建造箱体的组装式平板互锁和增强机构的制作方法

本发明涉及包装领域，具体涉及一种建造箱体的组装式平板互锁和增强机构。

背景技术：

以下是目前较为相关的现有技术的列表：

美国专利

发表的美国专利申请

外国专利文件

纸箱自从1856年的专利以来一直在包装行业流行并在十九世纪七十年代成为最突出的包装材料。瓦楞纸箱比木箱重量轻，因此搬运更方便，可包装印刷，保护商品。

当包装或者堆积沉重物品时，瓦楞纸箱不见得合适，因为没有足够的抗机械压力会产生变形。纸箱有诸多的缺点，包括一次性使用，费用，潮湿情况下的强度和在大规模使用时造成环境恶化。

在美国纸箱被用来运输百分之九十的产品。每年仅美国就生产一千亿个纸箱，重约四千万吨。堆积如山的纸箱增长最快的是电子商务业务，而且随着网上购物的飙升数量只能不断地增长。

纸板在世界范围内是城市固体垃圾中最多的单一成分。估计每年有超过两千四百万吨被扔掉。当纸分解腐烂的时候，产生比二氧化碳毒性还要大的甲烷气体。

生产每吨的纸板要消耗十七颗树，三百八十加仑的石油，七千加仑的水，四千度能源，和九立方码的填埋空间。纸浆和造纸是全球对空气，水和土壤最大的污染行业之一。

虽然纸箱的回收循环能有所帮助，但仍然需要一半的时间和能源生产出新的箱子。大量的纸箱回收费时低效，造成新的严重问题。

商业和消费者不断关注和面临挑战的不仅是持续发展，环保还有成本的因素。一个解决环保的方案就是使用可重复使用的包装产品。

与塑料相比较，生产纸的过程产生50倍的水污染和多于百分之七十的空气污染。就温室气体排放和能耗而言，塑料优于纸和纸板，每磅塑料回收的能耗低于每磅纸回收的百分之九十。

作为纸箱的替代品，重复使用箱清洗简便，拆开放平，作为经济实用型工具使用了许多年。由于市场上的流通渠道复杂，把重复使用箱返还到供应商手中更为麻烦。它们不能相互置换，特别是当箱子做成各种特定尺寸的时候。

因此，本发明的目的就是提供组装式标准尺寸的平板，组装成标准尺寸的盒子，并且能够拆开放平，便于逆向物流和存放。鉴于所有的平板都基于组装式规格和标准尺寸，可以循环，储存，清洗，重复使用和回收循环。对于所有的公司和个人消费者来说，采用组装式平板的最大好处是节省了包装费用，毕竟重复使用了几十次。

另一个本互锁机构的目的是设计所有的平板表面平滑。每次使用后如果变脏，消费者可以简单地冲洗平板和将平板干燥，或者集中式清洗和干燥处理。

本互锁机构呈现了最简单地使用组装式平板来组装箱体或者拓展表面的办法。例如，美国专利8,863,473(2014),5,979,693(1999),5,743,421(1998),5,429,259(1995),4,470,647(1984),4,050,604(1977),3,597,858(1971)都介绍了些平板互相连接的方法，有些设计仅限于组装单一尺寸的盒子；有些机构需要厚的平板才能互锁；有些设计需要很多尺寸的平板；其它的需要额外的附件把箱子固定起来。

所有以上所述的方法和平板都存在广泛使用和社会流通的局限性。

以下的美国专利5,888,114(1999),5,466,058(1995),5,123,533(1992),3,203,149(1965),3,184,013(1965)更加复杂.需要冗长的工作来组装这些盒子，阻碍了消费者对这种包装的兴趣。板的结构不平整不规则，不适合简便清洗。

另外现有的重复使用箱主要机构是可折叠型的。美国这些专利6,648,159(2003),5,555,989(1996),4,793,507(1988),4,491,231(1985),3,249,284(1966)的设计需要主要部件连接后再组装。在连接这些部件成箱体之前把结构预先设定好，因而限制了应用在单一产品的运输。它们的设计蓝图没有本发明设计简单和紧凑，在前述的重复使用箱的互换性上明显有局限。

