KR102099418B1 - 구조 요소들 사이의 연결 구조체 및 구조 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조 요소(1,1')들 사이의 연결 구조체(3) 및 구조 요소(1,1')에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연결 구조체(3)는 용이하게 제조 가능하고 해제 가능하도록 상대적으로 단순한 구조 디자인을 가진다. 더욱이, 연결 구조는 구조 요소(1,1')들의 서로에 대한 신속한 방향 변화를 허용한다. 프로세스에서, 에너지 및/또는 정보 송신이 구조 요소(1,1')들 사이에서 동시에 허용된다.

Description

구조 요소들 사이의 연결 구조체 및 구조 요소{Connecting structure between construction elements, and construction element}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 조립용 블록들 사이의 연결 구조체 및 청구항 제 10 항의 전제부에 따른 조립용 블록에 관한 것이다.
조립용 블록들은 예를 들어 오토메이션 시스템의 모듈(액튜에이터)로서 열려지거나, 또는 수동 구조 요소(passive structural elements)/조립용 블록(building block)으로서 알려진 것으로서, 조립용 블록들이 유리하게는 로봇을 형성한다.
예를 들어, 독일 출원 DE 10 2010 062 217 A1 은 몇개의 모듈을 가진 키트 시스템을 개시하는데, 여기에서 각각의 모듈은 연속적인 전기 및 정보 연결을 통하여 임의의 다른 모듈과 연결된다. 이러한 결합은 스테레오 잭 연결(stereo jack connection)에 의해 제공된다. 더욱이 자석 연결에 의한 3 차원 연결로 모듈들이 서로에 대하여 고정되는데, 자석 연결은 서로로부터 90°각도로 오프셋되어 배치된 4 개의 자석 쌍들을 구비함으로써, 모듈들의 정사각 베이스 표면들은 서로에 대하여 4 개의 상이한 방향으로 배치될 수 있다. 모듈들 사이에 배치된 45°위치들에서 서로로부터 용이하게 맞물림 해제될 수 있다.
이러한 구성은 자석 연결이 자석 효과의 방향에서 특정한 양의 부하를 지지하지만 자력에 직각인 힘이나 또는 전단력에는 매우 취약하여 결합을 손상시키는 경향이 있다는 점에서 불리하다. 더욱이, 통상적으로 전자석이 사용될 수 없거나 또는 자력의 증가는 모듈들을 서로로부터 맞물림 해제시키기 어렵게 하므로, 자력이 무한으로 증가될 수 없다.
국제 출원 공개 WO 99/91261 A1 은 재구성 가능한 모듈 로봇 연결을 개시한다. 여기에서 상이한 모듈들은 대응하는 플랜지 요소들을 통하여 서로 연결되는데, 플랜지 요소들은 원주상의 브레이스(brace)와 함께 클램핑 결합된다. 이러한 경우에는 추가적인 연결구들이 브레이스로서 필요하기 때문에 이것은 2 개 모듈들의 1 개 조인트 연결이 아니고 2 개 조인트 연결이다.
이러한 구성에서는 모듈들의 서로에 대한 방향의 변화가 커다란 복잡성 및 브레이스를 맞물림 해제시키기 위한 공구의 사용으로만 가능하므로 불리하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 단점들을 극복하는 연결 구조체를 제공하는 것이다. 특히 연결 구조체는 기계적으로 상당히 간단하여 단순한 방식으로 맞물릴 수 있고 맞물림 해제될 수 있다. 더욱이, 연결 구조체가 유리하게는 조립용 블록들의 서로에 대한 신속한 방향 변화를 용이하게 한다. 유리하게는 에너지 및/또는 정보 전달이 조립용 블록들 사이에 제공된다.
상기 목적은 청구항 제 1 항에 따른 조립용 블록들 사이의 연결 구조체 및 청구항 제 15 항에 따른 조립용 블록에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속 청구항들에 제공된다.
발명자들은 기술적인 문제점이 경이롭게도 간단한 방식으로 해결될 수 있다는 점을 발견하였는데, (i) 연결 구조체는 그것과 연결된 2 개의 조립용 블록들 사이에 마찰 및/또는 형태 잠금 플러그 연결(friction and/or form locking plug connection)을 제공하고 그리고/또는 (ii) 연결 구조체는 그것과 연결된 2 개의 조립용 블록들 사이에 마찰 및/또는 형태 잠금 연결을 제공하고 추가적인 제 1 자력 연결 요소들이 제공된다. 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금 플러그 연결은 조립용 블록들 사이의 연결 평면에 대하여 적어도 직각인 방향에서 조립용 블록들의 연결 분리에 대하여 저항을 발생시킨다. 이것은 플러그 연결이기 때문에 이러한 연결은 특히 간단한 방식으로 확립될 수 있다.
유리한 실시예에서 연결 구조체는 단일의 조인트(joint)로 구성된다. 따라서 연결 구조체는 특히 사용자 친화적이다.
특히 유리한 실시예에서, 자체 중심 맞춤 특징이 제공됨으로써 간단하고 우발 방지 방식으로 연결이 확립될 수 있다.
더욱이, 연결은 특정한 위치에서, 예를 들어 90°각도 위치들에서 서로 잠길때 특히 유리하며, 이에 반해 접합은 모든 위치들에서 가능하다.
유리한 실시예에서 연결 구조체는 그것의 상대적인 방향와 관련하여 조립용 블록들을 고정시킨다. 이것은 서로에 대한 조립용 블록들의 회전을 방지함으로써 전체적인 구조체는 비틀림의 힘(torsion force)을 전달할 수 있다.
