WO2020255211A1

WO2020255211A1 - 構造体

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Publication number: WO2020255211A1
Application number: PCT/JP2019/023920
Authority: WO
Inventors: 太田　裕樹; 雄太松村; 加奈子菅
Original assignee: 株式会社特殊金属エクセル
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-24
Also published as: WO2020255426A1

Abstract

フレキシブルスクリーンや、形状可変型表示装置等で利用でき、とくに巻取り収納状態と、巻き出し自立、支持状態と、をそれぞれ安定して維持可能で、かつこれら二つの状態の間を容易に移行可能で、軽量な構造体を提供する。　帯状または板状の薄板で、長手方向に垂直な断面で凸状を呈し、かつ該凸状を呈する側が内周側で、長手方向でコイル状に巻きつくように巻き癖をつけてなる第１の部材と、帯状または板状の薄板で、長手方向に垂直な断面で凸状を呈する第２の部材とを、凸状を呈する側が内側を向き、互いに長手方向全長に亘り接するように組み合わせ、配設する。これにより、巻取状態および垂直に自立した状態を安定して維持できる。なお、第１の部材および第２の部材は、一端あるいは一部を固定することで巻き取りが容易になる。またこれら部材は、降伏強さ1000MPa以上を有する材料製とすることが好ましい。

Description

構造体

　本発明は、例えば各種表示装置等の支持体として好適な、フレキシブル（可とう性）構造体に関する。

　従来から、プロジェクター等を利用しスクリーン等に投影して、情報の開示や伝達を行うことが行われてきた。その際、スクリーン等の表示装置は設置されたままであったが、近年、デザイン性を損なうなどの観点から、巻き取る、折りたたみなど収納可能なものが利用されるようになってきた。収納されたスクリーン等は、使用時には収納場所から引き出され、固定する必要があり、そのための装置（引出し装置、固定（支持）装置）が付設されていた。例えば、特許文献１には、収納可能な立ち上げスクリーンを備えたプロジェクタ（装置）が提案されている。特許文献１に記載された装置では、スクリーンを立ち上げ固定（支持）し、使用後に収納するための手段として、リンク機構を備えている。

　また、最近では、大量の情報を処理表示することができるディスプレイが種々開発され、装置の薄型化、軽量化が図られている。とくに、樹脂のような柔軟性のある材料を基板材料として使用し、曲ったままでもディスプレイ性能を維持できる、フレキシブルディスプレイ装置、あるいは巻き取り、巻き出し可能な形状可変型ディスプレイ装置などが注目されている。例えば、特許文献２には、形状可変型ディスプレイ装置が提案されている。特許文献２に記載された形状可変型ディスプレイ装置では、フレキシブルなディスプレイパネルは、使用しないときにはローラに巻き取るようにし、使用するときにはローラから上方に引き上げ、繰り広げるようにする、上昇機構を備えている。上昇機構は、ディスプレイパネルに取り付けられたガイドレールと、ガイドレールを上昇させるように構成された２つのリンクとを有するとしている。

特開平05－336479号公報特開2017－187778号公報

　しかしながら、特許文献１、２に記載された発明では、スクリーンやパネル等の表示装置を巻き取り、上方に巻き出し、支持する手段が複雑となり、しかも、巻取り収納状態と巻き出し支持状態との移行が円滑にできない、中間位置での保持が困難などの問題があった。

　本発明は、上記したような従来技術の問題に鑑み、例えば、フレキシブルスクリーンや、形状可変型表示装置等の各種表示装置等で利用でき、とくに巻取り収納状態と、巻き出し支持状態と、をそれぞれ安定して維持可能で、かつ上記した、二つの状態の間を容易に移行可能で、軽量でフレキシブルな構造体を提供することを目的とする。

　本発明者らは、上記した目的を達成するため、構造物の好ましい断面形状について、鋭意検討した。その結果、帯状または板状の薄板を素材とし、曲げ等の加工により、長手方向に垂直な断面で、断面が凸状に加工された２つの部材を、凸状を呈する側が内側を向くように、組み合わせた構造体とすると、薄い帯状または板状の部材同士の組合せでも自立する状態が安定して維持できることに思い至った。そしてさらに、一方の部材に、長手方向でコイル状に巻きつくように、巻き癖（形状記憶処理）を施すことにより、より安定に自立した状態を維持できるうえ、構造体としてもコイル状に巻き取ることが容易になり、巻き取り状態で板幅方向に平坦（あるいは平坦に近い）状態となるため小さな体積での収納が可能となり、しかも巻き取ったのちも巻取り状態を安定して維持でき、自立した状態から巻取り収納状態に容易に移行できることを見出した。しかも、巻取り収納状態から自立した状態への移行も容易にできることも知見している。

