JP2020515998A - 任意に湾曲された支持構造体 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの第１の扁平な材料片（３）と少なくとも１つの第２の扁平な材料片（４）とから、互いに直交する３つの方向において湾曲を有する任意に湾曲された三次元の幾何学形状（２）で延在する支持構造体（１）を製造する方法であって、以下のステップ、すなわち：Ａ．所望の幾何学形状（２）を準備するステップ、Ｂ．前記幾何学形状（２）を近似化するステップ、Ｃ．前記幾何学形状（２）を分割するステップ、Ｄ．少なくとも１つの除去領域（１０）を確定するステップ、Ｅ．少なくとも１つの第１の部分（８）および少なくとも１つの第２の部分（９）に配置される複数の結合箇所（１１）を確定するステップ、Ｆ．多角形横断面（５）の間に延在する折曲げ縁部（１２）を確定するステップ、Ｇ．前記少なくとも１つの第１の部分（８）および前記少なくとも１つの第２の部分（９）を展開するステップ、Ｈ．少なくとも１つの第１の扁平な材料片（３）および少なくとも１つの第２の扁平な材料片（４）を裁断するステップ、Ｉ．折り曲げるステップ、Ｊ．少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）とを結合するステップ、を備えている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の特徴を備えた、少なくとも１つの第１の扁平な材料片と少なくとも１つの第２の扁平な材料片とから、互いに直交する３つの方向において湾曲を有する任意に湾曲された三次元の幾何学形状で延在する支持構造体を製造する方法、請求項７の上位概念に記載の特徴を備えた支持構造体、コンピュータプログラム製品および請求項９の上位概念に記載の特徴を備えた製造装置に関する。

上で定義された方法に基づき製造された支持構造体および請求項１の上位概念に記載の支持構造体全般は、例えば建築物のファサードに取り付けられ、ファサード要素を支持することができる。好適には多角形横断面を有する幾何学形状のことであり、この幾何学形状は（一般に一定の横断面を備えており）建築規定に応じた自由な賦形に伴って空間を曲げねばならない場合がある。この場合、構造的に解決することが難しいのは特に、幾何学形状に、それ自体の軸線を中心としてひねりを加えることが必要とされる点である。

本発明の課題は、任意に湾曲された三次元の幾何学形状で延在する支持構造体を簡単に製造することができる、請求項１の上位概念に記載の方法、任意に湾曲された三次元の幾何学形状で延在する、請求項７の上位概念に記載の支持構造体、コンピュータプログラム製品および製造装置を提供することにある。

この課題は、請求項１記載の特徴を備えた方法、請求項７記載の特徴を備えた支持構造体、請求項８記載の特徴を備えたコンピュータプログラム製品および請求項９記載の特徴を備えた製造装置により解決される。本発明の有利な実施形態は、各従属請求項に規定されている。

本発明は、正確な寸法の支持構造体を、任意に湾曲された三次元の幾何学形状で製造することを可能にする。幾何学形状は、例えばフリーフォーム幾何学形状またはビーム幾何学形状であってよい。また、部分的にフリーフォーム幾何学形状として形成された幾何学形状や、部分的にビーム幾何学形状として形成された幾何学形状も考えられる。結合箇所に沿った、少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片と、少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片との結合により、所望の幾何学形状が自動で簡単に、エラー無しで生ぜしめられる。任意の長さの支持構造体を設計することができる。支持構造体は、カバーまたは板張りされてよいか、または別の形式でファサード要素を支持することができる。

請求項１において選択された、本発明による方法のステップのアルファベット順の列挙は、（記載された順序がもちろん可能であるにもかかわらず）各ステップを、列挙されたアルファベット順に従って必ず実施せねばならない、ということを意味するものではない。例えば、ステップＢおよびＣまたはＤ，ＥおよびＦは、任意に変更された順序で実施されてもよい。

本発明を、図面につき例示的に説明する。

１つの例示的な幾何学形状を示す図である。 複数の多角形横断面により、図１に示した幾何学形状の近似を示す図である。 連続する多角形横断面の側縁線を、ロフト面によりつなげた図である。 幾何学形状を第１の部分と第２の部分とに分けた図である。 各多角形横断面の領域において隣接するロフト面の除去領域を確定した図である。 第１の部分および第２の部分に配置される複数の結合箇所を確定した図である。 多角形横断面間に延在する折曲げ縁部を確定した図である。 第１および第２の扁平な材料片と結合片とを切断状態で示す図である。 折り曲げられた第１の材料片、折り曲げられた第２の材料片および結合片を示す図である。 まだ扁平な材料片の領域において隣接するロフト面の除去領域と、次いで折り曲げられて第２の材料片と結合された材料片がねじられてひねりを加えられた状態における前記除去領域とを示す図である。 複数の本発明による支持構造体から成るユニットを示す斜視図である。 複数の本発明による支持構造体から成るユニットを示す斜視図である。 可能な多角形横断面の種々様々な例を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 四角形の多角形横断面に代えて三角形の多角形横断面を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法を示す図である。 結合片を用いた、三角形の多角形横断面の択一的な結合形式を示す図である。 図１〜図９に示した実施例に関する方法ステップＪの一例を示す図である。

