ITRM20060091A1

ITRM20060091A1 - MODULAR STRUCTURAL ELEMENTS CONSTRUCTION SYSTEM

Info

Publication number: ITRM20060091A1
Authority: IT
Inventors: Angelo Zizzari
Original assignee: Angelo Zizzari
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-08-23

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo : “Sistema di costruzioni ad elementi strutturali modulari” accompanying a patent application for an industrial invention entitled: "Construction system with modular structural elements"

La presente invenzione riguarda un sistema di costruzioni, basato su degli elementi strutturali modulari, avente degli elementi di base di tipo semplice e caratterizzati da modalità di interazione elementari. Tali elementi di base possono essere connessi tra loro, tramite meccanismi ad incastro oppure tramite meccanismi a scorrimento o a rotazione, per andare a costituire delle strutture articolate e complesse. Le strutture così costruite possono essere di un tale livello di complessità da permettere la realizzazione di oggetti molto sofisticati. The present invention relates to a construction system, based on modular structural elements, having basic elements of a simple type and characterized by elementary interaction modes. These basic elements can be connected to each other, by means of interlocking mechanisms or by means of sliding or rotating mechanisms, to constitute articulated and complex structures. The structures thus constructed can be of such a level of complexity as to allow the creation of very sophisticated objects.

Un sistema di costruzioni di questo tipo può trovare impiego in vari settori della tecnica, della meccanica e della scienza delle costruzioni. Il settore al quale si farà riferimento per la descrizione delle soluzioni introdotte è quello dei sistemi di costruzione per la realizzazione di modellini in scala. Tuttavia gli stessi principi sono identicamente validi nel caso in cui le strutture realizzate siano applicate in altri settori. A construction system of this type can be used in various fields of engineering, mechanics and construction science. The sector to which reference will be made for the description of the solutions introduced is that of construction systems for the realization of scale models. However, the same principles are equally valid if the structures created are applied in other sectors.

Come è noto, nel campo dei modellini in scala con finalità ludiche, i sistemi di costruzione universalmente noti sono basati su dei mattondni ad incastro di tipo Lego®, oppure su degli insiemi di bastoncini e nodi ad incastro di tipo K’Nex®, oppure ancora su sistemi di tipo Meccano®. Il principio su cui sono basati tutti questi sistemi è che “pezzi semplici collegati tra loro possono costituire delle strutture complesse”. Per questo motivo i prodotti basati su questi sistemi hanno successo soprattutto nei giochi per bambini. Perché i meccanismi di base sono molto semplici e comprensibili da chiunque e, al tempo stesso, le possibilità di costruire modelli sono infinite e limitate unicamente dalla fantasia e dalla creatività degli utilizzatori. As is known, in the field of scale models with playful purposes, the universally known construction systems are based on interlocking bricks of the Lego® type, or on sets of interlocking sticks and knots of the K'Nex® type, or again on systems of the Meccano® type. The principle on which all these systems are based is that “simple pieces connected together can constitute complex structures”. For this reason, products based on these systems are especially successful in children's games. Because the basic mechanisms are very simple and understandable by anyone and, at the same time, the possibilities for building models are infinite and limited only by the imagination and creativity of the users.

I vari prodotti disponibili realizzano delle soluzioni distinte a problemi tecnici diversi. Nel caso dei sistemi a mattoncini Lego®, i pezzi di base sono di forma standardizzata, preferibilmente a forma di parallelepipedo, ed il meccanismo ad incastro permette di agganciare un numero indefinito di pezzi uno sopra l’altro. Una volta agganciati, i mattoncini costituiscono un blocco unico, senza nessuna possibilità di movimento, rotazione o traslazione dell’uno rispetto all'altro. The various products available provide distinct solutions to different technical problems. In the case of Lego® brick systems, the basic pieces are of a standardized shape, preferably in the shape of a parallelepiped, and the interlocking mechanism allows you to hook an indefinite number of pieces on top of each other. Once hooked, the bricks form a single block, with no possibility of movement, rotation or translation of one with respect to the other.

II sistema K’Nex®, che è basato su bastoncini e nodi di forma standardizzata, permette ad ogni bastoncino di potersi connettere ad incastro sui rispettivi nodi, mantenendo simultaneamente la possibilità di rotazione intorno al proprio asse longitudinale. In questo modo, il sistema permette la realizzazione di oggetti con possibilità di rotazione intorno ai rispettivi nodi, e quindi permette di creare oggetti complessi caratterizzati da un maggiore grado di libertà strutturale. The K'Nex® system, which is based on sticks and nodes of standardized shape, allows each stick to be able to be interlocked on the respective nodes, while simultaneously maintaining the possibility of rotation around its longitudinal axis. In this way, the system allows the creation of objects with the possibility of rotation around their respective nodes, and therefore allows the creation of complex objects characterized by a greater degree of structural freedom.

I sistemi di costruzioni di tipo Meccano® sono caratterizzati da un certo numero di pezzi base di forma non standardizzata. Essendo possibile di volta in volta introdurre nel sistema dei pezzi preparati ad hoc per una particolare applicazione, è evidente che il grado di libertà delle strutture realizzate è ancora maggiore rispetto ai sistemi precedenti. Tuttavia, una scelta di questo tipo comporta la necessità di volta in volta, da parte dell’utilizzatore, di apprendere nuove modalità di interazione dei pezzi base, ed inoltre limita la possibilità di creare strutture nuove. Per questo motivo i sistemi di costruzioni di tipo Meccano® sono meno adatti come giochi per bambini. The construction systems of the Meccano® type are characterized by a certain number of basic pieces of non-standardized shape. Since it is possible from time to time to introduce into the system pieces prepared ad hoc for a particular application, it is evident that the degree of freedom of the structures made is even greater than in previous systems. However, a choice of this type involves the need from time to time, by the user, to learn new ways of interacting with the basic pieces, and also limits the possibility of creating new structures. For this reason, Meccano® construction systems are less suitable as children's games.

Quindi, appare evidente come tutti questi sistemi presentino una scelta progettuale a monte, che è rappresentata da un compromesso tra l’esigenza di mantenere degli elementi di base semplici e l’esigenza di garantire la realizzazione di strutture complesse. Therefore, it is clear that all these systems present an upstream design choice, which is represented by a compromise between the need to keep basic elements simple and the need to ensure the construction of complex structures.

Infatti, è proprio con il tentativo di costruire dei modellini complessi che emergono tutti i limiti di un sistema di costruzioni. Ipotizzando di voler costruire, con i pezzi base, un oggetto caratterizzato simultaneamente da possibilità di movimento, dì rotazione, di traslazione, di oscillazione e di interazione delle parti, tutti i suddetti sistemi falliscono. In fact, it is precisely with the attempt to build complex models that all the limits of a construction system emerge. Assuming you want to build, with the basic pieces, an object characterized simultaneously by the possibility of movement, rotation, translation, oscillation and interaction of the parts, all the above systems fail.

Come esempio, si consideri di voler realizzare un oggetto complesso come il cubo di Rubik: non c’è nessun modo di assemblare i pezzi base di un sistema di costruzioni Lego®, K’Nex® o Meccano® per realizzare la complessità dei meccanismi del cubo di Rubik. As an example, consider you want to make a complex object like the Rubik's cube: there is no way to assemble the basic pieces of a Lego®, K'Nex® or Meccano® construction system to realize the complexity of the mechanisms of the Rubik's cube.

Come sarà dimostrato in seguito, la presente invenzione introduce un sistema di costruzioni in grado, non solo di costruire strutture complesse come ad esempio un cubo di Rubik, ma i pezzi base conservano un tale livello di semplicità da poter essere compresi facilmente e da poter consentire un numero infinito di modelli di realizzazioni. As will be demonstrated below, the present invention introduces a construction system capable, not only of constructing complex structures such as a Rubik's cube, but the basic pieces retain such a level of simplicity that they can be easily understood and allow an infinite number of models of realizations.

Scopo principale della presente invenzione è quindi quello di fornire un sistema di costruzioni, basato su degli elementi strutturali modulari, avente degli elementi di base dì tipo semplice e caratterizzati da modalità di interazione elementari, in cui tali elementi di base possono essere connessi tra loro, tramite meccanismi ad incastro oppure tramite meccanismi a scorrimento o a rotazione, per andare a costituire delle strutture articolate e complesse. The main purpose of the present invention is therefore to provide a construction system, based on modular structural elements, having basic elements of a simple type and characterized by elementary interaction modes, in which these basic elements can be connected together, through interlocking mechanisms or through sliding or rotating mechanisms, to constitute articulated and complex structures.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di costruzioni in grado di realizzare delle strutture caratterizzate da possibilità di movimento, di rotazione, di traslazione, di oscillazione o di interazione delle parti. Another object of the present invention is to provide a construction system capable of making structures characterized by the possibility of movement, rotation, translation, oscillation or interaction of the parts.

Un ulteriore scopo è quello di permettere di costruire delle strutture che realizzino dei percorsi articolati per degli oggetti scorrevoli, tali percorsi presentando delle curve, degli anelli chiusi, degli incroci, delle diramazioni, delle variazioni di direzione o di orientamento. A further object is to allow the construction of structures which create articulated paths for sliding objects, such paths presenting curves, closed rings, crossings, branches, variations in direction or orientation.

Un altro scopo ancora è quello di permettere di costruire delle strutture rotanti accoppiate e degli elementi di connessione particolarmente adatti per trasmettere un moto rotatorio caratteristico. Yet another object is to allow the construction of coupled rotating structures and connecting elements particularly suitable for transmitting a characteristic rotary motion.

Un ulteriore scopo è quello di permettere di costruire degli oggetti misti, comprendenti strutture rotanti ed elementi di connessione, in grado di riprodurre il funzionamento di un cubo di Rubik. A further object is to allow the construction of mixed objects, comprising rotating structures and connecting elements, capable of reproducing the operation of a Rubik's cube.

Un altro scopo è quello di permettere di costruire degli oggetti complessi, comprendenti strutture rotanti ed elementi di connessione, in grado dì riprodurre il funzionamento di giochi di permutazione generalizzati. Another object is to allow the construction of complex objects, comprising rotating structures and connecting elements, capable of reproducing the operation of generalized permutation games.