以上所述的设计或方法没有一种能帮助消费者简单地使用组装式的平板，像本发明的机构一样去组装和拆装不同尺寸的重复使用箱。此外，现有的方法都不合适在工业标准下大规模生产，在社会中用来流通，重复使用作为纸箱的替代品，大幅缓解对环境的担忧。

基于以前用平板，部件和折叠设计来组装和拆装箱体或箱子的缺点，本机构揭示了新颖和效率远高的和实用的替代品。本发明的这种平板和另一个目标提供了全新成套的按标准尺寸大小和箱子组装多功能性。而且本发明机构会延申到很多的箱体应用中比如家具，中空的玩具组装，区间隔断，救灾房屋等。

技术实现要素：

纸箱广泛地应用在包装工业，百分之九十的产品包装使用了纸箱。生产纸箱需要大量的自然资源比如树木，水和能源。即使很大比重的纸箱作了回收，但与生产新纸箱比仍然消耗一半的自然资源。生产纸箱和掩埋的分解过程向大气、水和土壤释放有害的污染物。找到纸箱的替代品对环保和生存环境的保护至关重要。

以前的方案在替代每年上千亿个的纸箱作过许多的尝试。然而现有的替代品都局限于几个领域，没有成功地全国性地应用其设计。其产品也没有做到多用途，互换，广泛流通或重复使用。

总体来说，纸箱理想的替代品应该是简单的组装和拆装放平。消费者应该不废劲地凭感觉自己就组装一个盒子。再用箱应大规模生产和便于包装设备使用。

本发明互锁机构的一个主要的例子是用一种形式的平板来组装不同大小的盒子。长方形的平板在边上带有片卷槽，在横切面上槽的开口的跨距小于槽内部的平行主要部分的跨距。所有沿平板边的片卷槽具有相同或相似的结构。至于组装，在不同板上的两个槽可以相互受压塞入。最好用弹性材料制作片卷槽。从槽的根部向外弹性增加，有足够向内向外的柔韧性，在外力作用下可插入外槽的槽体内还可拆除。一旦互锁，内槽被外槽的小的开口跨距和槽材料的弹性夹紧。

本发明的另一个例子是如上所述，但是把互锁的插入的一个内槽变为平板边上的刚性杆。

横截面上的杆的外围可以与槽的内部轮廓不同或相同，只要槽互锁或夹紧牢靠而且以后可简便分开。平板边缘与槽之间的折痕让两侧平板的槽各自转动45度并完成箱子的90度两面连接。在所有的十二个边角线直角互锁连接，完成一个矩形箱子组装。

另一个组装形式是让许多带边缘槽的平板间在二维平面不断互锁连接，形成更大形状和尺寸的平的组装体。

槽型互锁的一个优势是两个槽因为柔韧性和张力能保持互锁状态。作为独立体，类似大小的杆插入互锁的槽，将增强结构总体的持久性。另一个加强的方法是简单地在现有的互锁槽内加一个单独的槽。在箱子的三面角的地方，一个通用的沿三个角线的角杆同时锁进三个方向的槽来增强箱子的角。

本互锁机构不仅用平板来建箱体，还适用于箱子的其它变形体。例如组装型玩具，可以采用互锁和增强方法来组装建筑物，车辆和城堡，人物等。另外，本方法还可用在家具上因为平面和两面角的组合。木工可用本互锁方法替代，向下延长增强杆的长度变成地面上的支撑腿。本发明其它的应用包括大型箱体，临时房屋，隔断，帐篷，展板，救灾房，内部装潢，平面扩展等等。

本箱子发明的一个最主要的例子是组装和拆装一个整合了互锁机构和连接平板的折痕的重复使用箱，就是说所有箱子的平板通过折痕整合成一个大的组合板。将组合板的平板沿折痕折叠起来减少边角的互锁数量，简化组装过程，从未见过。

