(57)【要約】【課題】ＣＡＤ設計者に新しくかつ改良されたスリット構成に基づき改良された折り形状を容易に決定させかつ係る折り形状をシート材設計に効率的に適用させることができる方法、コンピュータ・プログラム製品及びシステムを提供する。【解決手段】シート材に折り目を設計する方法は、作図システムの親面に所望の折り目を画定する段階と、及び折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装する段階とを含み、それにより折り目に沿って材料を折ることが切取り領域の両側に材料のエッジ−フェース間嵌合を生成する。代替的に、方法は、異なる寸法及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶する段階と、作図システムの親面に所望の折り目を画定する段階と、所望の形状及びスケールを有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択する段階と、選択した切取り領域及び選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を折り目に沿って位置決めする段階と、及び接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために好適な折り形状をリロケーティング、リスケーリング及び/又はリシェーピングする段階とを含み、それにより折り目に沿って材料を折ることが切取り領域の両側に材料のエッジ−フェース間嵌合を生成する。また、シート材に折り目を設計する方法を実施するように構成されたコンピュータ・プログラム製品及びシステムも開示されている。【選択図】図１
2007533465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計する方法であって、
作図システムの親面に所望の折り目を画定する段階と、及び
折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装して前記折り目に沿って前記材料を折ることにより前記切取り領域の両側で前記材料のエッジ−フェース間嵌合を生成する段階と、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
折り目に沿って前記材料の折り曲げにより前記エッジ−フェース間嵌合を可能にするように前記折り目に沿っている前記接続領域を画定すべく前記切取り領域をロケーティングし、スケーリングし及び/又はシェ−ピングすることを更に具備する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記切取り領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングすることを更に具備する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記親面における弱い部分を検出すること、及び
前記弱い部分に隣接する局所化された折り形状に基づき前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記接続領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングすること
を更に具備する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記実装する段階は、前記折り目に沿って前記材料を折り曲げることによる応力集中、疲労及び破壊発生に抵抗するために前記切取り領域及び前記接続領域を画定する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
材料、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき前記折り形状を画定することを更に具備する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムの一つの補助として実施される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記折り目に沿って実装されたように前記切取り領域及び前記接続領域形状を表示するＣＡＤ/ＣＡＭシステムに視覚化を供給することを更に具備する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムに一体となって実施される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
折り目機能を含んでいる折り目シート材製品を設計することを更に具備し、前記切取り領域及び前記接続領域は、前記折り目機能の上に重ね合わされる請求項１に記載方法。
【請求項１１】
一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計する方法であって
異なる大きさ及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶する段階と、
作図システムの親面に所望の折り目を画定する段階と、
所望の形状及びスケールを有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択する段階と、
前記折り目に沿って前記選択した切取り領域及び前記選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を位置決めする段階と、
前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記好適な折り形状をリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングする段階とを具備し、
それにより前記折り目に沿って前記材料を折ることにより、前記切取り領域の両側で前記材料のエッジ−フェース間嵌合を生成することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記折り目に関連付けられた第１の面と重なった第２の面と前記材料の前記第１の面の接続を許容するための固着機構を供給することを更に具備する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記固着機構は、整列された穴、タブ、スロット及びそれらの組合せのグループから選択される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのデータ処理システムで用いるコンピュータ読取り可能媒体のコンピュータ・プログラム製品であって、
作図システムの親面に前記所望の折り目を画定するための命令と、及び
前記折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装するための命令とを含み、それにより前記折り目に沿って前記材料を折ることにより、切取り領域の両側で前記材料のエッジ−フェース間嵌合を生成することを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１５】
折り目に沿って前記材料の折り曲げにより前記エッジ−フェース間嵌合を可能にするように前記折り目に沿っている前記接続領域を画定すべく前記切取り領域をロケーティングし、スケーリングし及び/又はシェ−ピングするための命令を更に備えている請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１６】
前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記切取り領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングするための命令を更に備えている請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１７】
前記親面における弱い部分を検出するための命令と、及び
前記弱い部分に隣接する局所化された折り形状に基づき前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記接続領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングするための命令と、
を更に備えている請求項１６に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１８】
前記実装するための命令は、前記折り目に沿って前記材料を折り曲げることによる応力集中、疲労及び破壊発生に抵抗するために前記切取り領域及び前記接続領域を画定する請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１９】
材料、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき前記折り形状を画定するための命令を更に備えている請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２０】
前記コンピュータ・プログラム製品は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムによる設置のために構成される請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２１】
前記折り目に沿って実装されたように前記切取り領域及び前記接続領域形状を表示するＣＡＤ/ＣＡＭシステムに視覚化を供給するための命令を更に備えている請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２２】
前記コンピュータ・プログラム製品は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭアプリケーションを含む請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２３】
折り目機能を含んでいる折り目シート材製品を設計するための命令を更に備え、前記切取り領域及び前記接続領域は、前記折り目機能の上に重ね合わされる請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２４】
