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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Auge für ein Spielzeug und auch auf ein Modul, welches das genannte mechanische Auge beinhaltet. Das mechanische Auge der Erfindung ermöglicht es, ein Blinzeln eines echten Auges in einem Spielzeug zu simulieren, womit es das Spielzeug realistischer macht.
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Hintergrund der Erfindung
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Es sind verschiedene Vorschläge für mechanische Augen für Spielzeuge bekannt. Eine Art von mechanischem Auge von Interesse ist jene, welche ein Blinzeln des Auges simuliert und welche daher in der Lage ist, von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand und umgekehrt zu wechseln.
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Solche Vorschläge basieren auf einer Montage einer Kugelkalotte, welche ein Augenlid simuliert, auf einem Augapfel, welcher ein Auge simuliert, wobei das Augenlid mit einer motorisierten Drehachse verbunden ist.
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Ein konkretes Beispiel dieser Art von Vorschlag wird in der Patentschrift
US20110097968 mit Beispielen belegt, welche ein simuliertes Auge beschreibt, welches einen Augapfel, ein oberes Augenlid, welches den Augapfel bedeckt, und einen Schwenkstab aufweist. Der Schwenkstab ist schwenkbar mit dem Augapfel verbunden, und das Augenlid ist an dem Schwenkstab befestigt. Der genannte Schwenkstab wiederum ist mit einer Achse verbunden, welche durch eine Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Der Antrieb der Achse beabsichtigt, dass das obere Augenlid angetrieben wird, um sich bezüglich des Augapfels zu drehen, womit ein Blinzeln simuliert wird.
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Die Antriebsvorrichtung in
US20110097968 basiert auf einem Ritzel-Zahnstangen-System, so dass die Achse permanent mit einer Zahnstange kämmt, welche das bewegliche Teil eines Induktionsmotors ist.
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Wenn das Spielzeug, an welchem das mechanische Auge montiert ist, für Kinder bestimmt ist, ist von besonderem Interesse, dass das Antriebssystem bzw. der Antriebsmechanismus robust ist in dem Sinne, dass es nicht relevant ist, dass leichte Verstellungen an Komponenten des Mechanismus, welche an dessen Antrieb beteiligt sind, einen fehlerhaften Betrieb desselbigen hervorrufen, wenn das Spielzeug Stößen oder einem nicht besonders aufmerksamen oder vorsichtigen Gebrauch ausgesetzt ist.
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In dem Vorschlag nach
US20110097968 kämmt die Achse permanent mit der Antriebsvorrichtung, weshalb sich eine beliebige Verstellung an der Achse auf deren mechanische Verbindung mit der Antriebsvorrichtung auswirkt und sich auf den Betrieb des mechanischen Auges auswirken kann.
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Das permanente Kämmen der Achse mit der Antriebsvorrichtung kann auch schädlich für den Verbund des mechanischen Auges sein, wenn der Nutzer das Augenlid betätigt. D. h., es sollte sich um ein Spielzeug für Kinder handeln, bei welchem der Benutzer das Augenlid von Hand bedient, zum Beispiel um es zu schließen, wenn das Spielzeug aktiv ist. Bei dem Vorschlag nach
US20110097968 löst diese Betätigung durch eine Übertragung der permanent kämmenden Komponenten die Bewegung des beweglichen Teils des Motors aus, wobei sie diesen beschädigen kann.
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Ziel der Erfindung ist daher ein mechanisches Auge, welches die zuvor erläuterten Nachteile behebt. Genauer ist es wünschenswert, dass das mechanische Auge konstruktiv einfach und robust ist; und dass es besser in Bezug auf Eingriffe seitens des Benutzers präpariert ist.
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Neben dem zuvor Dargelegten kann es von Interesse sein, dass sich die Augenlider um nicht parallele Achsen drehen können, wenn das Spielzeug ein Blinzeln von zwei Augen zu simulieren beabsichtigt, um das Spielzeug realistischer zu machen. Ein Ziel der Erfindung ist auch ein Vorschlag, durch welchen die Augenlider beider Augen einfach durch ein und dieselbe Antriebsvorrichtung auch dann noch angetrieben werden können, wenn sich die Augenlider um nicht parallele Achsen drehen können.
