用于組裝多面體的坯、多面體及組裝多面體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于組裝多面體的坯，包括至少三個(gè)邊緣(2a，2b)。每個(gè)所述邊緣(2a，2b)包括：延伸超過(guò)所述邊緣(2a，2b)并形成折疊線的第一舌片(4)，設(shè)置在每個(gè)所述邊緣(2a，2b)上的至少兩個(gè)閉合狹槽(12)，延伸超過(guò)所述第一舌片(4)并形成至少一個(gè)折起線(30)的第二折起舌片(6)，延伸超過(guò)所述第二舌片(6)并與所述閉合狹槽(12)對(duì)準(zhǔn)的閉合突片(10)，和延伸超過(guò)所述第一舌片(4)的側(cè)向邊緣(22)且能夠相對(duì)于所述第一舌片(4)折入以與所述相鄰邊緣(2b)接合的第三舌片(8)。本發(fā)明還涉及由本發(fā)明的坯形成的多面體以及組裝方法。
【專利說(shuō)明】用于組裝多面體的坯、多面體及組裝多面體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于形成包括至少三條棱的多面體的層狀坯。
[0002]本發(fā)明還涉及由多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的坯組裝的多面體和組裝多面體的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]已知由限定多面體的側(cè)面的層狀樣板構(gòu)筑多面體。這些樣板顯示多面體的平面發(fā)展，指示折疊線。在這些樣板中，多面體的不同側(cè)面彼此附接。
[0004]文件10200333224公開(kāi)一種用于由限定截角二十面體的側(cè)面的層狀樣板制造容器、球或類似物的方法。連續(xù)的棱之間的附接很復(fù)雜并在側(cè)面之間需要另外的固定元件，例如粘合劑等。此外，如果它的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面受到指向多面體的中心的壓縮應(yīng)力，由層狀樣板產(chǎn)生的二十面體會(huì)容易塌縮。
[0005]還必須指出，發(fā)展的多面體的預(yù)制樣板根本不是通用的，即，只能夠組裝樣板針對(duì)它設(shè)想的多面體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于組裝多面體的上面指出類型的層狀坯，其允許以通用的方式組裝規(guī)則或不規(guī)則的多面體，不需要使用坯本身外的任何類型的另外附接元件，卻獲得結(jié)實(shí)和穩(wěn)定組裝的多面體。
[0007]該目的通過(guò)用于組裝多面體的上面指出類型的層狀坯實(shí)現(xiàn)，其特征在于層狀坯的每條棱包括:匕]從所述棱伸出、沿著所述棱的整個(gè)長(zhǎng)度延伸以形成折疊線的第一折疊突片，[4設(shè)置在所述棱中的至少兩個(gè)閉合槽，匕]第二折入突片，其從所述第一突片的面對(duì)所述棱的自由邊緣伸出并部分地沿著所述自由邊緣延伸以形成至少一條折入線，[幻閉合凸緣，其從所述第二突片的面對(duì)所述第一突片的自由邊緣伸出并部分地沿著所述自由邊緣延伸，所述閉合凸緣與所述閉合槽的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)布置，和[6]第三突片，其從所述第一突片的側(cè)邊緣之一伸出，其長(zhǎng)度為相鄰棱的長(zhǎng)度的至少三分之一且能夠相對(duì)于所述第一突片折疊以與所述相鄰棱協(xié)作。
[0008]凸緣允許相鄰坯附接到彼此而不需要使用任何另外的粘合劑式元件或其他的外部附接裝置。另一方面，在由多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的坯形成的多面體中，當(dāng)壓縮應(yīng)力朝著多面體的中心施加時(shí)，第三突片負(fù)責(zé)將導(dǎo)出的彎曲應(yīng)力朝著其所鉸接的棱的頂點(diǎn)傳遞，應(yīng)力從此處繼而朝著相鄰坯分布。該裝置將多面體轉(zhuǎn)換成閉合且不可變形的超靜定結(jié)構(gòu)。
[0009]此外，本發(fā)明包括一系列優(yōu)選特征，它們是從屬權(quán)利要求的目標(biāo)，且它們的有效性將在本發(fā)明的實(shí)施方式的以下描述中突出。
[0010]第二折入突片優(yōu)選與第三突片相鄰以更好支承由相鄰棱的第三突片產(chǎn)生的拉應(yīng)力。特別是，第三突片的支承點(diǎn)在相連棱的第二突片上越遠(yuǎn)，可支承應(yīng)力將越大。
