위해 상부를 폐쇄한 상태로 도시한, 도 1의 시트재의 사시도이다.
도 7은, 3차원 구조체의 내부로의 접근이 가능하도록 상부를 개방한 상태로 도시한, 도 1의 시트재의 사시도이다.
도 8은, 시트재가 굽힘선을 따라서 구부러진 이후의 힌지 구조체를 도시한, 도 1의 시트재의 일부분의 사시도 및 그 확대도이다.
본 발명의 여러 실시예가 아래에 상세하게 기재되어 있고, 이들 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 기재되었다. 본 발명의 실시예가 일례로서 기재되었지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 이와 달리, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 실시예 뿐만 아니라 상기 실시예에 대한 변경, 수정 등이 본 발명의 범주내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
도면을 살펴보면, 여러 도면에서 동일한 구성요소에 동일한 부재번호가 부여되었고, 도 1a, 도 1b 및 도 2를 살펴보면, 이들 도면에는 힌지식 접근 커버(33)를 구비한 개폐부(32)의 형태로 3차원(3D) 구조체를 형성하기 위해 적합한 크기와 형상으로 된 일례의 2차원(2D) 시트재(30)가 도시되어 있다. 아래 기재된 특허 및 특허출원 명세서에 개시된 바와 같이, 이들 명세서에는 2D 시트재가 3D 구조체로 형성될 수 있는 다양한 경우가 개시되어 있다.
개폐부는 단지 예시를 위한 것이며; 정확한 굽힘과 관련하여 본 발명은 전자 부품 섀시, 자동차 부품, 운송 수단 부품, 건설 부품, 가전제품 부품, 트럭 부품, RF 쉴드, HVAC 부품, 항공 우주선 부품 등(이에 한정되는 것이 아님)을 포함하는 힌지식 패널을 구비한 다수의 여러 3D 구조체의 생산에 적용가능하다. 즉, 유리하게도 본 발명은 2D 시트재를 접어서 형성되고 힌지식 접근 커버를 구비한 3D 생산품 및 3D 구조체에 광범위하게 적용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 3D 구조체를 재포장과 재이동이 용이한 평평한 형태로 줄일 수 있다는 점에서, 이러한 3D 구조체는 또한 매우 유리하다. 이러한 구성은 특히 재사용이 가능한 선적 컨테이너 등에 적용될 수 있다.
여러 태양에 있어서, 본 발명의 시트재는 미국특허 제6,481,259호, 미국특허 제6,877,349호, 미국특허 제7,152,449호, 미국특허 제7,152,450호, 미국특허출원 제10/821,818호 (공개번호 제2005/0005670호), 미국특허 제7,032,426호, 미국특허 제7,263,869호, 미국특허 제7,222,511호, 미국특허출원 제11/357,934호(공개번호 제2006/0261139호), 미국특허출원 제10/952,357호(공개번호 제2005/0064138호), 미국특허출원 제11/384,216호(공개번호 제2006/0207212호), 미국특허출원 제11/080,288호(공개번호 제2005/0257589), 미국특허출원 제11/374,828호(공개번호 제2006/0213245호), 미국특허출원 제11/180,398호(공개번호 제2006/0021413호), 미국특허출원 제11/290,968호(공개번호 제2006/0075798호), 미국특허출원 제11/411,440호(공개번호 제2007/0113614호), 미국 가특허출원 제60/665,577호, 미국특허출원 제11/386,463 (공개번호 제2006/0277965), 및 미국 가특허출원 제60/854,846호의 명세서에 공개된 시트재와 유사하며, 이들 문헌의 모든 내용은 본 명세서에서 참조하기 위해 인용하고 있다.
시트재는 비압축성 재료로 성형된다. 재료는 금속 등과 같이 상대적으로 연질의 재료가 적당하며, 이들 재료에는 예를 들면 연강, 철강(raw steel) 및 아연도금강, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 및 이들의 합금들이 처리된 강(이에 한정되는 것이 아님)이 포함된다.
