BRPI0608764A2 - estrutura tridimensional formada com tecnologia de dobradura de precisão e método de formação da mesma - Google Patents

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Abstract

ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL FORMADA COM TECNOLOGIA DE DOBRADURA DE PRECISãO E MéTODO DE FORMAçãO DA MESMA. Uma estrutura tridimensional formada com tecnologia de dobradura de precisão inclui uma primeira seção de folha tendo uma primeira borda formada com uma primeira estrutura de união próxima à primeira borda, uma segunda seção de folha tendo uma segunda borda formada com uma segunda estrutura de união próxima à segunda borda para engate de travamento com a primeira estrutura de união, e uma pluralidade de estruturas de dobradura formadas na folha de material ao longo de uma pluralidade de linhas de dobradura desejáveis as quais dividem a folha de material na primeira e segunda seção de folha, as estruturas de dobradura sendo formadas para produzir dobradura suficientemente exata da folha de material ao longo das linhas de dobradura para posicionar juntas a primeira e a segunda borda de tal modo que a primeira e a segunda estrutura de união se engatam e retêm a folha de material em uma condição dobrada.

Description

ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL FORMADA COM TECNOLOGIA DE DOBRADURA DE PRECISÃO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DA MESMA PEDIDOS RELACIONADOS
Esse pedido é uma continuação-em-parte do Pedido de Patente US 10/795.077 depositado em 3 de março de 2004 e intitulado SHEET MATERIALS WITH BEND CONTROLLING DISPLACEMENTS AND METHOD FOR FORMING THE SAME e publicado como Pedido de Patente US 2004/0206152 Al, que é uma continuação-em-parte da Patente US 10/672.766 depositada em 26 de setembro de 2003 e intitulada TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANUFACTURING PRECISION-FOLDED, HIGH STRENGTH, FATIGUE-RESISTANT STRUCTURES AND SHEET THEREFOR e publicada como Pedido de Patente US 2004/0134250A1, que é uma continuação-em-parte da Patente US 10/256.870 depositada em 26 de setembro de 2002 intitulada METHOD FOR PRECISION BENDING OF SHEET MATERIALS, SLIT SHEET AND FABRICATION PROCESS, a qual é uma continuação-em-parte da Patente US 09/640.267 depositada em 17 de agosto de 2000 intitulada METHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF
MATERIAL AND SLIT SHEET THEREFOR e agora Patente US
6.481.259, os conteúdos integrais de cujos pedidos e patente são incorporados aqui como essa referência.
Esse pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisório US 60/654.545 depositado em 17 de fevereiro de 2005 e intitulado APPARATUS AND METHOD FOR JOINING THE EDGES OF FOLDED SHEET MATERIAL TO FORM THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE, cujo conteúdo integral é aqui incorporado através dessa referência. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Campo da InvençãoA presente invenção se refere, em geral, ao aparelho e métodos para unir em conjunto as bordas de material de folha que foram dobradas de modo a formar estruturas tridimensionais, e mais especificamente, se refere ao aparelho e métodos para unir material em folha que foi dobrado utilizando estruturas de dobradura de alta precisão capazes de alinhar exatamente as estruturas de união para acoplamento em conjunto das bordas de folha. Descrição da Técnica Relacionada
Os pedidos relacionados apresentados acima, e
incorporados aqui como referência, mostram em considerável detalhe os aparelhos e métodos para dobramento ou dobradura de material em folha para formar estruturas tridimensionais. Folhas planas são providas com uma pluralidade de estruturas de dobradura que produzirão a dobradura das folhas ao longo das linhas de dobradura que podem ser controladas de forma muito precisa. As estruturas de dobradura são tipicamente fendas, ranhuras ou deslocamentos que são posicionados em lados alternados de uma linha de dobradura desejada de modo a definir tiras de
dobradura ou de dobramento separadas, que controlam de forma exata a dobradura da folha. Mais preferivelmente, as estruturas de dobradura também produzem engate de borda/face do material de folha em lados opostos das estruturas de dobradura para aperfeiçoar adicionalmente a exatidão de dobradura e a resistência estrutural.
As folhas dobradas dos Pedidos Relacionados freqüentemente têm sido utilizadas para produzir estruturas tridimensionais nas quais bordas livres ou adjacentes das folhas são dobradas em relação de sobreposição ou deencontro e, então, são unidas era conjunto para estabilizar a estrutura resultante contra desdobramento. As técnicas anteriores para prender juntas as bordas das folhas dobradas têm variado consideravelmente, dependendo da aplicação, mas, em muitos casos, as bordas da folha têm sido simplesmente unidas em conjunto utilizando-se prendedores padrão tais como parafusos, rebites, outros prendedores mecânicos, e/ou soldagem, caldeamento ou adesivos.