[0011]第三突片優(yōu)選具有的長(zhǎng)度等于相鄰棱的長(zhǎng)度，這使得第三突片不能運(yùn)動(dòng)出其位置，并因此允許在對(duì)應(yīng)棱上支承更大的應(yīng)力。
[0012]在特別優(yōu)選的方式中，所述閉合凸緣與所述閉合槽一樣寬，并在所述凸緣的每側(cè)上包括保持槽，從而形成保持指，所述保持指在遠(yuǎn)離所述基部的方向上對(duì)稱并會(huì)聚并且能夠升高以便以形狀配合連接附接所述閉合凸緣與相應(yīng)的閉合槽。這允許將應(yīng)力傳遞至相鄰棱，不是通過(guò)球窩效應(yīng)，而是通過(guò)插入的連續(xù)性。
[0013]替代地，所述閉合凸緣的基部比所述閉合槽寬，在所述凸緣的每側(cè)上包括保持缺口，并且所述缺口對(duì)稱以便以形狀配合連接附接所述閉合凸緣與相應(yīng)的閉合槽。
[0014]本發(fā)明還涉及包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的坯的多面體。如將在下文看到，相連坯之間的相互作用允許分布應(yīng)力使得多面體的壓縮強(qiáng)度增加。
[0015]此外，在特別優(yōu)選的方式中，多面體的坯是半透明或者透明的，并且所述多個(gè)坯的至少一個(gè)坯包括適合用于組裝照明裝置的開(kāi)口，從而允許制造吊燈或者臺(tái)燈。此外，在缺少開(kāi)口時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的多面體可用來(lái)制造玩具球或者家用小配件，不用說(shuō)用于教育、商業(yè)或工業(yè)使用的可能應(yīng)用。
[0016]此外，本發(fā)明涉及一種由多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的層狀坯組裝多面體的方法。為此，該方法包括以下步驟:匕]將第一坯的第三突片面對(duì)所述第一坯的相鄰棱的第一突片放置，[4將第二坯的第三突片面對(duì)所述第二坯的相鄰棱的第一突片放置，[0]將根據(jù)步驟匕]和⑴]折疊的第一和第二坯的對(duì)應(yīng)棱面對(duì)彼此放置，[(1]將所述第一坯的第二折入突片折入在所述第二坯的第一突片上面，[6]將所述第二坯的第二折入突片折入在所述第一坯的第一突片上面，[幻將所述第一和第二坯的閉合凸緣插入所述第一和第二坯的對(duì)應(yīng)閉合槽中，直到所述凸緣完全從容納插入的對(duì)應(yīng)凸緣的坯的閉合槽伸出。
[0017]最后，并且針對(duì)需要特別壓縮強(qiáng)度的應(yīng)用，所述閉合凸緣至多與所述閉合槽一樣寬并在所述凸緣的每側(cè)上包括保持槽，從而形成保持指，所述方法包括抬起所述凸緣的所述保持指以便將所述凸緣相對(duì)于所述閉合槽保持在形狀配合連接。
[0018]同樣，本發(fā)明還包括在本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明和附圖中所示的其他詳細(xì)特征。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將從以下說(shuō)明中更好地理解，其中本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式參考附圖以非限制的方式進(jìn)行描述。在附圖中:
[0020]圖1顯示正六邊形形式的根據(jù)本發(fā)明的第一坯的俯視圖；
[0021]圖2顯示正五邊形形式的根據(jù)本發(fā)明的第二坯的俯視圖；
[0022]圖3-5顯示在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的組裝多面體的方法時(shí)根據(jù)本發(fā)明的兩種坯的詳細(xì)透視圖；
[0023]圖6顯示由根據(jù)本發(fā)明的坯制成的截角二十面體的透視圖；
[0024]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)連續(xù)坯的組裝結(jié)構(gòu)的示意平面圖并特別顯示兩條相鄰棱連續(xù)在主體中插入其每個(gè)端部；
[0025]圖8顯示由根據(jù)本發(fā)明的多面體制成的燈的透視圖；
[0026]圖9顯示正六邊形形式的根據(jù)本發(fā)明的坯的替代實(shí)施方式的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的第一層狀坯1。在此情況下，坯1是正六邊形，即，具有等長(zhǎng)的六條棱23、2)3的多邊形。
