WO2010092416A2 - Sistema de construcción de prototipos mecánicos - Google Patents

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Dino de Jesús SEGURA ROBAYO
Rafael Reinaldo Reyes Rojas
Jorge Enrique Jaramillo Salazar
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Segura Robayo Dino De Jesus
Rafael Reinaldo Reyes Rojas
Jorge Enrique Jaramillo Salazar
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00Other toys
    • A63H33/04Building blocks, strips, or similar building parts
    • A63H33/042Mechanical, electrical, optical, pneumatic or hydraulic arrangements; Motors

Definitions

  • the present invention patent application refers to a set of plastic parts that are used to build mechanical systems, both static and mobile; In these systems, mechanics, electricity and electronics are combined to make designs and obtain functional prototypes that can be assembled and disassembled very easily.
  • Lego® Building Blocks designed and patented by Godtfred Christiansen, have been known for many years under the numbers DK 92863, GB 935308 and US 3034254 which differ slightly from each other, which was based on automatic building bricks and each brick He must be able to fit in with the others.
  • the Meccano System is also known, which is a model of construction of work models and mechanical devices, composed of reusable strips of metal, plates, angle of beams, wheels, axles and gears, with nuts and screws to connect the pieces. It was invented in 1901 in England by Frank Homby and manufactured by the British company, Meccano Ltd, between 1908 and 1980.
  • F ⁇ schertechnik design which is modular made of high grade plastic such as nylon. It was invented by Artur Fischer, and produced by Artur Fischer GmbH & Co. KG, in Waldachtal, Germany. It is used in education for the teaching of simple machines, as well as the motorization and mechanisms, it has basic plastic building blocks with a great variety of specific parts, such as static parts, axles, motors, transmissions, gears, electronic components, etc. . It is based on a six-sided block, has a pin, grooves on the sides and cones on the opposite side.
  • the purpose of the present invention patent application is a set of pieces of pást ⁇ co that are used to build mechanical systems, both static and mobile. In these systems, mechanics, electricity and electronics are combined to make designs and obtain functional prototypes that can be assembled and disassembled very easily.
  • the Mechanical Prototype Construction system allows the design and modeling of technological objects, which are easy to assemble and disassemble.
  • the system allows to visualize the objects built in a way close to reality, since parameters and assemblies that are used in real industrial machines and equipment are used.
  • FIG. 3 Perspective view of an example I of the assembly without articulation of two beams.
  • Figure 4. Perspective view of an example Ii assembly without articulation of two beams.
  • Figure 5. Perspective view of a simple structure of the Construction System.
  • FIG. 1 Perspective view of another structure of the Construction System.
  • FIG. 7 Perspective view of a stage of the Construction System.
  • FIG. 1 Perspective view of a plate-nut of the Construction System.
  • Figure 9 Perspective view of the final support stage of the Construction System.
  • Figure 10 Perspective view of the upper section of the pulley of the Construction System.
  • FIG. 1 Perspective view of the lower section of the pulley of the Construction System.
  • FIG. 1 Perspective view of the engine supports of the Construction System.
  • FIG. 1 Front perspective view of the Construction System motor coupling.
  • Figure 14 Rear perspective view of the engine coupling of the Construction System.
  • FIG. 15 Perspective view of the assembly of the parts that make up the Prototype Construction System (Mobile Robot). DISCLOSURE OF THE INVENTION
  • the Mechanical Prototype Construction System of the present invention patent application is the result of the design of a set of parts that allows to develop and assemble examples of functional machines using different forms of assembly, both real machinery and academic models , and it was concluded that the basic form to which a piece could reach was to a cube 1 with a hole 2 in the center, as can be seen in Figure 1.
  • the cube 1 has as a basic measure the unit, that is 1 cm or 1 decimeter, but it can be another length taken as a unit, 1.5 cm or a different one, on each side;
  • the hole 2 has Y 2 unit diameter and is located in the center of one of the faces of the cube, that is, half of the unit of measure of the edge of the cube.