Uma das vantagens muito substanciais do aparelho e método dos Pedidos Relacionados é a capacidade de dobrar material em folha com grande precisão e complexidade utilizando pouca força de dobradura. A dobradura exata e complexa de material em folha permite que as técnicas para unir as bordas do material em folha sejam baseadas no alinhamento preciso das bordas na extremidade do processo de dobradura de modo que estruturas de união providas nas bordas ou próxima das bordas podem ser dobradas em alinhamento mútuo com o propósito de acoplar em conjunto a estrutura de união contra separação das bordas.
A complexidade com a qual as folhas podem ser dobradas utilizando as técnicas apresentadas nos Pedidos Relacionados permite uma grande redução no número de peças separadas exigidas para criar uma estrutura. Além disso,reduzir o número de partes mediante eliminação de prendedores mecânicos separados, portanto, é altamente desejável, e a eliminação das etapas separadas de soldar, caldear e ligar com adesivo também reduz o custo associado à peça acabada.
Além disso, os sistemas de dobradura exata defolha dos Pedidos Relacionados podem ser aplicados a uma ampla faixa de espessuras de folha. Desse modo, a união de borda de folha sem prendedor também deve ser capaz de utilização em aplicações exigindo união de alta resistência das bordas de folha.
São necessários um aparelho e um método para empregar a capacidade de dobrar precisamente o material em folha de uma maneira que permitirá a união das bordas do material em folha sem prendedores, de alta resistência, e de baixo custo.
São necessários um aparelho e método para prover a formação de encerramentos ou alojamentos para diversas finalidades, incluindo o encerramento de componentes elétricos, cujo aparelho e método se prestam aos processos de fabricação eficientes e de baixo custo.
O aparelho e método da presente invenção têm outros objetivos e características de vantagem que se tornarão evidentes a partir da Descrição Detalhada da Invenção e desenhos anexos ou são apresentados em mais detalhe nos mesmos.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Em resumo, um aspecto da presente invenção se refere a uma folha de material formada para dobramento ou dobradura em uma estrutura tridimensional. A folha de material inclui preferivelmente uma primeira seção de folha tendo uma primeira borda formada com uma primeira estrutura de união próxima à primeira borda, uma segunda seção de folha tendo uma segunda borda formada com uma segunda estrutura de união próxima à segunda borda para engate de travamento com a primeira estrutura de união, e váriasestruturas de dobradura formadas na folha de material ao longo de várias linhas de dobradura desejadas que dividem a folha de material na primeira e segunda seção de folha, as estruturas de dobradura sendo formadas para produzir dobradura suficientemente exata da folha de material ao longo das linhas de dobradura para posicionar a primeira e a segunda borda em conjunto de tal modo que a primeira e a segunda estrutura de união engatam-se mutuamente e retêm a folha de material em uma condição dobrada.
A primeira estrutura de união pode ser uma aba de união se estendendo para fora do plano da primeira seção de folha formando uma fenda que se estende em direção à primeira borda, e a segunda estrutura de união pode ser um flange de registro, uma parte do qual é dimensionada e configurada para se estender para dentro da fenda na dobradura. A aba de união pode ter uma seção transversal no formato de J. A aba de união pode ser formada mediante estampagem. A primeira seção de folha pode ter uma abertura formada mediante estampagem da aba de união fora do plano da primeira folha. A porção do flange de registro recebida na fenda pode incluir uma protuberância de travamento se estendendo fora do plano e dimensionada e configurada para se estender para a abertura para impedir desengate da primeira e segunda estrutura de união. A protuberância de travamento pode ter um perfil no formato de rampa par facilitar a inserção da porção do flange de registro na fenda. As estruturas de dobradura podem ser providas por um entre: fendas, ranhuras e deslocamentos formados na folha de material para definir uma pluralidade de tiras de dobradura tendo linhas centrais se estendendo obliquamenteatravés das linhas de dobradura.
