Настоящее изобретение относится к соединительной системе для использования при сборке модулей с магнитным закреплением создании устойчивых решетчатых структур, которые используются в сфере игр или в области демонстрации или декорации.
Из итальянской публикации WO 99/60583 того же автора, что и настоящее изобретение, известна сборка модулей, которая оптимизирует эксплуатацию магнитной энергии, доступной для закрепления элементов между модулями таким способом, чтобы получать множества решетчатых структур, имеющих наиболее изобретательные и сложные формы.
Точка магнитного сцепления между двумя модулями может быть выбрана при необходимости в любой из зон магнитно активной и/или ферромагнитной поверхности одного из модулей и не ограничивается заданной ориентацией между двумя модулями, так что модули сборки могут быть объединены друг с другом повсюду, получая множество форм. Документ DE 29718665 U1 описывает рамочную конструкцию, содержащую стержневые детали, магнитно и механически присоединенные к сферическим деталям.
Во всех известных системах сборки с магнитным закреплением и, прежде всего, в тех сборках с магнитным закреплением, которые уже используются и в которых для закрепления между модулями доступна магнитная энергия, видно, что некоторые формы решетчатой структуры не обладают соответствующими требованиями устойчивости и способностью обеспечивать собственную поддержку, в частности, в том, что касается сопротивления сдвигу или скольжению, а также изгибу.
В таких случаях форма первоначальной решетчатой структуры должна модифицироваться посредством добавления к ней специально привлеченных для данного случая других модулей для гарантии устойчивости.
Указанное решение, в дополнение к модификации первоначальной формы требуемой решетчатой структуры, может вызвать чрезмерное увеличение веса и стоимости самой решетчатой структуры.
Чтобы избежать упомянутого недостатка, согласно публикации WO 02055168 того же автора, что и настоящее изобретение, были предложены элементы для стабилизации решетчатой структуры в форме панелей, которые могут быть собраны с возможностью разборки в соответствующие многоугольные области, образуемые модулями решетчатой структуры.
Основная техническая задача настоящего изобретения состоит в создании соединительной системы для узла из модулей с магнитным закреплением для построения решетчатых структур, что достигается использованием одинакового числа магнитных модулей, улучшенного сопротивления к деформации, обусловленной напряжениями сдвига, скольжения, кручения или изгиба.
Другая задача настоящего изобретения заключается в создании соединительной системы для узла из модулей с магнитным закреплением для построения решетчатых структур требуемой формы, которые были сделаны устойчивыми без модификации формы и без чрезмерного повышения полной стоимости и веса.
Указанные задачи решаются за счет того, что соединительная система для жесткого соединения по меньшей мере первого и второго удлиненных магнитных модулей между собой и с ферромагнитным модулем, в которой указанные модули магнитно скрепляются друг с другом в конструкцию сборки решетчатой структуры, согласно изобретению содержит первый соединительный элемент, имеющий корпус, образующий кожух для ферромагнитного кожуха, причем корпус имеет по меньшей мере первый и второй трубчатые выступы, находящиеся на угловом расстоянии друг от друга, причем каждый трубчатый выступ имеет торцевое основание, открытое в корпус соединительного элемента, для обеспечения введения и магнитного скрепления между каждым удлиненным модулем и ферромагнитным модулем системы.
Предпочтительно первый соединительный элемент содержит упорный буртик для удлиненного модуля на основании с открытым торцом трубчатых выступов.
Предпочтительно первый и второй трубчатые выступы установлены относительно друг друга ортогонально.
Предпочтительно первый соединительный элемент содержит первый, второй и третий трубчатые выступы, установленные относительно друг друга ортогонально.
Предпочтительно корпус содержит поверхность, форма которой соответствует периферийной поверхности упомянутого ферромагнитного модуля.
Предпочтительно форма поверхности корпуса выполнена L-образной или полуцилиндрической.
Предпочтительно поверхность корпуса имеет фиксированный или сменный сцепляющий зуб для взаимодействия с выемками в положении выравнивания с ферромагнитным модулем.