  • All the pieces have as constructive base the measure of 10 mm between holes and the holes 5 of 5 mm.
  • the tie screw 16 is used as a connecting element for the different parts, with which more robust and durable assemblies are achieved.
  • the plates 4 have a thickness of 2 mm, a length between 3 cm and 15 cm; a width of 1 cm; with holes 5 between two and fifteen according to the length of stage 4.
  • the plate-nut 6 is a stage that has one of its ends an orthohedron 10 where a nut is housed, which is not shown. ( Figure 8)
  • the final stage-support stage 7 is a stage that has one from its ends an orthohedron 11 that on the upper face has four perforations 12 towards the bottom. ( Figure 9)
  • the pulley wheel 8 has a diameter that varies between 10 mm and 90 mm with perforations 13 in its entire surface, is formed by two sections, a top or cover 15 2 mm high and a diameter between 10 mm - 94 mm with an axis 14 to adjust in the lower section 23 of stepped diameter that varies between 10 mm - 12 mm and 90 mm - 94 mm, with a height that varies between 6 mm for the small diameter 24 and 2 mm for the larger diameter 25.
  • the motor support 9 is formed by two truncated quadrilateral sections that have holes 17 on their surface towards the three external sides, with two parallel grooves centered on one of its sides and in the center it has a semicircular perforation 18 concave from 5 mm to 10 mm radius, arranged to accommodate motors of those sizes.
  • the dimensions of the support 9 vary between 30 mm - 50 mm wide, 30 mm - 50 mm long and 14 mm high. ( Figure 12)
  • the motor coupling 19 is a cylinder made of aluminum has a threaded axial hole 20 to accommodate a screw and another smooth axial hole 21 to accommodate the motor shaft; and perpendicular to this hole 21 there is another threaded hole 22 that houses a captive screw to adjust the motor shaft.
  • the large engine version is the same in concept but with larger measures that allow it to accommodate the engine. Its general measures are 50 mm x 50 mm x 22 mm high; with the same distribution of holes in the edges, separated from each other 5 mm.
  • the Mechanical Prototype Construction System is basically made up of the following parts:
  • Pulley wheel 8 ( Figure 10 and 11)
  • Engine support 9 ( Figure 12)
  • Figure 1 is the perspective view of the Cube of the Construction System, object of the invention, where the cube 1 with the hole 2 is shown.
  • Figure 2 shows the perspective view of the Construction System Beam, where it is shown: beam 3 and holes 2.
  • Figure 3 is the perspective view of an example I of the assembly without articulation of two beams 3 with the tie screw 16.
  • Figure 4 is the perspective view of an example Il assembly without articulation of two beams 3 with two tie screws 16.
  • Figure 5 shows a perspective view of a simple structure of the Construction System, where the beams 3 are inclined with tie screws 16.
  • Figure 6 is the perspective view of another structure of the Construction System where there are vertical and horizontal beams 3 with tie screws 16.
  • Figure 7 shows the perspective view of a stage 4 of the Construction System, showing its semi-rectangular shape with a semi-curved side and seven holes 5.
  • Figure 8 is the perspective view of the plate-nut 6 of the Construction System with the orthohedron 10.
  • Figure 9 is the perspective view of the final stage support 7 of the Construction System with the orthohedron 11 and the perforations 12.
  • Figure 10 shows a perspective view of the upper section 15 of the pulley wheel 8 of the Construction System where the perforations 13 and axle 14 are held.
  • Figure 11 shows the perspective view of the lower section 23 of the pulley wheel 8 with the perforations 13, the smallest diameter 24 and the largest diameter 25.
  • Figure 12 is the perspective view of the supports 9 of the Engine of the Construction System where the two sections are shown; holes 17 and semicircular perforation 18.
  • Figure 13 shows a front perspective view of the coupling for engine 19 of the Construction System where holes 20 and 21 can be seen.
  • Figure 14 is the rear perspective view of the motor coupling 19 of the Construction System where hole 22 is seen.