Un ulteriore scopo ancora è quello di permettere di costruire degli oggetti complessi, tra loro accoppiati, in grado di cambiare posizione, orientamento, muoversi, traslare od oscillare l’uno rispetto all’altro. Yet another purpose is to allow the construction of complex objects, coupled together, capable of changing position, orientation, moving, translating or swinging with respect to each other.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un sistema di costruzioni ad elementi strutturali modulari, comprendente, come elementi base : Therefore, the specific object of the present invention is a construction system with modular structural elements, comprising, as basic elements:

un insieme di guide a forma cilindrica, ciascuna internamente cava ed avente una scanalatura sulla superficie esterna lungo tutto l’asse longitudinale ; una serie di pioli, ciascuno costituito da una barretta avente alle rispettive estremità un elemento sferico, in modo tale che : a set of cylindrical-shaped guides, each internally hollow and having a groove on the external surface along the entire longitudinal axis; a series of pegs, each consisting of a bar having a spherical element at its respective ends, so that:

la guida cilindrica presenta a sua volta, alle rispettive estremità, dei mezzi di connessione, cosicché un numero indefinito di guide possa essere connesso per andare a costituire una struttura articolata e complessa ; i pioli sono posizionati con una estremità vincolata, tramite l’elemento sferico, a muoversi all'interno della guida cilindrica, e di eventuali ulteriori guide ad essa connesse, e con l’altra estremità situata all’esterno, in modo tale da costituire elementi di articolazione e collegamento con altre strutture simili, e in modo tale che i suddetti pioli, presentino la possibilità di: un moto rotatorio rispetto al proprio asse ; un moto rotatorio rispetto all’asse trasversale ; ed un moto traslatorio rispetto alla direzione longitudinale della guida cilindrica. the cylindrical guide in turn has, at the respective ends, connection means, so that an indefinite number of guides can be connected to form an articulated and complex structure; the pegs are positioned with one end constrained, by means of the spherical element, to move inside the cylindrical guide, and any further guides connected to it, and with the other end located outside, so as to constitute elements of articulation and connection with other similar structures, and in such a way that the aforesaid pins present the possibility of: a rotary motion with respect to its own axis; a rotary motion with respect to the transverse axis; and a translational motion with respect to the longitudinal direction of the cylindrical guide.

La presente invenzione sarà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo secondo alcune forme di realizzazione preferite, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati in cui : The present invention will now be described for illustrative but not limitative purposes according to some preferred embodiments, with particular reference to the figures of the attached drawings in which:

la figura 1 è una vista in prospettiva di una struttura composta, costituita dall’assemblaggio di elementi di base del tipo guida a forma cilindrica 10a, 10b, 10c e da un serie di pioli 20a, 20b posizionati con una estremità vincolata a muoversi all'interno di detta guida cilindrica ; Figure 1 is a perspective view of a composite structure, consisting of the assembly of basic elements of the cylindrical-shaped guide type 10a, 10b, 10c and a series of pins 20a, 20b positioned with one end constrained to move to the interior of said cylindrical guide;

la figura 2 è una vista in prospettiva di un dettaglio dei mezzi di connessione 31, 32, 33, 41, 42, 43 situati alle rispettive estremità di due elementi di guida cilindrici 30, 40 ; figure 2 is a perspective view of a detail of the connection means 31, 32, 33, 41, 42, 43 located at the respective ends of two cylindrical guide elements 30, 40;

la figura 3 è una vista in prospettiva di un dettaglio di un piolo 20a con una estremità vincolata a muoversi all’interno di una guida cilindrica 10a ; Figure 3 is a perspective view of a detail of a peg 20a with one end constrained to move within a cylindrical guide 10a;

la figura 4 è una vista in prospettiva di un dettaglio di un piolo 45 con una variante nella forma che è costituita dall’aggiunta di un elemento cubico 50 ; Figure 4 is a perspective view of a detail of a peg 45 with a variant in the form which consists of the addition of a cubic element 50;

la figura 5 è una vista in prospettiva di un dettaglio di un piolo 51 con una variante nella forma che è costituita dall’aggiunta di un elemento cubico 55 e di un elemento parallelepipedo 56 ; Figure 5 is a perspective view of a detail of a peg 51 with a variant in the form which consists of the addition of a cubic element 55 and a parallelepiped element 56;

la figura 6 è una vista in prospettiva, laterale e frontale, di un elemento cilindrico 62 con la superficie superiore 64 chiusa, che riveste la funzione di lappo’’ nei confronti dell’estremità della guida 63 ; Figure 6 is a perspective view, side and front, of a cylindrical element 62 with the upper surface 64 closed, which plays the function of lappo '' towards the end of the guide 63;

la figura 7 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 10a con asse disposto in linea retta ; figure 7 is a perspective view of a cylindrical guide 10a with axis arranged in a straight line;

la figura 8 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 83 con asse disposto secondo una linea curva ; figure 8 is a perspective view of a cylindrical guide 83 with axis arranged along a curved line;

la figura 9 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 90 sagomata per realizzare un elemento di raccordo a due terminali di connessione 92, 93; figure 9 is a perspective view of a cylindrical guide 90 shaped to form a connecting element with two connection terminals 92, 93;

la figura 10 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 91 sagomata per realizzare un elemento di raccordo a tre terminali di connessione 94, 95, 96; Figure 10 is a perspective view of a cylindrical guide 91 shaped to form a connecting element with three connection terminals 94, 95, 96;

la figura 11 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 97 sagomata per realizzare un elemento di raccordo a quattro terminali di connessione 98, 99, 100, 101; Figure 11 is a perspective view of a cylindrical guide 97 shaped to form a connecting element with four connection terminals 98, 99, 100, 101;

la figura 12 è una vista in prospettiva di un elemento invertente 103 per i mezzi di connessione delle guide cilindriche ; Figure 12 is a perspective view of an inverting element 103 for the connecting means of the cylindrical guides;

la figura 13 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 85 sagomata per realizzare una rotazione laterale di 90° dell’asse di un piolo 87 in movimento nella stessa guida ; Figure 13 is a perspective view of a cylindrical guide 85 shaped to achieve a lateral rotation of 90 ° of the axis of a peg 87 moving in the same guide;

la figura 14 è una vista in prospettiva di una guida cilindrica 104 sagomata per realizzare una rotazione laterale completa di 360° dell'asse di un piolo in movimento nella stessa guida ; Figure 14 is a perspective view of a cylindrical guide 104 shaped to achieve a complete lateral rotation of 360 ° of the axis of a peg moving in the same guide;

la figura 15 è una vista in prospettiva di una struttura complessa 102, costituita da una serie di guide cilindriche ed una serie di pioli in modo tale da costituire un circuito all'interno del quale i pioli siano liberi di scorrere indefinitamente ; Figure 15 is a perspective view of a complex structure 102, consisting of a series of cylindrical guides and a series of pins in such a way as to constitute a circuit within which the pins are free to slide indefinitely;

la figura 16 è una vista in prospettiva di due guide 105 e 106 che presentano mezzi laterali di connessione 107 e 108 ed elementi di supporto 109, 110, 111 e 112 ; Figure 16 is a perspective view of two guides 105 and 106 which have lateral connection means 107 and 108 and support elements 109, 110, 111 and 112;

la figura 17 è una vista in prospettiva di due guide 105 e 106 agganciate lateralmente tramite un elemento di supporto 109 ; figure 17 is a perspective view of two guides 105 and 106 hooked laterally by means of a support element 109;

la figura 18 è una vista in prospettiva di due ulteriori guide 105 e 106 agganciate lateralmente tramite un elemento di supporto 109 ; figure 18 is a perspective view of two further guides 105 and 106 hooked laterally by means of a support element 109;

la figura 19 è una vista in prospettiva di una struttura rotante 124 comprendente una serie di guide cilindriche, una serie di pioli ed un elemento di bloccaggio ; Figure 19 is a perspective view of a rotating structure 124 comprising a series of cylindrical guides, a series of pins and a locking element;

la figura 20 è una vista in prospettiva di una struttura rotante 137 comprendente una serie di pioli ed un elemento di bloccaggio ; Figure 20 is a perspective view of a rotating structure 137 comprising a series of pins and a locking element;

la figura 21 è una vista in prospettiva di un dettaglio di una struttura rotante 137 nel punto di congiunzione tra piolo ed elemento di bloccaggio ; la figura 22 è una vista in prospettiva di una struttura costituita da sei ghiere 138, 139, 140, 141, 142, 143 collegate tra loro, alcune tramite pioli ed altre tramite mezzi laterali di connessione ; Figure 21 is a perspective view of a detail of a rotating structure 137 at the junction point between the pin and the locking element; Figure 22 is a perspective view of a structure consisting of six ring nuts 138, 139, 140, 141, 142, 143 connected to each other, some by means of pins and others by lateral connection means;

la figura 23 è una vista in prospettiva di un piolo 145 che presenta una barretta costituita da un elemento flessibile 146 ; figure 23 is a perspective view of a pin 145 which has a bar constituted by a flexible element 146;

la figura 24 è una vista in prospettiva di un piolo 147, che presenta un elemento di forma cilindrica 149 connesso all’estremità allocata all’interno della guida 148 ; Figure 24 is a perspective view of a peg 147, which has a cylindrical element 149 connected to the end located inside the guide 148;

la figura 25 è una vista in prospettiva di un meccanismo di snodo 152 applicato alle estremità di due pioli 150 e 151 ; Figure 25 is a perspective view of a joint mechanism 152 applied to the ends of two pins 150 and 151;

la figura 26 è una vista in prospettiva di un elemento toroidale 159 che incrocia altri due elementi a ghiera identici 157, 158 nella direzione perpendicolare al proprio piano di giacenza ; figure 26 is a perspective view of a toroidal element 159 which crosses two other identical ring elements 157, 158 in the direction perpendicular to its own storage plane;

la figura 27 è una vista in prospettiva di un telaio 169 di un cubo ; la figura 28 è una vista in prospettiva di un cubo 185 costituito da un telaio 169, una struttura a ghiere ed un insieme di 20 cubetti ; Figure 27 is a perspective view of a frame 169 of a cube; Figure 28 is a perspective view of a cube 185 consisting of a frame 169, a ring nut structure and a set of 20 cubes;

la figura 29 è una vista in prospettiva di una struttura cubica 187 costituita da guide cilindriche, ed una serie di pioli posizionati con una estremità all'interno di tali guide cilindriche e con l’altra estremità connessi al vertice di un’ulteriore struttura a cubo. figure 29 is a perspective view of a cubic structure 187 consisting of cylindrical guides, and a series of pegs positioned with one end inside said cylindrical guides and with the other end connected to the vertex of a further cube structure .

Si vuole sottolineare come nel seguito saranno illustrate, a titolo esemplificativo, ma non limitativo, soltanto alcune delle possibili forme di realizzazione della presente invenzione, essendo possibile descriverne molte altre sulla base delle particolari soluzioni tecniche individuate. It should be emphasized that in the following, only some of the possible embodiments of the present invention will be illustrated, by way of non-limiting example, it being possible to describe many others on the basis of the particular technical solutions identified.

Nella figura 1 è illustrata una struttura composta, costituita dall'assemblaggio di elementi di base del tipo guida a forma cilindrica 10a, 10b, 10c e da un serie di pioli 20a, 20b. Ognuno di tali pioli, per esempio il piolo 20a, è costituito da una barretta 21 avente alle rispettive estremità un elemento sferico 22 e 23. Gli elementi di guida cilindrica 10a, 10b, 10c presentano al loro interno una cavità 16, anch’essa di forma cilindrica e coassiale, di diametro pari al diametro di uno degli elementi sferici 23 situati all’estremità del suddetto piolo 20a. Figure 1 illustrates a compound structure, consisting of the assembly of basic elements of the cylindrical-shaped guide type 10a, 10b, 10c and a series of pins 20a, 20b. Each of these pegs, for example the peg 20a, consists of a bar 21 having a spherical element 22 and 23 at its respective ends. The cylindrical guide elements 10a, 10b, 10c have inside them a cavity 16, also of cylindrical and coaxial shape, having a diameter equal to the diameter of one of the spherical elements 23 located at the end of the aforementioned pin 20a.