Предпочтительно упомянутый корпус имеет форму полусферической оболочки.
Предпочтительно корпус имеет плоские ребра, проходящие между соседними боковыми стенками по меньшей мере первого и второго трубчатых выступов.
Предпочтительно полусферическая оболочка корпуса имеет выступы, который выходят за линию наибольшего меридиана того же корпуса, и углубления, имеющие дополняющую выступы форму и проходящие вниз от линии наибольшего меридиана корпуса.
Предпочтительно первый, второй и третий трубчатые выступы установлены ортогонально друг к другу и проходят по радиусу от корпуса.
Предпочтительно корпус выполнен из прозрачного и твердого пластмассового материала.
Предпочтительно система имеет средства для блокирования удлиненных модулей в упомянутых по меньшей мере первом и втором трубчатых выступах при воздействии тяговых усилий на удлиненные модули решетчатой структуры.
Предпочтительно средства для блокирования образованы поперечными штырями, проходящими через соосные отверстия в трубчатых выступах и удлиненных модулях системы.
Предпочтительно система содержит в комбинации с первым соединительным элементом второй соединительный элемент, содержащий корпус, имеющий первый и второй трубчатые выступы и промежуточные внутренние кольцевые буртики для осевого прикрепления упомянутых удлиненных модулей и остановки их осевого перемещения.
Предпочтительно система содержит распорку внутри второго соединительного элемента.
Предпочтительно распорка является ферромагнитным элементом или магнитным элементом.
Таким образом, соединительные элементы согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены из легкого и экономичного материала и обеспечивают возможность получения чрезвычайно устойчивых решетчатых структур без риска нарушить первоначальную простоту и гибкость сборки.
Указанные аспекты будут более ясными из прочтения некоторых предпочтительных вариантов воплощения изобретения, которые следует рассматривать как не ограничивающий пример более общей концептуальной формулы изобретения.
Последующее описание поясняется ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 - общий вид предпочтительного варианта воплощения первого соединительного элемента для решетчатой структуры из сферических и цилиндрических модулей с магнитным закреплением,
фиг.2 - вид сбоку с частичным осевым разрезом цилиндрического модуля решетчатой структуры, который может быть присоединен к соединительному элементу с фиг.1,
фиг.3 - общий вид части решетчатой структуры, в которой используется соединительный элемент с фиг.1 и цилиндрические модули с фиг.2,
фиг.4 - общий вид другого варианта воплощения первого соединительного элемента согласно настоящему изобретению,
фиг.5 - общий вид сверху части решетчатой структуры, которая использует соединительный элемент с фиг.4, разрезанный плоскостью, которая содержит пунктирную линию L-L, и
фиг.6 - общий вид спереди другого варианта воплощения первого соединительного элемента согласно настоящему изобретению,
фиг.7 - вид части решетчатой структуры, которая использует вторые соединительные элементы (показаны с частичным разрезом) согласно настоящему изобретению.
На фиг.1-3 показана решетчатая структура, образованная цилиндрическими модулями 3 со скошенными краями и сферическими модулями 1 в узлах решетчатой структуры.
Естественно, фиг.3 иллюстрирует только часть решетчатой структуры, которая в действительности может достигать требуемой трехмерной формы и протяженности.
Сферические модули 1 выполнены из ферромагнитного материала, например, мягкой стали, покрытой антиоксидантным материалом.
Цилиндрические модули 3 состоят из цилиндрического ферромагнитного штыря 5; пары цилиндрических магнитных элементов 7, намагниченных аксиально и имеющих противоположную магнитную полярность (на фиг.2 n - северный полюс, a s - южный полюс магнитных элементов 7) на торцевых основаниях штыря 5 коаксиально штырю 5; и немагнитной трубчатой матрицы 9, которая покрывает боковую поверхность штыря 5 и магнитных элементов 7 и которая имеет скошенные базовые концы.
Соединительный элемент 11 содержит корпус 13 в форме полусферической чашки или оболочки.