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Darstellung der Erfindung
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Das mechanische Auge der Erfindung ist besonders für ein Spielzeug geeignet und umfasst ein künstliches Auge mit einem Teil in Form einer ersten Kugelkalotte; und ein künstliches Augenlid mit einem Teil in Form einer zweiten Kugelkalotte, welches außerhalb des Auges und um eine Achse (x) quer zum Auge drehbar montiert ist.
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Im wesentlichen ist dieses mechanische Auge dadurch gekennzeichnet, dass es einen motorisierten Hebel, welcher um eine Drehachse (y) in einer ersten und einer zweiten Richtung a und b, welche entgegengesetzt sind, betätigt werden kann, dessen Widerstandsarm mit einer Nockenfläche versehen ist; und vom Hebel unabhängige Rückstellmittel umfasst, welche auf das Augenlid einwirken und welche dazu neigen, das Augenlid in einer Stellung A anzuordnen, welche das Auge freilegt, wobei die genannte Nockenfläche des motorisierten Hebels angepasst ist, um einen Teil des Augenlids zu berühren und einen Schub auf diesen auszuüben, wenn der Hebel in der zweiten Richtung b betätigt wird, wobei der Schub ausreichend ist, um das Augenlid mit einer Drehung desselbigen um die Achse (x) unter Überwindung der Kraft, welche die Rückstellmittel auf dieses ausüben, zwischen zumindest der genannten Stellung A und einer Stellung B, in welcher das Augenlid zumindest teilweise das Auge bedeckt, zu verschieben.
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Vorteilhafterweise kann das Augenlid von Hand in Richtung der Stellung B betätigt werden, ohne dass sich dies auf den Hebel auswirkt. Außerdem ist die Übertragung zwischen dem Hebel und dem Augenlid einfach, ohne feste Verbindungen zu beinhalten, und basiert auf dem Abstützen ohne Befestigung zwischen einer Nockenfläche und einem Teil des Augenlids.
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Diese Verbindung ermöglicht zum Beispiel, dass die Achse (x), um welche sich das Augenlid drehen kann, nicht parallel zur Drehachse (y) des Hebels ist, was von Interesse sein kann, um das Spielzeug realistischer zu machen oder dessen Karikieren zu verstärken, was die Antriebsmechanismen bei den bekannten Lösungen verkomplizierte.
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Dazu sieht die Erfindung vor, dass bei einer Ausführungsform die Achse (x), um welche sich das Augenlid drehen kann, nicht parallel zur Drehachse (y) des Hebels ist.
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Bei einer bevorzugten Variante hat der Teil des Augenlids, welchen die Nockenfläche des Hebels berührt, eine geeignete gekrümmte Fläche, um es zu ermöglichen, auf dieser die Nockenfläche gleiten zu lassen, während der Schub des Hebels auf das Augenlid übertragen wird.
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Nach einem Merkmal einer Ausführungsform ordnen die Rückstellmittel das permanent gegen den Hebel aufgebrachte Augenlid an. Vorteilhafterweise ist es nicht notwendig, über einen festen Anschlag zu verfügen, um die Drehung des Augenlids in Richtung der Stellung A anzuhalten, und wirkt Hebel selbst als Anschlag.
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Bei einer Ausführungsform ist die erste Kugelkalotte mit zwei im wesentlichen zylinderförmigen, diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen verbunden bzw. umfasst diese, welche sich nach außen erstrecken, welche zur Befestigung des Auges an einem äußeren Traggehäuse dienen können, auf welchen sich die zweite Kugelkalotte drehbar abstützt.
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Diese Lösung vereinfacht den Zusammenbau der Komponenten und das Entfernen von Verbindungselementen wie Schrauben oder Ähnlichem.
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In dieser Linie und nach einer Variante hat die zweite Kugelkalotte zwei diametral gegenüberliegende Ösen, wobei die genannte zweite Kugelkalotte ausreichend elastisch verformbar ist, um sich zu öffnen und in jede der Ösen einen entsprechenden Vorsprung der ersten Kugelkalotte einzuführen.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Betätigung des Hebels auf äußere Reize reagiert, weshalb in einer Ausführungsform das mechanische Auge mit einem Sensor zur Erfassung des Stellungswinkels des Hebels; mit einem Schaltermodul; und mit einem Prozessor, welcher verschiedene Programme zum Antrieb eines Motors speichert, welcher mit dem Hebel verknüpft ist, und welcher eingerichtet ist, um bei Betätigung des Schaltermoduls eines der Programme zum Antrieb des Motors, welche nach der momentanen Winkelstellung des motorisierten Hebels gespeichert sind, auszuwählen und auszuführen, versehen ist.