특히 유리하게는 조립용 블록들의 서로에 대하여 적어도 2 개의 상이한 방향들에 대하여 조립용 블록들 사이의 연결이 용이해지도록 연결 구조가 구성된다. 따라서 사용자는 상이한 조립용 블록들을 사용할 필요 없이 상이한 방향들을 용이하게 제공할 수 있다.
특히 유리한 실시예에서 마찰 및/또는 형태 잠금 블록들은 제 1 방향인 블록킹 방향(blocking direction)에서 연결 구조체에 의해 서로 연결된 조립용 블록들의 분리를 제공하는 반면에, 마찰 및/또는 형태 잠금이 제 2 방향인 맞물림 해제 방향에서 맞물림 해제 가능한 방식으로 제공되는데, 상기 맞물림 해제 방향은 블록킹 방향에 대하여 경사지며, 유리하게는 그에 대하여 직각으로 구성된다. 본원에서 "방향"은 선형 방향에 관한 것이기만 한 것이 아니며, 회전 방향에 관한 것이기도 하다.
본원에서 적어도 하나의 맞물림 해제 가능한 잠금이 제공되는 것이 유리한데, 상기 맞물림 해제 가능한 잠금은 맞물림 해제 가능한 방향에서 마찰 및/또는 형태 잠금을 고정시킨다. 따라서 부하(load)의 모든 방향에 대하여 고정되고 파괴와 관련될 때만 우발적으로 맞물림 해제되는 조립용 블록의 연결이 제공될 수 있다. 부하에 따라서 재료 및 재료 두께가 선택되어야 한다.
유리하게는 다음 장치들의 그룹중 적어도 하나의 장치로서 잠금이 제공된다:(i) 제 1 및 제 2 조립용 블록안으로 삽입 가능하여 제 1 조립용 블록 및 제 2 조립용 블록을 연결시키는 요소; (ii) 제 2 자력 연결 요소; 및, (iii) 유리하게는 사전 부하(preload) 아래에서 제공되며 맞물림 해제 요소를 작동시킴으로써 잠금 해제 가능한, 상호 잠금 장치들. 이러한 방식으로, 특히 간단한 방식으로 잠금이 구현될 수 있다. 제 2 자력 연결 요소들의 경우에, 기계적인 잠금이 제공되지 않지만, 자력 효과의 한계내에서 잠금이 제공된다.
유리하게는 형태 및/또는 마찰 잠금이 서로에 대응하는 적어도 2 개의 연결 요소들에 의해 제공되는데, 여기에서 유리하게는 제 1 연결 요소가 제 1 조립용 블록에 배치되고, 제 1 연결 요소에 대응하는 연결 요소는 제 2 조립용 블록에 배치되도록 제공되고, 그리고/또는 유리하게는 각각의 조립용 블록은 적어도 제 1 연결 요소 및 적어도 제 2 연결 요소를 구비하도록 제공된다. 따라서 제 2 경우에 조립용 블록은 양쪽 유형의 연결 요소들을 가지고, 따라서 동일한 조립용 블록들이 접합될 수 있다.
유리한 실시예에서 제 1 연결 요소는 제 2 연결 요소안으로 삽입 가능하도록 구성된다. 연결을 더욱 강화하기 위하여, 제 2 연결 요소가 제 1 연결 요소 안으로 삽입 가능하도록 구성되는 것이 추가적으로 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 적어도 부분적으로 다른 연결 요소의 부분들을 감싸는 2 개의 연결 요소들의 개별적인 부분들이 있다.
본원에서 특히 유리하게는 제 1 연결 요소가 n 중(fold)의 회전 축들을 가지며, 여기에서 n > 0 이고, 특히 n = 4 이다. 그래서, 연결 표면의 기하 형상에 따라서, 조립용 블록들의 서로에 대하여 상이한 방향들은 특히 간단한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 4 중 회전 축들이 정사각형 표면을 위해서 이용되어야 하고, 2 중 회전축들은 직사각형 표면을 위하여, 그리고 3 중 회전축은 삼각 표면을 위하여 이용되어야 한다.
유리한 실시예에서 제 1 연결 요소는 제 2 연결 요소에서 회전 가능하도록 구성되며, 특히 360°로 회전 가능하도록 구성된다. 그래서 조립용 블록들의 서로에 대한 방향은 그들의 연결을 맞물림 해제시킬 필요 없이 특히 간단한 방식으로 변화될 수 있다.
이러한 실시예에서 또한 다른 실시예들에 대하여 예를 들어 제 1 연결 요소 및 제 2 연결 요소중 하나는 적어도 하나의 언더컷(undercut)을 가지고, 제 2 및 제 1 연결 요소들로부터의 대응하는 다른 연결 요소는 상기 언더컷에 대응하는 적어도 하나의 돌출부를 구비하는 것이 제공될 수 있다.
연결 구성의 제 1 및 제 2 연결 요소가 전력을 도전시키도록 구성될 때 특히 간단한 방식으로 전기 연결 또는 정보 연결이 구현될 수 있다.
대안으로서 또는 추가적으로 적어도 하나의 슬립 접촉부(slip contact), 유리하게는 3 또는 4 개의 슬립 접촉부들이 제공될 수 있거나, 또는 직접적으로 작용하는 접촉부들 대신에 간접적인 접촉부들이 이용될 수 있는데, 여기에서 간접적인 접촉부들은 예를 들어 IR 송신기 및 IR 수신기와 같은 송신기들과 수신기들 사이의 송신에 기초한다.
