NL1004396C1 - Scharnierenstelsel voor 'Pop-up's. - Google Patents

Description

-1- 1 Scharnierenstelsel voor ' Pop-up's

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel van scharnieren te gebruiken in zogenaamde 'Pop-ups'. Pop-ups zijn 5 kaarten of boeken waarin beweegbare delen zijn aangebracht, zodanig dat een bepaald driedimensionaal effect of bewe-gingseffect mogelijk wordt gemaakt.

Een blad van een boek of kaart vormt samen met het tegenoverliggende blad en de scharnier daartussen een systeem 10 met één interne bewegingsvrijheidsgraad. Deze interne bewe-gingsvrijheidsgraad komt overeen met het openslaan van de bladzijden of het openvouwen van de kaart. In deze tekst zal een dergelijk systeem het 'openslaand geheel' genoemd worden. Hierbij maakt het niet uit voor het principe van de 15 pop-up of deze onderdeel uit maakt van een boek, een kaart, of een aanverwant promotioneel artikel.

Een Pop-up heeft het kenmerk dat er naast het openslaand geheel ook mechaniek aanwezig is die als functie heeft een driedimensionaal effect mogelijk te maken. Het driedimensi-20 onale effect kan extra artistieke of educatieve waarde aan het boek of de kaart toevoegen. De meest gebruikte mechaniek is hierbij een stelsel van scharnieren.

Een veel gebruikt principe bij pop-ups berust op het verbinden van vlakvormige lichamen aan het openslaand ge-25 heel met behulp van scharnierverbindingen, zodanig dat het systeem van scharnieren en vlakvormige lichamen één interne bewegingsvrijheidsgraad heeft. De actie van het openslaan van de bladzijde is daarmee gekoppeld aan de beweging van alle of een deel van de andere scharnieren en vlakvormige 30 lichamen. Tezamen vormen deze bewegingen het beoogde bewe-gings- of driedimensionale effect. In sommige gevallen bestaan naast de interne bewegingsvri jheidsgraad behorend bij het openslaand geheel nog andere interne bewegingsvrij-heidsgraden, die bediend worden door het bewegen van een 35 daartoe bestemd onderdeel.

Op de bovenstaande principes is een groot aantal variaties mogelijk. Door het grote aantal mogelijke posities en ‘ ' i -2- 1 de oriëntaties van de scharnieren en vlakken, en combinaties met andere aan het stelsel deelnemende scharnieren en vlakken, kan een veelheid aan driedimensionale effecten bereikt worden. Tegelijkertijd zijn er beperkingen die opge-5 legd worden door de totale beschikbare ruimte en het gebrek aan stijfheid van het gebruikte materiaal. De ontwerper van de pop-up heeft de taak om ondanks deze beperkingen een verrassend driedimensionaal effect te bewerkstelligen.

Spectaculaire driedimensionale effecten worden bij pop-10 ups vooral bereikt indien de afgelegde afstanden van delen van de pop-up ten opzichte van het openslaand geheel groot zijn. In dat geval is immers het verschil met een gewone kaart of boek het duidelijkst. De afstand die afgelegd wordt door een punt op een vlak dat om een scharnier ro-15 teert wordt bepaald door de hoek van de rotatie en de afstand tussen het punt en de scharnieras. Bij de meest gebruikte en eenvoudigste pop-up mechaniek is een vlakvormig lichaam met een scharnier verbonden aan het openslaand geheel, terwijl de bladen van het openslaand geheel in dicht-20 gevouwen toestand het vlakvormig lichaam bedekken. De maximaal mogelijke afstand tot de scharnieras wordt dan bepaald door de afstand die nog juist door het blad bedekt wordt. Tevens wordt de hoek veelal beperkt tot 180 graden. Het bestaan van een maximale afstand tot de scharnieras en een 25 maximale hoek leidt tot een maximale beweging die tijdens de pop-up actie gemaakt kan worden door een vlakvormig lichaam met een scharnier verbonden aan het openslaand geheel .

Een methode om grotere bewegingen te bewerkstelligen dan 30 de maximale beweging om één scharnier, is het verbinden van een tweede vlakvormig lichaam door middel van een tweede scharnier aan het eerste vlakvormig lichaam, dat op zijn beurt met de eerste scharnier verbonden is aan het openslaand geheel. Dit tweede vlakvormige lichaam dient in de 35 opgevouwen toestand een positie in te nemen zodat het samen met het eerste vlakvormige lichaam bedekt wordt door de bladen van het openslaand geheel. Tijdens de pop-up actie -3- 1 is de beweging van het tweede vlakvormig lichaam de som van zijn beweging om de tweede scharnier en de beweging van de tweede scharnier om het eerste scharnier. Deze beweging kan groter zijn dan een beweging om slechts één scharnier. Dit 5 principe kan worden uitgebreid zodat er meerdere vlakvormige lichamen met scharnieren aan elkaar bevestigd zijn, waarbij de beweging van het laatste vlakvormig lichaam de som is van de bewegingen om de laatste scharnieras en van de bewegingen van de voorgaande scharnierassen.