[0028]如可從圖1看到的，每個(gè)層狀坯1包括通過(guò)六條棱23、213劃分的主側(cè)面16。第一折疊突片從每條棱2^213伸出。該第一突片4沿著相應(yīng)棱2^213的整個(gè)長(zhǎng)度延伸并形成在折疊時(shí)與該相應(yīng)棱重合的折疊線。此外，在每條棱2^213中，坯1在這種情況下包括在棱23上的兩個(gè)閉合槽12。
[0029]第二折入突片6從每個(gè)第一突片4的面對(duì)相應(yīng)的棱2^213的第一自由邊緣18伸出并部分地沿著該第一自由邊緣18延伸以形成雙折入線30。該折入線30特別是在例如塑料片的厚片的情況下是雙折入線，以補(bǔ)償片的厚度。兩條折入線30之間存在的寬度將因此取決于第一和第三突片4、8的厚度。如圖1中可見(jiàn)，第一突片4的第一自由邊緣18平行于相應(yīng)的棱％、2匕
[0030]另一方面，閉合凸緣10從第二突片6的面對(duì)第一片4的第二自由邊緣20伸出，所述凸緣部分地沿著該第二自由凸緣20延伸。同樣，該第二自由邊緣平行于第一自由邊緣18并平行于相應(yīng)的棱23、2匕此外，第一和第二突片4、6的高度幾乎相同，因?yàn)榈诙黄?必須考慮形成主側(cè)面16的片的厚度。凸緣10與保持槽12對(duì)準(zhǔn)布置，在組裝多面體100時(shí)凸緣10將插入保持槽12中。
[0031]最后，坯1具有從第一突片4的側(cè)邊緣22伸出并沿著由側(cè)邊緣22限定的折疊線相對(duì)于第一突片4可折疊以便與相鄰的棱26協(xié)作的第三突片8。在該實(shí)施方式中，該第三突片8具有等于相鄰棱26的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，從而一旦組裝為多面體100提供最大強(qiáng)度。如將在下面看到的，有了此構(gòu)造，多面體100極難自動(dòng)地拆解。不過(guò)，在替代實(shí)施方式中且取決于必須要支承的載荷的大小，第三突片8的長(zhǎng)度可以是相鄰棱26的長(zhǎng)度的一半甚至是三分之一。
[0032]在圖1或2所示且對(duì)多面體上的壓縮應(yīng)力特別有抵抗力的優(yōu)選實(shí)施方式中，第二折入突片6與第三突片8相鄰，使得棱26的第二突片6能夠防止多面體100在棱23的突片8被蓋住和鎖住時(shí)拆解。
[0033]最后，圖1詳細(xì)顯示了該實(shí)施方式的凸緣10的構(gòu)造。在該情況下，閉合凸緣10與閉合槽12 —樣寬。不過(guò)，保持槽14設(shè)置在凸緣10的基部24中，在所述凸緣的每側(cè)上，所述槽在遠(yuǎn)離基部24的方向上對(duì)稱和會(huì)聚，從而形成保持指28。在組裝多面體100時(shí)，保持指28 —旦插入相應(yīng)的閉合槽12中能夠升高，從而以形狀配合連接附接所述閉合凸緣10與相應(yīng)的閉合槽12。保持指28因此依靠在第一相應(yīng)突片4的側(cè)面上，防止多面體100拆解。
[0034]反過(guò)來(lái)，按壓保持指28以將其與凸緣10的其余部分對(duì)準(zhǔn)足以拆解棱，解開(kāi)形狀配合連接并允許凸緣10從相應(yīng)閉合槽12去除。
[0035]圖2顯示正五邊形形式的第二坯1，在此情況中其棱2^213的長(zhǎng)度等于圖1的坯1的六邊形的棱2^213的長(zhǎng)度。此外，一瞥可見(jiàn)，其所有特征都相同，除了棱2^213的數(shù)量，因此它允許以任何相對(duì)位置與圖1的坯組裝。
[0036]很明顯，圖1和圖2所示的坯1是簡(jiǎn)單的實(shí)施方式。其他替代多邊形可以是三角形、正方形或其他。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的坯1允許以通用的方式組裝大量規(guī)則和不規(guī)則的多面體。特別是，它允許以簡(jiǎn)單的方式組裝現(xiàn)有的阿基米德實(shí)體的大部分，即使由于其構(gòu)造，具有多于10個(gè)邊的這些多邊形可使多面體100的組裝復(fù)雜化。對(duì)于截角十二面體和大斜方截半二十面體也如此。
[0038]此外，根據(jù)本發(fā)明的坯1也允許組裝所有的柏拉圖實(shí)體，即具有也符合在頂點(diǎn)附接相同數(shù)量邊的條件的同等、規(guī)則多邊形邊的凸面多面體。這些實(shí)體的例子是四面體、立方體、正十二面體或者正二十面體。
[0039]下面基于圖3-5顯示組裝由二十個(gè)正六邊形和十二個(gè)正五邊形(例如圖1和2所示的)形成的截角二十面體、即阿基米德實(shí)體的方法。
[0040]組裝截角二十面體的方法通過(guò)在圖3的箭頭八的方向上將在棱％開(kāi)始的第一坯1的第三突片8放置成面對(duì)該相同坯1的相鄰棱26的第一突片4開(kāi)始。接著針對(duì)要聯(lián)接的第二坯1’執(zhí)行相同操作。第二坯1’的第三突片8因此在圖3的箭頭八’的方向上面對(duì)該第二坯1’的相鄰棱26的第一突片4放置。