Корпус соединительного элемента 11 образует кожух 14, образованный внутренней поверхностью корпуса соединительного элемента 11 и имеющий радиус, равный радиусу сферического модуля 1 решетчатой структуры, прикрепляемой к упомянутому кожуху 14.
Корпус соединительного элемента 11 дополнительно имеет три трубчатых выступа 15, ортогональных друг другу, каждый из которых проходит по радиусу из того же корпуса 13 наружу и имеет внутренний полый участок с радиусом, равным радиусу цилиндрического модуля 3.
Оба трубчатых выступа 15 имеют открытые аксиально концевые основания. Внутри внутреннего по радиусу концевого основания каждого трубчатого выступа 15 может быть выполнен скошенный кольцевой буртик (не показан), действующий как стопор для скошенного края матрицы 9, покрывающей цилиндрический модуль 3, так, чтобы внутреннее радиальное основание цилиндрического элемента 3 могло выравниваться с внутренним по радиусу основанием трубчатого выступа 15.
Край полусферического корпуса 13 имеет три участка, которые выходят за линию 21 наибольшего меридиана, образующие выступы 17, чередующиеся с тремя углублениями 19, имеющими форму, дополняющую выступы, которые проходят внутрь линии 21 наибольшего меридиана и предназначены для размещения выступов 17.
Как, в частности, можно видеть на фиг.3, решетчатая структура образует кубические ячейки, боковые стороны которых заняты цилиндрическими модулями 3, а вершины или узлы которых заняты сферическими модулями 1.
Соединительный элемент 11 прикрепляется к сферическому модулю 1 до введения цилиндрических модулей 3 в соответствующий выступ 15 на боковой стороне внешнего по радиусу концевого основания выступа 15.
Кожух 14 соединительного элемента 11 охватывает половину сферического модуля 1, и таким образом, каждый соединительный элемент 11 остается прикрепленным к сферическому модулю 1 благодаря удерживанию на сферическом модуле 1 выступами 17. Впоследствии цилиндрические модули 3, которые должны приводиться в контакт со сферическим модулем 1, охваченным корпусом 14 соединительного элемента 11, могут быть вставлены в выступы 15 соединительного элемента 11.
В случае, когда сферический модуль 1 устанавливается в периферическом узле решетчатой структуры, в котором должны сходиться три цилиндрических модуля 3, к сферическому модулю 1 достаточно прикрепить один соединительный элемент 11, тогда как в случае, в котором сферический модуль 1 устанавливается во внутреннем узле решетчатой структуры, в котором должны сходиться шесть цилиндрических модулей 3, к сферическому модулю 1 необходимо прикрепить два соединительных элемента 11, согласованных таким образом, чтобы выступы 17 и углубления 19 соединительных элементов совпали и трубчатые выступы 15 двух соединительных элементов 11 были попарно соосными.
Соединительные элементы 11 могут прикрепляться во всех или при необходимости только в некоторых узловых точках, например в узловых точках наиболее напряженных зон решетчатой структуры.
Вышеописанное можно распространить на случаи, в которых модули решетчатой структуры отличаются от показанных цилиндрических или сферических модулей.
Например, решетчатая структура может быть образована удлиненными модулями в виде параллелепипедов и кубическими модулями, расположенными в узлах решетчатой структуры. В этом случае соединительный элемент будет иметь каркас, образованный ортогональными плоскими поверхностями, подогнанными к соответствующим поверхностям кубического модуля решетчатой структуры, и трубчатые выступы, которые выходят по меньшей мере из двух поверхностей каркаса.
Наконец, выступы 15 соединительного элемента 11 могут быть выполнены не выровненными друг относительно друга, а установлены под острым или тупым углом.
Прежде всего, следует отметить, что соединительный элемент 11 не создает нежелательного рассеяния магнитного потока от магнитной цепи, которая проходит через модули решетчатой структуры, соединяемые ею.