全新的把箱子组装互锁机构和折痕整合起来的方法带来额外的优点，直立的杆和槽的互锁并连接邻近的直立板，形成牢固的支撑立柱承担堆叠荷载。假如四个角落都是一样的互锁立柱，整个箱子能承受重堆叠荷载，是箱子承装货物储运时必需的。

另一个从以上所述发明衍生的设计是不同的机械互锁立柱，连接相邻的立板，目的是为了再用箱承受堆叠荷载。

附图说明

在绘图中，关联的附图的编号是一样的但有不同的字母后缀。

附图1a是高视角的六个相同平板组装成一个箱子的前和后。每个平板沿边缘带有四个片卷槽和四个折痕。

附图1b是一个剖视图，四个相同的平板组装成正方形体的之前和之后。

附图2是一个剖视图，四对槽与折痕和平板边缘连接，一对槽直接与平板边缘连接。

附图3是一个剖视图，平板相连的杆插入平板相连的片卷槽和互锁的前和后。

附图4a是一个槽的互锁过程剖视图，插入时插入槽被压窄，另个槽被撑宽。

附图4b是一个剖视图，两个槽都在折痕上转了45度，为两个平板形成一两面直角。

附图5是一个高视角的有许多组装式平板组装成的不同大小和尺寸的箱子。

附图6是一个高视角和一个剖视图，一个柔性平板对侧边缘带有两个槽，构成一个圆筒容器和加长的圆筒容器。

附图7a是一个高视角的带折痕和槽的平板组装的箱子并带有附加的增强设计，包括增强杆，十字杆，和增强三面角。

附图7b是一个机构的剖视图，增强杆嵌入互锁的槽中被固定，加强了槽的结构。

附图7c是一个机构的剖视图，外加的增强槽压在互锁的槽上被固定加强槽的结构。

附图8是一个剖视图，采用槽互锁的隔热的箱体组装前与后以及组装的气垫箱体。

附图9是一个高视角的采用组装式平板组装的橱柜，又用增强杆在立角槽中加强。增强杆向下伸出作为橱柜在地上的支腿。

附图10是一个高视角的采用带互锁槽的组装式平板建造的房子。

附图11是一个高视角的采用组装带互锁槽的组装式平板玩具车。增强杆在两端附带玩具车轮。增强杆作为车轴嵌入互锁的槽中。

附图12a,12b,12c,12d,12e展示了基于杆和槽互锁部分以及折痕的把平的组合板组装成箱体的过程。

附图13a,13b,13c展示了基于杆和槽互锁部分以及折痕的把两个相同的平的组合板组装成箱体的过程。

附图14a,14b,14c展示了基于槽和槽互锁部分以及折痕的把一个组合平板组装成上面开口的箱体过程。

附图15a,15b,15c展示了基于空心杆和槽互锁部分以及折痕，把一个组合板组装成上面开口的承重箱体过程。

附图16a,16b,16c展示了基于空心杆和槽互锁部分以及折痕，把一个组合板组装成上面带盖子的承重箱体过程。

附图17a,17b,17c,17d,17e,17f展示了把带折痕的平板从各种形式的键槽互锁立柱分别为90度拐角，四方，三角和圆形的组装成箱体。

附图18a,18b,18c,18d展示了肋条型矩形互锁和局部插入立柱和组装成带平板和折痕的箱子。

绘图–参考号码

18杆19中空杆

20平板21箱子

22槽23三角形槽

24折痕25矩形槽

26互锁的槽28柔性版

29圆筒容器30增强杆

32增强槽34十字增强杆

36三面增强角40隔热或垫板

42气垫44平板椭圆开孔或箱把手

46带槽的角48玩具车轮

50键槽互锁的角立柱52键槽互锁的矩形立柱

54键槽互锁三角形立柱56键槽互锁圆立柱

58肋条型互锁矩形立柱59局部插入互锁立柱

60互锁的杆和槽62平板直角定位销

64定位锁定销

具体实施方式

附图1a和附图1b中展示了本互锁机构的一个体现。一个矩形箱子21包括六个面，十二个两面角和八个三面角。这个示例中，如果将每个箱子21拆开为单个平板，有四个尺寸一样的组装式平板20，和另两个尺寸一样的组装式平板20.