一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのデータ処理システムに用いるコンピュータ読取り可能媒体のコンピュータ・プログラム製品であって、
異なる大きさ及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶するための命令と、
作図システムの親面に所望の折り目を画定するための命令と、
所望の形状及びスケールを有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択するための命令と、
前記折り目に沿って前記選択した切取り領域及び前記選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を位置決めするための命令と、
前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記好適な折り形状をリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングするための命令とを具備し、
それにより前記折り目に沿って前記材料を折ることにより、前記切取り領域の両側で前記材料のエッジ−フェース間嵌合を生成することを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２５】
前記折り目に関連付けられた第１の面と重なった第２の面と前記材料の前記第１の面の接続を許容するための固着機構を供給するための命令を更に備えている請求項２４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２６】
前記固着機構は、整列された穴、タブ、スロット及びそれらの組合せのグループから選択される請求項２５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２７】
一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのデータ処理システムであって、
作図システムの親面に前記所望の折り目を画定するための入力手段と、及び
前記折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装するための計算手段とを含み、それにより前記折り目に沿って前記材料を折ることにより、切取り領域の両側で前記材料のエッジ−フェース間嵌合を生成することを特徴とするデータ処理システム。
【請求項２８】
前記計算手段は、折り目に沿って前記材料の折り曲げにより前記エッジ−フェース間嵌合を可能にするように前記折り目に沿っている前記接続領域を画定すべく前記切取り領域をロケーティングし、スケーリングし及び/又はシェ−ピングする請求項２７に記載のデータ処理システム。
【請求項２９】
前記計算手段は、前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記切取り領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングする請求項２８に記載のデータ処理システム。
【請求項３０】
前記計算手段は、前記親面における弱い部分を検出し、かつ前記弱い部分に隣接する局所化された折り形状に基づき前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記接続領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングする請求項２９に記載のデータ処理システム。
【請求項３１】
前記計算手段は、前記折り目に沿って前記材料を折り曲げることによる応力集中、疲労及び破壊発生に抵抗するために前記切取り領域及び前記接続領域を画定する請求項２７に記載のデータ処理システム。
【請求項３２】
前記計算手段は、材料、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき前記折り形状を画定する請求項２７に記載のデータ処理システム。
【請求項３３】
材料、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき複数の所定の折り形状を記憶するための記憶手段を更に備え、
前記計算手段は、前記所定の折り形状の一つを選択する請求項２７に記載のデータ処理システム。
【請求項３４】
前記システムは、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムを更に備えている請求項２７に記載のデータ処理システム。
【請求項３５】
前記折り目に沿って実装されたように前記切取り領域及び前記接続領域形状を表示するＣＡＤ/ＣＡＭシステムに視覚化を供給するための表示手段を更に備えている請求項３４に記載のデータ処理システム。
【請求項３６】
前記システムは、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムと組合せて用いられる請求項２７に記載データ処理システム。
【請求項３７】
前記システムは、折り目機能を含んでいる折り目シート材製品を設計するために構成され、
前記計算手段は、切取り領域及び前記接続領域を前記折り目機能の上に重ね合わせる請求項２７に記載データ処理システム。
【請求項３８】
一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのシステムであって、
異なる大きさ及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶するための記憶手段と、
作図システムの親面に所望の折り目を画定するための入力手段と、
所望の形状及びスケールを有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択するための計算手段とを備え、
前記計算手段は、前記折り目に沿って前記選択した切取り領域及び前記選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を位置決めし、かつ
前記計算手段は、前記接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために前記好適な折り形状をリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングし、それにより前記折り目に沿って前記材料を折ることにより、前記切取り領域の両側で前記材料のエッジ−フェース間嵌合を生成することを特徴とするシステム。
【請求項３９】
前記計算手段は、前記折り目に関連付けられた第１の面と重なった第２の面と前記材料の前記第１の面の接続を許容するための固着機構を設計及び/又は形成するように構成される請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記固着機構は、整列された穴、タブ、スロット及びそれらの組合せのグループから選択される請求項３９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、シート材に折り目を設計するための技術に関し、特には、シート材に折り目を設計するための方法、コンピュータ・プログラム製品及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、出願の全体の内容がこの参照によってここに採用された、２０００年８月１７日に出願された、いまは米国特許第６，４８１，２５９号である、METHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF MATERIAL AND SLIT SHEET THEREFORという発明の名称の米国特許出願第０９/６４０，２６７号の部分継続出願である、２００２年９月２６日に出願された、METHOD FOR PRECISION BENDING OF SHEET MATERIALS, SLIT SHEET AND FABRICATION PROCESSという発明の名称の米国特許出願第１０/２５６，８７０号の部分継続出願である、２００３年９月２６日に出願された、TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANUFACTURING PRECISION-FOLDED, HIGH STRENGTH, FATIGUE-RESISTANT STRUCTURES AND SHEET THEREFORという発明の名称の米国特許出願第１０/６７２，７６６号の部分継続出願である、２００４年３月３日に出願された、SHEET MATERIAL WITH BEND CONTROLLING DISPLACEMENTS AND METHOD FOR FORMING THE SAMEという発明の名称の米国特許出願第１０/７９５，０７７号の部分継続出願である。
シート材を曲げることに関して一般的に遭遇する問題は、曲げ許容範囲変化及び許容範囲誤差の累積により、曲げの位置を制御することが難しいということである。例えば、電子機器用筐体の形成において、シート材は、一定の許容範囲内で第１の曲げ線に沿って曲げられる。しかしながら、第２の曲げは、しばしば第１の曲げに基づき位置決めされ、従って許容範囲誤差が累積される。電子構成部品用のシャーシ又はエンクロージャを生成するために含まれる３つ以上の曲げが存在するので、曲げにおける累積許容範囲誤差の影響は、重要である。更に、達成可能である許容範囲は、曲げ装置、及びその工具、並びにオペレータの技能により広範囲にわたって変化する。曲げ線の位置決めを制御することの問題は、勿論、多くの他の３次元製品に関して発生する。
【０００３】
この問題に対する一つのアプローチは、スリッティング又はグルービングの使用を介してシート材における曲げの位置を制御することを試みることであった。スリット及びグルーブは、例えば、レーザ、ウォータージェット切断装置、ポンチプレス、ナイフ又は他の工具のような、スリット又はグルーブ形成装置を制御するコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置の使用により、非常に正確にシート・ストックで形成することができる。係るスリット及びグルーブは、シート材を曲げるための基本として従来のシステムで用いられている。例えば、Gitlin et alによる米国特許第６，６４０，６０５号は、３次元構造体を形成するためにシート材を曲げる方法を記述している。しかしながら、係る従来のスリッティング・ベース・システムの曲げ形成技法は、結果として得られる構造体をかなり弱める。
