WO2021023867A1 - Modelling apparatus for forming at least one first segmented surface - Google Patents

Modelling apparatus for forming at least one first segmented surface Download PDF

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WO2021023867A1
WO2021023867A1 PCT/EP2020/072268 EP2020072268W WO2021023867A1 WO 2021023867 A1 WO2021023867 A1 WO 2021023867A1 EP 2020072268 W EP2020072268 W EP 2020072268W WO 2021023867 A1 WO2021023867 A1 WO 2021023867A1
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modeling
movement
elements
designed
modeling device
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PCT/EP2020/072268
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Mohamed HAMOUD
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Hamoud Mohamed
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    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/37Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements
    • G09F9/372Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements the positions of the elements being controlled by the application of an electric field
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • G09F19/02Advertising or display means not otherwise provided for incorporating moving display members

Definitions

  • Modeling device for forming at least one first segmented surface
  • the present invention relates to a modeling device for forming at least one first segmented surface according to the preamble of claim 1.
  • the disadvantage here is that there is always a two-dimensional representation of the three-dimensional information, which can only generate a certain three-dimensional impression for the viewer due to the representation converted into an apparently three-dimensional representation. This can although improving the understanding of the three-dimensional information for the viewer, it does not come close to an actual three-dimensional representation.
  • the “in FORM” project is known from the “MIT Media Lab” of the “Massachusetts Institute of Technology (MIT)”.
  • MIT Massachusetts Institute of Technology
  • a modeling device with a segmented horizontal surface.
  • Each linear actuator is driven by a DC motor, that is, linear motors are used as linear actuators.
  • the surface can be reminiscent of a bas-relief sculpture.
  • a user can shape the surface by direct touch manipulation or by visualizing freehand movements at a distance of
  • freehand gestures can include cues to select, move, and rotate the shape of an object, or a projector can complement the rendered shapes by projecting graphics onto the surface.
  • a three-dimensional display of three-dimensional information suitable for this type of display can take place.
  • the horizontal segmented surface of the modeling device of US 2012/0293411 A1 can actually be physically changed in the vertical direction by the height of the individual segments of the horizontal segmented surface being variably positioned within their movement possibilities.
  • an actual three-dimensional representation of this three-dimensional information can be created in the interaction of the individual segments.
  • the viewer can thus actually grasp the displayed three-dimensional information optically and haptically in three dimensions, so that the viewer does not have to spend any additional intellectual effort to create a three-dimensional representation in his mind from three-dimensional information that has been converted into an apparently three-dimensional representation. Rather, the viewer can directly perceive the three-dimensional information as such visually and haptically. This can make it easier for the viewer to perceive the three-dimensional information and avoid misunderstanding which can arise when the viewer interprets three-dimensional information that has been converted into an apparently three-dimensional representation.
  • the disadvantage is the high technical effort that has to be carried out to implement the modeling device of US 2012/0293411 A1.
  • a linear motor is used there per segment in order to be able to variably position the respective segment in the vertical direction.
  • a correspondingly large installation space is also required for this modeling device in order to be able to implement this cabling.
  • a correspondingly powerful and therefore usually correspondingly large control unit of the modeling device of US 2012/0293411 A1 is required in order to be able to control the large number of linear motors of this modeling device.
  • linear motors are not self-retaining due to their drive principle, i.e. the vertically movable segment of each linear motor must be continuously held in the desired position against gravity. This requires the continuous supply of current to each linear motor, the movable segment of which is raised in relation to a lowest position.
  • continuous energization of all linear motors with a holding current is required during operation, the vertically movable segment of which is to be kept raised relative to the lowermost position. This leads to a comparatively high consumption of electrical energy during operation.
  • the linear motors have a certain minimal installation space when viewed horizontally. If viewed horizontally, the segments should be smaller than the linear motors are carried out in order to enable finer representations by means of the segmented surface of this modeling device than is possible with segments that correspond in cross-section to the size of the respective linear motor, the vertical movement must be deflected, e.g. by means of so-called linkages, which in this Case are designed as flexible plastic rods. However, this increases the installation space of this modeling device in the vertical direction.
  • the size of the segmented surface of this modeling device in the horizontal direction is limited by the fact that, by means of the linkages located at the edge, depending on the available At the end of the height, the extent to which movement can be transmitted is limited. This can also make it necessary to use an edge-side cover of the segmented surface of this modeling device.
  • the size of the segmented horizontal surface of this modeling device is restricted when the segments are made smaller than the respective linear motors.
  • the force that can be exerted by the linear motors is limited. If smaller linear motors are used in order to be able to use smaller segments to represent a comparatively finely subdivided segmented horizontal surface, the force which can be exerted by the linear motors is reduced. This limits the weight and thus the size of the segments, which also reduces the height at which the segments can be positioned. The dynamics with which the segments can be positioned changed in height can also be reduced accordingly, which can impair the visual impression for the user.
  • One object of the present invention is to provide a modeling device of the type described at the beginning, so that the disadvantages of the modeling device of US 2012/0293411 A1 can be at least partially avoided or at least reduced. In particular, the consumption of electrical energy and / or the occurrence of electricity heat losses should be reduced.
  • the installation space and / or the weight of the modeling device should be reduced.
  • the design scope of the segments of the modeling device should be increased. In particular, it should be possible to use longer segments and / or more segments than previously known.
  • At least one alternative to the modeling device of US 2012/0293411 A1 should be created.
  • the present invention relates to a modeling device for forming at least one first segmented surface with a plurality of modeling elements, which are each independently variably positionable in a common direction of movement, each modeling element has at least one first modeling body, which are formed, together the first to form segmented surface.
  • a segmented surface is to be understood as a surface whose shape, which can be visually and / or hapically perceptible to a viewer, is formed by several segments as individual modeling elements.
  • the modeling elements can be arranged parallel to one another and moved in order to assume different positions along the common direction of movement.
  • An example of such a segmented surface is the segmented horizontal surface of the modeling device of US 2012/0293411 A1 described at the beginning.
  • the modeling device is characterized by at least one drive means, which is designed to drive at least two of the modeling elements together, and by at least one transmission means, which is arranged and formed in the power flow between the drive means and the respective modeling element, a transmission of a force of the drive means to allow or not to the respective modeling element.
  • the drive means such as an electric motor can generate a force as a drive force or a drive torque, the transmission of which to each of the at least two modeling elements can be permitted or interrupted independently of one another.
  • the positioning of at least two modeling elements can thus be changed independently of one another along the common direction of movement without each modeling element requiring its own drive. Rather, the at least one drive means can be used to position at least two modeling elements independently of one another.
  • the power transmission of the drive means to the two modeling elements can be permitted or prevented by a suitable control of the respective transmission means in such a way that the at least two modeling elements can be independently positioned even with continued operation of the at least one drive means.
  • a formation of at least one first segmented surface comparable to the segmented horizontal surface of the modeling device of US 2012/0293411 A1 can be made possible, but this with a reduced number of drive elements.
  • the use of at least one drive means for at least two modeling elements can reduce the costs of the modeling device according to the invention, since fewer drive means and a correspondingly reduced cabling are required. This can also have a simplifying effect on the corresponding control. This can also reduce the consumption of electrical energy during the operation of the modeling device according to the invention, which can have a particularly positive effect on the heat generated during operation, which can thus be reduced. Furthermore, the installation space of the modeling device can be reduced by the reduced number of drive means, which at the same time can also make it possible to enlarge the first segmented surface. Alternatively, a comparable first segmented surface, as previously known, can be implemented with a smaller modeling device.
  • At least pairs of modeling elements can be operated by a common drive means as described above, which can halve the number of drive means required.
  • more than two modeling elements can also be operated by a common drive means as described above.
  • a number of modeling elements can be driven along a Cartesian spatial direction by a common drive means. It is particularly preferable to operate all modeling elements with a common drive means, as will be described in more detail below. This can promote the properties and advantages described above in each case.
  • the first segmented surface described above can be aligned horizontally, as is known from the modeling device of US 2012/0293411 A1.
  • the modeling device according to the invention can, however, also be oriented in a different spatial direction, so that the corresponding first segmented surface can be oriented obliquely or perpendicular to the horizontal plane, for example as a wall or starting from a wall.
  • the formation of the first segmented surface in the horizontal can also take place against the direction of gravity, for example from a ceiling downwards.
  • the design options that can be offered by the modeling device according to the invention can be increased.
  • the surfaces or contours of the modeling elements can be designed identically or differently.
  • the modeling elements themselves or to their modeling bodies which each have one of the surfaces which together form the first segmented surface.
  • These surfaces can have different planar extensions and, for example, be square, rectangular, triangular, pentagonal and more, circular, oval, trapezoidal, parallelogram-shaped and the like.
  • the contours of the individual modeling elements preferably fit together as seamlessly as possible, regardless of their design, in order to create an optical impression of a first segmented surface that is as closed as possible.
  • the contours of the modeling elements used can also result in lateral distances from one another, which can be optically accepted or even desired.
  • a surface of a modeling element can also have a fixed three-dimensional shape, for example by means of elevations and / or by depressions and by a rough surface design, for example.
  • the surfaces of the modeling elements can also be colored.
  • the modeling elements or their modeling bodies or their surfaces can have or consist of different materials, which can also influence the optical impression for the user or for the viewer.
  • the modeling device can be used to actually represent three-dimensional information by means of the first segmented surface in three dimensions, so that there is no need for an apparently three-dimensional representation of three-dimensional information, which must be converted into an apparently three-dimensional representation.
  • a three-dimensional representation is to be understood as a spatial representation which, viewed in a Cartesian coordinate system, i.e. in an orthogonal coordinate system, has an extension at least in sections in each of the three spatial directions arranged orthogonally to one another. This can simplify perception for the user or viewer and, in particular, avoid misinterpretations and misunderstandings. This can increase the quality of the three-dimensional representation.
  • the modeling device according to the invention can have a plurality of modeling elements which can jointly form the first segmented surface.