附图1a展示了箱子21组装前这些平板20成组地放置在顶部，前部和左侧；后侧，底部和右侧成一组。每个平板20的每一边通过折痕24连接相同的槽22。所有平板20的槽开口朝外。互锁槽26在折痕24处折四十五度并互锁完成从一平板20到另一个的九十度跨角，组装成箱体。附图1b是剖视图，展示了槽22在折痕24处从每个模板20折四十五度.该过程完成从一平板20到另一个的九十度跨角。完成所有四个角的互锁槽26，一个组装式平板横截面的正方形箱体20组装完成。

附图2详细显示了另一个体现和特写视图，描述了不同槽的形状以及槽22与平板20有折痕24或没有折痕的连接。它们有一定的共同点：剖视图显示开口处跨距比平行的槽22内部最大跨距要窄，不论是圆形，三角形或菱形。互锁的夹紧是由外槽22的窄的开口处跨距对内槽22产生的。

附图2展示一对圆槽22通过折痕24连接到平板20。这双圆槽22在结构上相互一致。附图2展现了一对完全一样的圆槽22直接连接到平板20。附图2还展现了一对完全一样的三角槽22通过折痕24连接到平板20，以及一对完全一样的菱形槽25通过折痕24连接到平板20。

本组装式平板互锁机构的另一个体现显示在附图3中。与平板20相连的一个杆18要插入与另一个平板20相连的槽22中，且两平板20保持水平。杆18与槽22互锁后两平板20连接保持水平。附图3还显示了与一平板20相连的杆18基本上垂直地插入与另一平板20相连的槽22。当杆18垂直与槽22互锁时一个两面直角就形成了。附图3还展示了与一个平板20相连的一个杆18以四十五度角插入与另一平板20相连的四十五度角的槽22。当杆18在槽22内互锁时形成一个整九十度两面角。

本组装式平板互锁机构的另一个体现显示在附图4a和4b中。一旦两个圆槽互锁，外槽22开口的小跨距把内槽22在内部夹紧，这样产生连接力把槽22之间和平板20之间连接。在把槽22相互插入的过程中，基于片卷槽的材料弹性，内槽22的侧边受挤压而外槽22的被扩张。

附图4a展示了与右侧平板20相连的槽22正被压入与左侧平板20相连的槽22中。然后右侧的槽22被固定在左侧的槽22中。附图4b展示了左侧在折痕24上的槽22转动四十五度被压入右侧在折痕24上转动了四十五度的槽22中。然后左侧的槽22被固定在右侧的槽22中，在两个平板20之间形成九十度的两面角。

附图5展示了了一个由十个组装式平板20组装成的高箱子21，有的是平面互锁，有的是在直角边互锁。一个长的箱子21由十块组装式平板20组装成，有的是平面互锁，有的是在直角边互锁。另一个较大的箱子21由二十四个组装式平板20组装成，有的是平面互锁，有的是在直角边互锁。

本组装式平板互锁机构的另一个体现显示在附图6中。一个在对侧边缘带有槽的柔性板28卷起成圆筒容器29并通过互锁两个槽22固定为稳定的圆筒结构。柔性板20在两槽22之间的宽度决定了圆筒容器29的直径。几个圆筒29可在带互锁槽22的端头搭接并连续互锁和搭接，延长圆筒容器29的长度。