본 발명에 따른 연결 구성의 유리한 실시예에서 에너지 및/또는 정보 연결은 제 1 극성(polarity)이 조립용 블록들의 서로에 대한 적어도 제 1 방향에 대하여 제공되고, 제 2 극성이 적어도 제 2 방향에 대하여 제공되도록 이루어진다. 조립용 블록들과 연결된 액튜에이터의 작용은 액튜에이터를 다시 프로그램(reprogram) 할 필요 없이 조립용 블록들의 서로에 대한 방향을 변화시킴으로써 변화될 수 있는데, 여기에서 액튜에이터는 길이 변화, 회전, 피봇 작용등의 효과들중 적어도 하나를 제공한다.
본 발명은 또한 발명에 따른 조립용 블록에 관한 것인데, 특히 본 발명에 따른 연결 구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는 오토메이션 시스템의 모듈 및 요소에 관한 것이다. 따라서, 조립용 블록은 서로 연결되어야 하는 조립용 블록들중 하나에서 연결 구조를 수행하도록 제공되어야 하는 장치들을 구비한다.
유리하게는 조립용 블록이 사각형, 정사각형, 삼각형 또는 원형인 적어도 하나의 측부 표면을 포함하지만, 또한 십자 형상 또는 별 형상과 같은 특별한 형상도 가능하다.
유리하게는 본 발명에 따른 연결 구조체의 유리한 실시예가 예를 들어 다음과 같다.
1. 표면들이 연결되어야 하는 2 개의 조립용 블록들의 2 개 표면들은 각각 4 개의 자석 요소들을 구비하며, 상기 자석 요소들은 다른 조립용 블록에 배치된 자석 요소들과 관련하여 극성이 반대이다. 대안으로서 자석들이 일측상에 제공될 수 있고 금속 또는 철 요소들이 다른 측에 제공될 수 있다. 추가적으로 하나 또는 복수의 4 중 형태 잠금 요소들이 각각의 표면에 배치될 수 있으며, 상기 형태 잠금 요소들은 실질적으로 조립용 블록들의 서로에 대한 회전을 방지하며, 즉, 예를 들어 형태 잠금 요소는 하나의 표면(모표면)에 있는 4 개의 홈 형상 요부들 및 다른 표면(부표면)에 있는 4 개의 대응하는 홈 형상 돌출부들이다.
2. 2 개의 조립용 블록들의 연결되어야 하는 2 개의 표면들은 다음의 특성을 가진다. 제 1 표면(부표면)은 정사각형으로 배치된 4 개의 십자 형상 플러그 요소들을 가지고, 다른 표면(모표면)은 대응하는 정사각형으로 배치된 4 개의 십자 형상 수용부를 구비한다. 플러그 요소들 및 수용부들의 치수들은 억지 끼움(press fit)이 제공되도록 유리하게 선택된다. 십자 형상 요소들 대신에 다른 기하 형상들이 제공되는데, 예를 들어 원형, 정사각형, 별 형상, 토크(torques) 형상등이 제공된다.
3. 2 개의 조립용 블록들의 연결되어야 하는 2 개 표면들은 다음의 특성들을 가진다: 제 1 표면에서 중심에 배치된 홈이 제공되는데, 이것은 서로에 대하여 90°의 간격으로 배치되고 그 표면에서 홈으로 연장된 4 쌍의 언더컷(undercut)을 각각 구비한다. 이것은 모표면이다. 다른 표면인 부표면은 홈에 대응하고 중심에 배치된 링을 구비한다. 이러한 링에서 대응하는 돌출부들의 4 개 쌍들은 서로에 대하여 90°로 오프셋되어 배치되고 상기 돌출부들이 표면에서 연장된다. 홈 및 링의 요소들은 2 개 표면들의 사전 부하(preload)가 제공되도록 크기가 정해진다. 추가적으로 표면들의 서로에 대한 의도되지 않은 회전을 방지하기 위하여 홈 형상의 요부들이 양쪽 표면들에 분포되게 제공되고 그에 대응하는 바아 형상 돌출부들이 제공된다.
상기 실시예들은 서로 조합될 수 있다. 예를 들어 입방체 형상 조립용 블록에서 대향하는 표면들은 3 개 실시예들중 하나에서 부표면 및 모표면으로서 구성될 수 있다.
전체적으로 본 발명에 따른 모든 특징들은 다르게 기재되지 않으면 서로 조합될 수 있다.
조립용 블록들의 시스템의 추가적인 요소들의 정확한 구성과 관련하여, 그것으로 달성되는 효과 및 장점들은 독일 출원 DE 10 2010 062 217 A1 을 참고할 수 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다.
본 발명의 특징 및 장점들은 이제 도면을 참조하여 유리한 실시예를 기초로 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 조립용 블록을 유리한 제 1 실시예에서 사시도로 도시한다.
도 2a,b 는 도 1 에 따른 조립용 블록을 모표면 및 부표면의 2 개의 평면도로 도시한다.
도 3 은 도 1 에 따른 조립용 블록의 연결 구조체를 결합 및 결합 해제중에 도시한다.
도 4 는 도 3 에 따른 연결 구조체를 제 1 잠금부의 구성중에 결합된 상태로 도시한다.
도 5 는 도 3 에 따른 연결 구조체를 제 2 잠금부의 구성중에 결합된 상태로 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 조립용 블록을 유리한 제 2 실시예에서 사시도로 도시한다.
