ES2864737B2 - Sistema de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares - Google Patents

Sistema de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de las estructuras modulares desmontables tales como muebles, expositores o similares.
El objeto de la presente invención es un novedoso sistema de unión magnética extremadamente versátil que permite formar de una manera extremadamente sencilla estructuras modulares rígidas formadas por largueros interconectados mediante nudos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente existen diversos sistemas de unión diseñados para la construcción de estructuras modulares. Algunos de estos sistemas están formados esencialmente por unos largueros que se conectan unos a otros por medio de sendos nudos para conformar estructuras con formas y dimensiones diversas.
El documento US2006/0071533, que se muestra en la Fig. 1, describe un sistema modular (100) para mobiliario que incluye una pluralidad de largueros alargados (110), una pluralidad de nudos (120) que conectan los largueros (110) unos a otros, y una pluralidad de accesorios de mobiliario (no mostrados) adaptados para conectarse a los largueros (110) o los nudos (120). Los nudos (120) están formados por un núcleo (121) del que emanan unos vástagos (122) hechos de un material elástico, de manera que encajan firmemente en el interior de unos orificios longitudinales de los largueros alargados (110). Como se puede apreciar, los vástagos (122) tienen una sección transversal cuadrada para impedir que los largueros (110) puedan girar con relación a los nudos (120).
Un inconveniente que presentan este tipo de sistemas modulares es que, en muchas ocasiones, no aseguran un acoplamiento suficientemente firme entre largueros y nudos. En efecto, a causa de la existencia de holguras indeseadas, las conexiones entre estos elementos carecen de la rigidez suficiente y, en consecuencia, los muebles obtenidos resultan ser inestables.
Cuando, para solucionar este problema, los nudos y los largueros se diseñan con un ajuste muy fino, puede resultar complicado para el usuario conseguir insertar los unos en las otras completamente.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe un sistema de unión de estructuras modulares que resuelve los inconvenientes anteriores gracias principalmente a dos características técnicas novedosas. En primer lugar, los nudos y largueros que constituyen el sistema de unión propuesto en este documento tienen sendos elementos magnéticos que se atraen entre sí, lo que facilita enormemente la operación de conexión. En segundo lugar, el ajuste entre los vástagos de los nudos y los orificios de las largueros de este sistema es mucho más estrecho que en los sistemas de la técnica anterior, lo que mejora la rigidez de las estructuras obtenidas. El resultado es un sistema de unión de estructuras modulares que se monta mucho más rápidamente y cuya rigidez es comparable a la de estructuras formadas por partes conectadas entre sí a través de medios de fijación convencionales tales como tornillos o similares.
La presente invención está dirigida a un sistema de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares. Este sistema comprende al menos un nudo y un larguero configurados para conectarse entre sí, donde la conexión entre nudo y larguero se realiza por medio de la inserción, en un orificio longitudinal del larguero, de al menos un vástago que sobresale del nudo. Es decir, cada nudo puede estar formado por un núcleo central del que normalmente emanan varios vástagos, por ejemplo 2, 3, 4, 5, 6 o más. Los vástagos pueden estar dispuestos de modo que forman 90° unos con otros, lo que permite construir estructuras de forma generalmente paralelepipédica. Alternativamente, pueden existir nudos dotados de vástagos que forman otros ángulos diferentes de 90° para fabricar estructuras más complejas.
Hasta aquí se han descrito características ya conocidas en la técnica anterior. Sin embargo, el sistema de la presente invención se diferencia de las mismas en que al menos una porción de extremo del vástago comprende un primer elemento magnético y el interior del orificio longitudinal del larguero comprende un segundo elemento magnético. El primer elemento magnético y el segundo elemento magnético se atraen entre sí a través de una fuerza magnética. Así, cuando el extremo del vástago del nudo comienza a introducirse en el orificio longitudinal del larguero, la fuerza magnética atrae el vástago hacia el interior del orificio longitudinal.