  • the modeling elements can represent modules of the modeling device, which can be used flexibly in combination with one another in order to be able to build the modeling device according to the invention with a desired number of modeling elements.
  • their arrangement in the two-dimensional extent of the modeling device can also be changed flexibly.
  • first segmented surfaces for example triangular, pentagonal and more, circular, oval, trapezoidal, parallelogram-shaped and similar first segmented surfaces can also be used. be created. In comparison to the modeling device of US 2012/0293411 A1, this can also be possible over a larger area.
  • Such a real three-dimensional display option can be used, for example, in the field of teaching and didactics of mathematics and natural sciences, for example to be able to display the three-dimensional processes of mathematical functions and the like in real life. This can improve the quality of teaching.
  • the modeling device according to the invention can also be used to display measurement data and also business data in three dimensions and make them easier to understand for the viewer.
  • the modeling device according to the invention can also be used, for example, in the field of architecture, urban planning and landscape planning, in order to be able to offer reproductions of models that are as real as possible there. This can also improve the quality of the display there and avoid the previously known required creation of real three-dimensional models, which can be produced in a complex manner and only used for one purpose. Rather, the modeling device according to the invention can be used to produce a real three-dimensional model representation, e.g. of a city district, which can be quickly and easily adapted by changing the positioning of individual modeling elements of the modeling device according to the invention. With previously known models in this area, this is only possible through extensive reworking of the created models and to a limited extent.
  • the modeling device according to the invention can also be used in the field of art and culture.
  • components of a stage design can also be represented using correspondingly large modeling elements.
  • a stage design with, for example, walls, chairs, tables and the like can also be realistically represented in this way and easily changed and adapted to different scenes of a stage play. This can not only simplify and accelerate the change of the stage design during the presentation, but also create new design possibilities in the field of art.
  • the visual representation of music can be supported by a particularly highly dynamic change in the positioning of the modeling elements.
  • such representations can be supported by colored illumination of the first segmented surface of the modeling device according to the invention.
  • waves and the like can be generated which are suitable for a piece of music and can provide a visual background.
  • such installations are conceivable in museums and in the field of gastronomy, discos and event technology. It is precisely in this area that such installations of a modeling device according to the invention can be optically attached to a wall or a ceiling for the viewer. be speaking and, as described above, interact with sounds, music and colored light.
  • a segmented surface of a modeling device for blind people who can haptically grasp the surface with their fingers.
  • This makes it possible to create a representation of three-dimensional, haptically detectable information that can be changed quickly and easily, especially for blind people.
  • This can also affect the display of Braille.
  • a blind man to stroke his fingers over such a segmented surface and to grasp the information displayed there in three dimensions in a manner comparable to the page of a book. Accordingly, after this information has been entered, the displayed content can be changed, as is common, for example, when turning to the next page of a book.
  • the segmented surface of the modeling device according to the invention can be used as a game board, so that by changing the positioning of individual modeling elements, game figures and their changes in the course of the game can be visualized in three dimensions .
  • This can also be used to let players play a game together at different locations via a game board in the form of the modeling device according to the invention, for example by forming the figures of the other game participants using the modeling elements.
  • At least one transmission means has a planetary gear, the sun gear of which is connected to the drive means in a force-transmitting manner, the planet carrier of the planetary gear being designed to move the corresponding modeling element in the common direction of movement in at least one of the two directions, and with at least one Brake unit which is designed to allow rotation of the ring gear of the planetary gear or not.
  • a planetary gear is to be understood as an epicyclic gear, which represents a toothed gear or a friction gear, which, in addition to a central shaft, also has axes that rotate on circular paths around the central shaft.
  • the central gear wheel located radially on the inside is also referred to as the central wheel or the sun wheel.
  • Around the sun gear at least two rotating gears or planet gears are arranged, which can cooperate with the sun gear by means of a toothing.
  • Preferably three planet gears can be used.
  • a so-called ring gear is arranged around the planetary gears and is located radially on the outside, which has a toothing located radially on the inside, which meshes with the toothing of the planetary gears.
  • a rotational relative movement about the central axis of the sun gear can occur between the sun gear and the planet gears take place, which also represents the axis of the planetary gear itself.
  • a relative movement of the ring gear with respect to the planet gears can also take place around the central axis.
  • a planetary gear is used for at least one modeling element and preferably for each of the modeling elements, so that the sun gear is rotationally connected to the drive means.
  • the direction of movement of the modeling element can be determined by the direction of rotation of the sun gear or of the drive means. If the drive means is operated in this way, its force or torque is transmitted e.g. via a shaft to the sun gear, which can thus be driven in rotation. This rotational drive force can be transmitted to the planet gears and thus their planet carriers via the toothing of the sun gear. If the ring gear is freely rotatable in this state, the driving force from the sun gear is transmitted to the ring gear via the plane gears. A movement of the modeling element in the common direction of movement of the modeling elements is not brought about in this case. In this situa tion, the drive means can thus be operated without a force transmission and thus a change in position of the corresponding modeling element occurring. Instead, a "free" rotation of the ring gear is brought about, which can thus rotate around the sun gear.
  • the brake unit If the brake unit is now used to brake or hold the ring gear, rotation of the ring gear is prevented and the drive force of the drive means or of the sun gear is completely transmitted to the planet carrier via the planet gears. This leads to a change in the positioning of the corresponding modeling element in the corresponding direction of rotation of the drive means. In this way, the drive means can be operated continuously and it can be predetermined via the use of the brake unit whether or not the corresponding modeling element should be changed in position in the direction of rotation of the drive means.
  • the drive means can be used to drive a plurality of modeling elements of the modeling device according to the invention, without inevitably changing the position of a plurality of or even all of the modeling elements. Rather, by controlling the braking unit, a decision can be made as to which modeling element is driven by the continuous drive means and is changed in position or not. In this way, the previously described features and properties of the modeling device according to the invention can be implemented in a simple manner.
  • the corresponding modeling element has at least one movement transmission element which extends at least substantially along the common direction of movement, the movement transmission element having at least in sections a toothing which is formed in the common direction of movement. device to cooperate force-transmitting with a corresponding toothing of the planet carrier of the respective planetary gear.
  • the movement transmission element preferably extends in an elongated form in the direction of the common direction of movement, so that a translational movement of the corresponding modeling element in the joint movement direction of the modeling elements can be generated via the movement transmission element, which movement is caused by the rotational movement of the sun gear or planet carrier can be evoked.
  • the corresponding power transmission between the planetary carrier and the motion transmission element can take place via a correct sponding toothing. In this way, a simple conversion of a rotary into a translational movement can take place.
  • the two modeling elements are arranged in such a way that the toothings of the motion transmission elements are aligned facing one another.
  • modeling elements can be used, viewed relative to the size of the corresponding planetary gear, so that a comparatively finely structured first segmented surface can be created.
  • larger planetary gears can also be used so that higher forces can be transmitted. This can make it possible to use heavier modeling elements, e.g. to use a different material or to increase the length of the modeling elements in the common direction of movement. This can accordingly increase the stroke along the common direction of movement by which the segmented surface can be designed. In any case, the design leeway of the modeling device according to the invention can be increased as a result.
  • the movement transmission elements of the two modeling elements are arranged on the respective first modeling bodies offset from one another towards the center thereof, preferably at the edge.
  • This aspect of the present invention is based on the knowledge that the toothings of the planetary carrier can interact with the corresponding movement transmission element of the modeling element in question at the edge of the planetary gear.
  • the arrangement of the modeling element directly in the common direction of movement above the planetary gear can be favored in that the movement transmission element is offset at least to the center of the modeling element and in particular is arranged on the edge of the modeling element and can thus extend along the side of the corresponding planetary gear.
  • a modeling element essentially directly above in the common direction of movement above the corresponding planetary gear.
  • two such planetary gears can be arranged one above the other and the respective modeling elements can be arranged above the upper planetary gear in the common direction of movement, since the respective movement transmission element for the upper modeling element on one side and for the other modeling element on the opposite Side of the upper planetary gear can be passed or along.
  • This can enable a particularly compact arrangement of at least two modeling elements next to one another, which are each made significantly smaller than the respective planetary gear.
  • the corresponding modeling element has a flexible connecting element which is designed to be rolled up and down in the common direction of movement by a rolling element of the planetary carrier of the planetary gear.
  • a flexible plastic rod can be used as a flexible connecting element, as is known, for example, from the modeling device of US 2012/0293411 A1 and is referred to there as linkage.
  • This can make it possible not to have to arrange the planetary gear of a modeling element directly along the common direction of movement below the modeling element, since the flexibility of the connecting element enables a certain deflection along the common direction of movement.
  • This can make the arrangement of modeling elements to planetary gears more flexible and, in particular, an arrangement of at least two planetary gears one above the other along the common direction of movement.
  • the position of a modeling element can also be changed in this way, as described above.
  • the modeling device has at least one connecting element guide, which is designed to guide the flexible connecting element at least in sections in its longitudinal direction of extent.
  • Such a connecting element guide can be implemented, for example, in the form of a hose element through which the flexible connecting element is passed.
  • the connecting element guide in the form of the hose can be arranged on a fixed frame part of the modeling device according to the invention. In this way, the flexible connec tion element can be guided along its longitudinal direction of extent or in the common direction of movement of the modeling elements. This can favor the fact that the movement of the flexible connecting element can be carried out in the desired direction.
  • the corresponding modeling element has a Ge thread element which is designed to interact in the common direction of movement with a thread element of the planet carrier of the planetary gear.
  • At least one modeling element of the modeling device according to the invention can also be designed to have a threaded element along the common direction of movement, which can interact in the common direction of movement with a corresponding threaded element of the planet carrier of the corresponding planetary gear.
  • the threaded element, the modeling element can be designed as an external thread and the threaded element of the planet carrier can be designed as an internal thread, or vice versa.
  • a rotational movement of the planet carrier of the planetary gear as described above, can be converted into a translational movement of the modeling element in the common direction of movement in one or the other direction.
  • the position change of the modeling elements described above can also be carried out in this way.