Фиг.4 и 5 изображают еще один предпочтительный вариант воплощения первого соединительного элемента согласно настоящему изобретению, в котором элемент 11''' для соединения цилиндрических модулей 3''', таких, как показаны на фиг.2, содержит три трубчатых выступа 15''', ортогональных друг относительно друга и расположенных радиально и на заданном радиальном расстоянии от общего центра 29 симметрии.
Соединительный элемент 11''' имеет корпус 33, из которого выходят выступы 15'''. Такой корпус соединительного элемента образован тремя плоскими ребрами 31, которые проходят между противоположными осевыми образующими боковой стенки каждой пары смежных выступов 15''' соединительного элемента 11'''.
В данном варианте воплощения оба выступа 15''' имеют открытые аксиальные торцы.
Внутренние края 16''' плоских ребер 31 определяют поверхность открытого сферического кожуха корпуса 33 соединительного элемента 11''' для закрепления сферического модуля 1' в упомянутом открытом кожухе корпуса 33.
Периферийная сферическая поверхность корпуса 33 имеет радиус, равный радиусу сферического модуля 1', причем последний предпочтительно выполнен ферромагнитным.
Внутренние по радиусу концевые основания выступов 15''' открыты в корпус 33 таким образом, чтобы их можно было непосредственно подгонять под сферическую поверхность сферического ферромагнитного модуля 1'.
Внутри внутреннего по радиусу радиального торца трех трубчатых выступов 15''' сформирован скошенный кольцевой буртик 35, в который входит скос 25' трех цилиндрических модулей 3''' так, чтобы каждый цилиндрический модуль 3''' мог помещаться на линии с внутренним радиальным основанием соответствующего выступа 15''', и непосредственно касаться сферического модуля 1', в то время как соединительный элемент 11''' остается блокированным между цилиндрическими модулями 3''' и сферическим модулем 1'.
Кольцевой буртик 35, который действует как упор или стопор для соответствующего цилиндрического модуля 3''', играет важную роль, когда ребро 31 опорного каркаса соединительного элемента 11''' расположено в горизонтальном положении для поддерживания угла панели или полки, которая должна прикрепляться к решетчатой структуре. В данном случае вес полки или панели может быть разгружен и распределен на вертикальных цилиндрических модулях 3''' напротив ребра 31, на котором лежит полка или панель.
Естественно, к сферической поверхности одного и того же модуля 1' может быть прикреплено больше одного соединительного элемента 11''' для цилиндрических модулей 3''', и соединительный элемент 11''' может быть прикреплен к любой части сферического модуля 1'.
Кроме того, цилиндрический модуль 3''' можно успешно присоединить непосредственно к сферическому модулю 1' через открытый корпус 33.
Фиг.6 изображает еще один предпочтительный вариант воплощения первого соединительного элемента 11'''' согласно настоящему изобретению, в котором соединительный элемент 11'''' для соединения цилиндрических модулей 3'''', наподобие показанного на фиг.2, содержит два трубчатых выступа 15'''', имеющих открытые концевые основания. Выступы 15'''' являются ортогональными друг относительно друга и имеют оси, которые проходят по радиусу из общего центра.
Соединительный элемент 11'''' содержит корпус, из которого выходят выступы 15''''. Корпус соединительного элемента образован пластиной 37, согнутой под прямым углом. Выступы 15'''' проходят со стороны выпуклой поверхности пластины 37 и имеют внутренний открытый конец основания на пластине 37, при этом вогнутая поверхность 36 образует кожух для закрепления модуля 39 в форме параллелепипеда.
Выступы 15'''' также соединяются плоскими ребрами 31', которые проходят между противоположными осевыми образующими боковых стенок каждого из двух выступов 15''''.
Внутреннее по радиусу концевое основание выступов 15'''' может иметь скошенный кольцевой буртик (не показан), действующий как упор или стопор для цилиндрического элемента 3'''', вставленного в выступ 15'''' на стороне внутреннего радиального торцевого основания выступа 15''''.
Вдоль края вогнутой поверхности 36 корпуса 37 сформирован фиксированный или съемный зуб 41, который вставляется в любую из выемок 43, выполненных на равных расстояниях по краю 38 ферромагнитного модуля 39 в форме параллелепипеда.