Inoltre, gli elementi di guida cilindrica 10a, 10b, 10c presentano sulla superficie laterale esterna una scanalatura 11, disposta lungo tutta la direzione longitudinale, di larghezza pari alla dimensione trasversale di una delle suddette barrette 21 del piolo 20a. Considerando una forma di realizzazione in cui tali barrette 21 siano anch’esse di forma cilindrica, allora la larghezza della scanalatura 11 sarebbe pari al diametro di base di ciascuna barretta 21. Furthermore, the cylindrical guide elements 10a, 10b, 10c have on the external lateral surface a groove 11, arranged along the entire longitudinal direction, of a width equal to the transversal dimension of one of the aforementioned bars 21 of the pin 20a. Considering an embodiment in which these bars 21 are also cylindrical in shape, then the width of the groove 11 would be equal to the base diameter of each bar 21.

Con tali premesse, è evidente come sia possibile posizionare il piolo 20a con una estremità 23 vincolata all'interno della guida cilindrica 10a, con la barretta 21 che fuoriesce dalla scanalatura 11 e l’altra estremità 22 situata completamente all’esterno. Analogamente per il piolo 20b e per un numero indefinito di ulteriori pioli, tutti posizionati con una estremità all'interno della rispettiva guida cilindrica e l’altra situata all’esterno. With these premises, it is clear how it is possible to position the peg 20a with one end 23 constrained within the cylindrical guide 10a, with the bar 21 coming out of the groove 11 and the other end 22 located completely outside. Similarly for the peg 20b and for an indefinite number of further pegs, all positioned with one end inside the respective cylindrical guide and the other located outside.

Ognuna di tati guide cilindriche, per esempio la guida 10a, presenta alle proprie estremità dei mezzi di connessione 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, cosicché un numero indefinito di guide 10a, 10b, 10c possa essere connesso per andare a costituire una struttura articolata e complessa. I pioli 20a, 20b sono liberi di muoversi lungo l'intera struttura, senza soluzione di continuità, mantenendo la propria estremità vincolata all'interno della rispettiva guida. Come mezzi di connessione possono essere utilizzate soluzioni di vario genere. In questa forma di realizzazione i mezzi di connessione sono costituiti da elementi ad incastro, costituiti da sporgenze 12, 13, 14, 15 e sedi di congiunzione 17, 18, 19 aventi forma complementare, disposti secondo la direzione longitudinale rispetto alla suddetta guida cilindrica 10a, in corrispondenza del bordo di ciascuna rispettiva estremità. Naturalmente, le posizioni delle sporgenze e delle sedi di congiunzione sono complementari sulle rispettive estremità della guida, in modo tale da realizzare efficacemente il meccanismo ad incastro e di congiunzione tra elementi distinti. In figura 2 è illustrato un dettaglio di tali mezzi di connessione, avendo evidenziato soltanto alcuni degli elementi presenti per mantenere una chiarezza di esposizione. L’elemento di guida cilindrica 30 presenta le sporgenze 31 e 33 e la sede di congiunzione 32, mentre l'elemento di guida cilindrica 40 presenta la sporgenza 42 e le sedi di congiunzione 41 e 43. Avvicinando tra loro le rispettive estremità delle guide 30, 40 le sporgenze si avvicineranno a loro volta alle rispettive sedi di congiunzione, seguendo la direzione indicata dalle rispettive frecce. Più in particolare la sporgenza 31 andrà ad inserirsi nella sede 41, la sporgenza 42 nella sede 32 e la sporgenza 33 nella sede 43, avvicinandosi sempre di più finché le due guide 30 e 40 non andranno a formare un blocco unico e solidale. Each of these cylindrical guides, for example the guide 10a, has at its ends some connection means 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, so that an indefinite number of guides 10a, 10b, 10c can be connected to go to constitute an articulated and complex structure. The pegs 20a, 20b are free to move along the entire structure, without solution of continuity, keeping their end constrained inside the respective guide. Various types of solutions can be used as connection means. In this embodiment, the connection means consist of interlocking elements, consisting of projections 12, 13, 14, 15 and junction seats 17, 18, 19 having a complementary shape, arranged in the longitudinal direction with respect to the aforementioned cylindrical guide 10a , at the edge of each respective end. Naturally, the positions of the projections and of the joining seats are complementary on the respective ends of the guide, so as to effectively realize the interlocking and joining mechanism between distinct elements. Figure 2 illustrates a detail of these connection means, having highlighted only some of the elements present to maintain clarity of display. The cylindrical guide element 30 has the projections 31 and 33 and the joining seat 32, while the cylindrical guide element 40 has the projection 42 and the joining seats 41 and 43. Bringing the respective ends of the guides 30 together , 40 the projections will in turn approach the respective junction seats, following the direction indicated by the respective arrows. More specifically, the projection 31 will fit into the seat 41, the projection 42 into the seat 32 and the projection 33 into the seat 43, getting closer and closer until the two guides 30 and 40 form a single and integral block.

In figura 3 è illustrato in dettaglio uno dei suddetti pioli 20a, vincolato a muoversi seguendo la guida 10a quasi come se questa fosse un "binario". E’ interessante notare come, con la soluzione proposta, pur essendo il piolo 20a legato attraverso la propria estremità sferica 23 alla guida 10a, conservi tuttavia un certo numero di gradi di libertà di movimento. In particolare, i vincoli fisici introdotti permettono comunque al piolo 10a : un moto rotatorio I, in senso orario oppure antiorario, intorno al proprio asse 24 ; un moto rotatorio II, in senso orario oppure antiorario, intorno all’asse trasversale 25 ; ed un moto traslatorio III, in avanti oppure indietro, nella direzione longitudinale lungo la guida cilindrica 10a. In seguito, saranno descritte alcune varianti sulla forma di detto piolo 20a , ed alcune soluzioni tecniche specifiche atte a limitare, oppure ad impedire del tutto, uno o più dei suddetti gradi di libertà. Tutto questo al fine di poter particolarizzare la presente invenzione con ulteriori forme di realizzazione. Figure 3 illustrates in detail one of the aforesaid pegs 20a, constrained to move following the guide 10a almost as if this were a "track". It is interesting to note how, with the proposed solution, although the peg 20a is tied through its spherical end 23 to the guide 10a, it nevertheless retains a certain number of degrees of freedom of movement. In particular, the physical constraints introduced in any case allow the pin 10a: a rotary motion I, clockwise or counterclockwise, around its own axis 24; a rotary motion II, clockwise or counterclockwise, around the transverse axis 25; and a translational motion III, forward or backward, in the longitudinal direction along the cylindrical guide 10a. Hereinafter, some variations on the shape of said pin 20a will be described, and some specific technical solutions suitable for limiting, or completely preventing, one or more of the aforementioned degrees of freedom. All this in order to be able to particularize the present invention with further embodiments.

Nella figura 4, per esempio, è rappresentato in dettaglio un piolo 45, simile a quelli descritti in precedenza, avente però una variante nella forma. Esso infatti presenta, alla base della barretta 57, un elemento cubico 50, quale elemento di congiunzione con l’elemento sferico 49. L’elemento sferico 49, come in precedenza, è posto all'interno della guida cilindrica 48. L’elemento cubico 50 è inserito nella scanalatura 58, con le facce laterali direttamente poste a contatto con il bordo della scanalatura stessa 58, in modo tale da impedire la rotazione del piolo 45 intorno al proprio asse 46. Con il vincolo cinematico così introdotto, il piolo 45 può muoversi unicamente secondo : un moto rotatorio li, in senso orario oppure antiorario, intorno all’asse trasversale 47 ; ed un moto traslatorio III, in avanti oppure indietro, nella direzione longitudinale lungo la guida cilindrica 48. In Figure 4, for example, a pin 45 is shown in detail, similar to those described above, but having a variant in shape. In fact, it has, at the base of the bar 57, a cubic element 50, as an element of conjunction with the spherical element 49. The spherical element 49, as previously, is placed inside the cylindrical guide 48. The cubic element 50 is inserted in the groove 58, with the lateral faces placed directly in contact with the edge of the groove 58 itself, in such a way as to prevent rotation of the pin 45 around its axis 46. With the kinematic constraint thus introduced, the pin 45 can moving solely according to: a rotary motion l, clockwise or counterclockwise, around the transverse axis 47; and a translatory motion III, forward or backward, in the longitudinal direction along the cylindrical guide 48.

Nella figura 5, è illustrata una ulteriore variante nella forma dei pioli rispetto a come sono stati descritti finora. Infatti, il piolo 51 presenta, analogamente al precedente, un elemento cubico 55 congiunto e situato immediatamente sopra all'elemento sferico 54, ma si differenzia per l’ulteriore elemento parallelepipedo 56, connesso a sua volta a detto elemento cubico 55, e con la funzione di “chiudere” rispetto alla scanalatura 59. Infatti il parallelepipedo 56 è situato con lo spessore all’esterno rispetto alla guida cilindrica 53, ed è caratterizzato da dimensioni in lunghezza e profondità che risultano maggiori sia rispetto al diametro della barretta 60 del piolo 51, e sia rispetto alla larghezza della scanalatura 59, impedendo così l’effetto “leva” sull’elemento sferico 54, ed evitando quindi ogni moto rotatorio intorno all’asse 61. Di conseguenza il piolo 51, con l’ulteriore vincolo cinematico qui introdotto, è libero di muoversi unicamente secondo un moto traslatorio III, in avanti oppure indietro, nella direzione longitudinale lungo la guida cilindrica 53. Da quanto descritto finora, appare evidente come sia possibile incastrare un numero indefinito di elementi 10a, 10b e 10c per andare a costituire una struttura complessa. Tali elementi rappresentano una guida, o un “binario”, per un possibile percorso di un numero indefinito di pioli 20a, 20b posizionati così come è stato descritto in precedenza. Affinchè, ciascun piolo, giunto nella posizione all'estremità di una guida cilindrica non cada al di fuori di essa, e quindi fuoriesca dalla struttura, è necessario introdurre un nuovo elemento che abbia la funzione di fine-corsa per ciascun piolo. In figure 5, a further variant in the shape of the pegs is shown with respect to how they have been described up to now. In fact, the peg 51 has, similarly to the previous one, a cubic element 55 joined and located immediately above the spherical element 54, but it differs for the further parallelepiped element 56, connected in turn to said cubic element 55, and with the function of "closing" with respect to the groove 59. In fact, the parallelepiped 56 is located with the thickness outside the cylindrical guide 53, and is characterized by dimensions in length and depth which are greater than both the diameter of the bar 60 of the peg 51 , and with respect to the width of the groove 59, thus preventing the "lever" effect on the spherical element 54, and thus avoiding any rotary motion around the axis 61. Consequently, the pin 51, with the additional kinematic constraint introduced here , is free to move only according to a translatory motion III, forwards or backwards, in the longitudinal direction along the cylindrical guide 53. From what has been described so far, it appears it is evident how it is possible to fit an indefinite number of elements 10a, 10b and 10c to form a complex structure. These elements represent a guide, or a "track", for a possible path of an indefinite number of pins 20a, 20b positioned as described above. In order that each pin, having reached the position at the end of a cylindrical guide, does not fall out of it, and therefore come out of the structure, it is necessary to introduce a new element which has the function of end-of-stroke for each pin.