【０００４】
本発明の出願人であるIndustrial Origami, Inc. (IOI)は、従来のシート材曲げシステムの欠点を克服するために新しくかつ改良されたアプローチを現在開発中である。具体的には、新しくかつ改良されたスリット構成をシート材に設けることによって、ＩＯＩは、折り目に沿ってエッジ−フェース間嵌合(edge-to-face engagement)を有している３次元構造体を結果としてもたらす折り目に沿ってシート材の曲げを許容するアプローチを開発した。係るエッジ−フェース間嵌合は、従来技術のスリッティング方法と比較して結果として得られた３次元製品の強度を多いに増大する。更に、ＩＯＩの新しいスリットベース曲げ設計は、スリットが設けられていない通常の曲げ構造体よりも剛体である構造体を結果としてもたらす。更に、ＩＯＩの新しくかつ改良されたスリット設計は、折り目に沿って三次元構造体における応力集中を有利に低減する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムの標準スケッチ工具でＩＯＩの新しくかつ改良されたスリット構成を図示することは可能であるが、ＣＡＤユーザは、ＩＯＩのスリット構成を構成する個々の複合型スリットをドローイング（図示）し、ロケーティング（位置決め）し、スケーリング（拡大縮小）しかつシェ−ピング（成形）することは、繰返しでかつ挑戦的であるということを見出する。必要なことは、ＣＡＤ設計者にＩＯＩの新しくかつ改良されたスリット構成に基づき改良された折り形状を容易に決定させかつ係る折り形状をシート材設計に効率的に適用させることができる方法、コンピュータ・プログラム製品及びシステムである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
要約すれば、本発明の一形態は、作図システムの親面に所望の折り目を画定し；かつ折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装する段階を含んでおり、それにより折り目に沿って材料を折ることによりエッジ−フェース間嵌合及び切取り領域の両側での材料の支持を生成する、一枚の材料に対して所望の折り目を設計する方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
方法は、折り目に沿って一枚の押しつぶされない材料の折り曲げによりエッジ−フェース間嵌合及び支持を可能にするように折り目に沿っている接続領域を画定するために切取り領域をロケーティングし、スケーリングし及び/又はシェ−ピングすることを更に含みる。方法は、接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために切取り領域の少なくとも一つをリロケーティング（再位置決め）し、リスケーリング（再拡大再縮小）し及び/又はリシェ−ピング（再成形）することを更に含みる。方法は、親面における弱い部分を検出すること、及び、弱い部分に隣接する局所化された折り形状に基づき接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために接続領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングすることを更に含みる。実装する段階は、折り目に沿って材料を折り曲げることによる応力集中、疲労及び破壊発生に抵抗するために切取り領域及び接続領域を画定する。
【０００８】
方法は、材料の種類、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度：のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき折り形状を画定することを更に含みる。方法は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムの補助として実施される。方法は、折り目に沿って実装されたように切取り領域及び接続領域形状を表示するＣＡＤ/ＣＡＭシステムに視覚化を供給することを更に含みる。代替的に、方法は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムに一体となって実施される。方法は、折り目機能を含んでいる折り目シート材製品を設計することを更に含みるし、切取り領域及び接続領域は、折り目機能に重ね合わされる。
【０００９】
本発明の別の形態は、異なる大きさ及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶する段階と、作図システムの親面に所望の折り目を画定する段階と、所望の形状及びスケール（縮尺）を有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択する段階と、折り目に沿って選択した切取り領域及び選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を位置決めする段階と、接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために好適な折り形状をリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングする段階を含んでいる一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計する方法に関し、それにより折り目に沿って材料を折ることにより、方法は、切取り領域の両側で材料のエッジ−フェース間嵌合及び材料の支持を生成する。
【００１０】
方法は、折り目に関連付けられた第１の面と重なった材料の第２の面と材料の第１の面の接続を許容するための固着機構を供給することを更に含みる。固着機構は、整列された穴、タブ、スロット及びそれらの組合せのグループから選択される。
【００１１】
本発明の更に別の形態は、一枚の材料に対して所望の折り目を設計するためのデータ処理システムで用いるコンピュータ読取り可能媒体のコンピュータ・プログラム製品に関する。コンピュータ・プログラム製品は、作図システムの親面に所望の折り目を画定するための命令と、及び、折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装するための命令とを含み、それにより折り目に沿って材料を折ることにより、切取り領域の両側で材料のエッジ−フェース間嵌合及び支持を生成する。
【００１２】
コンピュータ・プログラム製品は、折り目に沿って材料の折り曲げによりエッジ−フェース間嵌合を可能にするように折り目に沿っている接続領域を画定すべく切取り領域をロケーティングし、スケーリングし及び/又はシェ−ピングするための命令を更に含みる。コンピュータ・プログラム製品は、接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために切取り領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングするための命令を更に含みる。コンピュータ・プログラム製品は、親面における弱い部分を検出するための命令と、及び
弱い部分に隣接する局所化された折り形状に基づき接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために接続領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングするための命令とを更に含みる。実装するための命令は、折り目に沿って材料を折り曲げることによる応力集中、疲労及び破壊発生に抵抗するために切取り領域及び接続領域を画定する。
【００１３】
コンピュータ・プログラム製品は、材料の種類、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき折り形状を画定するための命令を更に含みる。コンピュータ・プログラム製品は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムによる設置のために構成される。コンピュータ・プログラム製品は、折り目に沿って実装されたように切取り領域及び接続領域形状を表示するＣＡＤ/ＣＡＭシステムに視覚化又は表示を供給するための命令を更に含みる。コンピュータ・プログラム製品は、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭアプリケーションを含みる。コンピュータ・プログラム製品は、折り目機能を含んでいる折り目シート材製品を設計するための命令を更に含みるし、切取り領域及び接続領域は、所望の折り目機能の上に重ね合わされる。
【００１４】
本発明の更なる形態は、一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのデータ処理システムに用いるコンピュータ読取り可能媒体のコンピュータ・プログラム製品であって、異なる大きさ及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶するための命令と、作図システムの親面に所望の折り目を画定するための命令と、所望の形状及びスケールを有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択するための命令と、折り目に沿って選択した切取り領域及び選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を位置決めするための命令と、接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために好適な折り形状をリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングするための命令とを具備し、それにより折り目に沿って材料を折ることにより、切取り領域の両側で材料のエッジ−フェース間嵌合を生成するコンピュータ・プログラム製品に関する。