図面の見やすさを保証するために、それ自体は存在する全ての符号が全ての図に書き込まれているわけではない。

以下に、任意に湾曲された三次元の幾何学形状２で延在する支持構造体１を第１および第２の扁平な材料片３，４から製造する、本発明による方法を例示的に説明する。この場合、幾何学形状２は、互いに直交する３つの方向において湾曲を有している。

第１のステップＡ（図１）では、所望の幾何学形状２の準備がデジタル形式で行われる。この準備は、当業者に周知の種々様々な形式で、例えばＣＡＤデータ形式、ボクセルデータ形式等で行われてよい。

第２のステップＢでは、幾何学形状２のガイド曲線１８に沿って複数の多角形横断面５を確定（設定）することによる所望の幾何学形状２の近似化（図２）と、ロフト面７による、連続する多角形横断面５の側縁線６の接続（図３）が行われる。所望の幾何学形状２の近似化およびロフト面７による連続する多角形横断面５の側縁線６の接続は、ＣＡＤプログラムの標準ツールコマンドを用いて手動または自動で行うことができる。多角形横断面５としては、−図示のような−四角形が使用され得るが、三角形、六角形等も使用され得る。

引き続くステップＣ（図４）では、幾何学形状２の延在長さの少なくとも一部に沿って延在する少なくとも１つの第１の部分８と少なくとも１つの第２の部分９とへの、幾何学形状２の分割が行われる。多角形横断面５に対して分割は、多角形横断面５の個々の側縁線６が計算により分割され、しかも隣接する側縁線６間に、後に切断された材料片の結合を可能にする張出し部またはオーバラップ部が生じるように行われる。このようにして、図示の四角形の多角形横断面５の場合には、図示の個別面５１〜５４が生じる。図４では上側の第１の部分８は、個別面５１により形成される。図４では下側の第２の部分９は、個別面５２により形成される。図４では側方に延在している個別面５３，５４は、後に第１の部分８と第２の部分９との結合に用いられる。択一的にはもちろん、個別面５３，５４を第１の部分８もしくは第２の部分９と見なすこともでき、この場合には個別面５１および５２が結合に用いられる。やはり択一的には、個別面５２および５４または５１および５３を省くこともでき、第１の部分８と第２の部分９との後の結合は、これらの部分８，９をずらして配置しかつ互いに直接に結合することにより、または別個の個別の結合片が設けられることにより行われてよい。

本発明による方法の図示の好適な実施例では、幾何学形状２の、少なくとも１つの第１の部分８と少なくとも１つの第２の部分９の分割は、幾何学形状２の延在長さに沿って延在し、長手方向条片により互いに結合されるシェルの形態で行われる、ということが想定されている。

引き続くステップＤ（図５）では、各多角形横断面５の領域において隣り合うロフト面７の少なくとも１つの除去領域１０の設定が行われる（図５では除去領域１０は、例えば手前側の領域においてほぼ鉛直方向に延在している）。除去領域１０は、主として２つの機能を果たす。除去領域１０は一方では、当初は扁平な第１の材料片３および第２の材料片４の折り曲げを可能にし、他方では後に折り曲げられた第１の材料片１３および第２の材料片１４にひねりを加えることを可能にする。除去領域１０は、多角形横断面５のコーナー領域にわたって延在している。除去領域１０の幅は、可変に形成され得る。局所的な湾曲が大きいほど、局所的な除去領域１０はより広幅に形成されていることが望ましい。第１の部分８および第２の部分９の個々のセグメントは、図５では上下の領域において互いに結合されたままである。ただしこのことは必須ではない。

引き続くステップＥ（図６）では、少なくとも１つの第１の部分８と少なくとも１つの第２の部分９とを後で結合するために、第１の部分８および第２の部分９の延在長さに沿って第１の部分８および第２の部分９に配置される複数の結合箇所１１の設定が行われる。結合箇所１１は、図示の例では後にリベット、ピンまたはねじ等を挿入するための孔の形態で形成されている。択一的に結合箇所１１は、溶接点または接着点または溶接シームまたは接着シーム（線状に形成された結合箇所１１）であってもよい。