Tale elemento si ottiene introducendo una lieve modifica nella forma di uno dei suddetti elementi cilindrici 10a, 10b e 10c così come è illustrato nella figura 6. L’elemento cilindrico 62 presenta la superficie superiore 64 chiusa, in modo tale da svolgere efficacemente la funzione di “tappo” nei confronti dell'estremità della guida 63. Lo stesso elemento 62 presenta, in corrispondenza del bordo sul lato inferiore aperto, dei mezzi di connessione che permettono la congiunzione con una guida 63 in un blocco solidale unico. Tale meccanismo di congiunzione è illustrato più chiaramente nella vista laterale di figura 6(b) e nelle viste frontali (in direzioni opposte) di figura 6(c), dove sono visibili le sporgenze 65, 66 e 67 dell’elemento di fine-corsa 62 che si vanno ad inserire nelle rispettive sedi 68, 69 e 70 situate all’estremità della guida 63. Simultaneamente, le sporgenze 71, 72, 73, 74 della guida 63 si vanno ad inserire, invece, nelle rispettive sedi 78, 77, 76, 75 dell’elemento di fine-corsa 62. In questo modo le due parti risultano perfettamente incastrate ed impediscono che un piolo possa andare a cadere fuori dalla struttura. This element is obtained by introducing a slight modification in the shape of one of the aforementioned cylindrical elements 10a, 10b and 10c as illustrated in Figure 6. The cylindrical element 62 has the upper surface 64 closed, so as to effectively perform the function of "Plug" towards the end of the guide 63. The same element 62 has, in correspondence with the edge on the lower open side, connection means which allow the connection with a guide 63 in a single integral block. This connection mechanism is illustrated more clearly in the side view of figure 6 (b) and in the front views (in opposite directions) of figure 6 (c), where the protrusions 65, 66 and 67 of the limit-switch element are visible 62 which are inserted in the respective seats 68, 69 and 70 located at the end of the guide 63. Simultaneously, the projections 71, 72, 73, 74 of the guide 63 are instead inserted in the respective seats 78, 77, 76, 75 of the end-of-stroke element 62. In this way the two parts are perfectly interlocked and prevent a pin from falling out of the structure.

Anche se non è esplicitamente illustrato, è chiaro che un’altra possibile forma dell’elemento 62 è quella in cui le posizioni delle sporgenze 65, 66 e 67 siano invertite con quelle delle sedi di congiunzione 75, 76, 77, 78, in modo tale da potersi connettere all’estremità opposta della guida 63. Even if it is not explicitly illustrated, it is clear that another possible shape of the element 62 is that in which the positions of the projections 65, 66 and 67 are reversed with those of the joining seats 75, 76, 77, 78, so such that it can be connected to the opposite end of the guide 63.

Una volta compreso il meccanismo di base che permette di costruire strutture di guide cilindriche, all’interno delle quali possano muoversi una serie di pioli, è possibile individuare delle varianti nelle forme dei singoli elementi per poter specializzare al meglio le varie strutture realizzabili a seconda delle esigenze specifiche. Once the basic mechanism that allows the construction of cylindrical guide structures to be built, within which a series of pegs can move, it is possible to identify variants in the shapes of the individual elements in order to better specialize the various structures that can be created depending on the specific needs.

In figura 7 è illustrata nuovamente una guida 10a nella sua forma cilindrica di base, avente un asse rettilineo 79, una scanalatura longitudinale 80 e dei mezzi di connessione situati in corrispondenza delle rispettive estremità 81 e 82. Nella variante di figura 8, la guida 83 presenta un asse curvilineo secondo un arco di cerchio costruito rispetto ad un punto esterno P e ad un angolo Θ. Figure 7 shows again a guide 10a in its basic cylindrical shape, having a straight axis 79, a longitudinal groove 80 and connection means located at the respective ends 81 and 82. In the variant of figure 8, the guide 83 it has a curvilinear axis according to an arc of a circle constructed with respect to an external point P and an angle Θ.

Una serie di elementi 83 di questo tipo, connessi ad elementi rettilinei 10a come quelli già visti, risulta particolarmente adatta per realizzare dei percorsi più articolati, introducendo un certo numero di curve, oppure, nel caso che siano utilizzati esclusivamente elementi curvi 83, dei percorsi circolari chiusi ad anello. A series of elements 83 of this type, connected to straight elements 10a such as those already seen, is particularly suitable for creating more articulated paths, introducing a certain number of curves, or, if only curved elements 83 are used, paths circular closed rings.

Anche se non è esplicitamente illustrato, è evidente che appartengono a questo insieme di varianti, tutti quegli elementi curvi costruiti con posizione differente del centro P e con un angolo Θ diverso. Even if it is not explicitly illustrated, it is evident that all those curved elements constructed with a different position of the center P and with a different angle Θ belong to this set of variants.

Per esempio, con un angolo Θ pari a 30° sono necessari 12 pezzi per costituire un anello chiuso. Invece, con un angolo Θ pari a 45° ne sono sufficienti 8. Altre forme di realizzazione dello stesso elemento 83 possono presentare la curvatura rivolta verso sinistra, oppure rivolta verso l’alto o verso il basso. Anche la scelta della posizione della scanalatura 84 può generare nuove varianti per tale elemento curvo 83. Scegliendo ad esempio una scanalatura longitudinale disposta secondo direzioni radiali alternative rispetto all’asse del cilindro, si potranno realizzare dei percorsi per i pioli caratterizzati da inclinazioni laterali differenti rispetto alla direzione del moto traslatorio III. For example, with an angle Θ equal to 30 °, 12 pieces are needed to make up a closed loop. Instead, with an angle Θ equal to 45 ° 8 are sufficient. Other embodiments of the same element 83 may have the curvature facing left, or facing upwards or downwards. The choice of the position of the groove 84 can also generate new variants for this curved element 83. By choosing, for example, a longitudinal groove arranged in alternative radial directions with respect to the cylinder axis, it is possible to create paths for the rungs characterized by different lateral inclinations with respect to to the direction of the translatory motion III.

Nelle figure 13 e 14 questo concetto è meglio illustrato in una sua forma più estrema. In Figures 13 and 14 this concept is best illustrated in its more extreme form.

In figura 13 il piolo 87, sagomato in modo da avere un vincolo ad un solo grado di libertà, inizia il suo moto traslatorio nella guida 86 in posizione verticale. Seguendo il suo percorso obbligato secondo la scanalatura 88 esso compie una rotazione in senso orario di 90° fino ad arrivare nella posizione finale in posizione orizzontale. Quindi, la scanalatura 88, opportunamente sagomata sulla superficie della guida cilindrica 86, è in grado di orientare la posizione del piolo 87 in ogni istante lungo il suo percorso. In figura 14 è evidenziato, ad esempio, come un profilo elicoidale di tale scanalatura 88 sia in grado di far eseguire ad un piolo 87, lungo il suo moto traslatorio, una intera rotazione di 360° intorno all'asse del cilindro 89 fino a farlo arrivare, alla fine del suo percorso, di nuovo in posizione verticale. In Figure 13, the pin 87, shaped in such a way as to have a constraint with a single degree of freedom, begins its translational motion in the guide 86 in a vertical position. Following its obligatory path along the groove 88, it rotates clockwise by 90 ° until it reaches the final position in the horizontal position. Therefore, the groove 88, suitably shaped on the surface of the cylindrical guide 86, is able to orient the position of the pin 87 at any moment along its path. Figure 14 shows, for example, how a helical profile of this groove 88 is able to make a peg 87, along its translational motion, perform a full 360 ° rotation around the axis of the cylinder 89 until it arrive, at the end of its path, again in a vertical position.

Come è stato già accennato, gli elementi finora introdotti permettono di costruire delle strutture complesse che funzionano come guide per il percorso di una serie di pioli. Affinchè tali percorsi siano ulteriormente articolati ed adattabili a diversi tipi di esigenze, gli elementi a guida cilindrica sono ulteriormente spedalizzati secondo altre varianti. As has already been mentioned, the elements introduced so far allow the construction of complex structures that function as guides for the path of a series of rungs. In order that these paths are further articulated and adaptable to different types of needs, the cylindrical guide elements are further hospitalized according to other variants.

Nelle figure 9, 10 ed 11, sono presentati degli esempi di come la forma delle guide dlindriche possa essere sagomata per andare a costituire degli elementi di raccordo nella struttura. Tali elementi di raccordo permettono di introdurre degli incrod nel percorso dei pioli con possibili alternative nelle direzioni da seguire. Nella figura 9, la guida 90 permette una semplice variazione di percorso verso destra secondo una curva a gomito. Tale elemento presenta due cosiddetti terminali di connessione, un terminale 92 ed un terminale 93. Più interessante è il caso della figura 10 dove l’elemento di raccordo 91 presenta tre terminali 94, 95 e 96 ai quali possono essere connessi tutti gli elementi-guida di vario tipo già descritti finora. Il percorso di un piolo proveniente dal terminale 94 potrà dirigersi indifferentemente verso il terminale 95 oppure verso il terminale 96. Figures 9, 10 and 11 show examples of how the shape of the cylindrical guides can be shaped to form connecting elements in the structure. These connecting elements allow to introduce incrods in the path of the rungs with possible alternatives in the directions to follow. In Figure 9, the guide 90 allows a simple path variation towards the right according to an elbow curve. This element has two so-called connection terminals, a terminal 92 and a terminal 93. More interesting is the case of figure 10 where the connecting element 91 has three terminals 94, 95 and 96 to which all the guide elements can be connected of various types already described so far. The path of a peg coming from the terminal 94 can go indifferently towards the terminal 95 or towards the terminal 96.

Analogamente, l’elemento di raccordo 97, con i quattro terminali 98, 99, 100 e 101, permette, ad un piolo proveniente dal 98, tre possibili alternative, dirìgendosi verso il 99, verso il 100, oppure verso il 101. Tra gli elementi di raccordo è compreso anche l’elemento invertente 103 rappresentato in figura 12. Questo elemento è stato esplicitamente previsto per tutti quei casi in cui sia necessario invertire la posizione dei mezzi di connessione all’estremità delle guide cilindriche, caso che potrebbe presentarsi per molteplici ragioni. E’ evidente che, anche se non esplicitamente illustrati, sono parte di questa invenzione anche elementi di raccordo aventi forme diverse e che possono servire allo stesso scopo. Per esempio, sono possibili elementi con terminali disposti seconde direzioni ed angolazioni alternative, tutti sullo stesso piano o su piani distinti, in numero di due, tre, o maggiore di tre. Similarly, the connecting element 97, with the four terminals 98, 99, 100 and 101, allows a pin coming from 98, three possible alternatives, going towards 99, towards 100, or towards 101. Among the connecting elements also includes the inverting element 103 shown in figure 12. This element has been explicitly provided for all those cases in which it is necessary to invert the position of the connection means at the end of the cylindrical guides, a case that could occur for many reasons. It is clear that, even if not explicitly illustrated, connecting elements having different shapes and which can serve the same purpose are also part of this invention. For example, elements with terminals arranged in second directions and alternative angles are possible, all on the same plane or on distinct planes, in number of two, three, or greater than three.