[0041]一旦完成，第一和第二坯1、1’被放置成在圖3的箭頭8的方向上面對(duì)彼此，從而支承如前面段落中描述那樣重疊的第一突片4與第三突片8的組，使得相應(yīng)坯1、1 ’的棱26對(duì)準(zhǔn)。
[0042]第一坯1的第二折入突片6接著必須在圖4或5的箭頭0的方向上折入在第二坯1’的第一和第三突片4、8上面。對(duì)于第二坯1’的第二折入突片6重復(fù)相同操作，將它在圖4或圖5的箭頭的方向上折入在第一坯1的第一和第三突片4、8上面。在附圖中，該第二突片6被顯不處于其完全折入狀態(tài)，即與第一還1的第一和第三突片4、8重疊。
[0043]最后且為了穩(wěn)定第一和第二坯1、1’的相應(yīng)閉合凸緣10的附接，將它們插入其相應(yīng)的閉合槽12。首先，第一坯1的凸緣10插入第二坯1’的閉合槽12中，接著它在與圖4和圖5的箭頭0相反的方向上經(jīng)過(guò)第一坯1的閉合槽12出來(lái)。當(dāng)凸緣10的基部24從第一坯1的閉合槽12伸出時(shí)，在圖4的箭頭2的方向上抬起鎖定指28，由此在凸緣10和第一坯1本身的其相應(yīng)的閉合槽12之間形成形狀配合連接，相應(yīng)地防止該棱2的拆解。
[0044]如可從描繪在折入第二突片6之前從多面體的內(nèi)側(cè)看的棱的展開(kāi)視圖的圖6看到的，完成的棱的最后厚度由坯材料的四個(gè)厚度的完全或部分并置產(chǎn)生，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相對(duì)棱的第一和第三突片4、8加上棱的一側(cè)或者另一側(cè)由第二相對(duì)突片6確保的覆蓋。
[0045]因此，對(duì)于圖中所示的截角二十面體，針對(duì)89條剩余的棱重復(fù)這種操作，直到多面體100如圖6所示閉合。使用小抹刀對(duì)于促進(jìn)凸緣10的插入和抬起鎖定指28是有用的。
[0046]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的坯獲得的多面體100對(duì)于壓縮應(yīng)力特別有抵抗力。這是由根據(jù)本發(fā)明的坯的不同突片的相互作用以及應(yīng)力朝著與特別是接收該應(yīng)力的棱相鄰的棱的分布實(shí)現(xiàn)的。
[0047]特別地，圖6允許澄清通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的坯實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果。當(dāng)朝著多面體的中心在圖的中心的棱上施加壓縮應(yīng)力時(shí)，由于第三突片83依靠在第一和第二突片4(3、6(3之間的折入上，該圖的第三突片&!將彎曲應(yīng)力朝著與第一突片如對(duì)應(yīng)的棱2的頂點(diǎn)傳遞，而第三突片8(1繼而將應(yīng)力朝著與第一突片4(1對(duì)應(yīng)的棱的頂點(diǎn)傳遞，因?yàn)榈谌黄?(1依靠在第一和第二突片43、63之間的折入上。因此，應(yīng)力依次朝著相鄰的坯在棱與棱之間分布，獲得閉合且不可變形的超靜定結(jié)構(gòu)。
[0048]因此，由此形成的多面體100具有多種應(yīng)用，例如容器、球等。因此在優(yōu)選實(shí)施方式中，坯1可以例如是半透明或透明的。坯也可以被穿孔或者不被穿孔，或者容納通過(guò)凸緣10保持的圖形或六邊形和五邊形透明片。此外，這些坯1的一個(gè)可具有適合用于組裝從纜線102懸掛的照明裝置104的開(kāi)口，從而形成圖7所示的燈或者立燈或臺(tái)燈。
[0049]本發(fā)明還允許形成包括根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)坯且不限于特定幾何形狀的組裝套件。該套件因此包括來(lái)自由三角形、方形、五邊形、六邊形、八邊形和十邊形的組的多邊形，使得套件高度通用。此外，在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，套件的多邊形是正多邊形。
[0050]最后，圖9顯示根據(jù)本發(fā)明的坯的第二種實(shí)施方式。如可從圖9看到的，此情況的區(qū)別在于凸緣10的構(gòu)造。因此，不同于圖1和圖2的坯1，凸緣10的寬度大于閉合槽12的寬度。此外，凸緣10的基部24在凸緣10的每側(cè)上具有缺口而不是限定指28的槽14。
【權(quán)利要求】