시트재(30)는 상기 기재한 특허 및 특허출원 명세서에 기재된 것과 유사한 방식으로 복수의 굽힘가능한 구조체(35)를 포함하며, 이들 구조체(35)는 굽힘선(37)을 따라 위치되고 시트재에 형성된다. 본 실시예에 있어서, 굽힘선은 개폐부 베이스(42)로부터 뻗어있는 개폐부 면(39) 및 개폐부 단부(40) 뿐만 아니라 접근 커버(33)로부터 뻗어있는 개폐부 면(39')을 형성하도록 구성된다. 시트재를 굽힘선을 따라서 정확하게 접어서, 소정의 관계로 베이스, 측 단부 및 접근 커버를 최종 위치시킬 수 있도록, 굽힘 구조체가 형성되고 위치되어, 3D 개폐부를 형성한다. 당업자라면 굽힘 구조체와 굽힘 선의 갯수, 위치 및 상대 방향이 요구되는 3D 구조체의 필요한 형상에 따라 변경될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 굽힘 구조체(35)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 굽힘선을 따라서 용이하게 구부러지도록 굽힘선(37)의 어느 한쪽을 따라서 뻗어있고 이에 따라 2D 시트재를 구부려서 3D 구조체로 만들 수 있다. 상기 기재한 특허 및 특허출원 문헌에 기재한 바와 같이, 굽힘 구조체가 굽힘선의 양쪽에서 상기 굽힘선을 따라 형성되어 용이하게 구부러질 수 있다는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에 있어서, 굽힘 구조체는 변위부이나, 당업자라면 여러 굽힘 구조체가 슬릿, 변위부, 홈 및/또는 상기 기재한 특허 및 특허문헌에 기재한 여러 굽힘 유도 구조체처럼 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 임의의 굽힘선이 시트재의 나머지부로써 단일체로 형성된 힌지로 사용되도록 형성된다. 예를 들면, 본 실시예는 힌지(46)로서 사용되도록 형성된 하나의 힌지식 굽힘선(44)을 포함하며, 상기 힌지(46)에 의하면 접근 커버(33)는 전후방으로 복수회 구부러질 수 있어, 개폐부(32)가 제공되는데, 이 개폐부(32)는 상기 개폐부의 내부로의 접근을 허용하는 힌지식 접근 커버를 구비한다(예를 들면, 도 5, 도 6 및 도 7 참조). 필요하다면 다중 힌지식 패널이 되도록 시트재에 1개, 2개, 또는 3개 이상의 힌지식 굽힘 선이 제공될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 게다가, 2D 시트재에는 국부 접근을 허용하는 하나 이상의 힌지식 펀치아웃부(punch-outs)가 제공될 수 있다. 예를 들면, 힌지식 굽힘선(44')이 힌지(46')로서 사용되도록 형성되어, 녹아웃(knockout) 패널이 전후방으로 유사하게 구부러질 수 있다.
힌지식 굽힘선(44)은 상기 힌지식 굽힘선(44)의 어느 한쪽에 위치한 변위부(47)를 포함한다. 상기 변위부는 여러 측면에서 볼 때 상기 기재한 특허 및 특허출원 명세서에 기재된 것들과 유사하다. 예를 들면, 각각의 변위부(47)는 시트재(30)의 주 표면으로부터 변위되어 있는 텅부(49)를 포함한다. 본 실시예의 텅부가 도 2 및 도 1b에 도시되어 있고, 상기 도 2는 텅부(49)가 시트재의 주 표면상에서 어떻게 변위 되는가를 도시하고 있는 평면도이고, 상기 도 1b는 텅부의 변위부에 의해 형성된 시트재로의 오목부를 도시한 저면도이다.
본 실시예의 텅부는 시트재의 평면부와 실질적으로 평행하게 뻗어있고, 경사진 천이 구역(51)에 의해 시트재의 나머지부와 연결된다. 평평하고 평행한 본 실시예의 텅부의 구성에 의하면 공구의 수명을 증대시킨다는 여러 장점이 있지만, 당업자라면 상기 텅부가 평평하고 및/또는 시트재의 나머지 부분과 정확하게 평행할 필요가 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 마주한 천이 구역(51)은 변위부(47)의 길이방향을 따라 뻗어있는 전단면(53)이다. 본 발명의 실시예에 있어서, 전단면은 비교적 직선형의 중앙부(53')와 굽힘선으로부터 분기되는 만곡된 단부(53")를 구비한다. 스탬핑, 펀칭, 롤 성형 및/또는 상기 기재한 특허 및 특허출원 명세서에 개시된 것과 유사한 여러 적당한 수단에 의해 변위부가 형성될 수 있다.