도 7a,b 는 도 6 에 따른 조립용 블록을 모표면 및 부표면의 2 개의 평면도로 도시한다.
도 8 은 도 6 에 따른 조립용 블록의 연결 구조체를 결합중에 도시한다.
도 9 는 조립용 블록의 연결 구조체를 유리한 제 3 실시예에서 결합중에 도시한다.
도 10 은 본 발명에 따른 조립용 블록을 유리한 제 4 실시예에서 사시도로 도시한다.
도 11a,b 는 도 10 의 본 발명에 따른 조립용 블록을 모표면 및 부표면의 2 개의 평면도로 도시한다.
도 12 는 도 10 의 조립용 블록의 연결 구조체를 결합 및 결합 해제중에 도시한다.
도 13 은 본 발명에 따른 조립용 블록을 유리한 제 5 실시예에서 사시도로 도시한다.
도 14a,b 는 도 13 의 본 발명에 따른 조립용 블록을 모표면 및 부표면의 2 개의 평면도로 도시한다.
도 15 는 도 13 의 본 발명에 따른 조립용 블록의 연결 구조체를 결합중에 도시한다.
도 16a,b 는 도 13 에 따른 조립용 블록의 연결 구조체를 상이한 극성의 2 개 상태에서 도시한다.
도 17 은 본 발명에 따른 조립용 블록을 유리한 제 6 실시예에서 사시도로 도시한다.
도 18 은 도 17 의 본 발명에 따른 조립용 블록의 연결 구조체를 결합중에 도시한다.
도 19 는 본 발명에 따른 조립용 블록을 유리한 제 7 실시예에서 사시도로 도시한다.
도 20 은 도 19 의 본 발명에 따른 조립용 블록의 연결 구조체를 결합중에 도시한다.
도 1 내지 도 20 에서 동일하거나 균등한 요소들에는 동일하거나 등가인 도면 번호들이 제공되어 있다.
도 1 내지 도 5 는 본 발명에 따른 조립용 블록(1,1')의 제 1 실시예를 개략적으로 도시하며, 연결 구조체(3)는 상이한 모습으로 그에 구현되어 있다.
본 발명에 따른 조립용 블록(1,1')은 입방체 형상이고 개별적인 표면(5,7)들을 구비하며, 상기 개별적인 표면들은 부표면(paternal surface,5) 및 모표면(maternal surface,12)으로서 구성된다는 점이 명백하다.
부표면(5)들은 고리형 돌출 바아(9)를 가지며, 고리형 돌출 바아에는 쌍으로 이루어져서 입방체에 평행하게 배치된 돌출부(11,13)들이 제공되는데, 돌출부들은 표면(5)에 평행하게 연장된다. 돌출부(11,13)들의 쌍은 고리형 바아(9)에서 표면(5)의 중심에 대하여 90°의 각도 오프셋으로 배치된다. 스프링 탄성으로 구성된 3 개의 플러그 접촉부(17)들을 가진 돌출 결합 플러그(15)는 고리형 바아(9)와 동일 중심으로 제공된다. 돌출 바아 요소(19,21)들은 고리형 바아(9)의 둘레에 배치된다.
모표면(7)은 표면(7)에서 중심에 배치된 고리형 홈(23)을 구비한다. 고리형 홈(23)은 서로에 대하여 90°로 각각 오프셋되어 있는 입방체 가장자리들에 평행한 언더컷(undercut, 24,25) 및 서로 45°로 오프셋되게 배치된 요부(26,27)들을 구비한다. 3 개의 고리형 슬립 링(slip ring) 접촉부(29a,29b,29c)를 가진 결합 요부(29)는 고리형 홈(23)과 동일 중심으로 배치된다.
돌출 결합 플러그(15)의 높이 및 결합 요부(29)의 깊이는, 연결 구조체(3)의 연결 상태에서 접촉부(17)들이 개별의 슬립 링 접촉 표면(29a,29b,29c)상에 스프링 탄성을 가지고 안착되도록 맞춰짐으로써, 전기 에너지 또는 전기적 정보를 전송하기 위한 전기적인 연결이 용이해진다.
홈 형상의 요부(31,33)들이 링 홈(23) 주위에 배치되는데, 여기에서 요부들은 돌출 바아 요소(19,21)들과 상호 작용한다. 연결 구조체(3)의 연결 상태에서, 바아 요소(19,21)들은 대향하는 홈 형상의 요부(31,33)들과 맞물리고, 따라서 서로에 대한 조립용 블록(1,1')들의 의도되지 않은 회전이 방지되는데, 이는 맞물림에 의하여 제공되는 마찰 잠금 또는 형태 잠금(form locking)이 우선 극복되어야 하기 때문이다.
각각의 조립용 블록(1,1')은 각각 부표면(5) 및 5 개의 모표면(7)들을 가진다. 추가적으로 모표면(7)은 4 개의 요부(35)들을 구비하는데, 이것은 십자 형상으로 구성되고 정사각으로 배치되며, 여기에서 추가적인 요소들이 요부들 안으로 삽입될 수 있다.