Вогнутая поверхность 36 корпуса 37 повторяет поверхность модуля 39 в форме параллелепипеда и, таким образом, обеспечивает удержание двух цилиндрических модулей 3'''' в прямом контакте с модулем 39 в форме параллелепипеда.
Соединительный элемент 11'''' в данном случае блокирует относительное угловое расположение между двумя цилиндрическими модулями 3'''' и одновременно положение цилиндрических модулей 3'''' на продольной оси ферромагнитного модуля 39, и поэтому в этом случае также может использоваться для поддержания полок и/или панелей.
Очевидно, что можно принять цилиндрический модуль вместо модуля 39, и соответствующий цилиндрический выступ корпуса соединительного элемента вместо корпуса 37, не выходя за рамки изобретения: вообще говоря, корпус соединительного элемента согласно настоящему изобретению должен образовать кожух для дополнительного модуля, причем упомянутый кожух содержит поверхность, имеющую форму как периферийная поверхность упомянутого дополнительного модуля для присоединения упомянутого дополнительного модуля.
Фиг.7 представляет другие предпочтительные варианты воплощения второго соединительного элемента 11'' согласно настоящему изобретению, которые могут быть использованы для соединения головок двух цилиндрических модулей 3', типа показанных на фиг.2.
В данном случае каждый соединительный элемент 11'' имеет трубчатый корпус, из которого выходит пара трубчатых выступов 15', 15' или 15'', 15'', непосредственно соединенных друг с другом.
На фиг.7 корпус одного соединительного элемента 11' имеет соосные выступы 15', 15', в то время как другой соединительный элемент 11'' имеет выступы 15'', 15'', оси которых не совпадают.
Изменяя угол несовпадения осей и осевое расстояние между последовательными цилиндрическими модулями 3' решетчатой структуры, можно создавать трехмерные фигуры любой формы и сложности, например "S" или "U" формы.
Как можно снова видеть из фиг.7, соединительный элемент 11' в точке соединения между выступами 15', 15' образует скошенный внутренний кольцевой буртик 23, который соответствует скосу 25 цилиндрических модулей 3' в выступах 15', 15'. Следовательно, скошенный кольцевой буртик 23 соединительного элемента 11' служит как упор или стопор для двух цилиндрических модулей 3', которые, достигая положения упора, соединяются головками в прямом контакте друг с другом.
На фиг.7 в искривленный трубчатый соединительный участок корпуса соединительного элемента 11'' для сцепления трубчатых выступов 15'' интегрируется осевая распорка 27 трапецеидальной формы, которая обеспечивает соединение двух цилиндрических модулей 3' головками, а также одновременно позволяет регулировать осевое расстояние между ними до заданного значения.
Осевая распорка 27 может быть деталью из ферромагнитного материала, которая не вызывает рассеяние магнитного потока в точке соединения, или же может быть магнитным модулем, ориентированным так, чтобы последовательно объединить разность магнитных потенциалов с модулями, которые установлены в магнитной цепи, генерируемой решетчатой структурой.
Естественно, распорку можно установить даже в правом трубчатом участке между соосными выступами корпуса соединительного элемента.
Таким образом, фиг.7 раскрывает элемент для соединения головками двух удлиненных модулей, которые должны быть приведены в прямой контакт друг с другом, или должны соединяться с помощью вставки аксиальной распорки, непосредственно интегрированной в соединительном элементе.
В любом случае можно распространить описание фиг.7 также и на случай соединительного элемента с более чем двумя выступами для прикрепления удлиненных модулей. Соединительный элемент может быть сформирован тремя трубчатыми выступами, расположенными в виде буквы "Т", или соответственно несколькими выступами, расположенными в конфигурации звезды.
Внутри корпуса соединительного элемента, в центральном трубчатом соединительном участке между выступами, может быть интегрирована ферромагнитная или магнитная вставка в контакте с удлиненными модулями, вставленными в устройства так, чтобы избежать рассеяния магнитного потока, который проходит через модули, соединенными соединительным элементом.