힌지식 굽힘선(44)을 따라 배치된 변위부(47)가 시트재 상의 여러 곳에 사용된 변위부와 유사한 일반적인 형상을 취하는 한편, 힌지식 굽힘 선에 대한 그리고 서로에 대한 변위부(47)의 위치와 배치에 의해 힌지(46)로서 사용되는데 특히 적합하다. 특히, 변위부(47)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 힌지식 굽힘선(44)의 양쪽에 교대로 위치된다. 보다 상세하게, 변위부(47)는 인접한 변위부에 대해 겹치는 방식으로 힌지식 굽힘 선으로부터 멀리 이격된다. 바람직하게, 겹쳐진 길이는 시트재의 두께("T")의 대략 6 내지 7배 보다 더 크다. 겹쳐지는 길이가 증가함에 따라 축방향 비틀림이 보다 긴 길이방향으로 분산되어 어느 경우에 대해서도 힌지의 형상이 양호하게 된다.
또한, 변위부는 힌지식 굽힘 선으로부터 시트재 두께의 적어도 대략 75% 내지 100% 내지 125% 만큼 이격되어 위치되는 것이 바람직하며, 이격된 정도는 대략 1.5T 내지 2T의 겹쳐지는 조그("J") 간격에 대응한다. 여러 실시예에 있어서, 조그의 폭은 3T나 4T의 광폭이다. 이러한 배치는 종래의 스탬핑, 펀칭 및 롤-성형 기술과 같은 것을 사용하여 만들어진다.
변위부의 이러한 구성에 의해 인접한 변위부(47)의 겹쳐진 부분 사이에서 뻗
어있는 힌지 구조체(54)가 일반적으로 형성된다. 양 패널 부를 서로 연결하고, 본 실시예의 경우에, 개폐부 단부(40)를 접근 커버(33)와 서로 연결하는 힌지식 굽힘선(44)을 따라서 힌지 구조체의 일 부분이 가로질러 뻗어있다. 게다가, 힌지 구조체는 굽힘선으로부터 분기하는 분기부 즉, 루트(56)를 포함하며, 상기 굽힘선은 전단면의 만곡된 단부(53")에 의해 형성되고 그 형상과 맞춰지게 된다. 또한, 접혀진 이후의 루트의 형태는 인접한 변위부(47)와의 접촉에 의해 주로 형성된다. 바람직하게, 만곡된 단부는 비교적 큰 곡률 반경을 가지며, 이러한 곡률 반경은 스트레스 저감부로서 사용되어 힌지 구조체(54)의 단부에서 스트레스를 분산시킨다. 만곡된 단부(53")의 곡률 반경은 시트재의 두께보다, 보다 상세하게는 시트재의 두께보다 2배나 3배, 보다 상세하게는 시트재의 두께보다 대략 3배 이상인 것이 바람직하다.
만곡된 단부가 시트재의 나머지부와 연결됨에 따라, 상기 만곡된 단부는 힌지 구조체의 단면적을 증가시키는데 사용된다. 이러한 구성은 굽힘(및 펼침) 동안에 힌지 구조체 내에서의 비틀림 응력을 분산시키며, 상기 비틀림 응력은 도 1b에서 화살표 "T"로 개략적으로 도시되었다. 게다가, 이러한 구성은 재료 스트레스를 시트의 나머지부의 인접한 재료부를 갖는 힌지 구조체의 하단에서 재조정하며, 상기 재료 스트레스는 도 1b에서 화살표 "B"로 개략적으로 도시되었다.