도 3 은 유리한 제 1 실시예에 따른 2 개의 조립용 블록(1,1')의 본 발명에 따른 연결 구조체(3)의 결합(하부) 및 결합 해제(상부)를 개략적으로 도시한다. 2 개의 조립용 블록(1,1')들은 결합되는 동안 그들의 가장자리들에 대하여 서로 45°로써 오프셋되게 지지되고, 이후에는 제 1 조립용 블록(1)의 부표면(5)이 제 1 조립용 블록(1')의 모표면(7)으로 방향(A)을 따라 삽입될 수 있다는 점이 명백하다. 따라서, 끼워지도록 구성된 연결 요소(9,11,13,23,24,25,26,27)들은 서로 통과된다. 보다 정확하게는 돌출부(11,13)들이 요부(26,27)들과 맞물린다.
이러한 45°방위에서, 부표면(5)의 돌출 바아 요소(19,21)들은 모표면(7)과 접촉하고 이것은 2 개 표면들의 특정한 오프셋을 야기한다. 차후에 조립용 블록(1,1')들은 서로에 대하여 B 방향으로 또는 그 반대로 45°회전한다. 돌출부(11,13) 및 언더컷(11,13)들은 약간 경사지도록 구성된다. 이러한 방식으로 오프셋에도 불구하고 돌출부(11,13)들은 언더컷(24,25)들 뒤로 움직일 수 있는데, 여기에서 돌출부(24,25)들의 특정 재료에 고유한 탄성은 억지 끼움(press fit)이 신속하게 달성되도록 이용된다. 완전한 45°회전 이후에, 2 개 조립용 블록(1,1')들의 가장자리는 서로 평행하게 지향되고 바아 요소(19,21)들은 루프 형상(roof shaped) 요부(31,33)들과 맞물려서, 끼워진 조인트를 야기한다. 돌출부(11,13)와 언더컷(24,25) 사이에 끼움이 제공되는데, 여기에서 연결 구조체의 특정한 사전 부하(preload)를 발생시키는 것에 대한 대안으로서 돌출부(11,13)들과 언더컷(24,25) 사이에 억지 끼움(press fit)이 제공될 수도 있다.
결합 해제는 간단하게 수행되며, 바아 요소(19,21)들 및 홈 형상 돌출부(31,33)들의 형상 잠금 연결 및 마찰에 대하여 서로 방향 C 에서 45°로 맞물림을 해제시키는 힘을 가하면서 조립용 블록(1,1')이 서로 회전되고, 이후에 부표면(5)은 방향 D 에서 모표면(7)으로부터 맞물림 해제된다.
연속적인 언더컷(24,25)에 기인하여, 조립용 블록(1,1')은 연결 상태에서 임의로 회전될 수 있고, 즉, 심지어 360°로 회전될 수 있어서, 조립용 블록(1,1')의 전체 방위는 그 어느 때라도 변화될 수 있다.
홈 형상 요부(31,33)들과 맞물린 바아 요소(19,21)들에 기인하여 연결 구조체(3)가 이미 회전에 반하여 고정될지라도, 도 4 및 도 5 의 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이 추가적인 잠금 장치들이 제공될 수 있다.
도 4 에서, 2 개의 작은 잠금 요소(37,37')들이 사용되는데, 이들은 4 개의 모표면(39)들을 가지고, 상기 모표면들은 각각 십자 형상의 요부(35)를 구비하여 상기 요부 안으로 2 개의 개별적인 부표면(41)들중 하나의 십자형 핀(40)이 억지 끼움으로 삽입 가능하다. 2 개의 잠금 요소(37,37')들은 처음에 방향(E)에서 함께 플러그 결합됨으로써, 2 개의 부표면(41,41')들은 함께 지향된다. 부표면들의 핀(미도시)들은 조립용 블록(1,1')의 개별적인 요부(35)들 안으로 삽입된다. 따라서 조립용 블록(1,1')들은 마찰의 맞물림의 힘을 넘어서는 회전에 대하여도 고정되며 바아 요소(19,21) 및 홈 형상 요부(31,33)들의 잠금 연결을 형성한다.
대안의 해법은 도 5 에 도시되어 있으며, 이것은 플레이트 요소(43)를 구비하고, 플레이트 요소는 조립용 블록들의 요부(35) 안으로 억지 끼움으로써 삽입 가능한 2 개의 십자 형상 핀(미도시)들을 가진다.
도 6 내지 도 8 은 본 발명에 따른 조립용 블록(50,50')의 유리한 제 2 실시예 및 그와 함께 구현된 연결 구조체를 개략적으로 도시한다.
이러한 조립용 블록(50,50')이 부표면(53) 및 5 개의 모표면(55)들을 구비하며, 여기에서 부표면(53)은 정사각으로 배치된 십자 형상 단면을 가진 4 개의 핀(40)들을 구비하고, 모표면(55)은 그에 대응하여 배치된 4 개의 십자 형상 요부(35)들을 구비한다. 핀(40) 및 요부(35)들은 그것의 형상 및 크기와 관련하여 유리한 제 1 실시예의 핀 및 요부(35,40)들과 동일하여, 이러한 경우에도 억지 끼움이 제공된다. 더욱이, 부표면(53)은 돌출 결합 플러그(15)를 구비하고, 모표면은 유리한 제 1 실시예의 결합 요부(29)를 구비한다.
도 8 은 연결 구조체(51)의 결합을 도시한다. 2 개의 조립용 블록(50,50')은 서로의 안으로 간단하게 삽입되는데, 부표면(53)의 핀(40)들은 모표면의 요부(35)와 억지 끼움으로 맞물린다. 이것은 또한 결합 플러그(15)의 스프링 탄성 접촉부(17)들이 개별적인 슬립 접촉(slip contact) 표면(29a,29b,29c)들과 접촉하게 한다. 이러한 연결 구조는 2 개의 조립용 블록(50,50')들이 서로에 대하여 회전하는 것에 대하여 고정되게 하며, 또한 요부(35)들 안으로 삽입된 핀(40)들의 억지 끼움의 마찰 잠김에 의해 결합 방향(G)으로의 추출에 대하여 고정된다.