Угловая ориентация выступов корпуса соединительного элемента согласно настоящему изобретению может отличаться от показанных, например выступы могут образовать острый или тупой угол друг относительно друга.
В случае, когда удлиненный модуль, подлежащий соединению соединительным элементом согласно настоящему изобретению, подвергается чисто тяговому усилию, можно предусмотреть средство для блокирования его осевого скольжения относительно выступа, в которую он вставляется, сформированное, например, поперечным штырем, вставленным через специальные отверстия, выполненные в выступе и в удлиненном модуле, вставляемом в выступ. Следовательно, даже тогда, когда сила магнитного закрепления, действующая на удлиненный модуль, подвергнутый тяговому усилию, меньше, чем тянущая сила, действующая на него, то отсоединению удлиненного модуля от узла теперь противодействует не только сила магнитного закрепления удлиненного модуля, подвергнутого тяговому усилию, но также сила магнитного закрепления, определенная в направлении тяги удлиненного модуля, подвергнутого тяговому усилию, возникающая от части других удлиненных модулей сборки, соединенных с помощью соединительного элемента, которые включают удлиненный модуль, подвергнутый тяговому усилию.
Соединительные элементы 11, 11', 11'', 11''', 11'''' могут придавать жесткость решетчатой структуре без изменения ее вида и, в связи с этим, предпочтительно изготовляются из прозрачного и твердого пластмассового материала.
Цилиндрические модули 3, 3', 3''', 3'''' располагаются таким образом, что разности магнитных потенциалов, генерированных ими в магнитной цепи, сформированной решетчатой структурой, объединяются последовательно. В настоящем изобретении система придания жесткости обеспечивает возможность процедуры сборки модулей, описанной в публикации WO 99/60583 международной заявки.
В частности, модули, которые формируют решетчатую структуру, также могут быть модулями первого типа, состоящими по меньшей мере из одного активного магнитного элемента, то есть элемента, который имеет две поверхности противоположной полярности, по меньшей мере одного ферромагнитного элемента и, возможно, не магнитную покрывающую матрицу, или могут быть модулями первого типа, объединенными с модулями второго типа, причем последние состоят из ферромагнитного элемента, при необходимости вставляемого в немагнитную покрывающую матрицу.
Сборка модулей проводится таким образом, что магнитный поток, генерированный активными магнитными элементами, участвующими в закреплении, закрывается полностью или по меньшей мере частично ферромагнитными частями решетчатой структуры так, чтобы разности магнитных потенциалов, производимых в магнитной цепи, генерируемые активными магнитными элементами, которые образуют закрепление, объединялись последовательно.
Изобретение относится к соединительной системе для использования при сборке модулей с магнитным закреплением для создания устойчивых решетчатых структур и может быть использовано в сфере игр, а также в качестве демонстрационных или декорационных устройств. Соединительная система содержит первый соединительный элемент, корпус которого образует кожух для ферромагнитного кожуха. Причем корпус имеет по меньшей мере первый и второй трубчатые выступы, находящиеся на угловом расстоянии друг от друга. Каждый трубчатый выступ имеет торцевое основание, открытое в корпус соединительного элемента, для обеспечения введения и магнитного скрепления между каждым удлиненным модулем и ферромагнитным модулем сборки. В системе обеспечивается повышение сопротивления к деформации, обусловленной напряжением сдвига, скольжения, кручения или изгиба. 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
| DE 29718665 U1, 24.09.1998 | |||
| Устройство экстренной эвакуации людей из высотных зданий | 2017 |
|
RU2651656C1 |
| Прибор, замыкающий сигнальную цепь при повышении температуры | 1918 |
|
SU99A1 |
| DE 3910304 А1, 04.10.1990 | |||
| US 3998004 А, 21.12.1976 | |||
| RU 95122081 А, 10.12.1997 | |||
| СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ФИГУР ИЗ МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2083257C1 |