En principio, los dos elementos magnéticos pueden ser de cualquier tipo siempre que, al acercarse, aparezca una fuerza de atracción entre ambos. Por ejemplo, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, uno de entre el primer elemento magnético y el segundo elemento magnético es un imán, y el otro está hecho de un material ferromagnético atraído por el imán. Por otra parte, el primer elemento magnético puede estar fijado o integrado en el vástago del nudo, o bien el propio vástago puede estar formado por un material magnético en su totalidad. En cualquier caso, independientemente de la configuración concreta, el caso es que existe una fuerza de atracción entre ambos elementos magnéticos.
Gracias a la disposición de estos elementos magnéticos, cuando el usuario acerca el extremo del vástago al orificio longitudinal del larguero, aparece una fuerza de atracción que “tira” del vástago hacia el interior del orificio. Esta fuerza no solo facilita la inserción del vástago en el orificio, sino que además mantiene el vástago bien fijado en el interior del orificio para impedir que se pueda producir un desmontaje indeseado de la estructura.
En principio, el vástago y el orificio longitudinal pueden tener cualquier forma siempre que esta sea complementaria para permitir que el vástago encaje dentro del orificio. Sin embargo, en una realización particularmente preferida de la invención, el vástago y el orificio longitudinal son cilíndricos. Sin embargo, con esta forma concreta podría producirse un giro relativo del vástago con relación al orificio en el que encaja. Por tanto, el sistema comprende además medios de bloqueo configurados para impedir la rotación del larguero con relación al nudo cuando ambos están conectados entre sí.
Los medios de bloqueo podrían ser de cualquier tipo siempre que impidan dicha rotación. Por ejemplo, los medios de bloqueo pueden comprender una base de sección transversal poligonal de la cual emana el vástago del nudo, y una porción exterior poligonal del orificio longitudinal del larguero. De ese modo, cuando el vástago está completamente introducido en el orificio longitudinal, la base poligonal del vástago encaja en la porción exterior poligonal del orificio longitudinal, impidiendo la rotación del larguero con relación al nudo. Preferentemente, la forma poligonal es un cuadrado, aunque pueden utilizarse polígonos de cualquier forma siempre que el ajuste sea suficientemente estrecho como para impedir la rotación relativa entre vástago y larguero.
Esta configuración es ventajosa debido a que la introducción de un vástago cilíndrico en un orificio cilindrico puede realizarse más rápidamente que en el caso de que tengan sección transversal cuadrada, por ejemplo, como ocurre en el sistema del documento US2006/0071533 descrito anteriormente. Con esta configuración, se obtienen las ventajas de que el vástago sea cilíndrico, al mismo tiempo que se resuelve su inconveniente principal bloqueando la posible rotación de dicho vástago con relación al nudo al que se conecta.
En principio, el vástago y el larguero pueden estar configurados de diferentes modos siempre que tengan las características descritas hasta ahora. Por ejemplo, en caso de que estuviesen hechos de materiales plásticos, pueden estar moldeados o inyectados en una sola pieza. Alternativamente, pueden estar hechos de otros materiales, como por ejemplo materiales metálicos, o bien estar hechos de una combinación de materiales plásticos y materiales cerámicos. En cualquiera de estos casos, el vástago y el larguero pueden estar formados por varias partes conectadas entre sí.
Concretamente, en una realización particularmente preferida de la invención, el sistema está formado por varias piezas que encajan entre sí para generar el nudo y el larguero, tal y como se describe a continuación:
a) Nudo
El nudo está formado por dos partes diferenciadas conectadas entre sí: un núcleo dotado de la base poligonal y un vástago que emana de dicha base poligonal del núcleo de manera separable.
En principio, la fijación del vástago al núcleo puede ser de cualquier tipo siempre que sea suficientemente firme y segura. Por ejemplo, el vástago puede estar roscado en un orificio del núcleo dotado de rosca. Para facilitar el atornillamiento del vástago en el orificio del núcleo, el extremo exterior del vástago puede comprender un orificio de atornillamiento, por ejemplo un orificio hexagonal para llave allen. Para facilitar la introducción del vástago en el orificio roscado del núcleo, una base del vástago puede además estar achaflanada.