  • the sun gear, the planet gears and the floating gear each have a herringbone toothing that corresponds to one another.
  • Herringbone gearing of a gear is understood to mean helical gearing in which the teeth are not only arranged not parallel to the axis of rotation, but also a left-handed and a right-handed half of the tooth are combined for each tooth of the gear, so that an arrow-shaped profile is created.
  • helical gearing can be used without axial forces occurring along the shaft, as these are compensated for by the herringbone gearing.
  • the advantages of helical gears can be used, such as smoother running and less noise during operation.
  • a herringbone toothing for the elements of the planetary gear at least one transmission means can be particularly advantageous in the present invention, because in this way the planet gears together with the planet carrier and the ring gear can be fixed in the axial direction on the sun gear without doing anything else Measures are required. This can enable a particularly simple, inexpensive and / or compact implementation of the modeling device according to the invention.
  • the brake unit has at least one brake element which is designed to allow or not to rotate the ring gear, preferably the at least radially outer metallic ring gear, of the planetary gear, by means of a holding element, preferably by means of an electromagnet, of the brake unit.
  • the braking unit described above can be implemented in such a way that the braking unit has at least one braking element which, when actuated radially from the outside, can act on the ring gear of the planetary gear and fix it.
  • This can take place, for example, in that a corresponding radial pressure or force is exerted on the ring gear of the planetary gear by the holding element of the braking element, so that its free rotation due to frictional forces can be prevented.
  • the ring gear can also have a radially outwardly directed toothing, in which a braking element, e.g. in the form of a pawl, can engage on the part of the brake unit in order to lock the ring gear in its direction of rotation with a positive fit. By releasing the retaining element, this state can be canceled accordingly and the free rotation of the ring gear, as described above, can be permitted again.
  • This can preferably be implemented in the form of an electromagnet as a holding element, which can interact with a ring gear that is metallic on the radially outer side.
  • an electromagnet as a holding element, which can interact with a ring gear that is metallic on the radially outer side.
  • the ring gear of the planetary gear can be attracted sufficiently to prevent its free rotation. If the electric magnet is not energized, this state can be canceled again. This can enable a particularly simple and fast and reliable braking of the ring gear of the planetary gear.
  • the modeling device has at least one spring element, preferably at least one helical spring, which is connected to the corresponding modeling element in a force-transmitting manner and is designed to support a movement of the modeling element in the common direction of movement in one direction and in the to counteract the opposite direction.
  • the spring element can exert a force in a direction of the common direction of movement, which can counteract the driving force which, as described above, can be exerted by the drive means via the transmission means on the corresponding modeling element.
  • a movement or change in position of a modeling element in the common direction of movement in one direction can be effected by the drive force of the drive means if this is permitted by the corresponding transmission means, as described above.
  • the force of the spring element can have a restoring effect, so that a reversal of the direction of the drive means is not required to move the modeling element in the opposite direction of the common direction of movement.
  • the drive means can be operated continuously in one drive direction in order, if necessary, to change the position of a modeling element, as previously described, in the corresponding direction of the common direction of movement. In the opposite direction, this can be done by the force of the spring element, which can counteract the change in position of the drive means. This can simplify the training and in particular the operation of the drive means.
  • the corresponding transmission means has at least one locking unit which is designed to allow or not a movement of the corresponding modeling element, preferably a rotation of the planet carrier of the planetary gear.
  • the movement of a modeling element can be prevented or permitted by means of a corresponding blocking unit.
  • the locking unit can have a locking element, e.g. in the form of a locking pawl or a locking lever, which can engage in the toothing of the planetary carrier of the planetary gear or also in a toothing of a motion transmission element of the modeling element.
  • this could also be done by a corresponding frictional force, as described above with regard to the brake unit.
  • the corresponding mobility can be blocked as a result, so that the current positioning of the corresponding modeling element can be maintained when the locking unit is actuated. If the positioning is to be changed, the mobility of the modeling element along the common direction of movement can be released again by loosening, for example, the pawl or the locking lever from the locking unit. Through this, the assumed positioning of the modeling element can be ensured. This also makes it possible, as described above, to carry out a change in position in one direction of the common direction of movement by the drive means and in the opposite direction of the common direction of movement by a spring element. In order to still be able to achieve stable positioning, the corresponding locking unit can be actuated.
  • Such a locking unit can also be implemented in that the locking element has a spring element such as a spring steel sheet, which can engage in the toothing of the planetary carrier of the planetary gear or also in a toothing of a motion transmission element of the modeling element.
  • the spring force of the spring element can be dimensioned such that the planet carrier and the modeling element can be held in position if the float wheel is freely rotating and no forces are transmitted from the sun gear to the planet carrier.
  • at least the weight of the planet carrier and in particular of the modeling element can be held by the spring element. A movement of the corresponding modeling element can be prevented or not permitted by the locking unit in this state.
  • the spring force of the spring element can be sufficiently small to be overcome by the driving force of the drive means if the ring gear is held stationary and the drive force is transmitted from the sun gear to the planet carrier. In this state, a movement of the corresponding modeling element can be permitted by the blocking unit.
  • This implementation of such a locking unit can lead to a continuous engagement of the locking element in the toothing of the planet carrier, which can result in additional noise development during operation.
  • this can reduce the cost of implementing the locking unit, since it does not have to be actively operated and controlled, but can be implemented as a passive mechanical element, so to speak.
  • the locking unit has at least one locking element which is arranged and designed to intervene in a toothing of the planetary carrier or not, the locking element preferably being formed by an actuating element, preferably by a solenoid, the locking unit between a engaging position and a non-engaging position to be moved.
  • the actuation or the release can also be implemented by means of an electromagnet with the previously described locking unit. In this way, the properties and advantages described above can also be implemented in the locking unit.
  • the transmission means preferably the sun gears of the planetary gears, of at least two modeling elements are connected to the drive means by means of a common shaft.
  • two modeling elements can be operated by the drive means by means of a common shaft, which enables the transmission of the force or the moment of the drive can simplify by means of the corresponding modeling elements.
  • the corresponding two modeling elements can be arranged close to one another along the common shaft, which can enable or promote a compact design of the modeling device according to the invention or a compact and as seamless as possible formation of the first segmented surface.
  • the transmission means preferably the sun gears of the planetary gears
  • at least two modeling elements are each connected to the drive means by means of different shafts, with the two shafts preferably being connected to one another, preferably by means of at least two corresponding gears or by means of a drive belt, preferably by means of a toothed belt, are connected to each other in a force-transmitting manner.
  • the two shafts can be arranged parallel to one another and operated in a force-transmitting manner with one another.
  • a drive belt and in particular a toothed belt, can enable a particularly simple and reliable way of power transmission between the two shafts.
  • the two modeling elements under consideration can be arranged in a Cartesian spatial direction perpendicular to modeling elements which are arranged along one of the two waves.
  • a drive means can be used in this way to operate a flat arrangement of modeling elements together, as previously described.
  • at least a 2 x 2 matrix of modeling elements can be created, which can be operated jointly by a drive means.
  • the shaft has at least one joint in its course.
  • a shaft can be interrupted or at least divided into two parts in its longitudinal extension direction by a joint.
  • Multiple joints can also be used along a shaft.
  • Such a joint can in particular be designed as cardanic, so that such a shaft can also be referred to as a cardan shaft.
  • a rotational movement of the shaft can be transmitted as a kinked course of the shaft or as a kinked shaft strand.
  • This can increase the design freedom of the first segmented surface.
  • a first segmented surface can be formed around a cylindrical surface, for example, and operated as described above. This can make it possible, for example, to provide the cylindrical surface of an advertising pillar or the like with a modeling device according to the invention and to use it for the optical representation of advertising information and the like in particular.
  • At least two modeling elements each have a second modeling body, which are each arranged opposite the first modeling body in the common direction of movement and are designed to jointly form a second segmented surface that is arranged parallel to the first segmented surface.
  • the corresponding modeling elements each have a modeling body at their two ends along the common direction of movement, so that two segmented surfaces can be created which are arranged and aligned parallel to one another.
  • the movement of the first segmented surface is directly linked to the display of the second segmented surface, so that, so to speak, a positive display of the first segmented surface is shown in a negative of the second segmented surface on the opposite side along the common direction of movement.
  • this can create a surface in the form of a wall or the like, i.e. perpendicular to the horizontal plane, which can be used on both sides to represent a segmented surface.
  • a wall can be used, for example, as a room divider or the like for presentation and, in particular, who purposes.
  • Fig. 1 is a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a first embodiment of a modeling device according to the invention;
  • FIG. 2 is a perspective schematic representation of FIG. 1 from an opposite perspective
  • FIG. 3 is a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the first embodiment with two modeling elements, two shafts and four planetary gears;
  • FIG. 4 shows a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the first embodiment with four modeling elements, two shafts and four planetary gears;
  • FIG. 5 is a perspective schematic representation of FIG. 4 from an opposite perspective; 6 shows a perspective schematic illustration of a plurality of transmission means with modeling elements according to the first exemplary embodiment with nine modeling elements, four shafts, new planetary gears and a drive means;
  • FIG. 7 shows a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the first embodiment with 100 modeling elements, ten shafts, 100 planetary gears and a drive means;
  • FIG. 8 shows a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a second embodiment of the modeling device according to the invention
  • FIG. 9 is a perspective schematic illustration of FIG. 8 from an opposite perspective
  • FIG. 10 is a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a third embodiment of the modeling device according to the invention;
  • FIG. 11 is a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the third embodiment with 16 modeling elements and 16 planetary gears;
  • Fig. 12 is a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a fourth embodiment of the modeling device according to the invention.
  • a longitudinal direction X extends, which can also be referred to as depth X or length X. At right angles to the longitudinal direction X it extends a transverse direction Y, which can also be referred to as the width Y.
  • a vertical direction Z which can also be referred to as the height Z, extends perpendicular to both the longitudinal direction X and the transverse direction Y.