도 9 는 본 발명에 따른 연결 구조체(60)의 유리한 제 3 실시예를 개략적으로 도시하는데, 여기에서 조립용 블록(61,61',61")은 각각 유리한 제 1 실시예에 따른 부표면(5) 및 4 개의 모표면(7)과 유리한 제 2 실시예에 따른 부표면(53)을 구비한다. 따라서, 부표면(53)은 모표면(7)에 필적하게 구성되기 때문에 (하부에 도시됨), 방향(G)에서의 단순한 플러그 연결이 구현될 수 있고(하부에 도시됨), 따라서 연결 방향(A, B)에서의 플러그 및 회전 연결이 가능하다 (상부에 도시됨).
도 10 내지 도 12 는 조립용 블록(70,70')들의 유리한 제 4 실시예를 도시하며 그와 함께 구현된 연결 구조체(71)가 도시되어 있다.
조립용 블록(70,70')은 부표면(73) 및 5 개의 모표면(75)을 구비하는데, 여기에서 부표면(73)은 정사각으로 배치된 4 개의 자석(75)들을 구비하고, 모표면(77)은 그에 대응하여 배치된 4 개의 자석(79)들을 구비한다. 또한 부표면(73)은 돌출 결합 플러그(15)를 구비하고 모표면(77)은 결합 요부(81)를 구비하며, 여기에서는 유리한 제 1 실시예에서의 접촉부 대신에 개별적인 접촉부(83,85)들이 제공되어 이들이 서로로부터 독립되게 전기적으로 연결될 수 있다. 대신에, 유리한 제 1 실시예에 따른 슬립 접촉부(29a,29b,29c)들도 이용될 수 있다. 또한 모표면(77)들은 요부(87)들을 가지는데, 이것은 허리 형상의 수축부(89)를 가진 맞춤형 허리가 있는 원형으로 구성된다. 대신에, 유리한 제 1 실시예에 따른 십자 형상의 요부(35)들이 이용될 수 있다. 결국 부표면(37)은 2 개의 자석(75)들 사이에 각각 배치된 돌출 바아 요소(91)들을 구비하고, 모표면은 4 개의 대응하는 홈 형상의 요부(93)들을 구비한다.
도 12 는 연결 구조(71)의 결합(좌측) 및 결합 해제(우측)를 도시한다. 2 개의 조립용 블록(70,70')들은 간단한 방식으로 접합됨으로써, 결합 플러그(15)의 스프링 탄성으로 지지된 접촉부(17)는 개별의 접촉부(83,85)와 접촉하게 된다. 여기에서 결합 플러그(15)와 결합 요부(81)를 통한 중심 플러그 연결이 있지만, 이것은 예를 들어 오디오 잭(audio jack) 연결보다 덜 민감하게 구성된다. 따라서, 조립용 블록(70,70')들은 서로에 대하여 그 어떤 방향으로도 접합될 수 있다. 자석(75,79)들의 효과는 항상 조립용 블록들이 정확한 정렬을 가져오게 하며 동시에 결합 요부(81) 및 결합 플러그(15)의 플러그 연결의 원추형 구성을 통해 중심 맞춤이 제공된다. 이러한 중심 맞춤은 유리한 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에서도 제공된다.
명백하게, 이러한 연결 구조체(51)는 2 개의 조립용 블록(50,50')들의 서로에 대한 회전 및 결합 방향에 반하는 당김에 대하여 고정되며, 따라서 자석들의 자력 효과를 통한 표면(73,77)들에 직각으로의 당김에 대하여 고정되는데, 여기에서 부하 지탱 성능을 증가시키기 위하여 특히 강력한 자석들이 이러한 적용예에서 이용될 수 있다. 강력한 자석(75,79)들에 대하여, 결합 해제는 도 8 에 도시된 바와 같이 45°회전을 통해서 수행된다. 다르게는 연결 구조체(71)를 맞물림 해제시키기 위하여 비틀림 또는 전단 작용이 이용될 수 있다.
도 13 내지 도 16b 는 본 발명에 따른 조립용 블록(100,100') 및 그것을 가지고 구현된 연결 구조체(101)의 유리한 제 5 실시예를 개략적으로 도시한다.
이러한 조립용 블록(100,100')은 부표면(103) 및 5 개의 모표면(105)들을 구비하는데, 여기에서 부표면(103)은 정사각 패턴으로 배치된 십자 형상 단면의 9 개의 핀(107)들을 구비하고, 상기 핀들은 제 2 실시예의 핀(40)들에 대응하며, 모표면(105)은 십자 형상 단면을 가진 9 개의 대응되는 요부(109)들을 구비하며, 억지 끼움이 다시 제공된다. 핀(107) 및 요부(109)들 각각은 적어도 부분적으로 전기적으로 도전되도록 구성됨으로써, 에너지 공급 및 신호 전달을 위한 접촉부를 동시에 제공한다. 외측의 대각선으로 대향하는 핀(111)들은 "-" 극으로서 구성되고, 이들에 직각인 외측의 대각선으로 대향하는 핀(113)들은 에너지 공급의 "+"극으로서 구성되는 것이 유리하다. 다음에 조립용 블록(100,100')을 도 16a 및 도 16b 에 도시된 바와 같이 서로에 대하여 90°로 회전시킴으로써 극성의 역전(polarity reversal)이 제공될 수 있으며, 이것은 리프로그래밍(reprograming)을 수행할 필요 없이 간단한 방식으로 액튜에이터의 효과 변화를 용이하게 한다.