　本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）第１の部材と第２の部材とを組み合わせてなる構造体であって、前記第１の部材が帯状または板状の薄板で、長手方向に垂直な断面で凸状を呈し、かつ該凸状を呈する側が内周側で、長手方向でコイル状に巻きつくように予め巻き癖を付けた部材とし、一方、前記第２の部材が帯状または板状の薄板で、長手方向に垂直な断面で凸状を呈する部材とし、前記第１の部材と前記第２の部材とを、前記凸状を呈する側が内側を向き、互いに長手方向全長に亘り接するように組み合わせ配設してなる構造を有することを特徴とする構造体。
（２）（１）において、前記第１の部材と前記第２の部材とを組み合わせ配設してなる構造の一部を固定、その他の部分を自由とすることを特徴とする構造体。
（３）（１）または（２）において、前記第１の部材および前記第２の部材が、降伏強さ1000MPa以上を有する材料製であることを特徴とする構造体。
（４）（１）ないし（３）において、前記構造体が、該構造体の駆動手段を有することを特徴とする構造体。

　本発明によれば、構造体として、コイル状に巻き取る巻取り収納状態を、小さい体積で安定して維持でき、かつ巻取り収納状態から巻き出して自立した状態を安定して保持でき、しかも自立した状態から巻取り収納状態に容易に移行できるという、格段の効果を奏する。また、本発明によれば、巻取り可能な軟質のスクリーンや、フレキシブルディスプレイパネル、あるいは巻き取り、巻き出し可能な形状可変型ディスプレイパネル等の表示装置を、使用中に安定して支持できるとともに、支持用構造物として軽量で取り扱い容易であるため、携帯可能なスクリーンやパネルの巻取り、巻き出し時に必要な機構として適用可能であるなどの効果もある。

本発明構造体の形状を模式的に示す説明図である。本発明構造体における第１の部材の形状を模式的に示す説明図である。本発明構造体における第２の部材の形状を模式的に示す説明図である。本発明構造体における自立した状態（ａ）から巻取り収納状態（ｄ）への移行過程を模式的に示す説明図である。本発明構造体における断面形状の好ましい例を模式的に示す説明図である。

　本発明構造体は、第１の部材と第２の部材とを組み合わせてなる構造体である。
　第１の部材および第２の部材はいずれも、帯状または板状の薄板を素材とし、曲げ等の加工で、長手方向全長あるいは一部を除く全長に亘り、好ましくは幅方向の中央位置を中心に、長手方向に垂直な断面で凸状を呈する部材とする。これにより、部材が自立した状態を維持しやすくすることができる。なお、凸状の程度は、支持する部材の重量、大きさ等の用途に応じて適宜決定すればよく、とくに限定されないが、図５（ａ）のように開き角αで、1～30°程度とすることが、製造性および形状安定性の観点から好ましい。凸状の断面形状は、1つの曲率で形成するよりは、全体として丸みをおびるように徐々に曲率を変えた複数の曲率で形成することが好ましい。さらに、形状安定性および巻き取り時の収納性の観点から、図５（ｂ）に示すように凸状の端部では、中心部形状とは逆の向きの形状としてもよい。図５（ｂ）には、幅方向で複数の曲率で加工された断面形状の一例を示す。なお、凸状は、断面が凸状に加工された素材を用いて、形成してもよい。この場合の凸状は、板幅方向の中央部が高くなる連続的な断面形状としても、中央部のみ高くなる不連続な断面としてもよい。また、第１の部材と第２の部材とを、同一の断面形状とする必要もない。また、断面内の厚みの分布は、均一であることが収納性の観点からは好ましいが、必要な強度を得るために一部の板厚を厚く加工したり、あるいは加工により生じる板厚の不均一が残存していても、本発明構造体の機能が損なわれることはない。

　そして、第１の部材にはさらに、凸状を呈する側が内周側で、長手方向でコイル状に巻きつくような、巻き癖をつけておく。第１の部材の形状を、自立した状態で模式的に図２（ａ）に示す。図２（ｂ）は、巻き癖を発現させて、長手方向でコイル状に巻きつかせた状態を模式的に示す。なお、巻き癖は円形状に限定することはなく、楕円状としてもよい。

　なお、もう一方の部材である第２の部材の形状を、図３に模式的に示す。第２の部材では、長手方向全長あるいは一部を除く全長に亘り、好ましくは幅方向の中央位置を中心に、長手方向に垂直な断面で凸状を呈する部材とする。これにより、部材が自立した状態を維持しやすくすることができる。また、大きな負荷にも耐えられるようになる。

　本発明構造体３は、上記した形状の第１の部材１と第２の部材２とを組み合わせた構造とする。本発明構造体３は、第１の部材１と第２の部材２とを、凸状を呈する側が内側を向き、互いに長手方向全長に亘り接するように、配設してなる構造を有する。その構造の概略を、模式的に、図１（ａ）に、自立した状態で示す。なお、本発明構造体３では、第１の部材１と第２の部材２を組み合せた一部または一端は、部材同士（端部同士）を拘束冶具１０で拘束し固定（固定端）とすることが好ましい。一方、その他の部分または他端は、自由（自由端）とし、巻き取り巻き出し自在に部材同士（端部同士）が密着するように拘束冶具１０’で拘束することが好ましい。拘束冶具１０としては、かしめ、リベットあるいはスポット溶接とすることが好ましい。また、拘束冶具１０’は、ガイドとすることが好ましい。また、図１には図示していないが、構造物３の外周を覆うように、シリコンゴム、シリコン樹脂あるいは各種樹脂の軟質のカバーで覆っても何ら問題はない。