  • Figure 15 shows the perspective view of the assembly of the parts that make up the Prototype Construction System, (mobile robot) where the beam 3, the plates 4, the plate-nut 6, wheel-pulley 8, are shown. 9 support for motor.

Landscapes

  • Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos conformado por: a) Un cubo 1 con un agujero 2 en el centro de una de las caras del cubo, el cual tiene como medida básica la unidad; b) Vigas 3 cuya longitud varía entre 1 cm hasta 15 cm y una sección transversal de 1 cm2; 3) Platinas 4 con agujeros 5 entre dos y quince, de acuerdo a Ia longitud de Ia platina 4; 4) Platina-tuerca 6 que tiene en uno de sus extremos un ortoedro 10 donde va alojada una tuerca; 5) Platina - soporte final de carrera 7 que tiene en uno de sus extremos un ortoedro 11 con cuatro perforaciones 12 en Ia cara superior; 6) Ruedas poleas 8 con perforaciones 13 en su superficie 7) Soporte 9 para motor; y 8) Acople 19 para motor.

Description

SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPOS MECÁNICOS
SECTOR TÉCNICO
La presente solicitud de Patente de Invención se refiere a un conjunto de piezas de plástico que se utilizan para construir sistemas mecánicos, tanto estáticos como móviles; en estos sistemas se combina Ia mecánica, la electricidad y la electrónica para hacer diseños y obtener prototipos funcionales que pueden armarse y desarmarse con mucha facilidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Desde hace muchos años se conocen los Bloques de construcción Lego®, diseñados y patentados por Godtfred Christiansen, bajo los números DK 92863, GB 935308 y US 3034254 las cuales difieren ligeramente unas de otras, que se basó en ladrillos de construcción automáticos y cada ladrillo debía ser capaz de encajar con los otros.
En las figuras de Ia patente danesa DK 92863 siguientes, se muestran los cilindros huecos para que las tachuelas encajen entremedio, Io cual ofrece una estabilidad adicional. Se construyeron primero en madera y luego en plástico.
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También es conocido el Sistema Meccano que es un modelo de construcción de modelos de trabajo y dispositivos mecánicos, compuesto por tiras re-utilizables de metal, placas, ángulo de vigas, ruedas, ejes y engranajes, con tuercas y tomillos para conectar las piezas. Fue inventado en 1901 en Inglaterra por Frank Homby y fabricados por Ia empresa británica, Meccano Ltd, entre 1908 y 1980.
Otro sistema conocido es el diseño Fϊschertechnik que es modular fabricado en plástico de alto grado como el nylon. Fue inventado por Artur Fischer, y producido por Artur Fischer GmbH & Co. KG, en Waldachtal, Alemania. Se usa en Ia educación para la enseñanza de máquinas simples, así como Ia motorización y mecanismos, tiene bloques básicos de construcción de plástico con una gran variedad de piezas específicas, como partes estáticas, ejes, motores, transmisiones, engranajes, componentes electrónicos, etc. Se basa en un bloque de seis lados, tiene en un extremo un alfiler, ranuras en los laterales y conos en el lado opuesto.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente solicitud de Patente de Invención tiene por objeto un conjunto de piezas de píástíco que se utííízan para construir sistemas mecánicos, tanto estáticos como móviles. En estos sistemas se combina Ia mecánica, Ia electricidad y Ia electrónica para hacer diseños y obtener prototipos funcionales que pueden armarse y desarmarse con mucha facilidad.
VENTAJAS DE LA INVENCIÓN
El Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos, objeto de Ia presente solicitud de Patente de Invención, presenta las siguientes ventajas:
> El sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos permite diseñar y modelar objetos tecnológicos, los cuales son fáciles de armar y desarmar.
> El sistema permite Ia construcción de robots móviles y antropomórficos, con los cuales se da a conocer su arquitectura y se posibilita la experimentación.
> El sistema permite la construcción de máquinas, mecanismos y estructuras.