  • the longitudinal direction X and the transverse direction Y together form the horizontal X, Y, which can also be referred to as the horizontal plane X, Y.
  • a modeling device 1 for forming at least one first segmented surface A see. Fig. 7, consists of a plurality of comparably structured and identically operated transmission means 2, 3, 4.
  • the transmission means 2, 3, 4 according to the invention with the modeling element 5 according to the first embodiment for example, has a planetary gear 2, which can also be referred to as epicyclic gear 2, a brake unit 3 and a locking unit 4.
  • a drive means 15 in the form of an electric motor 15 is force-transmitted, each with a modeling Connection element 5, which can also be referred to as segment 5, pin 5 or pin 5.
  • the planetary gear 2 has a sun gear 20 which is fixedly connected to a shaft 14.
  • the shaft 14 is mounted on a frame element 12 of the modeling device 1 at at least two points along its longitudinal extension direction via a respective shaft bearing 13, for example in the form of a ball bearing 13.
  • the frame elements 12 are at least partially arranged directly on a floor 10 of the modeling device 1 in the vertical direction Z from above, cf. FIG. 7.
  • the sun gear 20 of the planetary gear 2 is provided radially on the outside with a toothing (not designated net), which interacts with the respective toothing (not designated) of one of three planetary gears 22, which are arranged evenly spaced in the circumferential direction radially outside around the sun wheel 20 around .
  • the rotational movement of a sun gear 20 can be transmitted to the three planet gears 22 via the interaction of the gears, see, for example, Fig. 2.
  • the three planet gears are rotatably arranged on a planet carrier 21 which, along the elongated direction of extension of the shaft 14, is directly next to the sun gear 20 is positioned.
  • the Pla netisme 21 has a shaft opening 24 through which the shaft 14 is guided.
  • the shaft carrier through opening 24 is dimensioned so large that contact between the shaft 14 and the planet carrier 21 can be avoided.
  • the plane carrier 21 can rotate freely around the shaft 14.
  • the planet carrier 21 has a toothing 25 arranged radially on the outside.
  • the planetary gear 20 has a flea wheel 23 which is arranged radially outwardly around the three planet gears 22 and has a corresponding toothing (not designated) with which the flea wheel 23 can interact with the planet gears 22.
  • the transmission means 2, 3, 4 also include a brake unit 3, which is fixedly arranged on a further frame element 12 of the modeling device 1, see, for example, FIGS. 1 and 2.
  • the brake unit 3 has a brake element 30, which has a folding element 31 in Form of an electromagnet 31 can operate.
  • the folding element 31 is aligned from the radial outside onto the radial outer surface of the float 23. If the folding element 31 is moved radially by the braking element 30 towards the float wheel 23 in order to exert a frictional hold against the float wheel 23 through contact, a frictional braking effect of the float wheel 23 can be achieved in this way.
  • the float wheel 23 is made of metal at least radially on the outside, so that a magnetic holding force with respect to the float wheel 23 can be achieved by actuating the electromagnet 31 or by energizing it. In any case, by actuating the brake unit 3, a rotatability of the float wheel 23 in its Circumferential direction or around the shaft 14 in a direction of rotation C around allowed or prevented who, as will be described in more detail below.
  • the transmission means 2, 3, 4 also has a locking unit 4, see e.g. FIG. 1, which has a locking element 40 in the form of a locking pawl 40.
  • a locking element 40 in the form of a locking pawl 40.
  • the pawl 40 can be moved radially towards the outer circumference of the planet carrier 21 or moved away from it.
  • the pawl 40 is designed in such a way that it can engage positively in the toothing 25 of the planet carrier 21.
  • the already mentioned segment 5 has a first modeling body 50, which can also be referred to as the first segment body 50 or the first pin body 50.
  • the first segment body 50 extends essentially in the shape of a cuboid in the vertical direction Z and terminates at its upper end with a horizontal modeling surface 50a.
  • the segment 5 extends with a motion transmission element 52, which faces the planet carrier 21 has a toothing 53 which corresponds to the toothing 25 of the plane carrier 21.
  • the movement transmission element 52 is designed in the form of an elongated rod, which has a significantly smaller cross section than the first segment body 50.
  • the movement transmission element 52 is arranged on the edge side in the transverse direction Y and in the longitudinal direction X centrally on an edge or on an edge of the first segment body 50, as will be described in more detail below.
  • the movement transmission element 52 has a spring element 54 in the form of a helical spring 54, which is fixedly connected at its opposite end to the base 10 or a frame element 12 of the modeling device 1, see, for example, FIGS 2.
  • the coil spring 54 can exert a force in the vertical direction Z on the motion transmission element 52 of the segment 5, as will be described in more detail below.
  • the shaft 14 has at one end, for example in the representations of FIGS. 1, 2 and 6, a disk 18 in the form of a toothed disk 18, which by means of a drive belt 17 in the form of a toothed belt 17 from a corresponding disk 18 or toothed disk 18 of the Electric motor 15 can be driven, see Fig. 6.
  • the shaft 14 can, however, also have a gear 16 via which the shaft 14 can be connected in a force-transmitting manner to the corresponding gear 16 of an adjacent shaft 14 in the longitudinal direction X or in the transverse direction Y. , see e.g. Figs. 3 to 6.
  • the segments 5 are arranged parallel to one another in the form of a matrix and can, as follows, in more detail be written will be moved and positioned by a transmission means 2, 3, 4 of the common electric motor 15 in the vertical direction Z.
  • the vertical direction Z represents the common direction of movement B of the segments 5, along which movement in both de directions, ie both up and down, can take place.
  • a rotational drive force of the electric motor 15 can be transmitted via its toothed pulley 18 by means of a toothed belt 17 to the toothed pulley 18 of the shaft 14, see. Fig. 6 and 1 and 2.
  • This continuous rotational movement of the electric motor 15 leads to a corresponding continuous union rotational movement of the Sun gear 20 in the direction of rotation C.
  • the three planet wheels 22 are rotatably driven by the sun gear 20 accordingly.
  • the pawl 40 of the locking unit 4 can be actuated again.
  • the actuation of the brake unit 3 can be canceled, so that the free rotational movement of the ring gear 23 can be permitted again. This prevents further movement of segment 5 and maintains the current positioning of segment 5.
  • the actuation of the brake unit 3 and possibly the locking unit 4 for the respective segment 5 can result in a desired change in position in at least one direction along the common direction of movement B of the segments 5.
  • the desired position can also be held without the operation of the electric motor 15 having to be changed or interrupted for this purpose.
  • the brake unit 3 can namely remain unactuated, so that the ring gear 23 can continue to rotate freely in the direction of rotation C of the shaft 14.
  • the locking unit 4 can release its locking pawl 40 and thereby allow the spring force of the helical spring 54 to act on the segment 5 in the opposite direction. In this way, segment 5 can be moved in the opposite direction along the common direction of movement B of segments 5 without active movement and without the involvement of the electric motor 15 by using the spring force or spring energy stored in the coil spring 54 .
  • the desired position can then be fixed by the pawl 40 of the locking unit 4 is actuated again at this moment.
  • different segments 5 of the modeling device 1 according to the invention can be moved and positioned simultaneously in opposite directions along the common direction of movement B of the modeling elements 5 or segments 5.
  • two planetary gear 2 can be arranged in the vertical direction.
  • device Z can be arranged one above the other.
  • the arrangements of the elements of the transmission by means of 2, 3, 4, ie the planetary gear 2, the brake unit 3 and the locking unit 4, in the two superimposed transmission means 2, 3, 4 are arranged in opposite directions along the direction of extension of the respective shaft 14 and aligned, see e.g. Fig. 3.
  • the respective segments 5 are arranged opposite one another in such a way that the movement transmission elements 52 each pass on one side in the transverse direction Y of the other planetary gear 2 or transmission means 2, 3, 4, see, for example, FIGS. 4 and 5. This can enable the transmission means 2, 3, 4 to be arranged in a much more compact manner.
  • the segments 5 can be made comparatively small-area. This can lead to a comparatively finely structured first segmented surface A.
  • the result is, for example, a 10 ⁇ 10 matrix of segments 5, which form a common first segmented surface A of the modeling device 1 according to the invention, see e.g. FIG. 7.
  • the rotational movement of the electric motor 15 can also be transmitted via a gear 16 the gears 16 of the shafts 14 take place as previously described.
  • An alternative possibility of this power transmission is the previously described use of toothed belt 17 and toothed pulley 18, as shown, for example, in FIG.
  • the frame elements 12 described above can be placed on the already mentioned base 10 of the modeling device 1 via support elements 19, see FIG. 6.
  • the entire arrangement can, with the exception of a recess in the area of the segments 5, be completely surrounded by a housing 11, which is indicated in FIG. 7, shown transparently.
  • 100 segments 5 can be raised and lowered using a single electric motor 15 in order to form and modify a first segmented surface A.
  • the information about which positioning is to be assumed by which segment 5 can be provided by a common control device (not shown), which for this purpose records position data of each segment 5 by means of a respective position sensor (not shown) can get.
  • the position of each segment 5 can also be determined from a model which is based on the kinematics and the movements carried out in the past. This can avoid the effort of the position sensors, but lead to inaccuracies.
  • this first segmented surface A information can be displayed in the grid of the segments 5 over a large area.
  • This can be advantageous and useful for various applications, such as the teaching of mathematical functions and the representation of architectural and urban planning designs. In particular, this can simplify the understanding of the representation for the user or viewer.
  • the segmented first surface A can also be adapted quickly and flexibly.
  • the outlay for the control can be kept very low.
  • electricity heat losses and electricity consumption can be minimized, since only one electric motor 15 has to be used for 100 segments 5.
  • the position increases or position specifications can be made accordingly by the control device by controlling the brake units 3 and the locking units 4 of each segment 5 with the electric motor 15 running continuously to enable or block the mobility described above.
  • a rolling element 26 is arranged on the planet carrier 21, which receives a flexible connecting element 55 in the form of a flexible plastic rod 55, which can also be referred to as linkage 55.