Outro aspecto da presente invenção se refere a uma folha de material dobrada e presa para formar uma estrutura de canto tridimensional. A folha de material inclui preferivelmente uma primeira porção de folha dobrada ao longo de uma primeira linha de dobradura para produzir um primeiro canto, a primeira porção de folha incluindo um ressalto de acoplamento projetado no sentido para dentro deslocado fora do plano formando uma fenda de recebimento, o ressalto de acoplamento espaçado da primeira linha de dobradura, a primeira folha incluindo ainda uma abertura formada pelo deslocamento fora do plano do ressalto de acoplamento, e uma segunda porção de folha dobrada ao longo de uma segunda linha de dobradura para produzir um segundo elemento de canto, a segunda porção de folha tendo um flange de alinhamento, uma porção do qual é recebida na fenda do ressalto de acoplamento, a porção de flange de registro tendo um elemento de engate projetado no sentido para fora espaçado da segunda linha de dobradura e se estendendo para dentro da abertura da primeira porção de folha produzindo um ajuste por interferência entre o ressalto de acoplamento e a porção de flange de alinhamento.
Uma primeira linha de dobradura e a segunda linha de dobradura podem ser individualmente formadas por uma pluralidade de estruturas de dobradura providas por uma das fendas, ranhuras e deslocamentos definindo uma pluralidade de tiras de dobradura espaçadas tendo linhas centrais se estendendo obliquamente através das linhas de dobradura para produzir posicionamento preciso do ressalto deacoplamento e elemento de engate em relação à primeira linha de dobradura e posicionamento preciso da porção de flange de alinhamento e da fenda de ressalto de acoplamento.
A caixa formada utilizando a tecnologia de
dobradura de precisão da presente invenção tem outras características e vantagens que serão evidentes a partir dos desenhos anexos ou são apresentadas em mais detalhe nos desenhos anexos, os quais são incorporados e formam uma parte desse relatório descritivo, e da Descrição Detalhada da Invenção a seguir, a qual em conjunto serve para explicar os princípios da presente invenção. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um material em folha bidimensional pré-formado com estruturas de dobramento de precisão e estruturas de fixação de acordo com a presente invenção.
A Figura 2 é uma vista em perspectiva do material em folha da Figura 1, a folha tendo sido submetida a uma primeira etapa de dobradura.
A Figura 3 é uma vista em perspectiva do material em folha da Figura 1, a folha tendo sido submetida a uma etapa de dobramento subseqüente.
A Figura 4 é uma vista em perspectiva do material em folha da Figura 1, a folha tendo sido submetida à outra
etapa de dobramento subseqüente.
A Figura 5 é uma vista em perspectiva do material em folha da Figura 1, a folha tendo sido submetida a uma etapa de dobramento subseqüente, adicional.
A Figura 6 é uma vista em perspectiva ampliada domaterial em folha da Figura 1, similar à Figura 5, mostrando o engate interno da estrutura de fixação.
A Figura 7 é uma vista em perspectiva ampliada adicional do material em folha da Figura 1, similar à Figura 6, mostrando o engate interno da estrutura de fixação.
A Figura 8 é outra vista em perspectiva ampliada do material em folha da Figura 1 mostrando o engate externo da estrutura de fixação.
A Figura 9 é uma vista em seção transversal da estrutura de fixação, tomada substancialmente ao longo da linha 9-9 da Figura 7, antes do engate.
A Figura 10 é uma vista em seção transversal da estrutura de fixação, tomada substancialmente ao longo dalinha 10-10 da Figura 7, antes do engate.
A Figura 11 é uma vista em perspectiva de uma pluralidade de estruturas de material em folha similares àquela mostrada na Figura 1 em uma configuração empilhada.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Será feita agora em detalhe referência às modalidades preferidas da invenção, cujos exemplos são ilustrados nos desenhos anexos. Embora a invenção seja descrita em conjunto com as modalidades preferidas, será entendido que elas não se destinam a limitar a invenção àquelas modalidades. Ao contrário, pretende-se que a invenção cubra as alternativas, modificações e equivalentes, os quais podem ser incluídos no conceito inventivo e escopo da invenção como definido pelas reivindicações anexas.
Voltando-se agora para os desenhos, em quecomponentes semelhantes são designados por numerais de referência semelhantes ao longo das várias figuras, a atenção é dirigida à Figura 1, a qual mostra um material em folha 3 0 tendo uma configuração geralmente no formato transversal para formar uma peça em bruto de caixa 31. Nessa modalidade, o material em folha foi dimensionado e configurado para formar uma caixa aberta (vide Figura 5), contudo, deverá ser considerado que outra configuração tridimensional pode ser formada de acordo com a presente invenção. Por exemplo, estruturas de canto verticalmente livres podem ser formadas, estruturas no formato de pirâmide, e geralmente qualquer estrutura tridimensional na qual duas superfícies planas ou substancialmente planas intersectam-se mutuamente.