> EI sistema de construcción permite identificar y comprender los operadores mecánicos y apreciar Ia interacción de estos con sensores, con sistemas de controí (análogo o digital) y actuadores.
> El sistema permite visualizar los objetos construidos en una forma cercana a la realidad, puesto que se emplean parámetros y ensambles que se utilizan en máquinas y equipos industriales reales.
RELACIÓN DE FIGURAS ANEXAS
Figura 1. Vista en perspectiva del Cubo del Sistema de
Construcción, objeto de Ia invención. Figura 2. Vista en perspectiva de Ia Viga del Sistema de
Construcción. Figura 3. Vista en perspectiva de un ejemplo I del ensamble sin articulación de dos vigas. Figura 4. Vista en perspectiva de un ejemplo Ii ensamble sin articulación de dos vigas. Figura 5. Vista en perspectiva de una estructura simple del Sistema de Construcción.
Figura 6. Vista en perspectiva de otra estructura del Sistema de Construcción.
Figura 7. Vista en perspectiva de una platina del Sistema de Construcción.
Figura 8. Vista en perspectiva de una platina-tuerca del Sistema de Construcción.
Figura 9. Vista en perspectiva de Ia platina soporte final de carrera del Sistema de Construcción.
Figura 10. Vista en perspectiva de Ia sección superior de Ia rueda- polea del Sistema de Construcción.
Figura 11. Vista en perspectiva de Ia sección inferior de Ia rueda- polea del Sistema de Construcción.
Figura 12. Vista en perspectiva de los soportes del motor del Sistema de Construcción.
Figura 13. Vista en perspectiva frontal del acople para motor del Sistema de Construcción.
Figura 14. Vista en perspectiva posterior del acople para motor del Sistema de Construcción.
Figura 15. Vista en perspectiva del ensamble de las partes que componen el Sistema de Construcción de Prototipos (Robot móvil). DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN.
El Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos de Ia presente solicitud de Patente de Invención, es el resultado del diseño de un conjunto de piezas que permite desarrollar y armar ejemplos de máquinas funcionales utilizando diferentes formas de armado, tanto de maquinaria real, como de modelos académicos, y se concluyó que Ia forma básica a Ia que podría llegar una pieza era a un cubo 1 con un agujero 2 en el centro, tal como se aprecia en Ia Figura 1.
El cubo 1 tiene como medida básica Ia unidad, esto es 1 cm ó 1 decímetro, pero puede ser otra longitud tomada como unidad, 1,5 cm u otra diferente, por cada lado; el agujero 2 tiene Y2 unidad de diámetro y está localizado en el centro de una de las caras del cubo, es decir, a Ia mitad de Ia unidad de medida de Ia arista del cubo.
Si se quiere construir una pieza más larga, sólo se necesita unir varios cubos, uno tras otro, tomando como eje el centro de las caras que no tienen agujero e ir rotando Ia cara del agujero 90° hasta alcanzar Ia longitud deseada, tratando siempre de tener un número impar de ellos en toda Ia longitud; esta forma constructiva se denomina Ia viga 3, tal como se muestra en Ia Figura 2, donde se rotó el cubo 90° a Ia vez, de tal forma que se logró una pieza que permite su ensamblaje por cualquier lado. La longitud de la viga 3 varía entre 1 cm y 15 cm, con una sección transversal de 1 cm2.
El diseño de las demás piezas se hizo a partir de Ia necesidad de acoplarlas; de allí surgieron las platinas 4, ver Figura 7; la platina- tuerca 6, ver Figura 8; Ia platina-soporte final de carrera 7, ver Figura 9; rueda-polea 8, ver Figuras 10 y 11; soporte 9 para motor, ver Figura 12; y acople motor 19, ver Figura 13.
Todas las piezas tienen como base constructiva Ia medida de 10 mm entre huecos y los agujeros 5 de 5 mm.
Como elemento de unión de las diferentes piezas se utiliza el tornillo atador 16 con el que se logran ensambles más robustos y duraderos.