引き続くステップＦ（図７）では、多角形横断面５の間に延在する折曲げ縁部１２の設定が行われる。このことは、ＣＡＤプログラムの標準ツールコマンドを用いて手動または自動で行うことができる。

引き続くステップＧでは、除去領域１０と結合箇所１１とを備える少なくとも１つの第１の部分８および少なくとも１つの第２の部分９の展開と、少なくとも１つの第１の部分８および少なくとも１つの第２の部分９の裁断輪郭の作成とが行われ、この場合、互いに直交する３つの方向において存在する各湾曲のうちの１つが、各裁断輪郭に反映されている。このことは、ＣＡＤプログラムの標準ツールコマンドを用いて手動または自動で行うことができる。

ここまでに説明した方法ステップは、純粋に電子的に実施され得、本発明による方法の計画部分を成すものである。これらの方法ステップは、本発明によるコンピュータプログラム製品においてコード化され得る。ここまでの方法ステップＡ〜Ｇの結果としての裁断輪郭は、電子形式またはその他の適当な形式で、裁断過程に供与される。ステップＨ〜Ｊは、本発明による方法の製造部分または仕上げ部分を成すものであり、本発明による製造装置を用いて実施され得る。

ステップＨでは、少なくとも１つの第１の部分８および少なくとも１つの第２の部分９の裁断輪郭に従った、少なくとも１つの第１の扁平な材料片３および少なくとも１つの第２の扁平な材料片４の裁断が行われる。裁断は手動で、または自動化された裁断装置において実施され得、図８に示す、裁断された第１および第２の扁平な材料片３，４および面状の結合片１５を生ぜしめる。本開示において「裁断」という用語は、「カット」、「打抜き」、「剪断」、「レーザカット」等と同義的に用いられることに留意されたい。

引き続くステップＩでは、裁断された第１および第２の扁平な材料片３，４の、折曲げ縁部１２に沿った折曲げが行われ、折り曲げられた第１の材料片１３および折り曲げられた第２の材料片１４が形成される。面状の結合片１５は、図示の例ではもちろん折り曲げられる必要はなく、扁平なままである。

引き続くステップＪ（図２２参照）では、結合箇所１１に沿った、折り曲げられた第１の材料片１３と折り曲げられた第２の材料片１４との結合が行われ、この場合、互いに直交する３つの方向において存在する各湾曲のうちの残りの２つを反映させるために、除去領域１０に基づき可能になるねじれおよび／またはひねりが、折り曲げられた第１の材料片１３と折り曲げられた第２の材料片１４とが互いに隣接する領域に加えられ、このときねじられかつ／またはひねりを加えられた、折り曲げられた第１および第２の材料片１３，１４は、結合により固定される。結合は、好適には手作業で行われる。

本発明による方法の図示の実施例では、多角形横断面５は、偶数次（次数＝４）の多角形（偶数辺）から形成され、多角形横断面５の、互いに反対の側に位置する側縁線６において少なくとも２つの除去領域１０が選択される、ということが想定されている。ただし後で示すように、奇数次（例えば次数＝３）の多角形（奇数辺）も、もちろん使用されてよい。一般に、偶数次の多角形の場合には、個別面５１，５２，５３，５４の一部５３，５４を残りの個別面５１，５２のための結合箇所として用い、
奇数次の多角形の場合には、個別面５１，５２，５３を互いに直接に（場合により延長部を介して）結合することが好適である、と想定されている。

本発明による方法の図示の好適な実施例では、折り曲げられた第１の材料片１３と、折り曲げられた第２の材料片１４との結合は、少なくとも、幾何学形状２の延在長さの少なくとも一部にわたって延在する結合片１５により、結合箇所１１を介して行われる、ということが想定されている。ただしこのことは−上述したように−必須ではない。

本発明による方法の図示の好適な実施例では、複数の結合箇所１１における結合は、リベット結合および／またはねじ締結および／または溶接結合および／または接着結合の形態で行われる、ということが想定されている。

本発明による方法の図示の好適な実施例では、多角形横断面５は、各多角形横断面５の面法線１６が、多角形横断面５とガイド曲線１８との交点１７に存在する、ガイド曲線１８の接線１９に対して平行に延在するように求められる、ということが想定されている。