Así, cuando uno o varios vástagos están fijados firmemente al núcleo, el nudo opera a todos los efectos como si fuese una única pieza.
b) Larguero
El larguero está formado por una barra, el segundo elemento magnético, y un casquillo. El casquillo, en el que está practicado el orificio longitudinal con su porción exterior poligonal, está fijado a un extremo de la barra. Por su parte, el segundo elemento magnético está fijado a un extremo interior de dicho casquillo de modo que configura un fondo de dicho orificio longitudinal.
De acuerdo con una realización preferida de la invención, el segundo elemento magnético se fija al extremo interior del casquillo a través de un mecanismo a presión. Es decir, el segundo elemento magnético puede ser un cuerpo, normalmente cilíndrico, que encaja a presión en el interior del orificio del casquillo.
Similarmente, en otra realización preferida de la invención, el casquillo está fijado en el interior del extremo de la barra mediante un mecanismo a presión. En este caso, el casquillo puede tener una superficie exterior cuya sección transversal coincide con la sección transversal de la barra, encajando a presión en el interior del mismo. Por ejemplo, la barra puede tener una sección transversal poligonal, tal como cuadrada.
Gracias a esta configuración, cuando el vástago está completamente introducido en el orificio longitudinal del larguero, la base poligonal del núcleo del nudo encaja en la porción exterior poligonal del orificio longitudinal del larguero, y el extremo del vástago dotado del primer elemento magnético es adyacente al fondo del orificio longitudinal dotado del segundo elemento magnético. Así, la fuerza magnética mantiene el vástago alojado en el interior del orificio. Esta configuración es ventajosa porque permite obtener el larguero y el nudo a partir de componentes más pequeños y fáciles de fabricar que, posteriormente, se unen unos a otros. Además, cada componente puede fabricarse de un material diferente según la función que vaya a realizar.
Sin embargo, conseguir un encaje adecuado entre los diferentes elementos que componen el sistema de la invención no resulta sencillo. Las holguras entre los diferentes elementos deben ser lo más pequeñas que sea posible para asegurar la rigidez del conjunto. Por el contrario, holguras demasiado pequeñas pueden provocar problemas en la práctica para encajar unos elementos con otros. Además, el sistema de la invención debe asegurar una perfecta alineación entre el orificio del núcleo en el que se rosca el vástago, la base poligonal del núcleo de la que emana el vástago, y el orificio longitudinal en el que se alojará el vástago para la conexión entre el larguero y el nudo. En caso de que alguno de estos elementos no tenga las dimensiones o posición adecuados, encajar a fondo el vástago del nudo en el orificio del larguero será imposible.
Para solucionar este problema, los inventores de la presente solicitud realizaron diversas pruebas hasta determinar de manera precisa las tolerancias de los diferentes elementos en cuanto a dimensiones y posición con las cuales el sistema encaja perfectamente. Estas tolerancias aseguran que las holguras son suficientemente pequeñas como para que la unión sea rígida y, al mismo tiempo, no tan pequeñas como para que sea complicado encajar unos elementos en otros. Además, la determinación de las tolerancias es importante para asegurar que, en una fabricación en serie de los elementos del sistema de la invención, todos y cada uno de los sistemas fabricados sean operativos.
En definitiva, las pruebas realizadas permitieron identificar cuáles de los parámetros que definen cada uno de los elementos son críticos para un funcionamiento adecuado del sistema. Los resultados de dichas pruebas se muestran en el siguiente cuadro:
Tabla 1 Tabla 2
Figure imgf000007_0001
Donde “Bolf es el vástago, “Shell’ es el casquillo y “AxisJoinf es el núcleo del nudo. En vista de estas pruebas, en una realización particularmente preferida de la invención se determina que:
- La holgura entre el diámetro del vástago del nudo y el diámetro del orificio longitudinal del larguero en el que se introduce dicho vástago es de aproximadamente entre 0,026 mm y 0,005 mm.