Come esempio illustrativo di come sia possibile costruire delle strutture complesse sulla base degli elementi descrìtti finora, si faccia ora riferimento alla figura 15.1n essa è rappresentata una struttura complessa 102, costituita da una serie di guide cilindriche di vario tipo tra quelle illustrate in precedenza (p.es. 10a, 83, 90) ed una serie di pioli sìmili a quelli del tipo 51, in modo tale da costituire un circuito all’interno del quale i pioli siano liberi di scorrere indefinitamente. As an illustrative example of how it is possible to construct complex structures on the basis of the elements described so far, reference is now made to figure 15.1, a complex structure 102 is represented, consisting of a series of cylindrical guides of various types among those illustrated above ( e.g. 10a, 83, 90) and a series of pins similar to those of type 51, in such a way as to constitute a circuit within which the pins are free to slide indefinitely.

Nella figura 16 sono illustrate delle ulteriori guide cilindriche 105 e 106 che presentano una ulteriore variante nella forma, essendo provviste di rispettivi mezzi laterali di connessione 107 e 108 che permettono l’aggancio di mezzi di supporto 109, 110, 111, 112 di diverso tipo. Figure 16 illustrates further cylindrical guides 105 and 106 which have a further variant in shape, being provided with respective lateral connection means 107 and 108 which allow the coupling of support means 109, 110, 111, 112 of different types .

L’elemento di supporto 109, per esempio, presenta delle sporgenze laterali 113, 114, 115 e 116 che vanno ad inserirsi perfettamente nelle rispettive sedi 117, 118, 119, e 120 situate sulla superficie laterale della guida 106. Analogamente, delle sporgenze laterali analoghe situate sul lato opposto dell’elemento 109 vanno ad inserirsi nelle rispettive sedi della superficie laterale della guida 105. The support element 109, for example, has lateral projections 113, 114, 115 and 116 which fit perfectly into the respective seats 117, 118, 119, and 120 located on the lateral surface of the guide 106. Similarly, some lateral projections similar ones located on the opposite side of the element 109 fit into the respective seats of the lateral surface of the guide 105.

Ogni guida 105 e 106 può presentare dei mezzi laterali di connessione, come quelli illustrati 107 e 108, anche sulla parte inferiore, in modo tale che i suddetti elementi di supporto 112 possano mantenere dette guide 105 e 106 al tempo stesso agganciate, distanziate e parallele tra loro. Elementi di supporto come quelli 110 e 111 sono particolarmente adatti per agganciare le guide laterali lateralmente e mantenerle sollevate rispetto al suolo. Each guide 105 and 106 can have lateral connection means, such as those shown 107 and 108, also on the lower part, so that the aforementioned support elements 112 can keep said guides 105 and 106 at the same time hooked, spaced and parallel between them. Support elements such as those 110 and 111 are particularly suitable for hooking the lateral guides laterally and keeping them raised with respect to the ground.

I mezzi laterali di connessione 107 e 108 possono essere ricavati direttamente sulla superficie delle guide 105 e 106 realizzando dei fori appropriati, aventi una forma geometrica complementare a quella delle protuberanze 113, 114, 115 e 116, andando a costituire delle opportune sedi di aggancio. In questo modo, la congiunzione ad incastro tra le sporgenze laterali 113, 114, 115 e 116 e le rispettive sedi 117, 118, 119, e 120 determinerà la connessione dei due pezzi 109 e 106 in un blocco unico e solidale. The lateral connection means 107 and 108 can be obtained directly on the surface of the guides 105 and 106 by making appropriate holes, having a geometric shape complementary to that of the protuberances 113, 114, 115 and 116, forming suitable coupling seats. In this way, the interlocking connection between the lateral projections 113, 114, 115 and 116 and the respective seats 117, 118, 119, and 120 will determine the connection of the two pieces 109 and 106 in a single and integral block.

Meccanismi di questo tipo permettono di realizzare delle strutture come quelle indicate nelle figure 17 e 18 dove delle guide sono agganciate lateralmente per permettere lo scorrimento simultaneo di rispettivi pioli secondo direziqni distinte. Come sarà meglio descritto in seguito, strutture basate su elementi di questo tipo permettono delle soluzioni particolarmente originali ed innovative che sono alla base del sistema della presente invenzione. Mechanisms of this type make it possible to create structures such as those indicated in figures 17 and 18 where guides are hooked laterally to allow the simultaneous sliding of respective pins in different directions. As will be better described below, structures based on elements of this type allow particularly original and innovative solutions which form the basis of the system of the present invention.

Nella figura 19 è illustrata una ulteriore struttura rotante 124, costituita dall’assemblaggio di una serie di pezzi come quelli descritti finora, che introduce ulteriori livelli di complessità e di articolazione nel sistema di costruzioni. La struttura rotante 124 funziona a tutti gli effetti come una ruota centrata sull’asse 125. Essa comprende : una ghiera toroidale 126, costituita dalla connessione di una serie di elementi a guida cilindrica, una serie di pioli 128, 129, 130, 131, 132, 133 disposti con il rispettivo asse diretto radialmente verso il centro di rotazione 134, un elemento bloccante 135, ed un piolo di riferimento 136. I pioli 128, 129, 130, 131, 132, 133 presentano una estremità vincolata a muoversi all’interno di detta ghiera toroidale 126, ed un’altra estremità agganciata a detto elemento bloccante 135, in modo tale che detta ghiera toroidale 126, tramite lo scorrimento di detti pioli 128, 129, 130, 131, 132, 133, sia libera di ruotare intorno all’asse 125. Figure 19 illustrates a further rotating structure 124, consisting of the assembly of a series of pieces such as those described so far, which introduces further levels of complexity and articulation in the construction system. The rotating structure 124 functions in all respects as a wheel centered on the axis 125. It comprises: a toroidal ring 126, consisting of the connection of a series of cylindrical guide elements, a series of pins 128, 129, 130, 131, 132, 133 arranged with the respective axis directed radially towards the center of rotation 134, a locking element 135, and a reference pin 136. The pins 128, 129, 130, 131, 132, 133 have one end constrained to move to the inside of said toroidal ring 126, and another end hooked to said locking element 135, so that said toroidal ring 126, through the sliding of said pins 128, 129, 130, 131, 132, 133, is free to rotate around axis 125.

Il piolo di riferimento 136 presenta una estremità agganciata alla parte centrale di detto elemento bloccante 135, ed un’altra estremità libera, in modo tale da poter ruotare intorno al proprio asse, che coincide con l’asse di rotazione 125. The reference peg 136 has one end hooked to the central part of said locking element 135, and another free end, so that it can rotate around its own axis, which coincides with the rotation axis 125.

Pensando per analogia, quindi, alla struttura rotante 124 come se fosse la “ruota di una biadetta”, i pioli rappresenterebbero i “raggi”, la ghiera il “copertone”, ed il piolo di riferimento sarebbe il “perno” di rotazione della ruota. L’analogia comunque non rispecchierebbe perfettamente le possibilità di movimento dqi pezzi descritti finora in quanto, oltre alla rotazione intorno al “perno”, nella struttura rotante 124 esisterebbe la possibilità di scorrimento del “copertone” rispetto ai “raggi”. Thinking by analogy, therefore, of the rotating structure 124 as if it were the "wheel of a biadetta", the pegs would represent the "spokes", the ring nut the "tire", and the reference peg would be the "pivot" for the rotation of the wheel . However, the analogy would not perfectly reflect the movement possibilities of the pieces described so far since, in addition to the rotation around the "pivot", in the rotating structure 124 there would be the possibility of sliding the "tire" with respect to the "spokes".

Affinchè il movimento dei pioli sia coerente con la struttura, è importante specificare che questi devono essere almeno del tipo 45 introdotto in figura 4. Infatti, la presenza dell’elemento cubico 50, posto su una estremità delia barretta 57, è strettamente necessario per poter incastrare perfetamente ogni piolo sull'elemento bloccante 135. Inoltre, lo stesso elemento 50 deve essere presenta anche sull’altra estremità della barretta 57, quale requisito indispensabile per poter avere uno scorrimento lineare dei pioli rispeto alla ghiera toroidale 126. Nella figura 21 è evidenziato in maggior detaglio come l’elemento cubico 50 posto alla base della barretta 52 sia in grado di bloccare ogni movimento rotatorio di un piolo intorno al proprio asse. Nella figura 20 il piolo di riferimento 136 è sagomato anch’esso con un elemento cubico 50 posto alla base della barretta 57 per bloccare ogni movimento rotatorio intorno al proprio asse. In questo modo, la strutura complessiva 137 si muove insieme al piolo 136 come se fosse un blocco unico. In order for the movement of the pegs to be consistent with the structure, it is important to specify that these must be at least of the type 45 introduced in figure 4. In fact, the presence of the cubic element 50, placed on one end of the bar 57, is strictly necessary in order to fit each peg perfectly onto the locking element 135. Furthermore, the same element 50 must also be present on the other end of the bar 57, as an indispensable requirement in order to have a linear sliding of the pegs with respect to the toroidal ring 126. Figure 21 shows in greater detail how the cubic element 50 placed at the base of the bar 52 is able to block any rotary movement of a peg around its own axis. In figure 20 the reference peg 136 is also shaped with a cubic element 50 placed at the base of the bar 57 to block any rotary movement around its axis. In this way, the overall structure 137 moves together with the peg 136 as if it were a single block.