이러한 구성에 의하면 힌지 구조체가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 굽힘/펼침 사이클의 횟수를 상당히 증가시킨다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 힌지 구조체를 형성하는 연강 시트 금속의 일예의 구성에 의하면 파괴되지 않고도 25회 이상의 굽힘/펼침 사이클을 견딜 수 있으며, 어느 경우에 있어서는, 힌지식 굽힘선을 가로지르는 축방향 전단력 및/또는 상기 힌지식 굽힘선 부근의 여러 전단력의 전달 없이 50 사이클 보다 큰 사이클도 견딜 수 있다. 바람직하게, 상기 힌지는 적어도 35 사이클, 보다 상세하게는 적어도 45 사이클을 견딜 수 있도록 형성된다.
이러한 구성은 또한 큰 반경의 단부 바로 근방의 시트재의 루트(56)가 응력 및 비틀림을 받게 되는 "스트랩(strap)" 작용을 용이하게 한다(예를 들면, 도 1b에서의 화살표 "B" 참조). 루트가, 굽힘선과 교차하는 방향으로 굽힘-조력 응력과 비틀림을 향상시킨다는 점에서, 상기 루트는 굽힘선을 따라 정확한 굽힘을 용이하게 하도록 사용된다.
간단하게 말하면, 상기 기재한 시트재의 접음은 상기 기재한 특허 및 특허출원의 명세서에 폭넓게 기재된 방법과 주로 유사하다. 주된 차이점은, 완전 접혀졌을 때, 힌지 구조체(54)가 임의 갯수의 사이클 동안에 재료 파괴되지 않고도 힌지식 굽힘선(44)을 따라서 굽힘 및 펼침이 반복될 수 있으며, 이러한 사이클은 조그(예를 들면, 힌지 폭)과 겹침 정도(예를 들면, 힌지 길이)로 이루어진 임의의 패러미터를 변경시킴으로써 상기 구조체에 대해 "설계(designed)"된다.
도 3 내지 도 7을 살펴보면, 상기 도면에는 2D 시트재를 접어서 3D 구조체로 만드는 방법이 도시되어 있다. 일 예의 시트재(30)에 다수의 조립 측면 플랜지(58)와 접근 커버 플랜지(60)가 제공된다. 시트재가 일단 그 각각의 굽힘 선을 따라서 구부러지면, 측면 플랜지는 측면과 단부를 서로 고정시킬 수 있는 크기로 형성된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 측면 플랜지와 조립 측면 플랜지에는 본 명세서에서 참조하여 전체 내용을 인용하고 있는 미국특허출원 제11/386,463호(공개번호 제2006/0277965호)에 기재된 것과 유사한, 단일체로 형성된 상호작동형 래치 수단이 제공된다. 접근 커버 플랜지(60)는 마주한 개폐부 단부(40)에 위치한 유사 래치 수단에 의해 적합한 크기와 형상으로 된다. 여러 적당한 래치 수단이 사용되며, 필요에 따라 래치 수단이 제공될 필요가 없다는 것을, 당업자라면 알 수 있을 것이다.
바람직하게, 스탬핑, 펀칭, 프레스-롤링이나 여러 적당한 수단에 의해 면과 패널 플랜지가 구부러져, 도 3에 도시된 바와 같은 위치와 방향이 된다. 그러나, 당업자라면, 제 위치로의 플랜지의 굽힘이 용이하도록 굽힘가능한 구조체가 제공될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
개폐부 면(39)과 개폐부 단부(40)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 개폐부 베이스(42)에 대해 구부러질 수 있다. 측면 및 단부가 제 위치로 접혀짐에 따라, 상호작용하는 래치 수단이 결합되고 이에 따라 측면 플랜지(58)를 개폐부 면(39)에 고정시킨다. 선택적으로, 측면 플랜지는 잘 알려진 고정 수단에 의해 개폐부 면에 고정될 수 있다.
결국, 접근 커버(33)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 접근 커버가 그 폐쇄 위치로 아래로 피벗되도록 힌지 굽힘선(44)에 대해 접혀질 수 있다. 바람직하게, 접근 커버 플랜지는 마주한 개폐부 단부(40) 상에 제공된 래치 수단과 상호작동하도록 적합한 크기 및 형상으로 되어 접근 커버가 그 폐쇄 위치에 고정유지된다. 이러한 래치 수단이 셀프-로킹되는 한편, 접근 커버의 재개방을 용이하게 하기 위하여 이러한 셀프-로킹 구성이 잠시 보류되는 것이 바람직할 수도 있다. 선택적으로, 접근 커버 플랜지는 잘 알려진 고정 수단에 의해 마주한 개폐부에 고정될 수 있다.