　本発明構造体３は、自立した状態では、長手方向に荷重を負荷しても、安定してその状態を保持できるうえ、板厚方向や板幅方向の荷重に対しても、本発明の構造を有しない構造体に比べ、十分高い荷重に耐えることができる。なお、保持可能な荷重は、部材の板厚、幅、凹部の程度等を変更して、断面形状を変更すれば、容易に、変更することができる。また、構造体としてさらに高い強度が必要な場合には、第１の部材と第２の部材を複数枚組み合わせたり、あるいはこれらの間に強度を補完するための補強材を配置してもよい。

　加工の容易性、取扱いの容易性という観点からは、使用する部材の板厚は0.5mm以下程度とすることが好ましい。なお、部材の板厚、幅、長さは、適用対象の大きさ等に応じて適宜、決定すればよい。

　また、部材は、高い強度と収納性を両立させるという観点から、降伏強さYS：1000MPa以上好ましくは2500MPa以下を有する材料製とすることが好ましい。このような材料としては、例えば、SUS301、SUS304、SUS630、SUS420J2等のばね用ステンレス鋼、マルエージング鋼等が例示できる。なお、上記した範囲の降伏強さを有するCo合金、Ti合金、Cu合金等も例示できる。また、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の各種強化樹脂を利用してもよい。

　本発明構造体３は、自立した状態で、図示しない手段で、長手方向に応力を作用させると、容易に（わずかな応力で）曲がり、コイル状に巻き取ることが可能となる。この状況を図４（ａ）～（ｄ）に示す。巻き取ったのちは、図示しない手段で、わずかな応力を作用させるだけで、巻取り収納状態を安定して維持することができる。さらに、巻き取り収納状態から、自立した状態への、逆方向の移行も容易である。少なくとも、巻取り収納状態を維持するための応力を開放するだけで、逆方向の移行が可能となる。なお、各状態間の移行のための駆動手段を別途付設してもよいことは言うまでもない。駆動手段としては、電気系、油圧系、空圧系など、とくに限定されない。

　つぎに、第１の部材、第２の部材の好ましい製造方法について説明する。
　自立した状態で、所望の高さを有する構造体となるように、長手方向に対応した長さ以上の長さを有する薄板を素材として用意する。なお、コイル状の素材を用いてもよい。そして、特定の幅とＲ部を有するロールで、好ましくはロールの幅方向の中央位置を素材の長手方向に沿わせて全長に亘り押圧する加工を必要に応じて繰返し施す。なお、この加工に際しては、作業性の観点からは、幅の広いロールを用いて幅方向外側部の加工を先に行い、その後より幅の狭いロールを用いて幅方向内側の加工を順次行う繰り返し加工を行うことが好ましい。これにより、第１および第２の部材は、長手方向に直交する断面で、凸状を呈するようになる。凸状以外に、Ｖ状、Ｃ状、あるいは凸状と凹状を組み合せた形状としてもよい。そして、さらに、第１の部材では、Ｒの異なるロールを用いて繰返し加工を施して、長手方向にコイル状に巻きつくように巻き癖をつける。なお、巻き癖は、凸状を呈する側が内周側となるようにして、行うものとする。これにより、長手方向でコイル状に巻きつくように、巻き癖をつけることができる。なお、巻き癖の程度は、巻き取り状態での内径が小さいほうが収納性の観点から好ましいが、極端に小さな内径となる巻き癖をつけると、自立時に逆方向への反りが発生するという問題が生じるため、自立した状態で構造体として必要な形状を維持できる範囲内に留める。そのため、具体的には、ロール加工は、幅およびＲ部の異なる形状のロールを用いた加工を繰り返すことが好ましい。また、巻き癖をつけるロール加工と、断面が凸状となるロール加工とは、どちらを先に行っても、なんら問題はない。

　なお、本発明は、上記した例のみに限定されないことは言うまでもない。

１　第１の部材
２　第２の部材
３　構造体
１０，１０’　拘束冶具

Claims

　第１の部材と第２の部材とを組み合わせてなる構造体であって、
前記第１の部材が帯状または板状の薄板で、長手方向に垂直な断面で凸状を呈し、かつ該凸状を呈する側が内周側で、長手方向でコイル状に巻きつくように予め巻き癖を付けた部材とし、
前記第２の部材が帯状または板状の薄板で、長手方向に垂直な断面で凸状を呈する部材とし、
前記第１の部材と前記第２の部材とを、前記凸状を呈する側が内側を向き、互いに長手方向全長に亘り接するように組み合わせ配設してなる構造を有することを特徴とする構造体。
　前記第１の部材と前記第２の部材とを組み合わせ配設してなる構造の一部を固定、その他の部分を自由とすることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
　前記第１の部材および前記第２の部材が、降伏強さ1000MPa以上を有する材料製であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造体。
　前記構造体が、該構造体の駆動手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の構造体。