O material em folha inclui uma primeira seção de
folha 32 tendo uma primeira borda 33 formada com uma primeira estrutura de união 34 próximo à primeira borda. Preferivelmente, a estrutura de união é espaçada por uma distância a partir da linha de dobradura adjacente 35 desse modo proporcionando ação de alavanca aumentada para
resistir ao desengate da estrutura de união como se tornará evidente abaixo.
O material em folha inclui uma segunda seção de folha 3 6 tendo uma segunda borda 3 7 formada com uma segunda estrutura de união 3 8 próxima à segunda borda para engate de travamento com a primeira estrutura de união. A primeira e a segunda estrutura de união são dimensionadas e configuradas para engate mútuo na dobradura do material em folha ao longo das linhas de dobradura.
A folha de material inclui também uma pluralidadede estruturas de dobradura 3 9 formadas na folha de material ao longo de várias linhas de dobradura desejadas que dividem a folha de material em primeira e segunda seções de folha. As estruturas de dobradura são formadas para produzir dobradura suficientemente exata da folha de material ao longo das linhas de dobradura para posicionar juntas a primeira e a segunda borda de tal modo que a primeira e a segunda estrutura de união engatam-se mutuamente e retenha a folha de material em uma condição dobrada. Preferivelmente, as estruturas de dobradura são fendas, ranhuras, deslocamentos e/ou outros meios adequados formados na folha de material para definir uma pluralidade de tiras de dobradura 4 0 tendo linhas centrais se estendendo obliquamente através das linhas de dobradura.
A configuração especifica das linhas de dobradura
e tiras de dobradura é discutida extensivamente nos Pedidos de Patente US 10/795.077; 10/672.766; 10/256.870, e 09/640.267 (agora Patente US 6.481.259), os conteúdos integrais de cujos pedidos e patente são incorporados aqui através dessa referência.
Como mostrado na Figura 2, Figura 3, Figura 4 e Figura 5, o material em folha bidimensional é seqüencialmente dobrado ao longo das linhas de dobradura respectivas para formar uma estrutura de caixa aberta. A primeira e a segunda estrutura de união são engatadas quando o material em folha é dobrado a partir da condição mostrada na Figura 3 para a condição mostrada na Figura 4. Como pode ser visto nas figuras, cada canto da caixa inclui estruturas de união similares, cooperantes que são engatadas similarmente.A Figura 7 e a Figura 8 são vistas ampliadas de um canto da caixa que mostra claramente o engate da primeira e segunda estrutura de união, cuja configuração é discutida em maior detalhe abaixo. Voltando-se agora para a Figura 9 e Figura 10, a
primeira estrutura de união é preferivelmente uma aba de união 41 se estendendo para fora do plano da primeira seção de folha e forma uma fenda 42 se estendendo em direção ã primeira borda. A segunda estrutura de união é um flange de alinhamento, uma porção 43 do qual é dimensionada e configurada para se estender para dentro da fenda na dobradura, como visto na Figura 10.
Nessa modalidade, a aba de união tem uma seção transversal no formato-J 44, como pode ser visto na Figura
9. Será considerado que outros formatos em seção transversal podem ser usados incluindo formatos-L, formatos-C e outros formatos adequados. Preferivelmente, a aba de união é formada mediante estampagem.
Continuando com referência à Figura 9, a primeira seção de folha tem uma abertura 4 5 formada quando a aba de união é estampada fora do plano a partir da primeira folha. A porção do flange de alinhamento recebida na fenda inclui uma protuberância de travamento 4 6 se estendendo fora do plano e dimensionada e configurada para se estender para dentro da abertura para prevenir desengate da primeira e segunda estrutura de união. Preferivelmente, a protuberância de travamento tem um perfil no formato de rampa para facilitar a inserção da porção do flange de registro na fenda. Como mostrado na Figura 11, as peças em bruto decaixa da presente invenção podem ser transportadas achatadas, desse modo permitindo que várias peças em bruto de caixa sejam empilhadas umas em cima das outras. A configuração das linhas de dobradura permite que as peças em bruto de caixa sejam dobradas, no local, a partir de seu estado bidimensional para seu estado tridimensional. Como discutido nos Pedidos de Patente mencionados acima, as linhas de dobradura de precisão permitem que as peças em bruto sejam dobradas, precisamente, ao longo de linhas de dobradura predefinidas, com esforço mínimo.