  • the course or the direction of movement of the flexible connecting element 55 can be influenced to a certain extent via a connecting element guide 56, which can be fixedly arranged on a frame element 12 (not shown).
  • a connecting element guide 56 which can be fixedly arranged on a frame element 12 (not shown).
  • FIG. 10 A third embodiment of the transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5 is shown in FIG. 10.
  • only one sun gear 20 can be driven via a shaft 14, since the planet carrier 21 with a threaded element 27 on its side opposite the shaft 14 concludes.
  • the threaded element 27 is arranged as an internal thread comparable to a screw, which can execute a rotary movement in a direction of rotation D.
  • segment 5 At the end of its motion transmission element 52, segment 5 has a corresponding threaded element 57 which, as an external thread, surrounds the internal thread of threaded element 27 of planetary carrier 21.
  • the segment 5 can be raised or lowered in the common direction of movement B by a screw-like movement.
  • Locking unit and the coil spring 54 can be dispensed with in this case, which can simplify the structure ver.
  • only one segment 5 can be driven by a shaft 14. Nevertheless, the design leeway for implementing the modeling device according to the invention can be increased by this transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5 according to the third exemplary embodiment.
  • FIG. 12 shows a fourth exemplary embodiment of the transmission means 2, 3, 4, with the modeling element 5, in which the end opposite the first segment body 50 is also located Movement transmission element 52, a second modeling body 51 is arranged, wel cher can also be referred to as a second segment body 51 or as a second pin body 51.
  • the second segment body 51 is designed identically to the first segment body 50, but aligned in the opposite direction along the common direction of movement B.
  • the second segment body 51 has a modeling surface 51a which is oriented downward in the vertical direction Z in the illustration in FIG.
  • a second segmented surface A ′ can be formed by the modeling surfaces 51a of the second modeling bodies 51 or the second segmented bodies 51, which runs parallel to the first segmented surface A.
  • a negative of the representation of the first segmented surface A can be formed, so to speak.
  • Such a use can be used in particular for modeling devices 1 which are arranged as a wall so that a segmented surface A, A ′ can be formed on both sides at the same time. This can also increase the scope for design.
  • Modeling elements; Segments; Pencils; Pins first modeling body; first segment body; first pen body a modeling surface of the first modeling body 50 second modeling body; second segment body; second pen body a modeling surface of the second modeling body 51

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Abstract

The present invention relates to a modelling apparatus (1) for forming at least one first segmented surface (A), comprising a plurality of modelling elements (5), which are each formed so as to be variably positionable independently of one another in a common movement direction (B), each modelling element (5) having at least one first modelling body (50), and which are designed to be combined to form the first segmented surface (A). The modelling apparatus (1) is characterised by at least one drive means (15), which is designed to drive at least two of the modelling elements (5) in tandem, and by at least one transmission means, which is provided in the force flow between the drive means (15) and the relevant modelling element (5) and is designed to allow or prevent a force of the drive means (15) to be transmitted to the relevant modelling element (5).

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Modellierungsvorrichtung zur Ausbildung wenigstens einer ersten segmentierten Oberfläche Modeling device for forming at least one first segmented surface
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modellierungsvorrichtung zur Ausbildung wenigstens einer ers ten segmentierten Oberfläche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a modeling device for forming at least one first segmented surface according to the preamble of claim 1.
Auf verschiedenen technischen sowie nicht-technischen Gebieten ist es wünschenswert, Informationen für einen Betrachter bzw. für einen Benutzer dreidimensional darstellen zu können. Beispielsweise kön nen mathematische Funktionen, Messwerte bzw. Messwertauswertungen, Geschäftszahlen und derglei chen in einer dreidimensionalen Darstellung für den Betrachter direkter, einfacher und intuitiver ver ständlich sein als wenn der Betrachter zu einer zweidimensionalen Darstellung die dritte Dimension gedanklich hinzufügen muss. Letzteres kann auch zu fehlerhaften Interpretationen und Vorstellungen führen. Dies gilt ebenso z.B. für architektonische Entwürfe, insbesondere im Bereich der Raum- und Städteplanung, welche zweidimensional dargestellt kaum den gewünschten Eindruck vermitteln können und bisher den aufwendigen Bau von dreidimensionalen miniaturisierten Modellen erfordern können. In various technical and non-technical fields, it is desirable to be able to display information in three dimensions for a viewer or for a user. For example, mathematical functions, measured values or measured value evaluations, business figures and the like in a three-dimensional representation can be more direct, easier and more intuitive for the viewer than if the viewer had to mentally add the third dimension to a two-dimensional representation. The latter can also lead to incorrect interpretations and ideas. This also applies, for example, to architectural drafts, especially in the area of spatial and urban planning, which can hardly give the desired impression when presented in two dimensions and have previously required the complex construction of three-dimensional miniaturized models.
Daher wird auf verschiedene Arten und Weisen seit längerem versucht, dreidimensionale Informationen auch dreidimensional darzustellen. Dies geschieht seit längerem üblicherweise durch die zweidimensio nale Darstellung der Informationen auf einem Monitor oder dergleichen, wobei die darzustellenden Informationen in eine scheinbar dreidimensionale Darstellung umgerechnet und erst dann dargestellt werden. Auch ist es mittlerweile bekannt, in eine scheinbar dreidimensionale Darstellung umgerechnete Informationen in einer sog. Virtual-Reality-Brille (VR-Brille) für einen Betrachter scheinbar dreidimensio nal darzustellen. Dies kann vergleichbar mittels einer sog. Augmented-Reality-Brille (AR-Brille) durch zweidimensionale Einblendung der in eine scheinbar dreidimensionale Darstellung umgerechneten In formationen in die tatsächliche dreidimensionale Umgebung des Betrachters erfolgen, welche er durch die AR-Brille wahrnimmt. Derartige Verfahren werden auch z.B. in der Architektur, in der Planung von Produktionsanlagen und Produktionsabläufen und dergleichen verwendet, um das Ergebnis möglichst realitätsnah betrachten und überprüfen zu können. For this reason, attempts have been made for a long time in various ways to also represent three-dimensional information in three dimensions. For a long time, this has usually been done by means of the two-dimensional display of the information on a monitor or the like, the information to be displayed being converted into an apparently three-dimensional display and only then displayed. It is also now known to display information that has been converted into an apparently three-dimensional representation in so-called virtual reality glasses (VR glasses) for a viewer in an apparently three-dimensional manner. This can be done in a comparable way by means of so-called augmented reality glasses (AR glasses) by two-dimensional display of the information, which has been converted into an apparently three-dimensional representation, into the actual three-dimensional surroundings of the viewer, which he perceives through the AR glasses. Such methods are also used, for example, in architecture, in the planning of production plants and production processes and the like, in order to be able to view and check the result as realistically as possible.
Nachteilig ist hierbei, dass es stets bei einer zweidimensionalen Darstellung der dreidimensionalen In formationen bleibt, welche lediglich aufgrund der in eine scheinbar dreidimensionale umgerechneten Darstellung einen gewissen dreidimensionalen Eindruck für den Betrachter erzeugen können. Dies kann zwar das Verständnis der dreidimensionalen Informationen für den Betrachter verbessern, reicht jedoch nicht an eine tatsächliche dreidimensionale Darstellung heran. The disadvantage here is that there is always a two-dimensional representation of the three-dimensional information, which can only generate a certain three-dimensional impression for the viewer due to the representation converted into an apparently three-dimensional representation. This can although improving the understanding of the three-dimensional information for the viewer, it does not come close to an actual three-dimensional representation.
Seitens des „MIT Media Lab" des „Massachusetts Institute of Technology (MIT)" ist das Projekt „in- FORM" bekannt. Wie in der US 2012/0293411 Al beschrieben wird, kann mit einer Reihe von vertikal ausgerichteten Linearantrieben eine Modellierungsvorrichtung mit einer segmentierten horizontalen Oberfläche gebildet werden. Jeder Linearantrieb wird von einem Gleichstrommotor angetrieben, d.h. als Linearantriebe werden Linearmotoren verwendete. Die Oberfläche kann an eine Flachrelief-Skulptur erinnern. Ein Benutzer kann die Form der Oberfläche durch direkte Berührungsmanipulation oder durch bildlich erfasste Freihandbewegungen in einem Abstand von der Oberfläche steuern. So können bei spielsweise die Freihandgesten Eingabehinweise zum Auswählen, Verschieben und Drehen der Form eines Objekts umfassen. Ein Projektor kann die gerenderten Formen durch Projektion von Grafiken auf die Oberfläche ergänzen. The “in FORM” project is known from the “MIT Media Lab” of the “Massachusetts Institute of Technology (MIT)”. As described in US 2012/0293411 A1, a modeling device with a segmented horizontal surface. Each linear actuator is driven by a DC motor, that is, linear motors are used as linear actuators. The surface can be reminiscent of a bas-relief sculpture. A user can shape the surface by direct touch manipulation or by visualizing freehand movements at a distance of For example, freehand gestures can include cues to select, move, and rotate the shape of an object, or a projector can complement the rendered shapes by projecting graphics onto the surface.
Mittels einer derartigen segmentierten horizontalen Oberfläche, deren einzelne Segmente in der verti kalen Richtung unabhängig voneinander positionsveränderlich sind, kann eine in der Höhe dreidimen sionale Darstellung von für diese Darstellungsart geeigneten dreidimensionalen Informationen erfolgen. Mit anderen Worten kann die horizontale segmentierte Oberfläche der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al tatsächlich in der vertikalen Richtung real physisch verändert werden, indem die einzelnen Segmente der horizontalen segmentierten Oberfläche innerhalb ihrer Bewegungsmöglichkei ten in der Höhe veränderlich positioniert werden. Hierdurch kann im Zusammenwirken der einzelnen Segmente eine tatsächliche dreidimensionale Darstellung dieser dreidimensionalen Informationen ge schaffen werden. By means of such a segmented horizontal surface, the individual segments of which can be changed in position independently of one another in the vertical direction, a three-dimensional display of three-dimensional information suitable for this type of display can take place. In other words, the horizontal segmented surface of the modeling device of US 2012/0293411 A1 can actually be physically changed in the vertical direction by the height of the individual segments of the horizontal segmented surface being variably positioned within their movement possibilities. As a result, an actual three-dimensional representation of this three-dimensional information can be created in the interaction of the individual segments.