【００１５】
コンピュータ・プログラム製品は、折り目に関連付けられた第１の面と重なった第２の面と材料の第１の面の接続を許容するための固着機構を供給するための命令を更に含みる。固着機構は、整列された穴、タブ、スロット及びそれらの組合せのグループから選択される。
【００１６】
本発明の別の更なる形態は、一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのデータ処理システムであって、作図システムの親面に所望の折り目を画定するための入力手段と、及び折り目に対して構成されかつ位置決めされた一連の接続領域を画定する一連の切取り領域を含んでいる折り形状を折り目に実装するための計算手段とを含み、それにより折り目に沿って材料を折ることにより、切取り領域の両側で材料のエッジ−フェース間嵌合を生成するデータ処理システムに関する。
【００１７】
計算手段は、折り目に沿って材料の折り曲げによりエッジ−フェース間嵌合を可能にするように折り目に沿っている接続領域を画定すべく切取り領域をロケーティングし、スケーリングし及び/又はシェ−ピングする。計算手段は、接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために切取り領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングする。計算手段は、親面における弱い部分を検出し、かつ弱い部分に隣接する局所化された折り形状に基づき接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために接続領域の少なくとも一つをリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングする。計算手段は、折り目に沿って材料を折り曲げることによる応力集中、疲労及び破壊発生に抵抗するために切取り領域及び接続領域を画定する。計算手段は、材料、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき折り形状を画定する。
【００１８】
システムは、材料、材料の厚さ、ストラップ幅、ストラップ密度、切り口の幅、疲労強度、及び材料配向の角度のグループから選択された少なくとも一つのパラメータに基づき複数の所定の折り形状を記憶するための記憶手段を更に含みるし、計算手段は、所定の折り形状の一つを選択する。システムは、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムを更に含みる。システムは、折り目に沿って実装されたように切取り領域及び接続領域形状を表示するＣＡＤ/ＣＡＭシステムに視覚化を供給するための表示手段を更に含みる。システムは、折り及び開き能力を有しているＣＡＤ/ＣＡＭシステムと組合せて用いられる。システムは、折り目機能を含んでいる折り目シート材製品を設計するために構成されるし、計算手段は、切取り領域及び接続領域を折り目機能の上に重ね合わせる。
【００１９】
本発明の更なる別の形態は、一枚の押しつぶされない材料に対して所望の折り目を設計するためのシステムであって、異なる大きさ及び/又は形状を有している複数の切取り領域構成及び接続領域構成を記憶するための記憶手段と、作図システムの親面に所望の折り目を画定するための入力手段と、所望の形状及びスケールを有する好適な切取り領域及び/又は好適な接続領域を選択するための計算手段とを備え、計算手段は、折り目に沿って選択した切取り領域及び選択した接続領域を含んでいる好適な折り形状を位置決めし、かつ計算手段は、接続領域の少なくとも一つを移動、追加及び/又は削除するために好適な折り形状をリロケーティングし、リスケーリングし及び/又はリシェ−ピングし、それにより折り目に沿って材料を折ることにより、切取り領域の両側で材料のエッジ−フェース間嵌合を生成する。
【００２０】
計算手段は、折り目に関連付けられた第１の面と重なった第２の面と材料の第１の面の接続を許容するための固着機構を設計及び/又は形成するように構成される。固着機構は、整列された穴、タブ、スロット及びそれらの組合せのグループから選択される。
【００２１】
本発明のシート材の折り目を設計する方法は、本発明の原理を説明する役割を一緒にする、この明細書の一部に組み込まれるか又は明細書の一部を形成する、添付した図面、及び以下の発明の詳細な説明から、明らかであるか又は更に詳細に示される他の特徴及び効果を有する。
【実施例】
【００２２】
添付した図面に例が示されている、本発明の好適な実施形態をここで詳細に参照する。本発明は、好適な実施形態に関して記述されるが、本発明をそれらの実施形態に限定することを意図しないということが理解されるべきである。対照的に、本発明は、添付した特許請求の範囲によって画定されるような本発明の精神及び適用範囲内に含まれる、変形、変更及び同等物を網羅することを意図している。
【００２３】
本発明は、特許及び特許出願の内容全体がこの参照によってここに採り入れられたMETHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF MATERIAL AND SLIT SHEET THEREFORという名称の2000年8月17日に出願された米国特許出願第09/640,267号、現在、米国特許第6,481,259号（'259）、METHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF MATERIAL, SLIT SHEETS AND FABRICATION PROCESSという名称の2002年9月26日に出願された米国特許出願第10/256,870号（'870）、TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANUFACTURING PRECISION-FOLDED, HIGH STRENGTH, FATIGUE-RESISTANT STRUCTURES AND SHEET THEREFORという名称の2003年9月26日に出願された米国特許出願第10/672,766号（'766）、及びSHEET MATRIAL WITH BEND CONTROLLING DISPLACEMENTS AND METHOD FOR FORMING THE SAMEという名称の2004年3月3日に出願された米国特許出願第10/795,077号、によって開示されたものを含むが、それらに限定されない、様々な折り形状及び構成を利用して一枚の押しつぶされない材料に対して一つ以上の所望の折り目を設計するための方法、コンピュータ・プログラム製品、及びシステムに関する。
【００２４】
有利には、本発明は、上記'259特許並びに'870及び'766特許出願に開示されたもののような、かなり精度が高い三次元（３Ｄ）折り曲げ構造体への高精度二次元（２Ｄ）コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）切削技術の変換を可能にする技術に関する。特に、本発明は、好適な折ることが可能か又は折ることが容易な“折り形状”、即ち、所望の折り目に沿って一枚の材料を曲げることを可能にするか又は容易にする所望の折り目のいずれかの側に配列される一連の湾曲されたスリット又は切取り領域を含んでいる形状構成を決定するためにパラメトリック・プログラミングを利用する。パラメトリック・プログラミングは、一般的にパラメータの範囲に対する最適化問題を解決するためのプログラミングを示すということが分かるであろう。
【００２５】
一般に、“折り目”は、プレス・ブレーキ又はリーフ・ブレーキによって生成されるものに類似する、曲げの種類がその回りに形成又は拡張される、一枚の材料又は“親面”に沿って伸長している線又は軸である。例えば、所望の折り目は、一枚の材料を通って伸長する想像線であり、所望の曲げを形成することにより、折り又は曲げの頂点と実質的に一致する。折り目は、直線であるか又は多少湾曲されるということが分かるであろう。“親面”は、折り目に関して曲げを容易にするために本発明の設計された折り(engineered folds)がスリット、キャスト又はさもなければ追加的又は削除的な方法でそれから形成される一枚の材料の面である。用語“折り機能”(creased features)は、それらに限定されないが、折り目の回りに形成される、折り(folds)、曲げ(bends)、折り目(creases)、畝(ridges)、及び他の所望の形状構成を含む、形状的機能を一般的に示すように用いられるということが分かるであろう。
【００２６】
本発明の目的に対して、用語“湾曲したスリット”(curved slit)は、少なくとも一つの非線形幾何学形状によって形成されるスリットを示す。例えば、湾曲したスリットは、'259特許に開示されているような、直線部分及び円形部分を有している細長いスリット、'870及び'766特許出願に開示されているような大径中央部分及び小径端部分を有している複合曲線、及び/又は他の適当な非線形形状の形である。用語“切取り領域”(cut zone)は、全て線形セグメントで構成された湾曲したスロット並びにスリットを含む。一連の２、３、４又はそれ以上の切取り領域は、対応している“一連の”２、３、４又はそれ以上の接続領域、具体的には、隣接する切取り領域の間に配置された材料の部分を画定する。
【００２７】
本発明の目的に対して、用語“ストラップ”(strap)は、切取り領域の間に配置されかつ、一度シートが折り目に沿って折られたならば第１と第２の平面部分が互いに関して２面角で角度を付けて配置される、折り目のいずれかの側のシート材の第１と第２の平面部分を相互接続する接続領域を示す。以下に詳述するように、かつ'259特許及び'870及び'766特許出願によって開示されるように、本発明の方法によって形成されたスリット/ストラップ構成は、折り目に関して一枚の材料の曲げ中及びそれにより第１と第２の平面部分のエッジ−フェース間嵌合及び支持を供給する。
【００２８】