10 Om twee- of meervoudig scharnierende pop-ups in de prak tijk te realiseren moeten echter een aantal problemen worden opgelost. Ten eerste moet het aantal bewegingssvrij-heidsgraden van het stelsel één blijven, zodat het stelsel bediend wordt door het openvouwen van het openslaand ge-15 heel. In de tweede plaats wordt de stijfheid van het materiaal, dat veelal papier of karton is, een beperkende factor. Scharnierconstructies die zouden werken indien beschikt werd over geïdealiseerde vlakken en scharnieren, blijken in werkelijkheid vaak te slap. Vooral is dit het 20 geval bij constructies die een grote weg af moeten leggen via meerdere scharnieren. Een derde probleem dat de scharnieren, om zich vanuit opgevouwen toestand op te richten, over een voldoende grote hoek moeten draaien. Dit probleem wordt vergroot doordat meervoudig scharnierende construc-25 ties, om de ruimte te beperken, vaak vanuit dubbelgevouwen toestand uit dienen te klappen.

De uitvinding voorziet in een stelsel van scharnieren en vlakvormige lichamen dat in staat is de bovengenoemde problemen op te lossen. Figuur 1 toont vier scharnieren 3 0 [1,2,3,4] waarvan de assen in een ruimtelijk punt [5] samen vallen, met tussen de scharnieren stijve vlakvormige lichamen [6,7,8,9]. Twee aan elkaar grenzende vlakken [6,9] vallen samen met de bladen van het openslaand geheel. De andere twee vlakken [7,8] vormen een deel van de pop-up. Deze 35 constructie, die in deze tekst een 'piramidestelsel' genoemd zal worden, wordt veel gebruikt in pop-ups. De constructie heeft één interne bewegingsvrijheidsgraad, die 1 00 4396 -4- 1 overeenkomt met het openvouwen van het openslaand geheel.

De andere twee vlakken maken dan een pop-up beweging die gekoppeld is aan de beweging van het openslaand geheel.

Door de vier hoeken van de piramideconstructie te variëren 5 kan de pop-up beweging zodanig gekozen worden dat deze geschikt is voor het gewenste effect. De maximale hoek die de vrije scharnieras [2] tijdens de pop-up beweging kan kantelen over de top van de piramide [5] is bij deze constructie 180 graden, indien het openslaan eveneens over 180 graden 10 geschiedt. Dit maximum is alleen te bereiken bij geschikte keuze van de hoeken tussen de scharnieren, piramidecon-structies zijn soms niet direct als zodanig herkenbaar in een pop-up, doordat de vlakken niet de vorm van een driehoek hebben. Het principe is echter gebaseerd op de hoeken 15 tussen de scharnieren, en de vorm van de tussenliggende vlakken is hierbij niet van belang.

Figuur 2 toont twee congruente piramidestelsels [10,11] ten opzichte van elkaar verschoven langs de scharnieras van het openslaand geheel. Tijdens de pop-up beweging blijven 20 de vlakken [12,14] parallel aan de vlakken [13,15], en blijft de afstand tussen de vlakken [14,15] en de vlakken [12,13], gemeten parallel aan de scharnieras [16] van het openslaand geheel, gelijk. Derhalve blijft de interne bewe-gingsvrijheidsgraad van de pop-up behouden indien verbin-25 dingsvlakken [17,18] worden aangebracht, die met behulp van nieuwe scharnieren [19,20,21,22] aan de vlakken bevestigd worden, en die parallel aan de bladen van het openslaand geheel geplaatst worden. Deze constructie, die in deze tekst een 'dubbele piramide' genoemd wordt, is ten opzichte 30 van een gewone piramideconstructie veel stijver. Deze stijfheid biedt de mogelijkheid de constructie te gebruiken als voetstuk voor tweede scharnierconstructies. Zonder de extra stijfheid zouden deze scharnierconstructies slechts werken met geïdealiseerde vlakken en scharnieren, en zou in 35 werkelijkheid de piramide te slap zijn om bij groter afstanden voldoende kracht over te brengen op het tweede scharnierstelsel. Dit laatste zal het geval zijn bij pop- ji r. π ή o Q β -5- 1 ups met grote door pop-up delen af te leggen afstanden. De constructie in figuur 2 is derhalve geschikt om toegepast te worden in pop-ups, waarbij de constructie gecombineerd word met andere scharnierstelsels, zoals in figuur 3.