Las platinas 4 tienen un espesor de 2 mm, un largo entre 3 cm y 15 cm; un ancho de 1 cm; con agujeros 5 entre dos y quince de acuerdo a Ia longitud de Ia platina 4.
La platina-tuerca 6 es una platina que tiene en uno de sus extremos un ortoedro 10 donde va alojada una tuerca, la cual no se muestra. (Figura 8)
La platina-soporte final de carrera 7 es una platina que tiene en uno de sus extremos un ortoedro 11 que en Ia cara superior tiene cuatro perforaciones 12 hacia el fondo. (Figura 9)
La rueda-polea 8 tiene un diámetro que varía entre 10 mm y 90 mm con perforaciones 13 en toda su superficie, está formada por dos secciones, una superior o tapa 15 de 2 mm de altura y un diámetro ente 10 mm - 94 mm con un eje 14 para ajustar en Ia sección inferior 23 de diámetro escalonado que varía entre 10 mm - 12 mm y 90 mm - 94 mm, con una altura que varia entre 6 mm para el diámetro pequeño 24 y 2 mm para el diámetro mayor 25. (Figuras
10 y 11)
El soporte 9 para motor está conformado por dos secciones cuadriláteras truncadas que tienen en su superficie agujeros 17 hacia los tres lados externos, con dos ranuras paralelas centradas en uno de sus lados y en el centro tiene una perforación semicircular 18 cóncavas de 5 mm a 10 mm de radio, dispuesta para alojar motores de esos tamaños. Las dimensiones del soporte 9 varían entre 30 mm - 50 mm de ancho, 30 mm - 50 mm de largo y 14 mm de alto. (Figura 12)
El acople 19 para motor es un cilindro elaborado en aluminio tiene un agujero 20 en sentido axial roscado para alojar un tornillo y otro agujero axial liso 21 para alojar el eje del motor; y perpendicular a este agujero 21 existe otro agujero roscado 22 que aloja un tornillo prisionero para ajustar el eje del motor. (Figuras 13 y 14) La versión para motor grande es igual en concepto pero con medidas mayores que permitan alojar dicho motor. Sus medidas generales son de 50 mm x 50 mm x 22 mm de alto; con Ia misma distribución de agujeros en los bordes, separados uno de otro 5 mm.
En general, el Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos, está conformado, básicamente, por las siguientes piezas:
Vigas 3 de 1 hueco a 15 huecos (Figura 2)
Platinas 4 de dos a quince huecos (Figura 7)
Platina-tuerca 6 (Figura 8)
Platina soporte final de carrera 7 (Figura 9)
Rueda-polea 8 (Figura 10 y 11) Soporte 9 para motor (Figura 12)
Acople 19 para motor (Figuras 13 y 14)
Breve descripción de las figuras:
La Figura 1 es Ia vista en perspectiva del Cubo del Sistema de Construcción, objeto de Ia invención, donde se muestra el cubo 1 con el agujero 2.
En Ia Figura 2 se tiene Ia vista en perspectiva de Ia Viga del Sistema de Construcción, donde se muestra: la viga 3 y los agujeros 2. La Figura 3 es Ia vista en perspectiva de un ejemplo I del ensamble sin articulación de dos vigas 3 con el tornillo atador 16.
La Figura 4 es Ia vista en perspectiva de un ejemplo Il ensamble sin articulación de dos vigas 3 con dos tornillos atador 16.
En Ia Figura 5 se aprecia una vista en perspectiva de una estructura simple del Sistema de Construcción, donde se tienen las vigas 3 inclinadas con tornillos atadores 16.
La Figura 6 es Ia vista en perspectiva de otra estructura del Sistema de Construcción donde se tienen las vigas 3 verticales y horizontales con tornillos atadores 16.
En Ia Figura 7 se tiene Ia vista en perspectiva de una platina 4 del Sistema de Construcción, donde se muestra su forma semi rectangular con un lado semicurvo y siete agujeros 5.
La Figura 8 es Ia vista en perspectiva de Ia platina-tuerca 6 del Sistema de Construcción con el ortoedro 10.