Der Betrachter kann die dargestellten dreidimensionalen Informationen somit auch tatsächlich dreidi mensional optisch sowie haptisch erfassen, so dass der Betrachter keine zusätzliche geistige Leistung dafür aufwenden muss, aus in eine scheinbar dreidimensionale Darstellung umgerechneten dreidimen sionalen Informationen in seinem Geiste eine dreidimensionale Darstellung zu erzeugen. Vielmehr kann der Betrachter die dreidimensionalen Informationen direkt als solche optisch sowie haptisch wahrneh men. Dies kann dem Betrachter die Wahrnehmung der dreidimensionalen Information erleichtern sowie Verständnisfehler vermeiden, welche bei einer Interpretation des Betrachters von in eine scheinbar dreidimensionale Darstellung umgerechneten dreidimensionalen Informationen entstehen können. The viewer can thus actually grasp the displayed three-dimensional information optically and haptically in three dimensions, so that the viewer does not have to spend any additional intellectual effort to create a three-dimensional representation in his mind from three-dimensional information that has been converted into an apparently three-dimensional representation. Rather, the viewer can directly perceive the three-dimensional information as such visually and haptically. This can make it easier for the viewer to perceive the three-dimensional information and avoid misunderstanding which can arise when the viewer interprets three-dimensional information that has been converted into an apparently three-dimensional representation.
Nachteilig ist jedoch der hohe technische Aufwand, welcher für die Umsetzung der Modellierungsvor richtung der US 2012/0293411 Al betrieben werden muss. So wird dort pro Segment ein Linearmotor verwendet, um das jeweilige Segment in der vertikalen Richtung veränderlich positionieren zu können. Dies bedeutet einen entsprechend hohen Aufwand hinsichtlich der Verkabelung aller Linearmotoren, um diese elektrisch versorgen sowie Daten wie z.B. Anweisungen zu den Linearmotoren hin und Daten wie z.B. Positionsmesswerte von den Linearmotoren weg übertragen zu können. Auch ist ein entspre chend großer Bauraum für diese Modellierungsvorrichtung erforderlich, um diese Verkabelung umset- zen zu können. Ferner ist eine entsprechend leistungsstarke und daher üblicherweise entsprechend große Steuerungseinheit der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al erforderlich, um die hohe Anzahl von Linearmotoren dieser Modellierungsvorrichtung ansteuern zu können. The disadvantage, however, is the high technical effort that has to be carried out to implement the modeling device of US 2012/0293411 A1. A linear motor is used there per segment in order to be able to variably position the respective segment in the vertical direction. This means a correspondingly high effort with regard to the cabling of all linear motors in order to supply them electrically as well as data such as instructions for the linear motors and data such as being able to transmit measured position values away from the linear motors. A correspondingly large installation space is also required for this modeling device in order to be able to implement this cabling. Furthermore, a correspondingly powerful and therefore usually correspondingly large control unit of the modeling device of US 2012/0293411 A1 is required in order to be able to control the large number of linear motors of this modeling device.
Hinsichtlich des Energieverbrauchs dieser Modellierungsvorrichtung ist zu bedenken, dass der Energie verbrauch bei Linearmotoren, welche jeweils durch einen Gleichstrommotor angetrieben werden, auf grund des Antriebsprinzips grundsätzlich vergleichsweise groß gegenüber anderen elektrischen Antrie ben ist. Dies wirkt sich entsprechend bei einer hohen Anzahl von Linearmotoren aus. Dies kann somit auch für den Verbrauch elektrischer Energie seitens der Steuerungseinheit dieser Modellierungsvorrich tung gelten, welche aus der hohen Anzahl der zu steuernden Linearmotoren resultieren kann. Die Mo dellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al weist somit im Betrieb einen vergleichsweise hohen elektrischen Energieverbrauch auf, welcher mit der Anzahl der verwendeten Linearmotoren zunimmt. With regard to the energy consumption of this modeling device, it should be borne in mind that the energy consumption of linear motors, which are each driven by a DC motor, is generally comparatively large compared to other electrical drives due to the drive principle. This has a corresponding effect with a large number of linear motors. This can therefore also apply to the consumption of electrical energy by the control unit of this modeling device, which can result from the large number of linear motors to be controlled. The modeling device of US 2012/0293411 A1 thus has a comparatively high electrical energy consumption during operation, which increases with the number of linear motors used.
Hinsichtlich des elektrischen Energieverbrauchs sowie der hierdurch erzeugten abzuführenden Wärme ist bei Linearmotoren zu bedenken, dass diese aufgrund ihres Antriebsprinzips nicht selbsthaltend sind, d.h. das vertikal bewegliche Segment jedes Linearmotors muss von diesem entgegen der Schwerkraft durchgehend in der gewünschten Position gehalten werden. Dies erfordert die durchgängige Bestro- mung jedes Linearmotors, dessen bewegliches Segment gegenüber einer untersten Position angehoben ist. Somit ist bei der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al im Betrieb eine dauerhafte Bestromung aller Linearmotoren jeweils mit einem Haltestrom erforderlich, deren vertikal bewegliches Segment gegenüber der untersten Position angehoben gehalten werden soll. Dies führt im Betrieb zu einem vergleichsweise hohen Verbrauch an elektrischer Energie. With regard to the electrical energy consumption and the heat to be dissipated as a result, it must be remembered that linear motors are not self-retaining due to their drive principle, i.e. the vertically movable segment of each linear motor must be continuously held in the desired position against gravity. This requires the continuous supply of current to each linear motor, the movable segment of which is raised in relation to a lowest position. In the case of the modeling device of US 2012/0293411 A1, continuous energization of all linear motors with a holding current is required during operation, the vertically movable segment of which is to be kept raised relative to the lowermost position. This leads to a comparatively high consumption of electrical energy during operation.
Der vergleichsweise hohe Verbrauch elektrischer Energie seitens der Linearmotoren sowie der Steue rungseinheit dieser Modellierungsvorrichtung führt auch zu einer entsprechend starken Wärmeentwick lung im Betrieb durch Stromwärmeverluste. Da die Linearmotoren zur Reduzierung des Bauraums bei dieser Modellierungsvorrichtung horizontal direkt nebeneinander angeordnet werden, können die Line armotoren ihre Wärme lediglich in der Höhe nach unten und nach oben abgeben, was unzureichend sein kann. Daher sind bei der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al zusätzliche Ventilato ren erforderlich, um die Wärmeabfuhr der Linearmotoren zu erhöhen. Diese Ventilatoren benötigen jedoch selbst elektrische Energie zum Betrieb sowie erzeugen zusätzliche Wärme. Auch erfordert dies weiteren Bauraum für die Ventilatoren selbst sowie deren Verkabelung. Ferner müssen die Ventilatoren ebenfalls angesteuert werden. Dies erhöht somit den entsprechenden Aufwand sowie führt zu zusätzli chen Kosten. Hinsichtlich der Verwendung von Linearmotoren ist auch zu bedenken, dass diese aufgrund ihres An triebsprinzips nur vergleichsweise geringe Kräfte aufbringen können. Somit sind das Gewicht und damit auch die Länge der Segmente bzw. deren vertikale Positionierbarkeit begrenzt, welche zur Umsetzung der segmentierten horizontalen Oberfläche dieser Modellierungsvorrichtung verwendet werden kön nen. The comparatively high consumption of electrical energy by the linear motors and the control unit of this modeling device also leads to a correspondingly strong heat development during operation due to electricity heat losses. Since the linear motors are arranged horizontally next to each other to reduce the installation space in this modeling device, the linear motors can only give off their heat upwards and downwards, which can be insufficient. Therefore, additional fans are required in the modeling device of US 2012/0293411 A1 in order to increase the heat dissipation of the linear motors. However, these fans themselves require electrical energy to operate and generate additional heat. This also requires additional installation space for the fans themselves and their cabling. The fans must also be controlled. This thus increases the corresponding effort and leads to additional costs. With regard to the use of linear motors, it should also be borne in mind that, due to their drive principle, they can only apply comparatively low forces. Thus, the weight and thus also the length of the segments or their vertical positionability are limited, which can be used to implement the segmented horizontal surface of this modeling device.
Betrachtet man die Umsetzung der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al im Projekt „in- FORM" des MIT Media Lab, so weisen die Linearmotoren in der Horizontalen betrachtet einen gewissen minimalen Bauraum auf. Sollen die Segmente in der Horizontalen betrachtet kleiner als die Linearmoto ren ausgeführt werden, um feinere Darstellungen mittels der segmentierten Oberfläche dieser Model lierungsvorrichtung zu ermöglichen als dies mit Segmenten möglich ist, welche im Querschnitt der Grö ße des jeweiligen Linearmotors entsprechen, so muss eine Umlenkung der vertikalen Bewegung z.B. mittels sog. Linkages erfolgen, welche in diesem Fall als flexible Kunststoffstäbe ausgebildet sind. Dies vergrößert jedoch den Bauraum dieser Modellierungsvorrichtung in der vertikalen Richtung. Ferner wird die Größe der segmentierten Oberfläche dieser Modellierungsvorrichtung in der Horizontalen dadurch beschränkt, dass mittels der randseitig abgeordneten Linkages in Abhängigkeit der zur Verfügung ste henden Höhe das Maß begrenzt ist, um welches eine Bewegungsübertragung erfolgen kann. Dies kann auch die Verwendung einer randseitigen Abdeckung der segmentierten Oberfläche dieser Modellie rungsvorrichtung erforderlich machen. Somit wird die Größe der segmentierten horizontalen Oberfläche dieser Modellierungsvorrichtung eingeschränkt, wenn die Segmente kleiner als die jeweiligen Linearmo toren ausgebildet werden. If one considers the implementation of the modeling device of US 2012/0293411 A1 in the "IN FORM" project of the MIT Media Lab, the linear motors have a certain minimal installation space when viewed horizontally. If viewed horizontally, the segments should be smaller than the linear motors are carried out in order to enable finer representations by means of the segmented surface of this modeling device than is possible with segments that correspond in cross-section to the size of the respective linear motor, the vertical movement must be deflected, e.g. by means of so-called linkages, which in this Case are designed as flexible plastic rods. However, this increases the installation space of this modeling device in the vertical direction. Furthermore, the size of the segmented surface of this modeling device in the horizontal direction is limited by the fact that, by means of the linkages located at the edge, depending on the available At the end of the height, the extent to which movement can be transmitted is limited. This can also make it necessary to use an edge-side cover of the segmented surface of this modeling device. Thus, the size of the segmented horizontal surface of this modeling device is restricted when the segments are made smaller than the respective linear motors.