説明した方法により生じる、本発明による支持構造体１は、湾曲された三次元の幾何学形状２で延在しており、図示の実施例では第１および第２の折り曲げられた材料片１３，１４から成っており、この場合、幾何学形状２は、互いに直交する３つの方向において湾曲を有している（図１１参照）。

折り曲げられた第１の材料片１３および折り曲げられた第２の材料片１４は、裁断輪郭に沿った裁断により形成された複数の除去領域１０を有しており、この場合、互いに直交する３つの方向において存在する各湾曲のうちの１つが、裁断輪郭において（つまり材料片１３，１４の扁平状態において既に）反映されている。

折り曲げられた第１の材料片１３と、折り曲げられた第２の材料片１４とは、複数の結合箇所１１に沿って互いに結合されており、除去領域１０に基づき可能になる、折り曲げられた第１の材料片１３と、折り曲げられた第２の材料片１４との互いに隣接する領域のねじれおよび／またはひねりが、互いに直交する３つの方向において存在する各湾曲のうちの残りの２つを反映している。

ねじられかつ／またはひねりを加えられた、折り曲げられた材料片１３，１４は、結合されることにより、ねじられかつ／またはひねりを加えられた形状に固定されている。

図１１ａ，ｂには、複数の本発明による支持構造体１から成るユニット２１を前から見た図および後ろから見た図が示されており、支持構造体１は、図示の例では平行に延在し、湾曲されかつひねりを加えられて形成された２つの長手方向支持体を有しており、これらの長手方向支持体は、複数の横梁と、互いに間隔をおいて長手方向支持体に取り付けられた２つのカバー面２０とにより結合される。長手方向支持体および横梁は、本発明による方法に基づいて製造される。

図１２には、可能な多角形横断面５の種々様々な例が示されている。

図１３〜図２０には、四角形の多角形横断面５に代えて三角形の多角形横断面５を用いた、図１〜図８に対して択一的な本発明による方法が例示されている。

図２１にもやはり、（結合片１５を用いた）三角形の多角形横断面５の択一的な結合形式が示されている。

図２２には、図１〜図９に示した実施例のための方法ステップＪが例示されている。図２２において最も手前側の２つのセグメントは、リベットにより既に互いに結合されており、これにより、ひねりを加えられかつ曲げられた状態で固定されている。残りのセグメントも続いて結合される。

１ 支持構造体
２ 幾何学形状
３ 第１の扁平な材料片
４ 第２の扁平な材料片
５ 多角形横断面
５１ 個別面
５２ 個別面
５３ 個別面
５４ 個別面
６ 多角形横断面の側縁線
７ ロフト面
８ 幾何学形状の第１の部分
９ 幾何学形状の第２の部分
１０ ロフト面に隣接した除去領域
１１ 結合箇所
１２ 折曲げ縁部
１３ 折り曲げられた第１の材料片
１４ 折り曲げられた第２の材料片
１５ 結合片
１６ 面法線
１７ 交点
１８ ガイド曲線
１９ 交点におけるガイド曲線の接線
２０ カバー面
２１ ユニット

Claims (9)