パラメトリック・プログラミングを利用することによって、本発明は、コンピュータ・アプリケーションが、各特定シートに対して新しい一組の命令、又は新しいプログラムを書く代わりに特定の一枚の材料における所望の折り目に関して一つ以上の所定の切取り領域のスケール及び位置を自動的に決定する一つ以上の折り形状を容易に生成するために用いられる。特に、パラメトリック・プログラミングは、設計者、エンジニア又はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プログラマーのようなユーザに、特定のタスクのパラメータを変化させる、即ち、特定のシートの特定の特性又はパラメータ、利用可能な切断装置の機能、及び結果として得られる折られたシートに対する要求されるか又は所望の性能基準に基づき特定の一枚の材料の折り目に対して折り目形状を決定させるように利用される。係る特性は、それらに限定されないが、シートの材料の種類、長さ、幅及び厚みのようなシートの寸法、長さ、幅及び厚みのような、ストラップの所望の形状の寸法；切取り領域の配向；折り目の末端におけるシートのエッジ配向；材料の折り特性が異方性であり、穴（ホール）、スロット、グルーブ（溝）、変形、及び/又は他の局所形状偏位がシートに見出される場合の折りに対する材料配向のベクトル；スリッティング装置の切断機能及び結果として得られる折られたシートのコストへのそれらの影響；及び/又は折られたシートの性能基準を含みる。
【００２９】
本発明によるコンピュータ・プログラム製品は、特定の一枚の材料の特性に基づきリロケート、リスケール、リシェープ、及び/又はさもなければ変更される所定の折り形状を記憶する。代替的に、コンピュータ・プログラム製品は、折り形状を決定し、及び/又は特定のシートの特性に基づき折り形状をリロケート、リスケール、リシェープ、及び/又はさもなければ変更する一つ以上のアルゴリズムを備える。また、更に、コンピュータ・プログラム製品は、折り形状を決定するために所定の折り形状及びアルゴリズムの組合せを利用する。ユーザは、シートの様々な特性を単に入力することによって多数の異なるシートに対して好適な折り形状を決定するためにコンピュータ・アプリケーションを利用する。従って、ユーザは、各切取り領域及び接続領域の位置、スケール及び形状を設計することを要求されないのでユーザの部分におけるかなりの時間及び労力を節約する。
【００３０】
係るコンピュータ・プログラム製品は、既存のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）アプリケーション、コンピュータ支援エンジニアリング（ＣＡＥ）、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）アプリケーション及び/又はその組合せと一体化及び/又は組合せて使用される（“設計アプリケーション”と集合的に呼ばれる）。例えば、本発明によるコンピュータ・プログラム製品は、例えば、Massachusetts州ConcordのSolidWorks Corporation によって市販されたSOLIDWORKS 2004アプリケーション、Alabama州HuntsvilleのIntergraph CorporationによるSOLID EDGEアプリケーション、フランス、SuresnesのDassault Systemes Corporationによって市販されたCATIAアプリケーション、及び/又はMassachusetts州WalthamのParametric Technology Corporationによって市販されたPRO/ENGINEERアプリケーションのような、既存のモデリング・アプリケーションに対する付加物（例えば、プラグイン）として実施される。代替的に、コンピュータ・プログラム製品は、ＣＡＤアプリケーション、ＣＡＥアプリケーション及びＣＡＭアプリケーションの一つ以上に組み込まれる。コンピュータ・プログラム製品は、スタンドアロンプログラムとして構成するということが更に分かるであろう。
【００３１】
様々な図面を通して同様な構成部分が同様な参照番号によって指定されている図面をいま参照して、本発明に従って一枚の材料３２に所望の折り目３１を設計するためのシステム３０のブロック図を示す図１に注目する。システムは、基本のシステムレベル手順を実行し、データ記憶を管理しかつ実行アプリケーション手順を管理するための中央処理装置（ＣＰＵ）３４又は他の適当な手段を有しているコンピュータ３３を含む。また、コンピュータは、ＣＰＵによってアドレス可能なメモリ源３５も含む。メモリ源は、ＣＰＵの内部又は外部にある記憶のあらゆる組合せを含みるしかつそれらに限定されないが、データ記憶装置にキャッシュ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、及び/又は外部仮想メモリを含みる。
【００３２】
ＣＰＵは、ユーザに特定のシート３２の特定の特性を入力させるキーボード、タッチスクリーン又は他の適当な手段のようなユーザ入力インターフェイス３６に接続される。
【００３３】
コンピュータは、例えば、ソリッドモデリング、ワイヤフレームモデリング、及び/又は他の適当な手段によって、よく知られた方法で、シート３２の電子モデリングを許容する適当な作図システム又は設計アプリケーション３７を含む。設計アプリケーション３７は、コンピュータ３３にロードされかつよく知られた方法でメモリ３５に記憶される上記既存のＣＡＤ/ＣＡＥ/ＣＡＭアプリケーション又は他の適当な設計アプリケーションの一つ以上であるということが分かるであろう。好適には、設計アプリケーション３７は、ユーザにシート３２の電子モデリングを電子的に操作させる一つ以上のよく知られたツール（工具）を含む。例えば、設計アプリケーションは、ユーザに、よく知られた方法で応力(stress)、歪み(strain)、変位(displacement)及び他の特性に対して電子モデリングを電子的にシミュレート又は“仮想的に”テストさせる、有限要素解析のような、様々な設計解析ツールを含みる。特に、設計アプリケーションは、折り及び/又は曲げ機能、即ち、ユーザに折り目に沿ってシート材を折るか又は曲げることを電子的にシミュレートさせるツールを含むのが好ましい。
【００３４】
本発明によれば、コンピュータ３３は、更なるプログラム、具体的には、シート３２の特定の特性又はパラメータに基づき好適な折り形状を決定するように構成されるパラメトリック・プログラミングを含む折りプログラム３８も備えている。折りプログラム３８は、上記しかつ以下に詳述するような好適な折り形状を決定するために変更されるか及び/又はアルゴリズムを含みる所定の折り形状を格納する。
【００３５】
ＣＰＵは、他の可能性の中で特に、表示装置がシート及び対応する特性のシミュレートされた可視化、シートに適用されるような一つ以上の好適な折り形状のシミュレートされた可視化、及び/又は折り目に沿ってシートを曲げることからもたらされる製品の表示を許容する、モニター又は他の適当な手段のような表示装置３９に接続される。
【００３６】
また、ＣＰＵは、折り形状を生成する切取り領域をシートに適用するように構成される切断機４１に次いで接続される、装置出力インターフェイス４０にも接続される。例えば、出力インターフェイスは、折り形状を切断機によって読取り可能であるフォーマットでＣＮＣ切断機又は他の適当な装置に転送するように構成される。好適には、折り形状命令を切断機に転送するフォーマットは、切断機による更なる介入を必要としない。命令は、それらに限定されないが、．ＭＤＦ、．ＤＸＦ、．ＩＧＥＳ、及び/又は．ＳＴＥＰファイルを含んでいる様々なよく知られたフォーマットの形で転送されるということが理解されるであろう。
【００３７】
ここで図２を参照すると、本発明による折り目を設計するための例示的方法が概略的に示されている。システム３０は、本発明の方法を実施するために利用されるということが理解されるであろう。また、折りプログラム３８の命令を含んでいるコンピュータ・プログラム製品は、本発明の方法を実施するために既存のコンピュータ又はコンピュータ・ネットワークにロードされるということも理解されるであろう。
【００３８】
ユーザは、材料３２のシート及び/又は切断装置の様々な特性又はパラメータ、及び/又は折られたシートの強度要件を、キーボード３６を利用しているシステムに入力する（ステップ３００）。例えば、ユーザは、材料の種類、厚みを含んでいるシートの大きさ（寸法）、及びシートの物理的特性を記述している他の関連パラメータを入力する。システムは、スキャニング及び/又は他の適当な手段によってシートの一定の物理的特性を自動的に決定するように構成されるということが理解されるであろう。設計アプリケーションは、よく知られた方法でシート３２の電子モデリングを生成する（ステップ３０１）。
【００３９】
次いで、ユーザは、所望の折り目を入力する（ステップ３０２）。具体的には、ユーザは、位置、形状、長さ、及び/又は他の所望のパラメータを含んでいる折り目３１の所望の特性を入力する。設計アプリケーションが折り及び非折り機能を組み込んでいるか又は一体化している場合には、設計アプリケーションは、折り目の電子モデリングを生成する（ステップ３０３）。代替的に、外部折りプログラムは、折り目の電子モデリングを生成する（ステップ３０４）。
【００４０】
また、ユーザは、切取り領域を設計する場合にあらゆる切断制限を考慮することができるように採用される切取り領域形成又は切断装置の種類を入力することもできる。例えば、ＣＮＣ切断機は、パンチプレス又は切断ナイフが実行することができない切取りが可能である。
【００４１】
そして、強度、疲労抵抗、及び/又はコスト制限のような、折られたシートの性能パラメータを入力することができる。
【００４２】
多くの場合、これらの様々なデータ入力段階は、例えば、ＣＮＣ駆動式レーザ切断機を常に使用するか、又は切取り領域を切断するために必要な時間に換算したコストに係わりなく最も高い強度で、最も疲労抵抗のある折られた構造体に常に関心がある、特定のユーザに対する初期デフォルト設定によって回避することができる。
【００４３】
次に、折りプログラム３８は、シート３２及び折り目３１の特性に基づいて好適な折り形状を画定するために折り目サブルーチンを起動する（ステップ３０５）。折りプログラムは、メモリ３５に記憶される所定の折り形状のルックアップテーブル又はデータベース４２を利用して好適な折り形状を決定する（ステップ３０６）。この場合には、折りプログラムは、所望の形状及びスケール（例えば、アーク・セット）を有している好適な折り形状を選択する。本発明の目的に対して、アーク・セットは、直交座標で各接続されたアークに対する開始点、終了点及び中間点により表現される一つの側にストラップをとどめる一組のシリアル・コタンジェント・アークを含みる。接続アーク及びスリット・エンドの特定の組合せに対応しているデータは、特定のアーク・セットの形で記憶される。