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Dies ermöglicht es, die Qualität des Spielzeugs und den Realismus desselbigen zu erhöhen.
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Vorzugsweise umfasst das Schaltermodul einen Transduktor mit zumindest einem beliebigen Drucksensor, Geräuschsensor oder Lichtsensor.
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Zum Betätigen des Hebels ist bei einer Variante der motorisierte Hebel mit einem Schlitz versehen, in welchen ein exzentrischer Überstand eingeführt ist, welcher mit einer Antriebsachse verknüpft ist, welche mit einem Motor verbunden ist.
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Nach einer vorgeschlagenen Lösung dreht sich die Antriebsachse um eine parallele Achse (z) der Drehachse (y) des Hebels. Um den Aufbau zu vereinfachen ist vorgesehen, dass der Überstand an einer Scheibe gebildet ist, welcher mit der Antriebsachse verknüpft ist.
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Das mechanische Auge ist besonders geeignet, um für den Antrieb eines weiteren Verbunds aus Auge und Augenlid eingesetzt zu werden, wobei dafür derselbe Motor und dieselbe Antriebsachse verwendet werden. So ist zum Beispiel vorgesehen, dass der motorisierte Hebel durch zumindest ein Übertragungsteil verbunden ist, dass sich senkrecht zur Drehebene des Hebels zu einem weiteren Hebel erstreckt, welcher mit einem weiteren mechanischen Auge verbunden ist, so dass er die Betätigung dieses weiteren Hebels beabsichtigt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird nun auch ein Modul offenbart, welches das Blinzeln künstlicher Augen für ein Spielzeug simuliert, welches ein erstes und ein zweites erfindungsgemäßes mechanisches Auge umfasst, welche symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene angeordnet sind, in welcher der mit dem Augenlid des ersten Auges verknüpfte Hebel und der mit dem Augenlid des zweiten Auges verknüpfte Hebel um eine gemeinsame Drehachse (y) drehbar montiert sind, und in welcher der mit dem ersten Auge verknüpfte Hebel mit einer Antriebsachse eines Motors verknüpft ist, während der mit dem zweiten Auge verknüpfte Hebel ein Hebel ist, der von dem Hebel, welcher mit dem ersten Auge verknüpft ist, durch zumindest ein Übertragungsteil, welches beide Hebel verbindet, geführt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 und 2 sind jeweils perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen mechanischen Auges, in welchen das Augenlid zwei verschiedene Stellungen einnimmt: eine, in welcher es das Auge freilegt, und eine weitere, in welcher es dieses teilweise bedeckt;
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3a bis 3c sind eine Abfolge der Bewegung des Augenlids von einer Stellung A, in welcher es das Auge freilegt, bis zu einer Stellung B, in welcher es dieses vollständig bedeckt; und
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4 zeigt ein Modul, welches zwei erfindungsgemäße mechanische Augen umfasst.
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Ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform
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Das mechanische Auge 100 von 1 und 2 ist dazu bestimmt, Teil eines Spielzeugs zu sein. Diese mechanische Auge 100 umfasst ein künstliches Auge 1 und ein künstliches Augenlid 3, welche beide aus Kunststoff sind.
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Das künstliche Auge 1 umfasst ein Teil in Form einer ersten Kugelkalotte 2, welcher den sichtbaren Teil eines Augapfels simuliert, und welcher Zeichnungen oder Illustrationen einer Iris und einer Pupille aufweisen kann. Das künstliche Augenlid 3 wiederum umfasst ein Teil in Form einer zweiten Kugelkalotte 4, welches außerhalb des Auges 1 um eine Achse (x) quer zum Auge 1 drehbar montiert ist, so dass seine Drehung um diese Achse x dazu führt, dass das Augenlid 3 das Auge 1 teilweise oder vollständig bedeckt oder freilegt. Das Augenlid 3 kann zum Beispiel Elemente aufweisen, welche eine Wimper simulieren.
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Bei dem mechanischen Auge 100 des Beispiels umfasst die erste Kugelkalotte 2 zwei im wesentlichen zylinderförmige Vorsprünge 9, welche sich diametral gegenüberliegen und nach der Achse (x) ausgerichtet sind, welche sich nach außen erstrecken und welche zum Abstützen und drehbaren Verbinden der zweiten Kugelkalotte 4 dienen. Zu diesem Zweck hat die zweite Kugelkalotte 4 zwei diametral gegenüberliegende Ösen 10, von denen in jede ein Vorsprung 9 eingeführt wird.