도 17 및 도 18 은 본 발명에 따른 조립용 블록(110,110') 및 그와 함께 구현된 연결 구조체(123)의 유리한 제 6 실시예를 개략적으로 도시한다. 이러한 조립용 블록(110,110')은 부표면(111) 및 5 개의 모표면(113)을 구비하는데, 부표면(111)은 정사각으로 배치된 4 개의 T 형상 회전 대칭 핀들을 구비하고, 모표면(113)은 다이아몬드 패턴으로 핀들에 대응하는 4 개의 T 형상 홈(117')들을 구비하며, 이것은 끼워진 조인트를 제공하는 도브 테일 지지부(dove tail support)를 만들어낸다. 접촉은 결합 플러그에 의해 제공되는데, 결합 플러그는 그것의 플러그 접촉부(17)를 슬립 접촉부(slip contact, 119)와 상호 작용시키며, 슬립 접촉부는 플러그 접촉부에 대응되게 구성된, 2 개 홈(118,118')들의 교차부에 배치된다. 이러한 슬립 접촉부(119)는 결합 요부(29)와 실질적으로 동일하게 구성되며, 요부는 여기에서 홈(118,118')에 의해 형성된다.
연결 구조체(123)를 형성하도록 조립용 블록(110,110')을 연결할 때, 핀(115)들은 연결 방향(H)을 따라서 개별의 홈(117,117') 안으로 삽입된다. 상호 잠금(interlock)을 위하여 연결 테이퍼(connection taper, 121)들이 2 개 홈(117,117')들의 상호 교차 지점(120)에 제공됨으로써, 교차 지점(120)들은 억지 끼움에 의해 둘러싸이지만 끼움 조인트(fitted joint)는 상호 교차 지점(120) 자체에서 제공된다. 따라서 연결 구조체는 부표면(111) 및 모표면(113)에 직각으로의 분리에 대하여 고정되며, 방향(H)으로의 맞물림 해제는 테이퍼(121)에 의한 억지 끼움에서 방지된다. 서로에 대한 조립용 블록(110,110')의 방향 변화는 리플러그(re-plugging) 작용에 의해 간단한 방식으로 수행된다.
플러그 접촉부(17)에 더하여, 핀(115)들중 적어도 일부는 적어도 부분적으로 전기 도전성을 가지도록 구성됨으로써 에너지 공급 또는 신호 전달을 위한 접촉부를 형성하는데, 여기에서 개별의 대향하는 접촉부들이 교차 지점들에 제공되어야 한다.
도 19 및 도 20 은 조립용 블록(130,130') 및 그와 함께 구현된 연결 구조체(121)의 유리한 제 7 실시예를 개략적으로 도시한다.
이러한 조립용 블록(130,130')은 부표면(133) 및 5 개의 모표면(135)을 구비하는데, 부표면(113)은 제 6 실시예에 따른 9 개의 회전 대칭 핀(115)을 구비하고 상기 핀들은 T 형상이며 정사각 패턴으로 배치되고, 모표면(135)은 제 6 실시예에 따른 9 개의 대응하는 T 형상 홈(117a,117a')을 구비하고 이것은 다시 끼움 조인트(fitted joint)를 제공하는 도브테일 지지부(dove tail support)를 제공한다. 상호 잠금을 제공하기 위하여 연결 테이퍼(121)들이 2 개 홈(117a,117a')의 상호 교차 지점(120a)에 제공됨으로써 상호 교차 지점(120a)들은 억지 끼움에 의해 둘러싸이지만 끼움 조인트는 상호 교차 지점(120a) 자체에서 제공된다.
전기 접촉부(미도시)들은 상호 교차 지점(120a)내에 구성되며 핀(115)들 각각은 적어도 부분적으로 전기 도전성으로 구성됨으로써, 에너지 공급 및 신호 전달을 위한 접촉부들이 제공된다. 이것은 유리한 제 5 실시예에서와 같이 극성 역전을 위한 동일한 사양(option)을 낳는다.
연결 구조체(131)를 형성하도록 조립용 블록(130,130')을 연결할 때, 핀(115)들은 연결 방향(I)을 따라서 개별의 홈(117a,117a') 안으로 삽입된다. 따라서 연결 구조체(131)는 부표면(133) 및 모표면(135)에 직각인 분리에 대하여 고정되고, 방향(I)에서의 맞물림 해제는 테이퍼(121)에 의한 억지 끼움으로 방지된다. 조립용 블록(130,130')의 서로에 대한 방향 변화는 리플러그(re-plugging) 작용에 의해 간단한 방식으로 수행된다.