필요에 따라, 접근 커버(33)는 도 7에 도시된 바와 같이 재개방되어, 개폐부 내로의 접근을 허용한다. 예를 들면, 개폐부(32)가 전기 부품 개폐부인 경우에, 상기 개폐부의 내부로 주기적 접근할 수 있는 것이 바람직하다. 힌지(46)는 이러한 접근을 용이하게 하는 한편, 접근 커버와 개폐부의 나머지부를 연결하는 별도의 힌지를 필요하지 않으므로, 부품수 및 조립비용이 감소되고 조립이 복잡하지 않게 된다.
도 1a를 다시 살펴보면, 녹아웃 패널(33')은 접근 커버와 유사한 방식으로 사용된다. 게다가, 2D 시트재에는 하나 이상의 녹아웃 절결부(61, knockouts-out)가 제공되어, 단일체로 형성된 탭이 패널(33')의 말단부와 상기 시트의 나머지부를 연결한다. 별도의 부재인 종래의 펀치 아웃 패널과 달리 일단 탭이 부러지면, 패널(33')은 단일체로 형성된 힌지(46')에 의해 시트재의 나머지부와 연결유지된다.
첨부된 청구범위를 정확하게 설명하기 위해서, 본 명세서에 기재된 용어 "상부", "하부", "내측" 즉 "안쪽", 및 "외측" 즉 "바깥쪽"이 도면에 도시된 여러 구성부의 위치를 알 수 있도록 사용되었다.
본 발명의 상기 기재한 특정 실시예는 단지 예시를 위한 것으로서, 상기 실시예로 한정되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 상기 실시예에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 굽힘선을 따라 힌지가 제공된 3차원 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선을 따라 구부러질 수 있는 실질적인 2차원 시트재의 제공 방법으로서,
    굽힘부가 만들어질 영역이 실질적으로 2차원인 시트재를 얻는 단계; 및
    상기 굽힘선의 양쪽을 따라서 시트재의 두께 방향으로 복수의 변위부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    각각의 상기 변위부는 단부 사이에서 뻗어있고 상기 굽힘선에 실질적으로 평행한 전단처리된 에지를 구비하고, 인접한 전단처리된 에지는 상기 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하기 위하여 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐지고, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 서로 맞춰지는 힌지 단부를 구비하고, 그리고
    상기 힌지 구조체는, 상기 굽힘선의 양쪽의 시트재인 양 패널을 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 복수의 굽힘 및 펼침 사이클 동안에 적합한 크기와 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2차원의 시트재를 얻는 단계는 연강 시트재를 얻음으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 변위부를 형성하는 단계는 전단처리된 에지가 시트재의 적어도 75% 두께("T")만큼 굽힘선으로부터 이격되도록 변위부를 형성함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 변위부를 형성하는 단계는 변위되고 전단처리된 에지를 형성함으로써 달성되고, 상기 전단처리된 에지는 만곡부 사이에서 뻗어있는 실질적인 선형부를 구비하고, 인접한 전단처리된 선형부와 만곡부가 적어도 대략 6T 만큼의 거리로 서로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 변위부를 형성하는 단계는, 변위되고 전단처리된 에지와 마주한 변위면을 형성함으로써 달성되고, 적어도 전단처리된 에지의 일부와 각각의 변위면의 일부 사이에서 에지 대 면 결합되도록 상기 마주한 패널 중 하나의 패널을 다른 하나의 패널에 대해 굽힘선에 대해 구부리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 양 패널 중 어느 하나의 패널을 굽힘선을 중심으로 다른 하나의 채널에 대해 구부리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 양 패널 중 어느 하나의 패널을 굽힘선을 중심으로 다른 하나의 패널에 대해 구부리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다른 하나의 패널을 상기 굽힘선을 중심으로 적어도 10회 구부리고 펴는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 시트재를 3차원 구조체로 조립하는 단계를 더 포함하고, 상기 양 패널 중 어느 하나의 패널은 개폐가능한 3차원 구조체용 힌지식 패널이 되는 것을 특징으로 하는 2차원 시트재를 준비하는 방법.