1.一種用于組裝多面體的層狀坯，其包括至少三條棱(2^ 2幻，其特征在于所述層狀坯(1)的每條所述棱(2^213)包括: 匕]第一折疊突片(4),其從所述棱(2^213)伸出、沿著所述棱(2幻的整個(gè)長(zhǎng)度延伸以形成折疊線， [4設(shè)置在所述棱(2^213)中的至少兩個(gè)閉合槽(12), [0]第二折入突片(6),其從所述第一突片(4)的面對(duì)所述棱(2幻的自由邊緣(18)伸出并部分地沿著所述自由邊緣(18)延伸以形成至少一條折入線(30), [(1]閉合凸緣(10),其從所述第二突片(6)的面對(duì)所述第一突片⑷的自由邊緣(20)伸出并部分地沿著所述自由邊緣(20)延伸，所述閉合凸緣(10)與所述閉合槽(12)的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)布置，和 [6]第三突片(8),其從所述第一突片(4)的側(cè)邊緣(22)伸出，其具有所述相鄰棱(26)的長(zhǎng)度的至少三分之一的長(zhǎng)度且能夠相對(duì)于所述第一突片(4)折疊以與所述相鄰棱(26)協(xié)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀坯，其特征在于，所述第二折入突片(6)與所述第三突片(8)相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層狀坯，其特征在于，所述第三突片(8)具有等于所述相鄰棱(26)的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的層狀坯，其特征在于，所述閉合凸緣(10)與所述閉合槽(12) —樣寬并在所述凸緣(10)的每側(cè)上包括保持槽(14),從而形成保持指(28),并且所述保持指(28)在遠(yuǎn)離所述基部(24)的方向上對(duì)稱并會(huì)聚并且能夠升高以便以形狀配合連接附接所述閉合凸緣(10)與相應(yīng)的閉合槽(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的層狀坯，其特征在于，所述閉合凸緣(10)的基部(24)比所述閉合槽(12)寬，在所述凸緣(10)的每側(cè)上包括保持缺口(26),并且所述缺口(26)對(duì)稱以便以形狀配合連接附接所述閉合凸緣(10)與相應(yīng)的閉合槽(12)。
6.一種多面體，其特征在于，其由根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的多個(gè)坯(1,1,)組裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多面體，其特征在于，所述坯(1,1’ )是半透明或者透明的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多面體，其特征在于，所述多個(gè)坯(1,1’)的至少一個(gè)坯(1)包括適合組裝照明裝置的開(kāi)口。
9.一種由多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的層狀坯(1, 1’ )組裝多面體的方法，其特征在于包括以下步驟: 匕]將第一坯(1)的第三突片(8)面對(duì)所述第一坯(1)的相鄰棱(26)的第一突片(4)放置， [4將第二坯(1 ’ )的第三突片(8)面對(duì)所述第二坯(1 ’ )的相鄰棱(26)的第一突片(4)放置， [0]將根據(jù)步驟匕]和[4折疊的第一和第二坯(1, 10的對(duì)應(yīng)棱(2)面對(duì)彼此放置， [(1]將所述第一坯(1)的第二折入突片(6)折入在所述第二坯(1 ’ )的第一突片(4)上面， [6]將所述第二坯(1 ’ )的第二折入突片(6)折疊在所述第一坯(1)的第一突片(4)上面， [幻將所述第一和第二坯(1,1’ )的閉合凸緣(10)插入所述第一和第二坯(1,1’ )的對(duì)應(yīng)閉合槽(12)中，直到所述凸緣(10)完全從容納插入的對(duì)應(yīng)凸緣(10)的坯(1,1’ )的閉合槽(12)伸出，以便以形狀配合連接附接所述凸緣(10)和所述槽(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組裝多面體的方法，其特征在于，該方法包括抬起所述凸緣(10)的所述保持指(28)以便相對(duì)于所述閉合槽(12)以形狀配合連接保持所述凸緣(10)的步驟。
【文檔編號(hào)】F21V1/12GK104487355SQ201380035284
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】里卡多·弗格斯埃斯庫(kù)伊恩 申請(qǐng)人:里卡多·弗格斯埃斯庫(kù)伊恩