1. 조립용 블록 3. 연결 구조체
9. 연결 장치 15. 연결 장치
60. 연결 구조체 75.79. 연결 요소

Claims (18)

  1. 조립용 블록(1,1';50,50';61,61',61";70,70';100,100';110,110;130,130')들 사이의 연결 요소(9, 23; 35, 40; 15, 81, 75, 79; 107, 109; 115, 117, 117';115, 117a, 117a')를 포함하는 연결 구조체(3; 51; 60; 71; 101; 123; 131)로서,
    연결 구조체(3; 51; 60; 71; 101; 123; 131)는 연결 요소들에 의해 연결된 2 개의 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61' 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')들 사이에 에너지 및/또는 정보 연결(15, 17, 29, 29a, 29b, 29c; 15 17, 81, 83, 85; 107 109; 15, 17 119;115;120a)을 제공하고,
    (i) 연결 구조체(3; 51; 60; 71; 101; 123; 131)는 연결 구조체에 의해 연결된 2 개의 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130') 사이에 마찰 잠금(friction locking) 및/또는 형태 잠금 플러그 연결(form locking plug connection)을 제공하고, 그리고/또는,
    (ii) 제 1 자력 연결 요소(75,79)들이 제공되고, 연결 구조체(71)는 2 개의 조립용 블록(70,70')들 사이에 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금 연결을 제공하고, 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금은 적어도 2 개의 대응하는 연결 요소(9, 23; 35, 40; 15, 81, 75, 79; 107, 109; 115, 117, 117';115, 117a, 117a')들에 의해 제공되고,
    제 1 연결 요소는 제 2 연결 요소안에 회전 가능하게 배치되고, 제 1 연결 요소 및 제 2 연결 요소중 하나는 적어도 하나의 언더컷을 구비하고, 제 1 연결 요소 및 제 2 연결 요소중 대응하는 다른 연결 요소는 상기 언더컷(undercut)에 대응하는 적어도 하나의 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연결 구조체(3; 51; 60; 71; 101; 123; 131)는 단일의 조인트(joint)로 구성되고 그리고/또는 연결 구조체(3; 51; 60; 71; 101; 123; 131)는 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')들의 서로에 대한 방향을 고정시키는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')들 사이의 서로에 대한 연결이 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')의 서로에 대한 적어도 2 개의 상이한 방향들에서 용이해지도록 연결 구조체(3; 51; 60; 71; 101; 123; 131)가 구성되는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    마찰 잠금 및/또는 형태 잠금(form locking)은 제 1 방향에서 연결 구조체에 의하여 서로 연결된 조립용 블록들의 분리를 차단하는 반면에, 제 1 방향에 대하여 경사진 제 2 방향에서의 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금은 맞물림 해제 가능하게 제공되는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 연결 요소가 제 1 조립용 블록에 배치되고 상기 제 1 연결 요소에 대응하는 제 2 연결 요소는 제 2 조립용 블록에 배치되고, 그리고/또는 각각의 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')이 적어도 하나의 제 1 연결 요소 및 적어도 하나의 제 2 연결 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 연결 요소는 제 2 연결 요소 안으로 플러그 결합될 수 있게 구성되고, 제 1 연결 요소가 n 중(fold)의 회전축을 구비하고 여기에서 n > 0 인 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 연결 요소는 제 2 연결 요소에서 360°로 회전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;60;71;123;131).
  8. 제 6 항에 있어서,
    연결 구조체(71;101;131)의 적어도 하나의 제 1 연결 요소(15;107;115) 및 적어도 하나의 제 2 연결 요소(81;109;120a)는 전기적으로 도전성이도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(71;101;131).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 극성(polarity)이 조립용 블록(70, 70'; 100, 100', 130, 130')들의 서로에 대한 적어도 제 1 방향에 대하여 제공되고 제 2 극성이 적어도 제 2 방향에 대하여 제공되도록, 에너지 연결 및/또는 정보 연결이 구성되고 그리고/또는 적어도 하나의 슬립 접촉부(slip contact, 29a,29b,29c)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  10. 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')으로서, 상기 조립용 블록은 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립용 블록.
  11. 제 1 항에 있어서,
    조립용 블록(1,1';50,50';61,61',61";70,70';100,100';110,110;130,130')들은 오토메이션 시스템의 모듈들 및 요소들인, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  12. 제 4 항에 있어서,
    제 2 방향에서의 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금은 제 1 방향에 대하여 직각으로 경사지는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  13. 제 4 항에 있어서,
    제 2 방향에서의 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금을 고정시키는 적어도 하나의 잠금이 제공되는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  14. 제 4 항에 있어서,
    제 2 방향에서의 마찰 잠금 및/또는 형태 잠금을 고정시키는 적어도 하나의 잠금이 제공되고,
    (i) 제 1 조립용 블록 및 제 2 조립용 블록이 연결되도록 제 1 조립용 블록 및 제 2 조립용 블록 안으로 삽입 가능한 적어도 하나의 맞물림 해제 가능 잠금부 (39, 43);
    (ii) 제 2 자력 연결 요소들; 및,
    (iii) 상호 잠금 장치;로 이루어진 그룹중 적어도 하나의 장치로서 상기 잠금이 제공되는 것을 특징으로 하는, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 상호 잠금 장치는 사전 부하를 받으면서 제공되고 맞물림 해제 요소를 작동시킴으로써 잠금 해제 가능한, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  16. 제 6 항에 있어서,
    n=4 인, 연결 구조체(3;51;60;71;101;123;131).
  17. 제 10 항에 있어서,
    조립용 블록은 오토메이션 시스템의 요소 또는 모듈인, 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130').
  18. 제 10 항에 있어서,
    조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130')들이 직사각형, 정사각형 또는 원형으로 구성된 적어도 하나의 측부 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는, 조립용 블록(1, 1'; 50, 50'; 61, 61', 61"; 70, 70'; 100, 100'; 110, 110; 130, 130').

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