As descrições anteriores das modalidades específicas da presente invenção foram apresentadas com o propósito de ilustração e descrição. Não se pretende que elas sejam exaustivas ou limitem a invenção às formasprecisas reveladas e, obviamente, muitas modificações e variações são possíveis à luz do ensinamento acima. As modalidades foram escolhidas e descritas para melhor explicar os princípios da invenção e sua aplicação prática, para desse modo permitir que aqueles versados na técnica melhor utilizem a invenção e as várias modalidades com diversas modificações conforme adequado para o uso específico considerado. Pretende-se que o escopo da invenção seja definido pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES
1. Folha de material formada por dobramento ou dobradura em uma estrutura tridimensional, a folha de material sendo caracterizada por compreender: uma primeira seção de folha tendo uma primeiraborda formada com uma primeira estrutura de união próxima à primeira borda;uma segunda seção de folha tendo uma segunda borda formada com uma segunda estrutura de união próxima à segunda borda para engate de travamento com a primeira estrutura de união; euma pluralidade de estruturas de dobradura formadas na folha de material ao longo de uma pluralidade de linhas de dobradura desejadas que dividem a folha de material em primeira e segunda seção de folha, as estruturas de dobradura sendo formadas para produzir dobradura suficientemente precisa da folha de material ao longo das linhas de dobradura para posicionar juntas a primeira e segunda borda de tal modo que a primeira e a segunda estruturas de união se engatam e retêm a folha de material em uma condição dobrada.
2. Folha de material, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira estrutura de união é uma aba de união se estendendo para fora do plano da primeira seção de folha formando uma fenda se estendendo em direção à primeira borda e a segunda estrutura de união é um flange de alinhamento, uma parte do qual é dimensionada e configurada para se estender para dentro da fenda quando da dobradura.
3. Folha de material, de acordo com areivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a aba de união tem uma seção transversal no formato de J.
4. Folha de material, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a aba de união é formada mediante estampagem.
5. Folha de material, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a primeira seção de folha tem uma abertura formada mediante estampagem da aba de união fora do plano da primeira folha.
6. Folha de material, de acordo com areivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a porção do flange de alinhamento recebido na fenda inclui uma protuberância de travamento se estendendo fora do plano e dimensionada e configurada para se estender para dentro da abertura para impedir o desengate da primeira e segunda estrutura de união.
7. Folha de material, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a protuberância de travamento tem um perfil no formato de rampa para facilitar a inserção da porção do flange dealinhamento na fenda.
8. Folha de material, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as estruturas de dobradura são providas por uma dentre: fendas, ranhuras e deslocamentos, formados na folha de material para definir uma pluralidade de tiras de dobradura tendo linhas centrais se estendendo obliquamente através das linhas de dobradura.
9. Folha de material dobrada e presa para formar uma estrutura de canto tridimensional, a folha de materialsendo caracterizada por compreender:uma primeira porção de folha dobrada ao longo de uma primeira linha de dobradura para produzir um primeiro canto, a primeira porção de folha incluindo um ressalto de acoplamento projetado no sentido para dentro deslocado fora do plano formando uma fenda de recebimento, o ressalto de acoplamento espaçado a partir da primeira linha de dobradura, a primeira folha incluindo ainda uma abertura formada pelo deslocamento fora do plano do ressalto de acoplamento;uma segunda porção de folha dobrada ao longo de uma segunda linha de dobradura para produzir um segundo elemento de canto, a segunda porção de folha tendo um flange de alinhamento, uma porção do qual é recebida nafenda do ressalto de acoplamento, a porção de flange de alinhamento tendo um elemento de engate projetado no sentido para fora espaçado a partir da segunda linha de dobradura e se estendendo para a abertura da primeira porção de folha produzindo um ajuste por interferência entre o ressalto de acoplamento e a porção de flange de alinhamento.
10. Folha de material, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que,a primeira linha de dobradura e a segunda linha de dobradura são formadas individualmente por uma pluralidade de estruturas de dobradura providas por um dentre: fendas, ranhuras e deslocamentos definindo uma pluralidade de tiras de dobradura separadas tendo linhas centrais se estendendo obliquamente através das linhas de dobradura para produzir posicionamento preciso do ressaltode acoplamento e elemento de engate em relação à primeira linha de dobradura e posicionamento preciso da porção de flange de alinhamento e da fenda de ressalto de acoplamento.
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