L'insieme di elementi a ghiera e di meccanismi di congiunzione come quelli descritti in precedenza permete la realizzazione di struture maggiormente articolate e complesse. In figura 22 è presentato l’esempio di una strutura costituita da sei ghiere 138, 139, 140, 141, 142, 143 collegate tra loro. Le ghiere centrali 139, 140 e 141, 142 sono connesse a due a due tramite mezzi laterali di connessione analoghi a quelli già descritti in precedenza. Le ghiere 138, 139 così come le 140, 141 e le 142, 143 sono connesse tra loro tramite pioli che hanno un’estremità all’interno di una ghiera e l’altra estremità all’interno di un’altra ghiera. Le ghiere sono orientate in modo da avere le rispettive scanalature superficiali disposte luna di fronte all’altra. In questo modo, i pioli illustrati costituiscono degli elementi di connessione che mantengono collegate una ghiera all’altra e, al tempo stesso, ne permettono la rotazione intorno ad un asse trasversale comune. Una struttura di questo tipo è in grado di introdurne, nel sistema di costruzioni, dei meccanismi di rotazione complessi. The set of ring nut elements and joining mechanisms such as those described above allows the creation of more articulated and complex structures. Figure 22 shows the example of a structure consisting of six ring nuts 138, 139, 140, 141, 142, 143 connected to each other. The central ring nuts 139, 140 and 141, 142 are connected two by two by lateral connection means similar to those already described previously. The rings 138, 139 as well as the 140, 141 and 142, 143 are connected to each other by means of pegs that have one end inside a ring nut and the other end inside another ring nut. The ferrules are oriented so as to have their respective surface grooves arranged one in front of the other. In this way, the pegs illustrated constitute connection elements that keep one ring nut connected to the other and, at the same time, allow it to rotate around a common transverse axis. A structure of this type is capable of introducing complex rotation mechanisms into the construction system.

Al fine di aumentare le possibilità offerte dagli elementi di base per costruire strutture articolate e flessibili, i suddetti pioli possono essere specializzati con ulteriori forme di realizzazione. In figura 23, per esempio, un piolo 145 presenta una barretta costituita da un elemento flessibile 146, per esempio a molla, particolarmente adatto per introdurre un margine di tolleranza nel caso che una congiunzione non sia perfettamente allineata. Un’altra possibilità introdotta dall’elemento flessibile 146 è quella di far descrivere alla struttura, tramite un’azione di compressione, trazione, flessione o torsione, un moto ondulatorio caratteristico. In order to increase the possibilities offered by the basic elements for constructing articulated and flexible structures, the aforementioned pegs can be specialized with further embodiments. In figure 23, for example, a pin 145 has a bar constituted by a flexible element 146, for example with a spring, particularly suitable for introducing a tolerance margin in the event that a junction is not perfectly aligned. Another possibility introduced by the flexible element 146 is that of having the structure describe a characteristic wave motion by means of a compression, traction, bending or torsion action.

Nella figura 24 è descritta una forma alternativa del piolo 147, che presenta un elemento di forma cilindrica 149 connesso all’estremità allocata all’interno delia guida 148, avente dimensioni tali da poter scorrere liberamente lungo la direzione longitudinale. Un profilo di questo tipo costituisce una valida alternativa al piolo 51 di figura 5, poiché anch’esso risulta idoneo ad impedire il moto rotatorio I ed il moto rotatorio II illustrati in figura 3. Tuttavia, una soluzione di questo tipo non è compatibile con l’impiego di elementi ad incrocio, quali quelli illustrati nelle figure 9, 10 ed 11, per cui il loro impiego all'interno di strutture complesse deve tener conto di queste limitazioni. Figure 24 describes an alternative form of the peg 147, which has a cylindrical element 149 connected to the end located inside the guide 148, having such dimensions as to be able to slide freely along the longitudinal direction. A profile of this type constitutes a valid alternative to the pin 51 of Figure 5, since it too is suitable for preventing the rotary motion I and the rotary motion II illustrated in Figure 3. However, a solution of this type is not compatible with the use of crossing elements, such as those illustrated in Figures 9, 10 and 11, so that their use within complex structures must take these limitations into account.

Nella figura 25 è illustrato un meccanismo di snodo 152 applicato alle estremità di due pioli 150 e 151. Tale meccanismo può essere realizzato in vari modi distinti. Nell’esempio illustrato, esso è costituito da un emisfero 153 connesso ad un emisfero 154 tramite un giunto 155. Tale giunto permette un moto rotazionale del piolo 150 rispetto all’altro piolo 151 secondo le frecce indicate. Figure 25 illustrates an articulation mechanism 152 applied to the ends of two pins 150 and 151. This mechanism can be realized in various distinct ways. In the example shown, it consists of a hemisphere 153 connected to a hemisphere 154 through a joint 155. This joint allows a rotational motion of the peg 150 with respect to the other peg 151 according to the arrows indicated.

L’utilizzo di uno o più elementi di snodo, come quello descritto, permette di introdurre degli ulteriori gradi di libertà nelle strutture complessive, e quindi di aumentare notevolmente il livello di complessità delle applicazioni realizzabili. Il sistema di costruzioni descritto finora manifesta tutte le sue potenzialità nel caso di strutture particolarmente complesse. E’ in tali applicazioni che il salto di qualità rispetto alle soluzioni già note risulta evidente. Gli elementi di base della presente invenzione sono semplici ed hanno modalità di interazione elementari. Tuttavia, le strutture costruite assemblando tali elementi di base sono di un tale livello di complessità da permettere la realizzazione di oggetti molto sofisticati. The use of one or more articulation elements, such as the one described, allows to introduce additional degrees of freedom in the overall structures, and therefore to significantly increase the level of complexity of the applications that can be created. The construction system described so far manifests all its potential in the case of particularly complex structures. It is in these applications that the leap in quality compared to already known solutions is evident. The basic elements of the present invention are simple and have elementary modes of interaction. However, the structures built by assembling these basic elements are of such a level of complexity as to allow the creation of very sophisticated objects.

Un esempio di oggetti di questo tipo è rappresentato dal cosiddetto cubo di Rubik, che è costituito da cubetti di dimensioni più piccole che possono essere mossi da una posizione all’altra attraverso delle semplici azioni di rotazione delle facce. Tali rotazioni riguardano la faccia superiore e la faccia inferiore del cubo per ognuna delle tre possibili dimensioni spaziali. An example of objects of this type is represented by the so-called Rubik's cube, which consists of smaller cubes that can be moved from one position to another through simple rotation actions of the faces. These rotations concern the top face and the bottom face of the cube for each of the three possible spatial dimensions.

Per gli esperti del settore, il cubo di Rubik è un esempio di oggetto meccanico particolarmente sofisticato, al punto tale da poter dare luogo, con i suoi gradi di libertà spaziali, ad un gioco di permutazione dei cubetti. For experts in the field, the Rubik's cube is an example of a particularly sophisticated mechanical object, to the point of being able to give rise, with its spatial degrees of freedom, to a game of permutation of cubes.

Come esempio del livello di versatilità e di complessità del sistema di costruzioni della presente invenzione, sarà descritto qui di seguito come sia possibile assemblare una struttura che realizzi, secondo un principio completamente diverso, un cubo di Rubik. Si farà riferimento ad un cubo di Rubik a due assi di rotazione, essendo diretta ed immediata l’estensione al caso a tre assi di rotazione. As an example of the level of versatility and complexity of the construction system of the present invention, it will be described below how it is possible to assemble a structure that produces, according to a completely different principle, a Rubik's cube. Reference will be made to a Rubik's cube with two rotation axes, since the extension to the case with three rotation axes is direct and immediate.

Nella figura 26 è illustrato un elemento toroidale 159, o ghiera, che incrocia altri due elementi a ghiera identici 157, 158 nella direzione perpendicolare al proprio piano di giacenza. Ogni ghiera è realizzata mediante connessione di guide cilindriche con asse curvilineo, simili all’elemento illustrato in figura 8. Le intersezioni sono costituite da elementi 160, 161, 162, 163, del tipo guide cilindriche ad inprocio, come quelle descritte in precedenza, opportunamente sagomate con un raggio di curvatura compatibile con il raggio di curvatura delle ghiere 157, 158 e 159. Figure 26 illustrates a toroidal element 159, or ring nut, which crosses two other identical ring elements 157, 158 in the direction perpendicular to its storage plane. Each ring nut is made by connecting cylindrical guides with a curvilinear axis, similar to the element illustrated in figure 8. The intersections are made up of elements 160, 161, 162, 163, of the cylindrical cross-over guides type, such as those described above, suitably shaped with a radius of curvature compatible with the radius of curvature of the rings 157, 158 and 159.

Nella ghiera 159 è presente una scanalatura radiale 164, lungo tutta la circonferenza esterna di giacenza, che è di volta in volta intercettata da scanalature radiali analoghe poste sugli incroci 160, 161, 162, 163, senza che ci sia una soluzione di continuità. Uno o più pioli 165, 166, sono liberi di scorrere, con una estremità vincolata nella cavità interna della ghiera 159, lungo l'intero perimetro della scanalatura 164. Gli stessi pioli 165, 166, in corrispondenza di ciascun incrocio 160, 161, 162, 163 sono liberi di transitare da una ghiera all’altra, come è l’esempio del piolo 167 che si è appena spostato da una ghiera verticale 159 ad una ghiera orizzontale 158. In the ring nut 159 there is a radial groove 164, along the entire external stock circumference, which is intercepted from time to time by similar radial grooves placed on the crossings 160, 161, 162, 163, without there being a solution of continuity. One or more rungs 165, 166, are free to slide, with one end constrained in the internal cavity of the ring nut 159, along the entire perimeter of the groove 164. The same rungs 165, 166, at each intersection 160, 161, 162 , 163 are free to pass from one ring nut to another, as is the example of the peg 167 which has just moved from a vertical ring 159 to a horizontal ring 158.

Nella figura 28(a) è illustrato come una struttura con due ghiere orizzontali 157, 158, e due ghiere verticali 159, 168, collegate da incroci come quelli descritti, possano costituire un circuito nelle tre dimensioni spaziali in corrispondenza del quale un certo numero di pioli siano liberi di muoversi. E’ bene sottolineare che, affinchè il moto dei pioli sia coerente con la struttura costruita, esso deve risultare di tipo puramente traslatorio III, per cui la forma del piolo a cui si fa riferimento è quella 51 di figura 5. Figure 28 (a) illustrates how a structure with two horizontal rings 157, 158, and two vertical rings 159, 168, connected by intersections such as those described, can form a circuit in the three spatial dimensions at which a certain number of pegs are free to move. It should be emphasized that, in order for the motion of the rungs to be consistent with the built structure, it must be of a purely translational type III, so the shape of the rung referred to is that 51 in figure 5.