Gleichzeitig wird die Kraft begrenzt, welche von den Linearmotoren ausgeübt werden kann. Weden nämlich kleinere Linearmotoren verwendet, um kleinere Segmente zu Darstellung einer vergleichsweise fein untergliederten segmentierten horizontalen Oberfläche einsetzen zu können, reduziert sich die Kraft, welche von den Linearmotoren ausgeübt werden kann. Dies beschränkt das Gewicht und damit die Größe der Segmente, wodurch auch die Höhe reduziert wird, in welcher die Segmente positioniert werden können. Auch kann sich entsprechend die Dynamik reduzieren, mit der die Segmente in der Höhe verändert positioniert werden können, was den optischen Eindruck für den Benutzer beeinträchti gen kann. At the same time, the force that can be exerted by the linear motors is limited. If smaller linear motors are used in order to be able to use smaller segments to represent a comparatively finely subdivided segmented horizontal surface, the force which can be exerted by the linear motors is reduced. This limits the weight and thus the size of the segments, which also reduces the height at which the segments can be positioned. The dynamics with which the segments can be positioned changed in height can also be reduced accordingly, which can impair the visual impression for the user.
All diese zuvor beschriebenen Eigenschaften der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al bzw. dessen Umsetzung im Projekt „inFORM" führen auch dazu, dass diese Modellierungsvorrichtung vergleichsweise voluminös und schwer ist. Dies kann die Nutzung derartiger Modellierungsvorrichtun gen für verschiedene Anwendungen unattraktiv und unflexibel machen. Auch können die zuvor be schriebenen Eigenschaften zu vergleichsweise hohen Kosten in der Herstellung und insbesondere im Betrieb, insbesondere hinsichtlich des Verbrauchs von elektrischer Energie, führen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Modellierungsvorrichtung der eingangs beschrie benen Art bereit zu stellen, so dass die Nachteile der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al zumindest teilweise vermieden oder zumindest reduziert werden können. Insbesondere soll der Ver brauch elektrischer Energie und bzw. oder die Entstehung von Stromwärmeverlusten reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich soll der Bauraum und bzw. oder das Gewicht der Modellierungsvorrichtung reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich soll der Gestaltungsspielraum der Segmente der Modellie rungsvorrichtung erhöht werden. Insbesondere sollen längere Segmente und bzw. oder mehr Segmente verwendet werden können als bisher bekannt. Zumindest soll eine Alternative zu der Modellierungsvor richtung der US 2012/0293411 Al geschaffen werden. All of these previously described properties of the modeling device of US 2012/0293411 A1 or its implementation in the "inFORM" project also mean that this modeling device is comparatively voluminous and heavy. This can make the use of such modeling devices unattractive and inflexible for various applications. The properties described above can also lead to comparatively high costs in production and in particular in operation, in particular with regard to the consumption of electrical energy. One object of the present invention is to provide a modeling device of the type described at the beginning, so that the disadvantages of the modeling device of US 2012/0293411 A1 can be at least partially avoided or at least reduced. In particular, the consumption of electrical energy and / or the occurrence of electricity heat losses should be reduced. Alternatively or additionally, the installation space and / or the weight of the modeling device should be reduced. Alternatively or additionally, the design scope of the segments of the modeling device should be increased. In particular, it should be possible to use longer segments and / or more segments than previously known. At least one alternative to the modeling device of US 2012/0293411 A1 should be created.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Modellierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Paten tanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object is achieved according to the invention by a modeling device having the features of claim 1. Advantageous further developments are described in the subclaims.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Modellierungsvorrichtung zur Ausbildung wenigstens einer ersten segmentierten Oberfläche mit einer Mehrzahl von Modellierungselementen, welche in einer gemeinsamen Bewegungsrichtung jeweils unabhängig voneinander veränderlich positionierbar ausge bildet sind, wobei jedes Modellierungselement wenigstens einen ersten Modellierungskörper aufweist, welche ausgebildet sind, gemeinsam die erste segmentierte Oberfläche zu bilden. Unter einer segmen tierten Oberfläche ist eine Fläche zu verstehen, dessen für einen Betrachter optisch und bzw. oder hap tisch erfassbare Form durch mehrere Segmente als einzelne Modellierungselemente gebildet wird. Die Modellierungselemente können hierzu parallel zueinander angeordnet sowie bewegt werden, um un terschiedliche Positionen entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung einzunehmen. Ein Beispiel einer derartigen segmentierten Oberfläche stellt die segmentierte horizontale Oberfläche der eingangs be schriebenen Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al dar. Thus, the present invention relates to a modeling device for forming at least one first segmented surface with a plurality of modeling elements, which are each independently variably positionable in a common direction of movement, each modeling element has at least one first modeling body, which are formed, together the first to form segmented surface. A segmented surface is to be understood as a surface whose shape, which can be visually and / or hapically perceptible to a viewer, is formed by several segments as individual modeling elements. For this purpose, the modeling elements can be arranged parallel to one another and moved in order to assume different positions along the common direction of movement. An example of such a segmented surface is the segmented horizontal surface of the modeling device of US 2012/0293411 A1 described at the beginning.
Die erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung ist gekennzeichnet durch wenigstens ein Antriebsmit tel, welches ausgebildet ist, wenigstens zwei der Modellierungselemente gemeinsam anzutreiben, und durch jeweils wenigstens ein Übertragungsmittel, welches im Kraftfluss zwischen dem Antriebsmittel und dem jeweiligen Modellierungselement angeordnet und ausgebildet ist, eine Übertragung einer Kraft des Antriebsmittels auf das jeweilige Modellierungselement zuzulassen oder nicht. Mit anderen Worten kann von dem Antriebsmittel wie z.B. von einem Elektromotor eine Kraft als eine Antriebskraft bzw. als ein Antriebsmoment erzeugt werden, dessen Übertragung auf jedes der wenigstens zwei Modellie rungselemente unabhängig voneinander zugelassen oder unterbrochen werden kann. Es können somit wenigstens zwei Modellierungselemente unabhängig voneinander in ihrer Positionierung entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung verändert werden, ohne dass jedes Modellierungselement einen eigenen Antrieb benötigt. Vielmehr kann das wenigstens eine Antriebsmittel dazu verwendet werden, wenigstens zwei Modellierungselemente unabhängig voneinander zu positionieren. Die Kraftübertragung des Antriebsmittels auf die beiden Modellierungselemente kann dabei durch eine geeignete Ansteuerung des jeweiligen Übertragungsmittels derart zugelassen oder unterbunden wer den, dass auch bei fortlaufendem Betrieb des wenigstens einen Antriebsmittels eine unabhängige Posi tionierung der wenigstens zwei Modellierungselemente erfolgen kann. Hierdurch kann eine Ausbildung wenigstens einer ersten segmentierten Oberfläche vergleichbar der segmentierten horizontalen Ober fläche der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al ermöglicht werden, dies jedoch mit einer verringerten Anzahl von Antriebselementen. The modeling device according to the invention is characterized by at least one drive means, which is designed to drive at least two of the modeling elements together, and by at least one transmission means, which is arranged and formed in the power flow between the drive means and the respective modeling element, a transmission of a force of the drive means to allow or not to the respective modeling element. In other words, the drive means such as an electric motor can generate a force as a drive force or a drive torque, the transmission of which to each of the at least two modeling elements can be permitted or interrupted independently of one another. The positioning of at least two modeling elements can thus be changed independently of one another along the common direction of movement without each modeling element requiring its own drive. Rather, the at least one drive means can be used to position at least two modeling elements independently of one another. The power transmission of the drive means to the two modeling elements can be permitted or prevented by a suitable control of the respective transmission means in such a way that the at least two modeling elements can be independently positioned even with continued operation of the at least one drive means. In this way, a formation of at least one first segmented surface comparable to the segmented horizontal surface of the modeling device of US 2012/0293411 A1 can be made possible, but this with a reduced number of drive elements.
Die Verwendung wenigstens eines Antriebsmittels für wenigstens zwei Modellierungselemente kann die Kosten der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung reduzieren, da weniger Antriebsmittel sowie eine entsprechend reduzierte Verkabelung erforderlich sind. Auch kann sich dies vereinfachend auf die entsprechende Steuerung auswirken. Dies kann ferner den Verbrauch elektrischer Energie während des Betriebs der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung reduzieren, was sich insbesondere positiv auf die im Betrieb entstehende Wärme auswirken kann, welche somit reduziert werden kann. Des Wei teren kann der Bauraum der Modellierungsvorrichtung durch die verringerte Anzahl von Antriebsmitteln reduziert werden, was gleichzeitig auch die Vergrößerung der ersten segmentierten Oberfläche ermögli chen kann. Alternativ kann eine vergleichbare erste segmentierte Oberfläche wie bisher bekannt mit einer kleineren Modellierungsvorrichtung umgesetzt werden. The use of at least one drive means for at least two modeling elements can reduce the costs of the modeling device according to the invention, since fewer drive means and a correspondingly reduced cabling are required. This can also have a simplifying effect on the corresponding control. This can also reduce the consumption of electrical energy during the operation of the modeling device according to the invention, which can have a particularly positive effect on the heat generated during operation, which can thus be reduced. Furthermore, the installation space of the modeling device can be reduced by the reduced number of drive means, which at the same time can also make it possible to enlarge the first segmented surface. Alternatively, a comparable first segmented surface, as previously known, can be implemented with a smaller modeling device.