【００４４】
代替的に、折りプログラムは、メモリ３５に記憶されている折りアルゴリズム４３を利用することによって好適な折り形状を決定する（ステップ３０７）。また、折りプログラムは、折りデータベース及び折りアルゴリズムの組合せを利用することによって好適な折り形状を決定するように構成されるということも理解されるであろう（ステップ３０８）。
【００４５】
また、折りプログラムは、シート３２の局所弱点を検出し（ステップ３０９）かつ好適な折り形状を自動的に変更する（ステップ３１０）検出アルゴリズム４４も含む。例えば、検出トランスデューサ（変換器）５７は、シートに存在する穴（ホール）、凹部（窪み）、又は他の局所形状不連続（切れ目）を検出するために、シート３２をスキャン（走査）しかつ検出アルゴリズムを利用するか、又は検出したデータを検出アルゴリズムに入力する。検出アルゴリズムは、不連続（切れ目）により局所化された弱点を補うために好適な折り形状を自動的にリロケート、リシェープ、及び/又はさもなければ変更する。
【００４６】
一度画定されたならば、好適な折り形状は、シート３２の電子モデリングに適用される（ステップ３１１）。これは、新しい電子モデリングを生成することによって、既存の電子モデリングを変更することによって、又は他の適当な手段によって行われるということが理解されるであろう。特に、折りプログラム３８は、シート３２に一連のスリット又は切取り領域４５を実装する（例えば、図３を参照）。折りプログラムは、シートの電子モデリングを折り目３１のいずれかの側に位置決めされた、対応する一連の接続領域又はストラップ４６を画定する、一連のスリット４５で変更する。折り形状のスリット/ストラップ構成は、折っている間中及び一度シートが折り目３１に関して折られたならばシート３２の第１及び第２の平面部分４７及び４８のエッジ−フェース間嵌合及び支持を容易にする（例えば、その内容全体がこの参考によってここに採り入れられる米国出願第10/672,766号の図４、及び図８Ａ、８Ｂ、１０Ａ、等及び関連記述を参照のこと）。
【００４７】
折りプログラムは、折りアルゴリズムを更に磨きをかける目的のために実験により得られたデータを連続的に供給するために折りアルゴリズムに修正曲げ差し引き(revised bend deductions)及び/又は曲げあそび(bend allowances)を供給するように更に構成されるということが理解されるであろう。
【００４８】
好適には、折りプログラムは、図３に示すように、ユーザに好適な折り形状を更に操作させるように構成される（ステップ３１２）。例えば、ユーザは、望ましいならば、入力インターフェイス３６を用いて、好適な折り形状を更にリロケートし、リスケールし、及び/又はさもなければ変更する。特に、スリットは、変位され、追加され、差し引かれるし、及び/又はさもなければユーザによって望ましいようにストラップを変更する。係る変更は、２Ｄ、折られていないモデル、３Ｄ、折られている電子モデルに対して、又は変更及び設計工程の一部として部分的又は全体的に折られ及び折られえないモデルに対して実行される。更に、変更は、電子モデルの図的表現で視覚的に表示されない入力パラメータとして表される。
【００４９】
一度好適な折り形状がシート３２の電子モデリングに適用されたならば、シート及び折り形状の結果として得られたモデルは、その視覚シミュレーションために表示装置３９に出力される（ステップ３１３）。
【００５０】
コンピュータ３３が切断機４１に動作可能に接続される場合には、シート及び折り形状の結果として得られたモデルは、切断機に適当なフォーマットで出力され（ステップ３１４）それゆえに切断機に好適な折り形状を実際のシート３２に適用させる。例えば、ステップ３１４は、それらに限定されないが、レーザ切断、ウォータージェット切断、ポンチング、スタンピング、ロール曲げ、機械加工、フォトエッチング、化学成形、等を含んでいる、適当な手段によって実際のシート３２の中にスリット４５を切断するＣＮＣ切断機に命令を送ることを具備する。
【００５１】
従来技術関連アプリケーションに関して示したように、シート材の曲げを制御しかつ正確に位置決めするスリットを形成するための処理は、ポンチング、スタンピング、ロール曲げ、機械加工、フォトエッチング、化学成形、等のような処理を含む。これらの処理は、比較的重いゲージのシート材に対して採用することもできるが、より軽い重量又はより薄いゲージ材料に特によく適する。より厚い又はより重いゲージ材料は、しばしばレーザ切断又はウォータージェット切断装置を用いてスリット又はグルーブがより有利に切られる。
ここで折りプログラムの機能を参照すると、折り形状の様々な形態をここで詳細に説明する。この説明の目的のために、用語“設計された折り”(engineered fold)は、所望の好適な折り形状がそれに関して適用される折り目に沿って一枚の材料、即ち、その上に一連の切取り領域４５が適用されそれゆえに一連の接続領域４６が画定される一枚の材料を曲げることによって達成される折り又は曲げを示す。用語“ブレーキ曲げ”(brake bend)は、プレス・ブレーキ又はリーフ・ブレーキを用いることのような通常の手段によって達成される折り又は曲げを示す。
【００５２】
一般に、折りプログラム３８は、ユーザにいつくかの方法によってシート３２の電子モデリングの折り目３１を表明させるか又は変えさせるように構成される。例えば、ユーザは、一つ以上の設計された折り、一つ以上のブレーキ曲げ、又はそれらの組合せを一枚の材料に供給することを欲する。好適には、折りプログラムは、個別に又は全体的に、ユーザに設計された折りとブレーキ曲げとの間を選択させるように構成される。
それによって係る折り/曲げ機能が識別されかつそしてその後で変えられる方法は、それに限定されないが、曲げ/折り機能のフェース上（例えば、シートの電子モデリングのシミュレートされた折り目上）での右マウス・クリッキング、設計アプリケーション・機能・トリー（木）における適当なエントリ上での右マウス・クリッキング、及び/又は設計アプリケーション及び他のウィンドウ型ソフトウェア・アプリケーションで一般的に見出されるドロップダウンメニューを利用しているナビゲーション型オペレーショ（例えば、挿入(Insert)＞シートメタル(Sheet Metal)＞設計された折り(Engineered Fold)）を含む。好適には、ユーザは、望むように機能をその後で変えるか又は再分類する。
【００５３】
折り形状を集合的に形成する個々のスリット４５は、様々な形状構成を有する。スリットは、例えば、レーザ切断機、ウォータージェット切断機、及び/又は他の適当な手段のようなＣＮＣ切断システムの切断経路による、切断機の切断経路の中心線と一致するということが理解されるであろう。また、スリットは、それらに限定されないが、射出成形、鋳造、ポンチング（押抜き）及びスタンピング、のような、切断以外の方法によって形成されるということも理解されるであろう。
【００５４】
一実施形態では、湾曲したスリット４５は、折り目３１の方向に配向されたその凸状面を有する実質的に弓状の形状を備える。一般に、スリットは、スリットの一端又は両端が接続アーク５０によってコタンジェントな方法で相互接続されたスリット端４９を有するような複合曲線である。一般に、スリット端は、図５Ｂに示すように、接続アークの曲率半径よりも小さい曲率半径を有する。接続アークの半径は、本発明に従って変化するし、かつ一実施形態において直線を近似するように大きいものであるということが理解されるであろう。
【００５５】
図３、５Ａ及び５Ｂへの連続した参照により、スリットは、相対的に低い疲労抵抗アプリケーションに対して又は高い疲労抵抗アプリケーションに対して構成される。例えば、スリット４５ａは、循環的ローディング又は集中静的ロードの対象であるとされないはずである。従って、低疲労抵抗スリットは、増大した応力抵抗性を必要としないし、かつ係るスリットが実質的に減少半径スリット端を必要としないようにより経済的に形成される。対照的に、高疲労抵抗スリット４５ｂは、循環的ローディング又は集中静的ロードの対象であるとされるはずである。係る高疲労抵抗スリットは、接続アーク５０ｂの曲率半径よりも実質的に小さい曲率半径を有しているスリット端４９ｂで形成される。例えば、図３に示すように、高又は低疲労変化（variety）は、折り目から一定のジョグ距離(constant jog distance)に維持されかつ折りデータベースに記憶された所望のスリット端に接続される中央アークからこれらの切取り領域を構築することによってより広く又はより狭いものであるべくスケールすることができる。該スリット端は、減少半径の方法で切取り領域を終端すし、それにより応力集中の形状的な点を減少する。係る切取り領域を広げるために、スリット端は、より離れるように移動され、かつより大きな半径接続アークが折り目から離れるように同じジョグ距離で終端アーク・セット間の中間に設定される。
【００５６】
好適には、折りプログラム３８は、“スリット・トリミング”、即ち、図５に示すように、接続アーク５０ｂが各々のスリット端とシリアル的にコタンジェントにされた後でスリット端４９ｂの超過部分５２を除去する処理、のために構成される。例えば、コタンジェントでない接続アークとスリット端との超過オーバーラップ（例えば、超過部分５２）は、電子モデル又はそのグラフィック表現内で取り除かれる。折りデータベースにアーク・セットとして複合曲線を記憶することの利点は、これらの切取りに影響を及ぼす通常のＣＮＣ切取り装置が複合曲線を表すために接続アークを必要とすることである。複合曲線スリット形状、例えば、ジョグが一定に保持されると同時に切取り領域の形状を調整するためにパラメータ的にスケールすることができる、スプライン、ビットマップ、ポリノミアル（多項式）、三角関数及び他の数学的表現を生成するために他の手段を用いるし、ストラップ幅又はストラップ密度は、要求されるように調整され、かつ非一様な折り条件にある場合には、折り差し引き(fold deduction)、折りに沿って一定に保持されるということが理解されるであろう。更に、切取り領域が接続アークにより記憶されたセグメントから構築されたのか又は切取り領域全体が数学的に表現されるのか、所与の材料及び材料の厚さに対する好適な形状は、記憶されたデータベース又は問題になっている材料に対して確認された有限要素モデルに関係付けることができる。