附图7a展示了增强杆30嵌入角上互锁的槽26中和平面互锁的槽26中来增加箱子的强度。一个十字增强杆34在十字接口处同时部分地嵌入四个互锁的槽26中增加强度。一个三面角增强件36在三面的边上有三个连接的杆。三个连接的杆同时嵌入三个在边角上互锁的槽26中以增加箱子的强度。

附图7b展示了增强杆30直径与圆槽22相近，嵌入互锁了的槽26并由槽22的窄开口和朝内的开口两边压紧在槽22中。槽22的柔韧性，槽22之间的紧密接触以及增强杆30把所有的部件紧紧地牢固在一起，增强了箱子的强度。附图7c展示了一个增强槽32与互锁了的槽26的结构相似，被压在互锁了的槽26上，三个槽22紧密地靠在一起，增强箱子的强度和坚固性。

本组装式平板互锁机构的另一个体现显示在附图8中。组装箱子的平板20可以除硬和柔软板以外许多的形式出现。带隔热或抗冲击性能的平板40在边缘与折痕24和槽22连接，组装成隔热或抗冲击箱子。气垫42与折痕24和槽22在边缘连接组装成气垫的包装。

本组装式平板互锁机构的另一个体现显示在附图9中。组装式平板20组装成橱柜。为了增强结构，增强杆30被嵌入互锁了的槽26中。互锁增强杆30嵌入互锁的槽26中的一个额外的优点是均匀延长增强杆的长度，增强杆30变成了橱柜的支腿。

本组装式平板互锁机构的一个衍生的体现显示在附图10中。众多的特制的带有折痕的组装式平板在一起互锁组装成了一座房子。

本组装式平板互锁机构的一个衍生的体现显示在附图11中。众多带有互锁槽22的组装式平板20组装成了一个玩具车，也是一个封闭的箱体。玩具车包括在增强杆30两端连接的轮子49。增强杆30嵌入在组装车下面的互锁了的槽26中，把玩具车轮49露在玩具车外面。

附图12a显示了一个组合平板包括有三个折痕24顺序连接的四个平板，并带有平板的直角定位销62。另两块平板通过折痕24连接到头个平板的两端。附图12b和12c中，尾端平板在折痕24上抬起来弯过去，完成了头个和尾部平板互锁的杆与槽60，形成两端敞开的箱体。附图12d描绘了两端平板在折痕24上抬起来，推向矩形的箱体。只需两个步骤就完成箱体六个面的互锁的杆和槽60，并完成如在附图12e箱体的组装。

附图13a显示了两个一模一样的平组合板，每个包括三个平板有两个折痕24连接，杆18在平板的端头，槽22在平板的两侧。附图13b展示了折弯一个组合板，把一端头的杆18插入另一个中间平板的侧边槽22中，然后插入另一个端头的杆18插入另个中间平板的侧边槽22中，形成一个两侧敞开的矩形箱体。

附图13c演示了在折痕24上抬起平板继续组装箱子。每个向矩形箱体推侧板的动作互锁了三个边线，直至完成箱子组装。

附图14a列出了一个组合板包括中间平板通过折痕24在边缘连接着四个平板。四个围绕的平板的两侧都连接着相同的槽22，并向内弯曲四十五度。在附图14b中，这四个平板被抬起来为相近的槽22互锁。附图14c展示了一个组装完的上端敞开，四个在箱子的角落直立互锁的槽26，来承受堆叠荷载。

附图15a列出了一个组合板包括中间平板通过折痕24在边缘连接着四个平板。四个围绕的平板的两侧每侧连接着槽22或中空杆19，并向内弯曲四十五度。附图15b中，这四个平板被抬起来互锁相邻的中空杆19和槽22。附图15c展示了组装完成的上端敞开，四个在箱子的角落直立互锁的中空杆和槽60，来承受堆叠荷载。