- La holgura en cuando a la posición de la porción exterior poligonal del orificio del casquillo con relación a un eje longitudinal del propio orificio longitudinal es de aproximadamente entre 0,02 mm y 0 mm.
- La holgura en cuanto a la posición del vástago con relación a un eje longitudinal de la base poligonal del núcleo de la que emana el vástago es de entre 0,02 mm y 0 mm. Es decir, cuando el vástago se fija al nudo mediante rosca, se trata de la holgura entre el eje del orificio en el que se rosca el vástago y la base poligonal del núcleo en el que se encuentra ubicado dicho orificio.
La primera holgura asegura la rigidez de la unión, mientras que las dos últimas holguras aseguran que la base poligonal del núcleo encaja en la porción exterior poligonal del orificio del casquillo para impedir la rotación de la unión. Así, esta configuración es particularmente ventajosa porque proporciona un sistema donde hay un equilibrio entre facilidad de inserción y rigidez.
Por otra parte, la longitud de introducción del vástago en el orificio longitudinal puede ser cualquiera, aunque de acuerdo con otra realización particularmente preferida de la invención dicha longitud está entre 15 mm y 25 mm. De nuevo, este rango de valores de longitud se ha obtenido a través de diversas pruebas que han permitido determinar un rango de compromiso entre facilidad de inserción y rigidez. En efecto, cuando más corto sea la longitud de introducción del vástago, más sencillo es el montaje de la estructura pero menos rígida es esta.
De acuerdo con otra realización preferida más de la invención, unos bordes del extremo del vástago están achaflanados para facilitar su inserción en el orificio longitudinal del larguero.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema de acuerdo con la técnica anterior.
Las Figs. 2a y 2b muestran respectivamente un nudo y un larguero de acuerdo con la presente invención.
Las Figs. 3a y 3b muestran respectivamente una vista despiezada de un ejemplo de larguero de acuerdo con la presente invención donde se aprecian las partes que lo componen y un casquillo.
La Fig. 4 muestra una vista despiezada de un ejemplo de nudo de acuerdo con la presente invención donde se aprecian las partes que lo componen.
Las Figs. 5a-5e muestran varias vistas en perspectiva de ejemplos de nudos que pueden formar parte del sistema de la presente invención.
Las Figs. 6a y 6b muestran el sistema (1) de la invención antes y después de la conexión del nudo al larguero.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se describe a continuación un ejemplo de sistema (1) de acuerdo con la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas.
Las Figs. 2a y 2b muestran las dos partes que componen el sistema (1) de la invención: un nudo (2) y un larguero (3).
El nudo (2) mostrado en la Fig. 2a está formado por un núcleo (23) y unos vástagos (21) cilíndricos. En concreto, el núcleo (23) tiene tres cuerpos de sección transversal cuadrada que forman 90° entre sí y de los cuales emanan, también formando 90° entre sí, los tres vástagos (21). Como se puede apreciar con mayor detalle en la Fig. 4, los vástagos (21) se conectan al núcleo (23) por medio de rosca en el interior de unos respectivos orificios roscados (25) de cada uno de los cuerpos de sección transversal cuadrada. Para facilitar el roscado, cada vástago (21) tiene, en su extremo libre, un orificio de atornillamiento (24) de forma hexagonal, y en su extremo de conexión un tramo roscado (26). Así, para conformar un nudo (2), solo es necesario introducir el tramo roscado (26) en el orificio roscado (25) y roscar fuertemente mediante una llave allen que se introduce en el orificio de atornillamiento (24). Los tres vástagos (21) están hechos de un material ferromagnético, como por ejemplo acero inoxidable de tipo ferromagnético.