Nella figura 27 è illustrato lo scheletro 169, o telaio, di quello che sarà il cubo complessivo. Tale telaio è costituito da un elemento bloccante 170, simile a quello visto in precedenza, posizionato al centro del cubo, e sei pioli 171, 172, 173, 174, 175, 176 connessi a detto elemento bloccante 170 e disposti nelle rispettive direzioni delle facce del cubo. All’estremità di ciascun piolo è connesso un quadratino libero di ruotare secondo le freccette rappresentate in figura. Nella stessa immagine, la suddetta struttura di ghiere è illustrata con delle linee tratteggiate, per indicarne la rispettiva collocazione, disposta in posizione coassiale agli assi del cubo ed esterna al suddetto telaio 169 ; Facendo nuovamente riferimento alla figura 28(a) si considerino ora i cubetti 177, 178, 179. Il cubetto 178 ha due faccette esterne ed è detto cubetto a spigolo. I cubetti 177, 179 hanno tre faccette esterne e sono detti cubetti a vertice. I cubetti a vertice 177, 179 sono agganciati all’estremità libera di un rispettivo piolo che è libero di muoversi sul circuito delle ghiere ; il cubetto a spigolo 178 è sostenuto unicamente dai cubetti adiacenti. I suddetti cubetti presentano, sulle superfici laterali di contatto, un bordo opportunamente sagomato per sostenersi l’un l’altro nell’assemblaggio in un cubo complessivo. Figure 27 shows the skeleton 169, or frame, of what will be the overall cube. This frame consists of a locking element 170, similar to the one seen above, positioned in the center of the cube, and six pegs 171, 172, 173, 174, 175, 176 connected to said locking element 170 and arranged in the respective directions of the faces of the cube. At the end of each peg a small square is connected free to rotate according to the arrows shown in the figure. In the same image, the aforesaid ring nut structure is illustrated with dashed lines, to indicate its respective location, arranged in a coaxial position to the axes of the cube and external to the aforementioned frame 169; Referring again to figure 28 (a) let us now consider the cubes 177, 178, 179. The cube 178 has two external faces and is called a corner cube. Cubes 177, 179 have three external faces and are called vertex cubes. The vertex cubes 177, 179 are hooked to the free end of a respective peg which is free to move on the ring nut circuit; the corner cube 178 is supported only by the adjacent cubes. The aforementioned cubes have, on the lateral contact surfaces, a suitably shaped edge to support each other in the assembly into an overall cube.

Nella posizione “di riposo’’ illustrata, i vertici 177, 179 hanno i rispettivi pioli 180 e 182 con l’estremità situata in corrispondenza di un incrocio della struttura a ghiere. Rispetto alla ghiera verticale 168, i due pioli 180 e 182 sono liberi di muoversi verso l’alto o verso il basso e, di conseguenza, sono liberi di trascinare i rispettivi cubetti 177, 178, e 179, lungo un moto rotatorio orario oppure antiorario intorno all’asse 183. Rispetto alla ghiera orizzontale 157 il solo cubetto 177 è libero di muoversi di moto rotatorio intorno all’asse 184. Rispetto alla ghiera orizzontale 158 il solo cubetto 179 è libero di muoversi di moto rotatorio intorno all’asse 184. In the "rest" position shown, the vertices 177, 179 have their respective pegs 180 and 182 with the end located at an intersection of the ring nut structure. Compared to the vertical ring 168, the two pegs 180 and 182 are free to move up or down and, consequently, are free to drag the respective cubes 177, 178, and 179, along a clockwise or counterclockwise rotary motion around axis 183. Compared to the horizontal ring 157, the cube 177 alone is free to rotate around the axis 184. Compared to the horizontal ring 158, the cube 179 alone is free to rotate around the axis 184.

Estendendo il principio finora descritto, si costruisce il cubo complessivo 185, illustrato in figura 28(b), costituito dall’assemblaggio di : un telaio 169 ; una struttura a ghiere ; un insieme di 8 cubetti a vertice, con ciascun cubetto agganciato, tramite un piolo, ad un elemento di incrocio della struttura a ghiere ; ed un insieme di 12 cubetti a spigolo, con ciascun cubetto sostenuto nella struttura dai cubetti a vertice adiacenti. In tale cubo complessivo 185 tutti i cubetti a spigolo ed i cubetti a vertice sono liberi di muoversi in modo analogo a quanto descritto per i cubetti 177, 178 e 179. Una volta assemblata una struttura come quella del cubo di figura 28(b) è evidente che i cubetti che costituiscono una intera faccia siano in grado di muoversi tutti simultaneamente. Il cubo complessivo 185 è quindi in grado di far ruotare ciascuna faccia superiore e inferiore intorno ai rispettivi assi 183 e 184, secondo le freccette in figura, in senso orario oppure in senso antiorario, realizzando così un funzionamento del tutto simile a quello del cubo di Rubik. By extending the principle described so far, the overall cube 185 is built, illustrated in Figure 28 (b), consisting of the assembly of: a frame 169; a ferrule structure; a set of 8 vertex cubes, with each cube hooked, by means of a peg, to a crossing element of the ring nut structure; and a set of 12 corner cubes, with each cube supported in the structure by adjacent vertex cubes. In this overall cube 185 all the corner cubes and the vertex cubes are free to move in the same way as described for the cubes 177, 178 and 179. Once a structure such as that of the cube in figure 28 (b) has been assembled. It is clear that the cubes that make up an entire face are able to move all simultaneously. The overall cube 185 is therefore able to rotate each upper and lower face around the respective axes 183 and 184, according to the arrows in the figure, clockwise or counterclockwise, thus realizing an operation completely similar to that of the cube of Rubik.

Il meccanismo descrìtto presenta tuttavia un aspetto crìtico. Nelle sequenze di rotazioni successive è possibile che, fattori d'attrito, disallineino la posizione dei vertici rispetto alle posizioni “di riposo’’ sugli incroci della struttura a ghiera. In questo caso, il transito di un piolo da una ghiera all’altra potrebbe risultare particolarmente difficoltoso. Onde evitare inconvenienti di questo tipo, è possibile prevedere all'interno delle guide cilindriche degli elementi distanziatori, costituiti da cilindretti o sfere che mantengono in ogni momento la posizione di ciascun piolo fissa e costante rispetto ad un altro. Un’ulteriore criticità potrebbe essere rappresentata dalla rigidità dei collegamenti dei pioli con i rispettivi cubetti. In questo caso, l’utilizzo della variante del piolo con barretta flessibile, illustrata in figura 23, può introdurre un certo margine di tolleranza nella struttura, particolarmente utile per favorirne il funzionamento complessivo. However, the described mechanism has a critical aspect. In the sequences of subsequent rotations it is possible that, friction factors, misalign the position of the vertices with respect to the "rest" positions on the intersections of the ring nut structure. In this case, the transit of a peg from one ring nut to another could be particularly difficult. In order to avoid drawbacks of this type, it is possible to provide spacer elements inside the cylindrical guides, consisting of cylinders or spheres which at all times maintain the position of each pin fixed and constant with respect to another. A further criticality could be represented by the rigidity of the connections of the pegs with the respective cubes. In this case, the use of the variant of the peg with flexible bar, illustrated in figure 23, can introduce a certain margin of tolerance in the structure, particularly useful for facilitating its overall operation.

E’ evidente come il sistema di costruzioni della presente invenzione permetta di realizzare, non soltanto cubi di Rubik come quello descritto, oppure più complessi con un numero maggiore di assi di rotazione o di cubetti per lato, ma addirittura oggetti appartenenti alla stessa categoria dei giochi a permutazione, ma di natura completamente nuova e notevolmente più sofisticati. It is evident how the construction system of the present invention allows to realize, not only Rubik's cubes like the one described, or more complex ones with a greater number of rotation axes or cubes per side, but even objects belonging to the same category of games permutation, but of a completely new nature and considerably more sophisticated.

Inoltre, con gli elementi di base finora introdotti, è possibile realizzare una ulteriore famiglia di oggetti finora sconosciuta agli attuali sistemi di costruzione. Infatti, così come è possibile far scorrere un piolo in una guida cilìndrica, allo stesso modo è possibile costruire intere strutture geometriche scorrevoli l’una rispetto all’altra. Per esempio, è possibile costruire : un cubo le cui facce possono muoversi da un lato ad un altro ; una superficie sferica con una tassellatura i cui elementi possano scorrere ; un oggetto solido all’interno di un altro oggetto solido che possa traslare, e così via, con i limiti dettati unicamente dall'immaginazione. Furthermore, with the basic elements introduced so far, it is possible to realize a further family of objects hitherto unknown to current construction systems. In fact, just as it is possible to slide a peg in a cylindrical guide, in the same way it is possible to build entire geometric structures that slide relative to each other. For example, it is possible to construct: a cube whose faces can move from one side to another; a spherical surface with a tessellation whose elements can slide; a solid object inside another solid object that can translate, and so on, with the limits dictated solely by the imagination.

Come ulteriore esempio, si consideri l’oggetto illustrato in figura 29. Esso è composto da una struttura cubica 187, costituita da guide cilindriche rettilinee 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199 connesse tra loro secondo i rispettivi spigoli di un cubo, attraverso degli elementi ad incrocio 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207. All’interno delle guide cilindriche, attraverso una scanalatura rivolta verso il centro del cubo, sono posizionate le rispettive estremità di una serie di pioli 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215. Tali pioli sono del tipo a barretta flessibile come il piolo 145 di figura 23, e presentano uno snodo come quello illustrato in figura 25. All’altra estremità dei pioli è fissato il vertice di un’ulteriore struttura a cubo. L’oggetto così costruito realizza un cubo interno in grado di cambiare posizione ed orientamento, muoversi, traslare ed oscillare rispetto ad un cubo esterno. Tale oggetto, così come quelli descritti finora, è realizzabile utilizzando gli elementi base del sistema di costruzioni della presente invenzione. As a further example, consider the object illustrated in figure 29. It is composed of a cubic structure 187, consisting of cylindrical rectilinear guides 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199 connected to each other according to the respective edges of a cube, through crossing elements 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207. Inside the cylindrical guides, through a groove facing the center of the cube, the respective ends of a series of pegs 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215 are positioned. These pegs are of the flexible bar type like the peg 145 in figure 23, and have a joint like the one illustrated in figure 25. At the other end of the rungs the vertex of a further cube structure is fixed. The object thus constructed creates an internal cube capable of changing position and orientation, moving, translating and oscillating with respect to an external cube. This object, as well as those described so far, can be made using the basic elements of the construction system of the present invention.

Tutti gli esempi descritti, quindi, dimostrano che la presente invenzione raggiunge gli scopi proposti. All the examples described, therefore, demonstrate that the present invention achieves the intended purposes.

Essa in particolare fornisce un sistema di costruzioni, basato su degli elementi strutturali modulari, avente degli elementi di base di tipo semplice e caratterizzati da modalità di interazione elementari. Tali elementi di base possono essere connessi tra loro, tramite meccanismi ad incastro oppure tramite meccanismi a scorrimento o a rotazione, per andare a costituire delle strutture articolate e complesse. In particular, it provides a construction system, based on modular structural elements, having basic elements of a simple type and characterized by elementary interaction modes. These basic elements can be connected to each other, by means of interlocking mechanisms or by means of sliding or rotating mechanisms, to constitute articulated and complex structures.

Essa inoltre fornisce un sistema di costruzioni in grado di realizzare delle strutture caratterizzate da possibilità di movimento, di rotazione, di traslazione, di oscillazione o di interazione delle parti. It also provides a construction system capable of creating structures characterized by the possibility of movement, rotation, translation, oscillation or interaction of the parts.

E ancora, la presente invenzione permette di costruire delle strutture che realizzino dei percorsi articolati per degli oggetti scorrevoli, tali percorsi presentando delle curve, degli anelli chiusi, degli incroci, delle diramazioni, delle variazioni di direzione o di orientamento. And again, the present invention allows structures to be constructed which create articulated paths for sliding objects, such paths presenting curves, closed rings, intersections, branches, variations in direction or orientation.