5 In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van de uitvinding af- gebeeld. Een dubbele piramide [23] wordt gebruikt als voetstuk voor een tweede dubbele piramide [24] De beweging van tweede dubbele piramide is gekoppeld aan de beweging van eerste dubbele piramide. Hiermee leggen delen van de pop-up 10 tijdens de pop-up actie grotere afstanden af dan mogelijk is met constructies met slechts één scharnier. Verder is op de tweede dubbele piramide een constructie aangebracht die bestaat uit een keten van vier piramideconstructies [25,26,27,28]. Deze geven tezamen een zwaaihoek [29] van 15 ongeveer 180 graden. Dit maakt het mogelijk dat het in uitgevouwen toestand verst van het vlak van de bladzijde verwijderde onderdeel van de pop-up in dichtgevouwen toestand niet verder van de scharnieras van het openslaand geheel verwijderd is dan de overige onderdelen. Hierdoor wordt een 20 pop-up object verwezenlijkt dat relatief ver uitsteekt boven het basisvlak, in verhouding tot de afmetingen van de bladen van het openslaand geheel die in dichtgevouwen toestand de pop-up onderdelen bedekken. Verder bevat de uitvoeringsvorm extra piramideconstructies [30,31] die er voor 25 zorgen dat de bladen van het openslaand geheel verstijfd worden, zodat de bediening van de pop-up kan geschieden door de twee bladen van het openslaand geheel op willekeurige punten vast te houden. Bij afwezigheid van deze verstijvingen zouden de bladen van het openslaand geheel te 30 slap zijn om de kracht over te brengen van de vastgehouden punten naar de scharnieren. De verstijvingen hebben de eigenschap dat ze plat tegen het openslaand geheel komen te liggen in dichtgevouwen toestand.

< r - {_ 35

Claims (7)

1. Stelsel van scharnieren en vlakvormige lichamen, toegepast in een pop-up, bestaande uit een openslaand geheel 5 en twee of meer substelsels van scharnieren en vlakvormige lichamen zodanig dat, indien de vlakvormige lichamen ideaal stijf zouden zijn, de beweging van elk substelsel afzonderlijk gekoppeld zou zijn aan de beweging van het openslaand geheel, of aan die van een ander substelsel dat op zijn 10 beurt gekoppeld is aan het openslaand geheel, en waarbij delen die niet noodzakelijk zijn voor deze geïdealiseerde koppeling niet tot het substelsel gerekend worden, met het kenmerk, dat twee of meer der substelsels afzonderlijk onvoldoende praktische stijfheid bezitten om de krachten over 15 te brengen die nodig zijn voor voor hun eigen beweging, of de beweging van andere delen waaraan zij gekoppeld zijn, nu met elkaar verbonden zijn via één of meer verbindingsdelen bestaande uit minimaal één vlakvormig lichaam, dat scharnierend verbonden is aan de anders te slappe substelsels op 20 zodanige wijze dat dit enerzijds niet de de pop-up beweging hindert, en anderzijds het stelstel gevormd door de anders te slappe substelsels en de verbindingsdelen alsnog voldoende stijfheid bezit om de gewenste pop-up beweging te kunnen uitvoeren, en waarbij de gevormde pop-up beweging 25 mede door deze extra stijfheid een grotere weg kan afleggen dan mogelijk met reeds bekende pop-up constructies met vergelijkbare afmetingen.

1 CONCLUSIES -6-

2. Stelsel van scharnieren en vlakvormige lichamen, toegepast in een pop-up, met het kenmerk, dat het stelsel be- 30 staat uit een keten van minimaal twee substelsels waarbij elk substelsel bestaat uit vier scharnieren, waarvan de assen in een ruimtelijk punt samenvallen, en vier vlakvormige lichamen die door de vier scharnieren in een gesloten keten met elkaar verbonden zijn, en waarbij elk substelsel, be-35 halve de eerste in de keten, met zijn voorganger in de keten in de keten een gemeenschappelijk scharnier heeft en twee gemeenschappelijke vlakken, waardoor alle substelsels -7- 1 in hun scharnierbeweging met elkaar gekoppeld zijn, en waardoor een zwaaiende pop-up beweging ontstaat die een grotere hoek maakt dan met slechts één soortgelijk substel-sel.

3. Pop-up die een stelsel bevat volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat op de bladen van het openslaand geheel verstijvingsranden zijn aangebracht die tijdens de pop-up beweging opstaan en daarmee het oppervlaktetraag-heidsmoment van het blad vergroten, maar die in dichtgevou-10 wen toestand plat liggen.

4. Pop-up met het kenmerk dat verstijvende constructies volgens conclusie 1 gebruikt worden als voetstuk voor andere pop-up delen, die eventueel op hun beurt een voetstuk kunnen vormen voor andere constructies, waardoor de totale 15 beweging van het laatste stelsel de som is van die van het voorgaande stelsel en van het laatste stelsel ten opzichte van het voorlaatste stelsel, waardoor de beweging groter is dan constructies met slechts één substelsel volgens conclusie 1 .

5. Pop-up als in conclusie 4 met het kenmerk dat het laatste stelsel een stelsel volgens conclusie 2 is.

6. Stelsel als in conclusie 1 met het kenmerk dat minimaal twee anders te slappe substelsels congruent zijn en parallel bewegen, waardoor het verstijvende verbindingsdeel 25 daartussen gerealiseerd kan worden met twee parallelle scharnieren met daartussen een vlakvormig lichaam, waarbij de twee scharnieren ieder aan een eigen substelsel bevestigt zijn.

7. Pop-up als in één der voorgaande conclusies met het 30 kenmerk dat het gebruikte materiaal papier of karton is, waarbij de scharnieren gerealiseerd zijn door middel van vouwen, kerven of ingeperste richels in het materiaal. 35 1004396