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Bei dem Beispiel ist die genannte zweite Kugelkalotte 4 ausreichend elastisch verformbar, um sich zu öffnen und in jede der Ösen 10 einen entsprechenden Vorsprung 9 der ersten Kugelkalotte 2 einzuführen, um die Montage bzw. den Zusammenbau der zweiten Kugelkalotte 4 auf der ersten Kugelkalotte 2 zu erleichtern, wobei sie aufgrund der elastischen Reaktion wieder ihre natürliche Form einnimmt.
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Die Vorsprünge 9 dienen weiterhin zur Befestigung des Auges 1 an einem nicht dargestellten äußeren Gehäuse, so dass die Ösen 10 nicht herausgezogen werden können und das Augenlid 3 verbunden wird, ohne auf dem Auge 1 gelöst werden zu können.
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Die Vorsprünge 9 dienen auch als Träger von Torsionsfedern, von deren freien Enden eines gegen die zweite Kugelkalotte 4 und das andere gegen einen festen Teil des mechanischen Auges 100 oder des Spielzeugs, zum Beispiel gegen denselben Vorsprung 9 oder gegen das Gehäuse, in welchem das mechanische Auge 100 gehalten ist, gespannt ist, so dass sie auf das Augenlid 3 einwirken und welche dazu neigen, es in der Stellung A, welche 1 darstellt, anzuordnen. Die Torsionsfedern haben die Funktion von Rückstellmitteln 7, so dass das von den Torsionsfedern beanspruchte Augenlid von einer beliebigen Stellung aus, in welcher das Augenlid das Auge 1 vollständig oder teilweise bedeckt, dazu neigt, das Auge 1 freizulegen.
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Das mechanische Auge 100 umfasst außerdem einen motorisierten Hebel 5, welcher um eine Drehachse (y) in einer ersten und einer zweiten Richtung a und b, welche entgegengesetzt sind, betätigt werden kann. Der Widerstandarm des Hebels 5 ist mit einer Nockenfläche 6 versehen, deren Funktion weiter unten erläutert wird.
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Dieser Hebel 5 ist derart bezüglich des Augenlids 3 angeordnet, dass aufgrund der Wirkung der Torsionsfedern das Augenlid 3 permanent gegen den Hebel 5 aufgebracht ist. Folglich bestimmt die momentane Stellung des Hebels 5 die Stellung des Augenlids 3. Durch Steuern der Drehung des Hebels 5 wird es nun möglich sein, zu steuern, in welchem Ausmaß das Augenlid 3 das Auge 1 bedeckt.
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1 und 2 zeigen, dass die genannte Nockenfläche 6 des motorisierten Hebels 5 angepasst ist, um einen Teil 8 des Augenlids 3 zu berühren und einen Schub auf diesen auszuüben, wenn der Hebel 5 in der Richtung b betätigt wird (siehe 2), wobei der Schub ausreichend ist, um das Augenlid 3 mit einer Drehung desselbigen um die Achse (x) unter Überwindung der Kraft, welche die Rückstellmittel 7 auf dieses ausüben, zwischen zumindest der Stellung A, welche in 1 dargestellt ist, und einer Stellung B, welche in 2 dargestellt ist, in welcher das Augenlid 3 das Auge 1 bedeckt, zu verschieben.
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Indem der Hebel 5 in der entgegengesetzten Richtung b betätigt wird (siehe Abfolge der 3a bis 3c), legt das Augenlid 3 das Auge 1 automatisch durch die Wirkung der Rückstellmittel 7 frei.
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Vorteilhafterweise beeinträchtigt die manuelle Betätigung des Augenlids 3 in der Schließrichtung nicht die Bewegung des Hebels 5, welcher in seiner Stellung verbleibt, weshalb der Antriebsmotor 19 des Hebels 5 nicht leer dreht.
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In dem Beispiel ist darauf hinzuweisen, dass die Achse (x), um welche das Augenlid 3 drehbar montiert ist, nicht parallel zur Drehachse (y) des Hebels 5 ist. Daher müssen die Kontaktflächen zwischen dem Hebel 5 und dem Augenlid 3 zweckmäßig präpariert sein, um aneinander zu gleiten, wenn der Hebel seine Stellung wechselt.