Además, cada uno de los tres cuerpos de sección transversal cuadrada del núcleo (23) comprende, en la cara donde se encuentra el orificio roscado (25) al cual se conecta el respectivo vástago (21), una base (22) de sección transversal cuadrada con los bordes achaflanados. Como se describirá más adelante, esta base (22) está configurada para introducirse en una porción exterior (35) de un orificio longitudinal (31) del larguero (3) que también tiene sección transversal cuadrada, con el propósito de evitar el giro del nudo (2) con relación al larguero (3).
Las Figs. 5a-5h muestran diversos ejemplos de nudos (2) dotados de diferente número de vástagos (21) configurados siempre de manera que forman 90° entre sí. En concreto, y en orden desde la Fig. 5a a la Fig. 5h, se muestran dos configuraciones de nudos (2) con dos vástagos (21), dos configuraciones de nudo (2) con tres vástagos (21), una configuración de nudo (2) con cuatro vástagos (21), una configuración de nudo (2) con cinco vástagos (21), y una configuración de nudo con seis vástagos. Es importante remarcar que se trata solo de algunos ejemplos, y que no solo pueden diseñarse otros ejemplos de nudos con vástagos (21) formando 90° entre sí, sino también nudos donde los vástagos (21) forman otros ángulos diferentes.
Por otra parte, el larguero (3) está formado por una barra (33), un segundo elemento magnético (32) y un casquillo (34), como se muestra con mayor detalle en las Figs. 3a y 3b. El casquillo (34) tiene una sección transversal exterior de forma cuadrada que coincide con la forma de la sección transversal interior de la barra (33), y las dimensiones de ambos están elegidas de manera que el casquillo (34) puede introducirse a presión en el interior de la barra (33) quedando firmemente anclado a la misma. Para mejorar la unión con la barra (33), la superficie exterior del casquillo (34) tiene una forma dotada de entrantes y salientes. El casquillo (34) tiene además un orificio interior cilindrico (31) cuyo diámetro está configurado para recibir de manera deslizante en su interior los vástagos (21) del nudo (2) que se describió anteriormente.
Por su parte, el segundo elemento magnético (32) tiene en este ejemplo una forma cilindrica que también encaja a presión en el interior del orificio (31) desde el extremo opuesto al extremo destinado a recibir los vástagos (21) del nudo (2). Así, cuando el segundo elemento magnético (32) está encajado en el interior del orificio (31) del casquillo (34) y, a su vez, el casquillo (34) está encajado en el interior de la barra (33), se obtiene el larguero (3) completo montado. Naturalmente, en este ejemplo el segundo elemento (32) magnético es un imán permanente, por ejemplo un imán de neodimio, alnico o similar. Este segundo elemento magnético (32) constituye un fondo del orificio (31), de modo que atrae el vástago (21) cuando este se introduce en dicho orificio (31).
Además, como se puede apreciar en la Fig. 3b, el extremo exterior del orificio (31) del casquillo (34) no queda a ras con el extremo exterior de la barra (33), sino que está rehundido con relación al extremo del propio casquillo (34). Esto permite que aparezca una porción exterior de sección transversal cuadrada (35) en el orificio longitudinal (31) que está destinada a recibir la base cuadrada (22) de los vástagos (21). Ello impedirá cualquier movimiento de rotación entre el nudo (2) y el larguero.