【００５７】
ストラップ軸５３は、折り目３１にわたる接続領域又はストラップの仮想寸法（例えば、幅又は切り口を有していない）描写である（例えば、図５Ａ）。複数の所定のストラップ軸は、折りデータベースに供給される。折りプログラムは、材料及びシートの厚みにより広い、中間、狭いとしてストラップ軸を決定する。例えば、ユーザは、材料の特定の厚みを入力するしかつ折りプログラムは、記憶された、ユーザによって入力されたようなシートの厚みに適当なストラップをスケールする。スケーリングは、ルックアップテーブル（例えば、ルックアップテーブル４２）の経験的記憶データ又は係る経験的データ及び理論的原理によって開発されかつ確認されたアルゴリズムの結果である。
【００５８】
一実施形態において、既存のソフトウェア・スプレッドシート、例えば、Ｅｘｃｅｌスプレッドシートは、折りデータベースに所定の折り形状を編成しかつ記憶するために用いられる。折りプログラムが最初に起動される場合、折りデータベース４２は、それが効率的な高速ルックアップテーブルとして問合せられるようにメモリ３５にロードされる。テーブルの各行は、折りプログラムからのユーザ入力、及び一定の折り差し引き、即ち、曲げ許容(bend allowance)、と交換可能な、類似補償ストレッチ因子を有する、好適な折り形状、曲げ差し引き(bend deduction)又はｋ因子、即ち、選択された好適な形状の特性を記述する対応している出力にマッチする値で構成されている。図８を参照すると、ユーザによって入力される入力データ値は、以下のものを含む：
１．材料；
２．材料の厚み；
３．ストラップ幅（例えば、狭い、中間、広い）；
４．ストラップ間隔（例えば、短い、中間、長い）；
５．切り口（即ち、レーザ又はウォータージェット切断の幅）；
６．高い又は低い疲労強度（例えば、折りプログラムは、低いにデフォルトするように構成される）；
７．材料粒子配向ベクトルの角度（例えば、折りプログラムは、“０”が等方性物質（材料）を示すように構成される）；
８．材料粒子配向ベクトルのスカラー；及び
９．切断装置。
【００５９】
ユーザが供給した入力パラメータは、最上部から最下部までテーブルの“入力マッチ基準”側に対してマッチされる。各パラメータは、正確な数のマッチを要求するか又は範囲ベース・マッチ・ロジックを使用する。例えば、ユーザは、以下の値を入力する：
１．材料＝冷延された鋼Ａ３６；
２．材料の厚み＝０．１２５インチ；
３．ストラップ幅＝狭い；
４．ストラップ間隔＝長い；
５．切り口＝０．０１０；
６．疲労強度＝低い；
７．角度＝０；
８．スカラー＝０；及び
９．レーザ・カッター
【００６０】
等方性シート材は、定義によって、材料の角度及びスカラーに対してゼロ値を有するということに注目する。非等方性材料は、材料粒子の方向及び大きさを示す非ゼロ値を有する。本発明の折りプログラム及び付随データベースは、接続領域（例えば、ストラップ）がクロス粒子方向に平行して走ることを防ぐためにこの材料配向ベクトルを追跡する。これは、類似する等方性材料で用いられるものよりも高いか又は低い値にストラップ角度を変えることによって達成することができるか、又は、それは、全ての接続領域が、通例採用される、交互の、強制取消しの方法ではなく、同じ方向に実行するように中央のスリットを回転することによって達成することができる。ソフトウェア・プログラムは、それらの折り目が、材料ベクトルに平行又は垂直である以外、即ち、材料の粒子に対して斜めの折りである場合に、非等方性材料における折りを補償する。
【００６１】
任意で、材料値は、テーブルにおける正確なマッチを要求しかつ支持値は、プルダウン・リストから利用可能である。材料の厚みは、マッチが見出される間の範囲を画定する低い制限値及び高い制限値に対してマッチされる。ストラップの幅は、ストラップ間隔のように、正確なマッチを必要とする。切り口(Kerf)は、テーブルで画定された低い及び高い制限値並びに切取り装置の切取り機能によっても画定される値の範囲に対してマッチされる。切り口参照は、テーブルの各行で折りデータベースに記憶されるしかつ実際の切り口は、簡単な演算式により折り差し引きを調整するために比較される。高い/低い疲労は、正確なマッチを必要とするしかつスイッチを構成するか又は疲労要求パラメータが変化すると切取り領域の一つのファミリーから別のものへクロスすることができる。材料粒子配向ベクトルの角度は、テーブル制限によって設定された値の範囲に対してマッチされる。
【００６２】
折りプログラムからの一組の入力がその行の全ての入力マッチ基準値にマッチする第１の行は、真の規則と指定され、かつ出力結果は、適当なストラップ及び折り形状を画定する一組のデータである。出力値は、以下のものを含みる：
１．ジョグ（Jog）（例えば、スリット中心線から折り目までの距離）；
２．折り差し引き(Fold Deduction)；
３．切り口参考(Kerf Reference)；
４．ストラップ角度(Strap Angle)；
５．アーク・セット(Arc Set)。
【００６３】
折りデータベース・テーブルは、小さな変化及び固有な値に対して敏感ではない変数に対して大きな範囲又は小さな変化に対して敏感なそれらの変数に対して小さな範囲を確立する。
【００６４】
好適には、折りプログラムは、また、設計された折り(engineered fold)又はブレーキ曲げ(brake bend)のいずれかに関連付けられた一つ以上の“結合機能”(joinder features)又は固着機構を生成するようにも構成される。結合機能は、平面又は角度交差点における二つの自由シート金属エッジの結合又は接続、即ち、シートの一つの平面部分をそのシートの別の平面部分又は別のシートの平面部分に機械的に結合することを容易にするものである。例えば、結合機能の一つの形式は、シートがそれ自体に折り戻される場合か、又は二つの別々のシートが互いに結合される場合に結果としてもたらされる、図６（ａ）から図６（ｄ）に示すような、重ねフランジ５４である。重ねフランジは、４つの形式、フランジ左内側、フランジ左外側、フランジ右内側、及びフランジ右外側を有する。結合（ジョインダー）の他の後者の形式は、'870及び'766特許出願に記述されたような、二つ以上の平面部分の境界嵌合及び/又は平面部分の二平面交差を許容するタブ及びコンプリメンタリ−形状のスロットを含みる。例えば、結合機能は、整列穴、タブ、スロット及び/又は他の適当な固着手段の形式を取りる。係る結合機能は、一時的又は永続的であるということが理解されるであろう。例えば、TOGGLE-LOCK、接着剤、接着ストリップ、VELCRO、溶着、はんだ付け、又はろう付け、及び他の知られた固着方法が、結合機能で二つのシートを互いに固定するために用いられる。
【００６５】
折りプログラムは、ユーザを支援するための他の編集ツールを備える。例えば、“一様な折り”(uniform fold)は、折り目に沿って一様なストリップ及びストラップ特性を有する折りプログラムによって生成される設計された折りである。例えば、一様な折りは、折りプログラムの長さに沿って一定のストラップ幅及び一定のストラップ間隔を有するであろう。好適には折りプログラムは、一様な折り内にストラップ編集の表示を供給する“一様な折り編集フラグ”を含む。一様な折りは、曲げ機能制御パネルから実行された汎用的な動作を組み込みうる。一度折りがストラップ編集制御パネル５５（例えば、図８）から操作されたならば、フラグは、編集が、設計された折りからブレーキ曲げへの分類を結合に変えること以外にはもはや曲げ機能制御パネルから制御されえないように設定される。
【００６６】
動作及び使用において、ユーザは、一枚の材料を曲げることによって製造されるべき部品（パート）の３Ｄモデルをまず設計するであろう。例えば、ユーザは、図４に示す形状に類似するが、本発明の設計された折りがない形状を有しているチャネル−形状部品の電子３Ｄモデルを設計するために、SOLIDWORKS 2004のような、ＣＡＤ/ＣＡＭ設計アプリケーションを利用する。
【００６７】
ある既存のＣＡＤ/ＣＡＭ設計アプリケーションは、ユーザに３Ｄモデルを電子的に操作させ、かつ本発明の設計された折りなしで、対応する３Ｄ部品を生成するために必要な単一枚の材料の電子２Ｄモデルを供給すべく３Ｄモデルを平板化させる。係るＣＡＤ/ＣＡＭ設計アプリケーションは、３Ｄ部品を生成するために必要なシート材の形状、並びに所望の３Ｄ部品を形状化するためにシート材がその回りに折られなければならない折り目を自動的に決定する。
【００６８】
例えば、ユーザは、そのシートが図４に示す部品に類似する３Ｄ部品を生成するために用いられる、本発明の設計された折りなしで、図３に示した形状に類似する形状を有しているシートの幾何学形状を自動的に決定するためにＣＡＤ/ＣＡＭ設計アプリケーションを利用する。更に、ＣＡＤ/ＣＡＭ設計アプリケーションは、本発明の設計された折りなしで、図３のシートを図４のチャネル−形状部品に折るために必要な折り目の数及び位置を自動的に決定する。
【００６９】
次いで、ユーザは、折り目に沿ってエッジ−フェース間嵌合及び支持を有している、即ち、本発明の設計された折りで、３Ｄ部品を結果としてもたらす折り目に沿ってシート材の曲げを許容するような方法で折り目をカスタマイズするために本発明のコンピュータ・プログラム製品を利用する。上記したように、本発明のプログラムは、既存のＣＡＤ/ＣＡＭ設計アプリケーションに対する補助（例えば、プラグイン）として実施されるか、又は代替的に、設計アプリケーションに一体化されるか、又は、スタンドアロンプログラムとして存在する。
【００７０】
ユーザが折り目をカスタマイズすることを望む場合には、ユーザは、ストラップ編集制御パネル５５（図８）により設計された折り（例えば“ＩＯＩ”）を選択する。それらに限定されないが、ドロップダウンメニュー、ダイアログボックス及び他の適当な手段を含んでいるユーザの選択を容易にするために様々な手段が用いられるということが理解されるであろう。
【００７１】
図８を続けて参照すると、次いで、ユーザは、所望の設計基準に関連付けられた様々な入力データ値を入力するか、又は入力するように促される。例えば、ユーザが特定の種類のスチール（鋼）の３Ｄ部品を設計している場合には、ユーザは、ドロップダウンメニュー又は他の手段によりアルミニウム、チタン、又は他の適当な材料のような利用可能な材料のリストから“鋼Ａ−３６”を選択する。