  10. 굽힘선을 따라 구부러지는 힌지가 제공된 3차원 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선을 따라 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재로서,
    굽힘부가 만들어질 영역이 실질적으로 2차원인 시트재; 및
    상기 굽힘선의 양쪽을 따라서 상기 시트재의 두께 방향으로 형성된 복수의 변위부;를 포함하고,
    각각의 상기 변위부는 단부 사이에서 뻗어있고 상기 굽힘선에 실질적으로 평행한 전단처리된 에지를 구비하고,
    인접한 전단처리된 에지는 상기 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하기 위하여 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐지고, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 맞춰지는 힌지 단부를 구비하고, 그리고
    상기 힌지 구조체는, 상기 굽힘선의 양쪽에서 상기 시트재의 양 패널을 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 복수의 굽힘 및 펼침 사이클 동안에 적합한 크기 및 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  11. 제 10 항에 있어서, 시트재는 연강인 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  12. 제 10 항에 있어서, 전단처리된 에지는 시트재의 적어도 75% 두께("T") 만큼 굽힘선으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 변위되고 전단처리된 에지는 실질적인 선형부로 이루어지고, 인접한 전단처리된 선형부는 적어도 대략 3T의 간격만큼 서로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  14. 제 13 항에 있어서, 실질적으로 선형부는 만곡부 사이에서 뻗어있고, 인접한 전단처리된 선형부와 만곡부는 적어도 대략 5T의 간격만큼 서로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 변위되고 전단처리된 에지와 마주한 변위면을 더 포함하고, 상기 양 패널 중 하나의 패널을 상기 굽힘선을 중심으로 상기 다른 하나의 패널에 대해 구부리면서, 전단처리된 에지의 적어도 일부분과 각각의 변위면의 일부분 사이에서 에지 대 면 결합되도록 상기 변위부가 형성되는 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 힌지 구조체는 적어도 10회 구부러지고 펴지도록 형성된 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  17. 제 10 항에 있어서, 힌지 구조체는 적어도 50회 구부러지고 펴지도록 형성된 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
  18. 상기 양 패널 중 어느 하나의 패널이 3차원 구조체의 일부에 접근할 수 있도록 힌지식 접근 커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 제10항에 따른 시트재를 포함하는 3차원 구조체.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 3차원 구조체는 박스이고, 상기 힌지식 접근 커버는 상기 3차원 구조체의 내부로의 접근을 가능하게 하는 뚜껑인 것을 특징으로 하는 시트재를 포함하는 3차원 구조체.
  20. 굽힘선을 따라 구부러지는 힌지가 제공된 3차원 구조체를 형성하기 위하여, 상기 굽힘선을 따라 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재로서,
    굽힘부가 만들어질 영역이 실질적으로 2차원인 시트재; 및
    상기 굽힘선을 따라 상기 굽힘선의 양쪽에 위치된 복수의 텅부;를 포함하고,
    각각의 상기 텅부는 상기 굽힘선을 향하고 상기 굽힘선과 실질적으로 평행한 면을 구비하고, 상기 텅부는 상기 굽힘선으로부터 분기하는 단부사이에서 뻗어있고,
    인접한 면은 상기 굽힘선을 따라서 뻗어있는 힌지 구조체를 형성하기 위하여 상기 굽힘선에 대해 서로 겹쳐지고, 상기 힌지 구조체는 단부와 형상이 맞춰지는 힌지 루트를 구비하고, 그리고
    상기 힌지 구조체는, 상기 굽힘선의 양쪽에서 시트재의 양 패널을 연결하는 단일체의 힌지가 되도록, 복수의 굽힘 및 펼침 사이클 동안에 적합한 크기 및 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 굽힘선을 따라서 구부러지도록 형성된 실질적인 2차원 시트재.
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