附图16a列出了一个组合平板包括中间平板通过折痕24在边缘连接着四个平板并且通过折痕24再连接两个平板。四个围绕的平板的两侧每侧连接着槽22或中空杆19，并向内弯曲四十五度。附图16b中这四个平板包括额外两个平板被抬起来互锁相邻的中空杆19和槽22。附图16c展示了组装完成的上端敞开，四个在箱子的角落直立互锁的中空杆和槽60，来承受堆叠荷载。端盖平板上固定的定位锁销用来锁进杆的空洞中。附图16d展示了组装完成的顶盖关上的箱子。

附图17a显示了一个互锁的键槽，一个直角支柱50的一部分。附图17b显示了一个互锁的键槽，一个直角矩形支柱52的一部分。附图17c显示了一个互锁的键槽，一个三角支柱54的一部分。附图17d显示了一个互锁的键槽，一个圆支柱56的一部分。附图17e显示了上述互锁的键槽，与箱体竖直平板连接的支柱部分准备互锁。

附图17f展示了键槽互锁立柱的形式，分别有九十度角的，矩形的，三角形的和圆形的，与竖直的平板一起直立在箱子的角落。

附图18a显示了互锁的带肋条的矩形立柱和各部件。附图18b显示了互锁的部分插入立柱和各部件。附图18c显示了以上所述的与竖直平板连接的键槽互锁部件准备互锁。附图18d展示了互锁的肋条型矩形立柱和部分插入型箱子角落的立柱。

优势：

a)有限数目的大小和设计的平板能用来组装不同尺寸的箱子。

b)带有槽，杆和折痕的组装式平板可用来互锁成平面的，两面的和三面角的形状并且不用任何配件。

c)在箱子角落采用互锁立柱并通过折痕连接箱子的平板不仅允许它们可承受超预期的堆叠荷载，还把重复使用箱组装的简便达到了一个新的水平。

d)本互锁机构使得箱子的组装和拆开便于消费者和包装设备操作。

e)作为纸箱的重复使用的替代品，本互锁机构会帮助包装工业节约大量的自然资源。

f)这将促使社会和商业循环流通重复使用箱子，避免百万公顷的树木被砍伐用来生产纸箱。

g)采用本互锁机构的重复使用箱重量轻，结实，内外光滑，便于清洗，大大节省费用。

h)本发明设计具有多用途。平板可以是用各种材料制作的，比如隔热材料，抗冲击垫，金属，塑料，复合材料等。另外，特质的板可用来组装玩具，家具，房屋，隔断等。

i)作为全新和实用的设计，本互锁机构可帮助产生从未见过的新的产品和新的商业模式。

结论，衍生和范围

因此，读者可以看出用平板的互锁机构组装箱体简单，方便和实用。本发明的方式用重复使用箱替代纸箱将大幅降低污染，保护珍贵的自然资源。为消费者和公司节省费用，创造新的产品系列。

虽然以上的说明包括诸多的特异性，不能理解为限制这些体现的范围，只是提供了几种体现的展示机会。例如，增强杆可以变形带一个盖子使得箱体外表面平坦。本机构可用来连接成平面或者曲面，而不是封闭的箱体。片卷槽为了互锁不限于结构相同。

杆的剖视图显示的外围不限于跟槽的内表面吻合，而可以是许多的形状，只要能被槽夹住互锁。同样，通过折痕连接箱子的侧板的互锁立柱也不限于以上所述的说设计，而可以是任何的让连接侧板的部分互锁的机械方式，形成立柱支撑堆叠荷载。另外，平板可以是衬垫，多层板，复合板等建筑材料。采用本发明机构建造永久性建筑也不难，在互锁的槽上外加螺钉，胶或其它固定装置。组装式的平板也可以是许多几何形状比如三角，圆形，部分圆形，凸面或其它形状。它们也可以是由折缝或活页连接的平板的组合，采用本发明在关键的地方折起来组装箱体。

与平板边缘连接的槽也可以不同的形式或形状出现而不是连续的。可能是沿平板边缘间断的，只要平板上的互锁机构与上述有相似的结构。因此，体现的范围应该由附加的专利要求和它们的法律对等条款来确定，而不是有提供的实例来确定。