Inoltre, la stessa invenzione permette di costruire delle strutture rotanti accoppiate e degli elementi di connessione particolarmente adàtti per trasmettere un moto rotatorio caratteristico. Furthermore, the same invention allows the construction of coupled rotating structures and connecting elements particularly suitable for transmitting a characteristic rotary motion.

Ulteriormente, l’invenzione permette di costruire degli oggetti misti, comprendenti strutture rotanti ed elementi di connessione, in grado di riprodurre il funzionamento di un cubo di Rubik. Further, the invention allows the construction of mixed objects, including rotating structures and connection elements, capable of reproducing the operation of a Rubik's cube.

E ancora, l’invenzione permette di costruire degli oggetti complessi, comprendenti strutture rotanti ed elementi di connessione, in grado di riprodurre il funzionamento di giochi di permutazione generalizzati. Furthermore, the invention allows the construction of complex objects, including rotating structures and connection elements, capable of reproducing the operation of generalized permutation games.

E inoltre, la presente invenzione permette di costruire degli oggetti complessi, tra loro accoppiati, in grado di cambiare posizione, orientamento, muoversi, traslare od oscillare l’uno rispetto all’altro. Furthermore, the present invention allows the construction of complex objects, coupled together, capable of changing position, orientation, moving, translating or oscillating with respect to each other.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo alcune forme di realizzazione preferite, ma è da intendersi che eventuali variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del settore senza per questo uscire fuori dal relativo ambito di protezione, così come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention has been described by way of illustration, but not of limitation, according to some preferred embodiments, but it is to be understood that any variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection. as defined by the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. A construction system with modular structural elements, comprising, as basic elements: one or more cylindrical-shaped guides 10a, each internally hollow and having a groove 11 on the external surface along the entire longitudinal axis; and a series of one or more pins 20a, 20b, each consisting of a bar 21 having at its respective ends a spherical element 22, 23; characterized by the fact that: said cylindrical guide 10a in turn has, at the respective ends, connection means 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, so that an indefinite number of guides 10a, 10b, 10c can be connected to form a articulated and complex structure; the aforesaid pegs 20a, 20b are positioned with one end constrained, by means of said spherical element 23, to move inside said cylindrical guide 10a, and of any further guides 10b, 10c connected to it, and with the other end 22 located externally, in such a way as to constitute elements of articulation and connection with other similar structures, and in such a way that the aforementioned pins 20a, 20b present the possibility of: a rotary motion I, clockwise or counterclockwise, with respect to its axis 24; - a rotary motion II, clockwise or counterclockwise, with respect to the transverse axis 25; and a translational motion III, forward or backward, with respect to the longitudinal direction along the cylindrical guide 10a.

2. A construction system with modular structural elements, according to claim 1, characterized in that: one or more pegs 20a, 20b have a variant in shape, as represented by the peg 45, consisting of the presence of an element 50, placed at the base of the bar 57, as a connecting element with the spherical element 49 and placed inside the groove 58 of the cylindrical guide 48, with the lateral faces directly in contact with the edge of the groove 58 itself, in such a way as to prevent the rotation of said pin 45 around its own axis 46 and therefore to represent a kinematic constraint which prevents the aforementioned rotary motion I.

3. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: one or more pins 20a, 20b have a variant in shape, as represented by the pin 51, consisting of the presence of an element 56, located at the base of the bar 57, located with the thickness outside the cylindrical guide 53, characterized by dimensions in length and depth which are greater both with respect to the diameter of the bar 60 of the peg 51, and with respect to the width of the groove 59, in such a way as to prevent the rotation of said peg 51 around the axis 61 and therefore to represent a kinematic constraint that prevents the aforementioned rotary motion II.

4. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: one or more of said cylindrical guides 10a have a variant in shape, as represented by the element 62, with the upper surface 64 closed and, in correspondence with the edge on the lower open side, they have connection means which allow the connection with a respective guide 63 in a single integral block, in such a way as to effectively perform the function of "plug" towards the end of the guide 63, and to constitute an end-of-stroke element for each of the aforementioned pins 20a, 20b which are in movement within the same guide 63.

5. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: - said connection means are constituted by interlocking elements, consisting of projections 31, 42, 33 and junction seats 41, 32, 43 having a complementary shape, arranged in the longitudinal direction with respect to the aforementioned cylindrical guides 30, 40, in correspondence with the edge of each respective end, in such a way that when the ends of the guides 30, 40 approach each other, the projections 31, 42, 33 will in turn approach the respective joining seats 41, 32, 43, up to the point that the two guides 30 and 40 will not go to form a single and solid block.

6. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: one or more of said cylindrical guides 10a have a variant in shape, as represented by element 83, with a curvilinear axis arranged according to an arc of a circle constructed with respect to an external point P and an angle Θ, in such a way that the structure consisting of an indefinite number of cylindrical guides 10a and 83 realizes articulated paths for said pins 20a and 20b, introducing curves or circular paths closed in a ring.

7. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: said longitudinal groove 11 is arranged according to alternative radial directions with respect to the axis of the cylinder, at 45 °, or at 90 °, or again according to a defined angle Θ, in such a way as to provide paths for the pins 20a, 20b with distinct lateral inclinations with respect to the direction of the aforementioned translational motion III inside the cylindrical guide 10a.

8. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: one or more of said cylindrical guides 10a have a variant in shape, as represented by the elements 90, 91 or 97, with respective two or more connection terminals, arranged according to different directions and angles, respectively at 90 °, or at 180 ° or again according to a defined angle Θ, on the same plane or on different planes, with respective grooves arranged at intersection, in such a way as to provide alternative paths for the rungs 20a, 20b characterized by intersections with possible distinct branches.

9. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: one or more of said cylindrical guides 10a have a variant in shape, as represented by the elements 105 and 106, with respective lateral connection means located longitudinally on the surface of said cylindrical guides; and characterized by the fact of further understanding: one or more support means of the type 109, 110, 111, 112, with respective lateral connection means; in such a way that said guides 105, 106 and said support means of the type 109, 110, 111, 112, through the mechanism of said lateral connection means, will join together to form a single and integral block.

10. A construction system with modular structural elements, according to claim 9, characterized in that: said lateral connection means have on one piece a series of protuberances 113, 114, 115 and 116, and on another a respective series of seats 117, 118, 119, and 120, having a complementary shape, in such a way as to constitute an interlocking mechanism capable of joining pieces of different types in a single and integral block.

11. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises a further rotating structure 124 comprising: a toroidal ring 126, consisting of the connection of a series of cylindrical guide elements, which has a radial groove 127 arranged along the entire internal circumference; a series of two or more pins 128, 129, 130, 131, 132, 133 arranged with the respective axis directed radially, in the direction from said groove 127 towards the center of rotation 134, with one end constrained to move in the internal cavity of said toroidal ring 126; a locking element 135, provided with a series of seats arranged radially, each suitable for inserting the end of one of said pegs, and a central seat, suitable for inserting the end of a reference peg 136; a reference peg 136, having one end located in said central location and another free end to be hooked to further structures of the construction system, so that : said toroidal ring 126, through the sliding of said pegs 128, 129, 130, 131, 132, 133, is free to rotate around axis 125; said reference pin 136 is free to rotate around its own axis, which coincides with the rotation axis 125 of said toroidal ring 126;

12. A construction system with modular structural elements, according to claim 11, characterized in that: each of said pegs 128, 129, 130, 131, 132, 133 is at least of the type 45, having a cubic element 50, placed on both ends of the bar 57; so that : each of said pegs 128, 129, 130, 131, 132, 133 is perfectly fitted on one end at the locking element 135, and on the other end is characterized by a linear sliding with respect to said toroidal ring 126.

13. A construction system with modular structural elements, according to claim 11 or 12, characterized in that: said reference pin 136 has, at the base of the bar 57, a cubic element 50, in such a way that, once the end is positioned in the respective seat of said locking element 135, any rotary movement around the axis of the peg itself is prevented.

14. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: - one or more of said pegs 145 has a bar constituted by a flexible element 146, for example a spring, which is particularly suitable for introducing a margin of tolerance in the conjunctions of the structure, and able to make it describe, through an external action, a characteristic wave motion.

15. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: one or more of said pegs 147 have a variant in shape, consisting of a cylindrical element 149 connected to the end allocated inside the guide 148, having such dimensions as to be able to slide freely along the longitudinal direction, so as to constitute a double kinematic constraint suitable for preventing the aforementioned rotary motion I and the aforementioned rotary motion II of one or more of said pins 147.

16. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that: pairs of said pegs 150, 151 have a variant in shape, consisting of an articulation mechanism 152 applied to their respective ends which allows a rotational motion of the peg 150 with respect to the peg 151, in such a way as to introduce additional degrees of freedom into the overall structure and therefore significantly increase the level of complexity of the applications that can be created.

17. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact that it further comprises an overall cube 185, consisting of the assembly of: a frame 169, consisting of a locking element 170 positioned in the center of the cube, and six pegs 171, 172, 173, 174, 175, 176 connected to said locking element 170 and arranged in the respective directions of the faces of the cube with, at the end of each rung, connected a small square free to rotate with respect to the axis of the rung itself; a ferrule structure, with two horizontal ferrules 157, 158, and two vertical ferrules 159, 168, connected to each other by crossing cylindrical guide elements, positioned coaxially to the axes of the cube and externally to the aforementioned frame 169; a set of 8 vertex cubes, with three external facets, with each cube hooked, by means of a peg, to a crossing element of the ring nut structure; a set of 12 corner cubes with two outer facets, with each cube supported in the structure by adjacent vertex cubes, in such a way that said pegs are free to move according to the respective ferrules, dragging the respective hooked cubes, and said overall cube 185 is therefore able to rotate each upper and lower face around the respective axes 183 and 184, clockwise or counterclockwise.

18. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that it further comprises: one or more spacer elements, consisting of cylinders or spheres, located inside said cylindrical guides, which at all times keep the position of each pin fixed and constant with respect to another, in such a way as to prevent friction factors from misaligning the location of the rungs inside the structure with respect to a predetermined position.

19. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that it further comprises: a cubic structure 187, consisting of said straight cylindrical guides 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199 connected to each other according to the respective edges of a cube, through said crossing elements 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207; a series of pegs 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, of the flexible bar type and which have a joint, positioned with their respective ends inside said cylindrical guides 188, 189, 190, 191 , 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, and connected on the other end to the vertex of a further cube structure, in such a way that said further cube structure is able to change position, orientation, move, translate and oscillate with respect to said cubic structure 187.

20. A construction system with modular structural elements, according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises: - a first set of said cylindrical guides, connected to each other, which form a complex structure (A) of one or more geometric figures; - a second set of said cylindrical guides, connected to each other, which form a complex structure (B) of one or more geometric figures; a series of pegs, positioned with their respective ends inside said first set of cylindrical guides and connected on the other end within said second set of cylindrical guides, in such a way that said complex structure (A) presents a possibility of movement with respect to said complex structure (B).

21. A construction system with modular structural elements according to one or more of the preceding claims, and as substantially described above and illustrated in the figures of the attached drawings.