[发明专利]载荷承载三维结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年2月9日提交的美国临时专利申请No.60/889,262的优先权。

本申请也是2006年4月25日提交的美国专利申请No.11/441,440的继续部分申请，其是2004年6月4日提交的美国专利申请No.10/861,726(目前是美国专利No.7032426)的分案申请，其是2003年9月26日提交的美国专利申请No.10/672,766(目前是美国专利No.7152449)的分案申请，其是2002年9月26日提交的美国专利申请No.10/256,870(目前是美国专利No.6877349)的继续部分申请，其是2000年8月17日提交的美国专利No.09/640,267(目前是美国专利No.6481259)的继续部分申请。

本申请也是2005年7月12日提交的美国专利申请No.11/180,398的继续部分申请，其要求2004年7月12日提交的美国临时专利申请No.60/587,470的优先权，并且是上述766申请的继续部分申请。

本申请也是2006年3月16日提交的美国专利申请No.11/384,216的继续部分申请，其要求2005年3月17日提交的美国临时专利申请No.60/663,392的优先权，并且也是上述766申请的继续部分申请。

本申请也是2004年9月27日提交的美国专利申请No.10/952,357的继续部分申请，其是上述870申请的分案申请。

本申请也是2006年8月31日提交的美国专利申请No.10/931,615的继续部分申请，其是2004年3月3日提交的美国专利申请No.10/795,077的继续部分申请，也是上述766申请的继续部分申请。

上述专利申请的完整内容通过引用的方式结合于此。

技术领域

本发明总体地涉及设计并且精确地折叠材料片并且由此制造三维载荷承受结构。更具体地，本发明涉及设计、制造和制备二维片材的方式，从而能够精确地折叠为具有高强度和抗疲劳性的三维结构，用于工业机器以及其他载荷承受结构。

背景技术

工业机器，诸如挖土机、装载机、收割机以及材料处理器，利用连杆臂将机器的主体连接至材料处理部件。连杆臂操纵许多应用中的装载机、掘土机以及其他部件，诸如托运、挖掘、采掘、修整和提升。该臂允许材料相对于相应机器的主体进行移动。其他机器利用臂部支承用于基础工作的犁或犁片。

诸如挖土机装载机和林业机械的机器使用多个臂作为连杆来执行挖掘工作。连杆的一端连接至发动机或电动机。另一端连接至挖掘铲。每个独立臂具有用于安装至另一连杆臂的枢轴以及用于控制杆或支柱的安装点。支柱控制连杆中的每个臂，使得铲可定位并且强制进入土地。如此，该连杆臂必须在枢转点以及整个结构中具有极高的强度和抗疲劳性。

虽然该连杆臂可制造为固体梁，但是固体梁是笨重的且沉重，并且无法经济地使用材料。制造成本有效的连杆臂的传统方式是将多个平面钢片焊接到一起从而形成三维结构。这些平面片可沿着它们的边缘或表面焊接到一起从而在最少地使用材料的情况下形成载荷承受结构。在需要更令人满意的修饰外观的应用中，臂部可配置成箱形梁，看起来如固体物体，但是具有中空的中心。其他臂部基本上是载荷梁，具有类似于“I”或其他这种形状的横截面。

与固体臂相比较，这些臂以一小部分材料使用和重量支承高载荷力。但是，这种臂具有若干缺点。尤其地，这些连杆臂和支承梁需要沿着部件部分的所有边缘进行明显的焊接，这在制造和组装过程期间会产生问题。

在组装过程中使用复杂的焊接使得制造过程增加了明显的物流问题和成本问题。例如，相应于焊接梁的制造过程需要沿着原材料片的边缘形成长焊线。该焊线是连杆臂的结构完整性的关键，因此需要熟练的焊工和时间。

现代机器人能够限制焊接误差并且降低制造时间；但是，这种机器人需要大量的投资并且增加了制造复杂度。焊接机器人成本高并且笨重。必须为机器人周围的焊接区域和安全区域分配大量的空间。考虑到高温焊接所需要的设备的尺寸，一旦主体配置完成，那么就不能容易地移动。此外，每次做出工程性改变，就需要额外的时间和金钱投入从而重新配置制造过程。

离开组装线进行焊接也增加了制造时间。一旦焊接完成，那么片必须被冷却并且进行可能的处理，之后才能被处理或移动进入组装线。