La Figura 9 es Ia vista en perspectiva de Ia platina- soporte final de carrera 7 del Sistema de Construcción con el ortoedro 11 y las perforaciones 12. La Figura 10 muestra una vista en perspectiva de Ia sección superior 15 de la rueda-polea 8 del Sistema de Construcción donde se tienen las perforaciones 13 y eje 14.
En Ia Figura 11 se tiene la vista en perspectiva de Ia sección inferior 23 de Ia rueda-polea 8 con las perforaciones 13, el diámetro más pequeño 24 y el diámetro mayor 25.
La Figura 12 es Ia vista en perspectiva de ios soportes 9 del motor del Sistema de Construcción donde se muestran las dos secciones; los agujeros 17 y Ia perforación semicircular 18.
En Ia Figura 13 se muestra una vista en perspectiva frontal del acople para motor 19 def Sistema de Construcción donde se aprecian los agujeros 20 y 21.
La Figura 14 es Ia vista en perspectiva posterior del acople para motor 19 del Sistema de Construcción donde se aprecia el agujero 22.
En Ia Figura 15 se tiene Ia vista en perspectiva del ensamble de las partes que componen el Sistema de Construcción de Prototipos, (robot móvil) donde se muestra Ia viga 3, las platinas 4, Ia platina- tuerca 6, rueda-polea 8, soporte 9 para motor.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos, CARACTERIZADO PORQUE el sistema está conformado por: a) Un cubo 1 con un agujero 2 en el centro, el cual tiene como medida básica Ia unidad, por cada lado; el agujero 2 tiene ΛA unidad de diámetro y está localizado en el centro de una de las caras del cubo, es decir, a Ia mitad de Ia unidad de medida de Ia arista del cubo 1; b) Vigas 3 cuya longitud varía entre 1 cm hasta 15 cm y una sección transversal de 1 cm2; c) Platinas 4 con agujeros 5 entre dos y quince, de acuerdo a Ia longitud de Ia platina 4; d) Platina-tuerca 6 es una platina que tiene en uno de sus extremos un ortoedro 10 donde va alojada una tuerca. e) Platina- soporte final de carrera 7, es una platina que tiene en uno de sus extremos un ortoedro 11 que en Ia cara superior tiene cuatro perforaciones 12 hacia el fondo; f) Ruedas poleas 8 tienen un diámetro que varía entre 10 mm y 90 mm con perforaciones 13 en su superficie; g) Soporte 9 para motor está conformado por dos secciones cuadriláteras truncadas que tienen en su superficie agujeros 17 hacia los tres lados externos, con dos ranuras paralelas centradas en uno de sus lados y en el centro tiene una perforación semicircular 18 cóncavas de 5 mm de radio; h) Acople 19 para motor es un cilindro elaborado en aluminio tiene un agujero 20 en sentido axial roscado para alojar un tornillo y otro agujero axial liso 21 para alojar el eje del motor; y perpendicular a este agujero 21 existe otro agujero roscado 22 que aloja un tornillo prisionero para ajustar el eje del motor.
2. Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos de Ia Reivindicación 1 , CARACTERIZADO PORQUE las Platinas 4 tienen un espesor de 2 mm, un largo entre 3 cm - 7 cm y un ancho de 1 cm.
3. Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos de Ia Reivindicación 1 , CARACTERIZADO PORQUE las ruedas poleas 8 están formadas por dos secciones, una superior, o tapa 15 de 2 mm de altura y un diámetro ente 10 mm - 94 mm con un eje 14 para ajustar en Ia sección inferior 23 de diámetro escalonado que varía entre 10 mm - 12 mm y 90 mm - 94 mm, con una altura que varía entre 6 mm para el diámetro pequeño 24 y 2 mm para el diámetro mayor 25.
4. Sistema de Construcción de Prototipos Mecánicos de la Reivindicación 1 CARACTERIZADO PORQUE las dimensiones del soporte 9 para motor son 30 mm de ancho, 30 mm de largo y 14 mm de alto.
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