【００７２】
次に、ユーザは、材料の厚み、例えば、“０．１０４”インチを入力する。代替的に、本発明のコンピュータ・プログラム製品は、３Ｄ部品の電子モデルに基づいて材料の厚みを自動的に計算及び/又は使用するように構成される。
【００７３】
次いでユーザは、所望のストラップ幅及びストラップ間隔を選択する。図８に示した実施形態では、ストラップ編集制御パネル５５は、“広い”、“中間”及び“狭い”を含んでいるストラップ幅に対して３つの選択、及び“近い”、“中間”及び“遠い”を含んでいるストラップ間隔に対して３つの選択を供給する。ストラップ幅及びストラップ間隔は、材料の厚さの関数であるし、その場合には、ユーザは、データベースに記憶され及び/又はプログラムに組み込まれたアルゴリズムによって計算された所定のスケール範囲に基づいて幅及び/又は間隔を自動的にスケール（縮尺）するためにプログラムを利用する。プログラムは、より多くの数の幅及び間隔選択を備えるか、又はユーザにユーザによって望まれる他の幅及び/又は間隔を入力させるための手段を備えるということが理解されるであろう。
【００７４】
次に、ユーザは、所望の切り口、例えば、“０．００８”インチを入力する。また、プログラムは、材料の種類、材料の厚み、及び/又は他の設計検討事項のような様々なパラメータに基づいて所望の切り口を自動的に計算するようにも構成される。
【００７５】
次いで、ユーザは、所望の疲労強度を選択する。説明して実施形態では、ユーザは、“低疲労”と“高疲労”との間を選択する。しかしながら、プログラムは、ユーザに、折り目の所望の強度を更にカスタマイズすべく疲労強度に関連付けられた特定の値（例えば、弾性率、等）を入力させるように構成されるということが理解されるであろう。
【００７６】
ユーザは、折り目に関して切取り領域の角度及び/又は切取り領域のスケーラーを変えるために材料ベクトルを選択する。また、プログラムは、ユーザに、それらに限定されないが、ピッチ、ジョグ距離、所望の形状、等を含んでいる切取り領域の他の特性を変化させるように構成されるということも理解されるであろう。ストラップ編集制御パネル５５は、係る特性をリストするか又はプロンプトするように構成されるか、又はプログラムは、係る特性を“前進”メニュー又はダイアログボックスに供給するように構成される。
【００７７】
また、ユーザは、折り目に隣接するシート材に存在する不連続（切れ目）を回避するために“反転”を選択する。例えば、設計された折りは、折り目の上の切取り領域の位置が折り目に関して、及び逆も同様に、ミラーされるように折り目に関して“反転”される。また、他の手段は、不連続を回避するために切取り領域位置決めを再構成すべく供給される。
【００７８】
一度ユーザがユーザの選択を入力したならば、ユーザは、カスタマイズされた折り目、即ち、設計された折り９を組み込んでいる電子３Ｄ部品モデリング及び電子２Ｄシート・モデリングを表示装置３９上でリビューする。ユーザが更なる変更が望ましいと考えるならば、ユーザは、ユーザの先の選択を編集するためにストラップ編集制御パネル５５に戻りる。ユーザが結果として得られた設計された折りに満足しているという条件で、ユーザは、設計された折りを組み込んでいる２Ｄ又は３Ｄ電子モデリングを切断装置４１（図１）に出力し及び/又はさもなければ、それらに限定されないが、．ＭＤＦ、．ＤＸＦ、．ＩＧＥＳ、及び/又は．ＳＴＥＰファイルを含んでいる様々なよく知られたフォーマットの形式のモデリングを出力する。
【００７９】
折られた、３次元構造をもたらすためにシート材における折り目の設計において、精度(accuracy)、剛性(rigidity)、及び強度(strength)は、本発明の有用な利点であるが、しかし、制御されかつ大幅に低減された曲げ力(bending force)もそうである。設計された折りの曲げ力と密閉３次元構造体内のその折りの終局強度との間に設計トレードオフが存在する。曲げ力は、それらに限定されないが、ストラップ密度、ストラップ幅、及びある程度は、折り目に対するストラップ角度、を含んでいる様々なパラメータの生成物である。設計者が非常に強い折り欲するならば、より高い大きさの曲げ力を許容しなければならず結果として高いストラップ密度及び大きなストラップ幅をもたらす。設計者が低い曲げ力を欲しかつ折りの終局強度に無関心であるならば、低いストラップ密度及び狭いストラップ幅が採用される。中間的な値は、中間的な結果をもたらする。折りプログラムは、ストラップ幅及びストラップ密度及び/又は強度に対する他の目標パラメータを直接特定することによってユーザにこれらのトレードオフを達成させるか、又は折り力は、駆動される値のストラップ幅及びストラップ密度を結果としてもたらす。
【００８０】
塑性変形を介して材料を取るために必要な高い曲げ力のために、従来の曲げは、曲げ角度を保持することができる。本発明は、より低い折り力の利点を取りるが、設計された折りの回転角を固定するものとは期待されない。しかしながら、密閉３次元構造体は、連動面の交差を介して回転角を固定するしかつ構造体全体は、ピン・トラスが採用された材料を最大限に使用するのと同じように剛体(rigid)でかつ強力(strong)である。全ての回転自由度を制限するための機会が利用不能である場合、本発明によるシステムは、設計された折りを従来的に曲げられた折りと一緒に混ぜ合わせるか、又は設計された折りは、融合（fusing）又は補強(bracing)段階によってその後に増強されるということを示する。
【００８１】
更に、本発明のソフトウェア・プログラム及び好適なスリット形状パラメータ、グラフィックス、及び/又は数学的に表現された複合曲線の付帯データベースは、所与の折りに沿って実質的に一定の設計された折り差し引き(engineered fold deduction)を維持しようとする。これは、最初の一様な折りとは異なるストラップ密度又はストラップ幅を有するサブセクションを結果としてもたらす一様な折りが編集されかつ操作される場合に重要である。最も好ましくは、また、ジョグ(jog)は、所与の折りに沿って実質的に一定に保持され、そして設計された折り差し引きを一定に保持するために変えることができる一次変数は、介在接続領域を画定するスリットの形状である。スリット形状は、単一のパラメータとして表すことができない。本発明の機能の一つは、残りの折りと互換性がある所設計された折り差し引き値を有するように、実験的に、又は有限要素モデリングを介して、予め決められたものに折り変調を任意に制限するために、一様な折りを変更する処理において、設計者を支援することである。さもなければ、物理的に折られた一枚の材料は、それが設計されかつ３次元精度及び剛性全体が遭う電子モデルに対して多少回転する。
【００８２】
添付した特許請求の範囲における説明及び正確な定義における便宜上、用語“上方”(up)又は“上部”(upper)、“下方”(down)又は“下部”(lower)、“左”(left)及び“右”(right)、“内側”(inside)及び“外側”(outside)は、図に表示されたように係る機能の位置を参照して本発明の機能を記述するために用いられる。
【００８３】
多くに形態において、様々な図の変更は、先行する変調のものに類似するものであり、かつ添字“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、及び“ｄ”がその後に続く同じ参照番号は、対応する部分を示す。
【００８４】
本発明の特定の実施形態の上記記述は、説明及び記述の目的で提示されている。それらは、網羅的であること又は本発明を開示された精密な形に限定することを意図していないし、かつ明らかに多くの変更及び変形が上記教示に照らして可能である。実施形態は、それにより当業者が本発明及び熟慮した特定の使用に適するような様々な変更を有する様々な実施形態を最もよく利用することができるように、本発明の原理及びその実用的なアプリケーションを最もよく説明するために選択されかつ記述された。本発明の適用範囲は、添付した特許請求の範囲及びそれらの同等物によって画定されるべきであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に従って折り目を設計するための本発明の例示的システムの形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に従って折り目を設計するための本発明の例示的手順又は方法の形態を示すブロック図である。
【図３】比較的低い疲労抵抗を有する上部折り目形状と、比較的高い疲労抵抗を有する下部折り目形状とを有している一枚の材料の概略図である。
【図４】一枚の材料が二つの平行な折り目に関して曲げられた後の図３に示す一枚の材料の平面絵図面である。
【図５Ａ】図３に示した一枚の材料の拡大、部分平面図である。
【図５Ｂ】円５Ｂによって囲まれた図５Ａの領域の更なる拡大平面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、例示的接合構成の立面図である。
【図７】組立接合機能の平面絵図面である。
【図８】折られる一枚の材料の様々な特性を入力するためにユーザが利用するグラフィカル・インターフェイスの概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
３０  システム
３１  折り目
３２  一枚の材料
３３  コンピュータ
３４  ＣＰＵ
３５  メモリ
３６  入力インターフェイス
３７  設計アプリケーション
３８  折りプログラム
３９  表示部
４０  出力インターフェイス
４１  切断機
４２  データベース及び/又はルックアップテーブル
４３  折りアルゴリズム
４４  検出アルゴリズム
５７  検出トランスデューサ
【図１】
2007533465.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2007533465.tif 000008
【図６】
2007533465.tif 000009
【図７】
2007533465.tif 000010
【図８】
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【国際調査報告】
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