1. 少なくとも１つの第１の扁平な材料片（３）と少なくとも１つの第２の扁平な材料片（４）とから、互いに直交する３つの方向において湾曲を有する任意に湾曲された三次元の幾何学形状（２）として延在する支持構造体（１）を製造する方法であって、少なくとも以下のステップ、すなわち：
   Ａ．所望の幾何学形状（２）をデジタル形式で準備するステップ
   Ｂ．前記幾何学形状（２）の延在長さに沿って複数の多角形横断面（５）を確定することにより、所望の前記幾何学形状（２）を近似化すると共に、連続する前記多角形横断面（５）の側縁線（６）をロフト面（７）により接続するステップ
   Ｃ．前記幾何学形状（２）を、前記幾何学形状（２）の延在長さの少なくとも一部に沿って延在する少なくとも１つの第１の部分（８）と少なくとも１つの第２の部分（９）とに分割するステップ
   Ｄ．各多角形横断面（５）の領域において隣り合うロフト面（７）の少なくとも１つの除去領域（１０）を確定するステップ
   Ｅ．前記少なくとも１つの第１の部分（８）と前記少なくとも１つの第２の部分（９）とを後で結合するために、前記少なくとも１つの第１の部分（８）および前記少なくとも１つの第２の部分（９）の延在長さに沿って前記少なくとも１つの第１の部分（８）および前記少なくとも１つの第２の部分（９）に配置される複数の結合箇所（１１）を確定するステップ
   Ｆ．前記多角形横断面（５）の間に延在する折曲げ縁部（１２）を確定するステップ
   Ｇ．前記除去領域（１０）と前記結合箇所（１１）とを備える前記少なくとも１つの第１の部分（８）および前記少なくとも１つの第２の部分（９）を展開し、かつ前記少なくとも１つの第１の部分（８）および前記少なくとも１つの第２の部分（９）の裁断輪郭を作成すると共に、互いに直交する３つの方向において存在する各前記湾曲のうちの１つを、各前記裁断輪郭に反映させるステップ
   Ｈ．前記少なくとも１つの第１の部分（８）および前記少なくとも１つの第２の部分（９）の前記裁断輪郭に沿って、少なくとも１つの第１の扁平な材料片（３）および少なくとも１つの第２の扁平な材料片（４）を裁断するステップ
   Ｉ．裁断された前記少なくとも１つの第１の扁平な材料片（３）および前記少なくとも１つの第２の扁平な材料片（４）を前記折曲げ縁部（１２）に沿って折り曲げ、少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）および少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）を形成するステップ
   Ｊ．前記結合箇所（１１）に沿って、前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）とを結合し、このとき、互いに直交する３つの方向において存在する前記各湾曲のうちの残りの２つを反映させるために、前記除去領域（１０）に基づき可能になるねじれおよび／またはひねりを、前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）とが互いに隣接する領域に加え、かつねじられかつ／またはひねられた、前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）および前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）を、前記結合により固定するステップ
   を特徴とする、方法。
2. 前記多角形横断面（５）は、偶数次の多角形から形成され、前記ステップＤでは、前記多角形横断面（５）の、互いに反対の側に位置する側縁線（６）において少なくとも２つの除去領域（１０）が選択される、請求項１記載の方法。
3. 前記ステップＣでは、前記幾何学形状（２）の、前記少なくとも１つの第１の部分（８）と前記少なくとも１つの第２の部分（９）とへの分割は、前記幾何学形状（２）の延在長さに沿って延在するシェルの形態において行われる、請求項１から２の少なくとも１項記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と、前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）との結合は、少なくとも、前記幾何学形状（２）の延在長さの少なくとも一部にわたって延在する結合片（１５）により、前記結合箇所（１１）を介して行われる、請求項１から３の少なくとも１項記載の方法。
5. 前記ステップＪでは、複数の前記結合箇所（１１）における前記結合は、リベット結合および／またはねじ締結および／または溶接結合および／または接着結合の形態で行われる、請求項１から４の少なくとも１項記載の方法。
6. 前記ステップＢでは、前記多角形横断面（５）は、各多角形横断面（５）の面法線（１６）が、前記多角形横断面（５）とガイド曲線（１８）との交点（１７）に位置する、前記ガイド曲線（１８）の接線（１９）に対して平行に延在するように確定される、請求項１から５の少なくとも１項記載の方法。
7. 少なくとも１つの第１の折り曲げられた材料片（１３）と少なくとも１つの第２の折り曲げられた材料片（１４）とから成り、互いに直交する３つの方向において湾曲を有する湾曲された三次元の幾何学形状（２）として延在する支持構造体（１）であって、
   −前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）および前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）は、裁断輪郭に沿った裁断により形成された複数の除去領域（１０）を有しており、互いに直交する３つの方向において存在する各前記湾曲のうちの１つが、前記裁断輪郭において反映されており、かつ
   −前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と、前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）とは、複数の結合箇所（１１）に沿って互いに結合されており、前記除去領域（１０）に基づき可能になる、前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）とが互いに隣接する領域のねじれおよび／またはひねりが、互いに直交する３つの方向において存在する前記各湾曲のうちの残りの２つを反映しており、かつ
   −ねじられかつ／またはひねりを加えられた前記少なくとも１つの折り曲げられた第１の材料片（１３）と、前記少なくとも１つの折り曲げられた第２の材料片（１４）とは、前記結合により、ねじられかつ／またはひねりを加えられた形状に固定されていることを特徴とする、支持構造体（１）。
8. コンピュータによるプログラム実行時に、請求項１から６までの少なくとも１項記載の方法の少なくともステップＢ〜Ｇをコンピュータに実行させるコマンドを有する、コンピュータプログラム製品。
9. コンピュータと、該コンピュータにより制御可能な製造手段とを備えた製造装置であって、前記コンピュータは、請求項１から６までの少なくとも１項記載の方法のステップＨおよびＩの少なくとも一方を実行する前記製造手段を制御するように設定されていることを特徴とする、製造装置。

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