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Zu diesem Zweck hat der Teil 8 des Augenlids 3, welchen die Nockenfläche 6 des Hebels 5 berührt, eine gekrümmte und leicht abgerundete Fläche 8a, welche an eine Lippe erinnert, auf welcher die Nockenfläche 6 gleiten kann, während der Schub des Hebels 5 auf das Augenlid 3 übertragen wird.
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Zum Betätigen des Hebels 5 beinhaltet das mechanische Auge 100 einen Motor 19, welcher die Drehung einer Antriebsachse 16 beabsichtigt, welche mechanisch mit dem Hebel 5 verbunden ist.
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In dem Beispiel ist der Hebel 5 mit einem Schlitz 14 versehen, in welchen ein exzentrischer Überstand 15 der einen Antriebsachse 16 eingeführt ist (siehe Abfolge der 3a bis 3c), welche mit dem Motor 19 verbunden ist. Diese Antriebsachse 16 dreht sich um eine parallele Achse (z) der Drehachse (y) des Hebels 5 und ist mit einer Scheibe 17 verknüpft, an welcher der Überstand 15 einstückig gebildet ist.
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Die Erfindung sieht vor, dass das mechanische Auge 100 der 1 und 2 dazu dienen kann, einen weiteren Verbund aus Auge 1' und Augenlid 3' durch einen entsprechenden Hebel 5' zu betätigen, wobei dazu derselbe Motor 19 eingesetzt wird. Ein resultierendes Modul 200, welches präpariert ist, um das Blinzeln zweier künstlicher Augen 1 und 1' für ein Spielzeug zu simulieren, ist in 4 dargestellt.
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Bei der Ausführungsform von 4 ist der Hebel 5' dieses weiteren Verbunds aus Auge 1' und Augenlid 3' um dieselbe Drehachse (y) drehbar und wird durch die Bewegung des Hebels 5, welcher mit dem ersten Verbund aus Auge 1 und Augenlid 3 verknüpft ist, betätigt. In der Tat sieht die Erfindung vor, dass die Hebel 5 und 5' miteinander verbunden sind, und dass lediglich einer davon direkt durch die Antriebsachse 16 geführt wird.
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4 zeigt, wie die Hebel 5 und 5' durch ein Übertragungsteil 18, welches sich senkrecht zur Drehebene der Hebel erstreckt, und auch durch eine gemeinsame Buchse 18', deren drehendes Abstützen auf einem Traggehäuse die Drehpunktfunktion der Hebel 5 und 5' übernimmt, welche sich gleichzeitig drehen, verbunden sind.
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Das mechanische Auge 100 oder das Modul 200 sind für ein interaktives Spielzeug geeignet, bei welchem die Betätigung des Hebels 5 bzw. der Hebel 5, 5' als Reaktion auf äußere Reize wie die Sprache oder die Berührung eines Benutzers ausgelöst wird. Wie 1 schematisch darstellt sieht die Erfindung vor, das mechanische Auge 100 oder das Modul 200 mit einem Stellungswinkelsensor 11 des Hebels 5; einem Schaltermodul 12; und einem Prozessor 13, welcher verschiedene Programme zum Antrieb des Motors 19 speichert, welcher mit dem Hebel 5 verknüpft ist, und welcher eingerichtet ist, um bei Betätigung des Schaltermoduls 12 eines der Programme zum Antrieb des Motors, welche nach der momentanen Winkelstellung des motorisierten Hebels 5 gespeichert sind, auszuwählen und auszuführen, zu versehen.
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Der Stellungswinkelsensor 11 kann von der Art sein, welche einen feststehenden Träger mit elektrisch leitenden Bahnen und ebenfalls elektrisch leitenden Bürsten oder Laschen, welche jedoch mit dem Hebel 5 verbunden sind, umfasst. Nach der momentanen Stellung des Hebels 5 treten die Bürsten elektrisch mit einer anderen Bahn in Kontakt, welche zu einem anderen elektrischen Signal führt, wodurch die Stellung des Hebels 5 in Erfahrung gebracht werden kann.
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Wie zuvor angedeutet wurde, ist das Schaltermodul 12 vorzugsweise von der Art, welche einen Transduktor umfasst, welcher in der Lage ist, einen elektrischen Impuls nach einem äußeren physikalischen Phänomen zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann dieser Transduktor einen beliebigen Drucksensor, Geräuschsensor oder Lichtsensor umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20110097968 [0004, 0005, 0007, 0008]