Así, una vez ensamblado el nudo (2) y el larguero (3) a partir de los respectivos componentes que los conforman, el usuario puede conectarlos y desconectarlos de una manera sencilla y segura. Como se muestra en las Figs. 6a y 6b, basta con introducir el vástago (21) deseado del nudo (2) en el orificio (31) longitudinal del larguero (3). Puesto que el vástago (21) está hecho de un material ferromagnético y que en el fondo del orificio (31) está dispuesto el segundo elemento magnético (32) conformado por un imán permanente, al principio de la introducción aparece una fuerza magnética intensa que tira del vástago (21) hacia el interior del orificio (31). El vástago (21) encaja firmemente en el orificio (31), conformando una unión rápida, segura y rígida. Cuando el vástago (21) del nudo (2) encaja a fondo en el orificio (31) del larguero (3), la base cuadrada (22) dispuesta en el cuerpo del núcleo (23) del nudo (2) entrará en el interior de la porción exterior de sección transversal cuadrada (35) del orificio longitudinal (31) del larguero (3), impidiendo así también la rotación.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares, que comprende al menos un nudo (2) y un larguero (3) configurados para conectarse entre sí, donde la conexión entre nudo (2) y larguero (3) se realiza por medio de la inserción de al menos un vástago (21) que sobresale del nudo (2) en un orificio longitudinal (31) del larguero (3),
donde al menos una porción de extremo del vástago (21) comprende un primer elemento magnético y el interior del orificio longitudinal (31) del larguero (3) comprende un segundo elemento magnético (32), donde el primer elemento magnético (21) y el segundo elemento magnético (32) se atraen entre sí a través de una fuerza magnética, de modo que cuando el extremo del vástago (21) del nudo (2) comienza a introducirse en el orificio longitudinal (31) del larguero (3), la fuerza magnética atrae el vástago (21) hacia el interior del orificio longitudinal (31)
donde el vástago (21) y el orificio longitudinal (31) son cilíndricos, y donde el sistema (1) comprende medios de bloqueo para impedir la rotación del larguero (3) con relación al nudo (2) cuando ambos están conectados entre sí
caracterizado por que dichos medios de bloqueo comprenden una base (22) de sección transversal poligonal de la cual emana el vástago (21) del nudo (2) y un tramo poligonal (35) en el extremo exterior del orificio longitudinal (31) del larguero (3) de modo que, cuando el vástago (21) está completamente introducido en el orificio longitudinal (31), la base (22) poligonal queda introducida y encajada en el tramo poligonal (35) del extremo exterior del orificio longitudinal (31), impidiendo así la rotación del larguero (3) con relación al nudo (2).
2. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares de acuerdo con la reivindicación 1, donde:
- el nudo (2) está formado por un núcleo (23) dotado de la base (22) poligonal y un vástago (21) que emana de dicha base (22) poligonal del núcleo (2) de manera separable; y
- el larguero (3) está formado por el segundo elemento magnético (32), una barra (33) y un casquillo (34), donde el casquillo (34), que conforma el orificio longitudinal (31) con el tramo poligonal (35) en el extremo exterior, está fijado a un extremo de la barra (33), y donde el segundo elemento magnético (32) está fijado a un extremo interior de dicho casquillo (34) de modo que configura un fondo de dicho orificio longitudinal (31); de modo que, cuando el vástago (21) está completamente introducido en el orificio longitudinal (31), la base (22) poligonal del núcleo (23) del nudo (2) queda introducida y encajada en el tramo poligonal (35) del orificio longitudinal (31) del casquillo (34) del larguero (3), y el extremo del vástago (21) dotado del primer elemento magnético es adyacente al fondo del orificio longitudinal (31) dotado del segundo elemento magnético (32).
3. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde el extremo del vástago (21) comprende un orificio (24) de atornillamiento.
4. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares de acuerdo con la reivindicación 3, donde el orificio (24) de atornillamiento es un orificio hexagonal para llave allen.
5. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, donde la fijación del segundo elemento magnético (32) al extremo interior del casquillo (34) se lleva a cabo mediante un mecanismo a presión.
6. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-5, donde la fijación del casquillo (34) en el interior del extremo de la barra (33) se lleva a cabo mediante un mecanismo a presión.
7. Sistema (1) de unión magnética para el ensamblaje de estructuras modulares de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-6, donde unos bordes del extremo del vástago (4) están achaflanados para facilitar su inserción en el orificio longitudinal (31) del larguero (3).
8. Sistema (1) de unión magnética de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde uno de entre el primer elemento magnético (21) y el segundo elemento magnético (32) es un imán y el otro está hecho de un material ferromagnético atraído por el imán.
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