Dabei können wenigstens Paare von Modellierungselementen durch jeweils ein gemeinsames Antriebs mittel wie zuvor beschrieben betrieben werden, was die Anzahl der erforderlichen Antriebsmittel hal bieren kann. Es können jedoch auch mehr als zwei Modellierungselemente von einem gemeinsamen Antriebsmittel wie zuvor beschrieben betrieben werden. Insbesondere kann eine Reihe von Modellie rungselementen entlang einer kartesischen Raumrichtung von einem gemeinsamen Antriebsmittel be trieben werden. Besonders zu bevorzugen ist es dabei, alle Modellierungselemente mit einem gemein samen Antriebsmittel zu betreiben, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. Dies kann jeweils die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile fördern. At least pairs of modeling elements can be operated by a common drive means as described above, which can halve the number of drive means required. However, more than two modeling elements can also be operated by a common drive means as described above. In particular, a number of modeling elements can be driven along a Cartesian spatial direction by a common drive means. It is particularly preferable to operate all modeling elements with a common drive means, as will be described in more detail below. This can promote the properties and advantages described above in each case.
Die zuvor beschriebene erste segmentierte Oberfläche kann dabei horizontal ausgerichtet sein, wie von der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al bekannt. Die erfindungsgemäße Modellierungs vorrichtung kann jedoch auch in eine andere Raumrichtung ausgerichtet sein, so dass die entsprechende erste segmentierte Oberfläche schräg oder senkrecht zu der horizontalen Ebene z.B. als Wand bzw. von einer Wand ausgehend ausgerichtet sein kann. Insbesondere kann die Ausbildung der ersten segmen tierten Oberfläche in der Horizontalen auch entgegen der Richtung der Schwerkraft z.B. von einer Decke nach unten erfolgen. Hierdurch können die Gestaltungsmöglichkeiten erhöht werden, welche von der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung geboten werden können. Erfindungsgemäß können die Oberflächen bzw. Konturen der Modellierungselemente gleich oder unter schiedlich gestaltet sein. Dies gilt entsprechend für die Modellierungselemente selbst bzw. für deren Modellierungskörper, welche jeweils eine der Oberflächen aufweisen, welche gemeinsam die erste segmentierte Oberfläche bilden. Diese Oberflächen können unterschiedliche flächige Erstreckungen aufweisen und beispielsweise quadratisch, rechteckig, dreieckig, fünfeckig und mehr, kreisrund, oval, trapezförmig, parallelogrammförmig und dergleichen ausgebildet sein. Vorzugsweise fügen sich die Kon turen der einzelnen Modellierungselemente möglichst nahtlos aneinander, unabhängig von deren Ge staltung, um einen optischen Eindruck einer möglichst geschlossenen ersten segmentierten Oberfläche zu erzeugen. Jedoch können sich aus den verwendeten Konturen der Modellierungselemente auch seit liche Abstände zueinander ergeben, welche optisch akzeptiert oder sogar gewünscht sein können. Auch kann eine Oberfläche eines Modellierungselements in sich eine feststehend dreidimensionale Gestalt aufweisen, beispielsweise durch Erhebungen und bzw. oder durch Senken sowie durch eine z.B. raue Oberflächengestaltung. Ebenso können die Oberflächen der Modellierungselemente farbig gestaltet sein. Des Weiteren können die Modellierungselemente bzw. deren Modellierungskörpers bzw. dessen Oberflächen unterschiedliche Materialien aufweisen bzw. hieraus bestehen, was ebenfalls den opti schen Eindruck für den Benutzer bzw. für den Betrachter beeinflussen kann. The first segmented surface described above can be aligned horizontally, as is known from the modeling device of US 2012/0293411 A1. The modeling device according to the invention can, however, also be oriented in a different spatial direction, so that the corresponding first segmented surface can be oriented obliquely or perpendicular to the horizontal plane, for example as a wall or starting from a wall. In particular, the formation of the first segmented surface in the horizontal can also take place against the direction of gravity, for example from a ceiling downwards. In this way, the design options that can be offered by the modeling device according to the invention can be increased. According to the invention, the surfaces or contours of the modeling elements can be designed identically or differently. This applies correspondingly to the modeling elements themselves or to their modeling bodies, which each have one of the surfaces which together form the first segmented surface. These surfaces can have different planar extensions and, for example, be square, rectangular, triangular, pentagonal and more, circular, oval, trapezoidal, parallelogram-shaped and the like. The contours of the individual modeling elements preferably fit together as seamlessly as possible, regardless of their design, in order to create an optical impression of a first segmented surface that is as closed as possible. However, the contours of the modeling elements used can also result in lateral distances from one another, which can be optically accepted or even desired. A surface of a modeling element can also have a fixed three-dimensional shape, for example by means of elevations and / or by depressions and by a rough surface design, for example. The surfaces of the modeling elements can also be colored. Furthermore, the modeling elements or their modeling bodies or their surfaces can have or consist of different materials, which can also influence the optical impression for the user or for the viewer.
Die erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung kann dazu verwendet werden, eine dreidimensionale Information mittels der ersten segmentierten Oberfläche tatsächlich dreidimensional darzustellen, so dass auf eine scheinbar dreidimensionale Darstellung von dreidimensionalen Informationen, welche in eine scheinbar dreidimensionale Darstellung umgerechnet werden müssen, verzichtet werden kann. Unter einer dreidimensionalen Darstellung ist dabei eine räumliche Darstellung zu verstehen, welche in einem kartesischen Koordinatensystem, d.h. in einem orthogonalen Koordinatensystem, betrachtet zumindest abschnittsweise eine Erstreckung in jede der drei orthogonal zueinander angeordneten Raumrichtungen aufweisen. Dies kann die Wahrnehmung für den Benutzer bzw. Betrachter vereinfa chen und insbesondere Fehlinterpretationen und Missverständnisse vermeiden. Dies kann die Qualität der dreidimensionalen Darstellung erhöhen. The modeling device according to the invention can be used to actually represent three-dimensional information by means of the first segmented surface in three dimensions, so that there is no need for an apparently three-dimensional representation of three-dimensional information, which must be converted into an apparently three-dimensional representation. A three-dimensional representation is to be understood as a spatial representation which, viewed in a Cartesian coordinate system, i.e. in an orthogonal coordinate system, has an extension at least in sections in each of the three spatial directions arranged orthogonally to one another. This can simplify perception for the user or viewer and, in particular, avoid misinterpretations and misunderstandings. This can increase the quality of the three-dimensional representation.
Die erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung kann dabei eine Mehrzahl von Modellierungselemen ten aufweisen, welche gemeinsam die erste segmentierte Oberfläche ausbilden können. Die Modellie rungselemente können hierzu Module der Modellierungsvorrichtung darstellen, welche miteinander kombiniert flexibel eingesetzt werden können, um die erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung mit einer gewünschten Anzahl von Modellierungselementen aufbauen zu können. Neben der Anzahl der modularen Modellierungselementen kann dabei auch deren Anordnung in der flächigen Erstreckung der Modellierungsvorrichtung flexibel verändert werden. Neben rechteckigen und insbesondere quadrati schen ersten segmentierten Oberflächen können z.B. auch dreieckige, fünfeckige und mehr, kreisrunde, ovale, trapezförmige, parallelogrammförmige und dergleichen gestaltete erste segmentierte Oberflä- chen geschaffen werden. Dies kann im Vergleich zur Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al auch großflächiger möglich sein. The modeling device according to the invention can have a plurality of modeling elements which can jointly form the first segmented surface. For this purpose, the modeling elements can represent modules of the modeling device, which can be used flexibly in combination with one another in order to be able to build the modeling device according to the invention with a desired number of modeling elements. In addition to the number of modular modeling elements, their arrangement in the two-dimensional extent of the modeling device can also be changed flexibly. In addition to rectangular and in particular square first segmented surfaces, for example triangular, pentagonal and more, circular, oval, trapezoidal, parallelogram-shaped and similar first segmented surfaces can also be used. be created. In comparison to the modeling device of US 2012/0293411 A1, this can also be possible over a larger area.
Eine derartige reale dreidimensionale Darstellungsmöglichkeit kann z.B. im Bereich der Lehre und Didak tik von Mathematik und Naturwissenschaften verwendet werden, um z.B. die dreidimensionalen Verläu fe mathematischer Funktionen und dergleichen real darstellen zu können. Dies kann die Qualität der Lehre verbessern. Auch können mittels der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung Messdaten sowie auch Geschäftsdaten dreidimensional dargestellt und für den Betrachter einfacher verständlich gemacht werden. Such a real three-dimensional display option can be used, for example, in the field of teaching and didactics of mathematics and natural sciences, for example to be able to display the three-dimensional processes of mathematical functions and the like in real life. This can improve the quality of teaching. The modeling device according to the invention can also be used to display measurement data and also business data in three dimensions and make them easier to understand for the viewer.
Ebenso kann die erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung z.B. im Bereich der Architektur, Stadtpla nung sowie Landschaftsplanung verwendet werden, um auch dort möglichst reale Abbildungen von Modellen bieten zu können. Dies kann auch dort die Qualität der Darstellung verbessern sowie die bis her bekannte erforderliche Erstellung von realen dreidimensionalen Modellen vermeiden, welche auf wendig hergestellt und lediglich für einen Zweck verwendet werden können. Mittels der erfindungsge mäßen Modellierungsvorrichtung kann vielmehr eine reale dreidimensionale Modelldarstellung z.B. eines Stadtviertels erfolgen, welche durch die Veränderung der Positionierung einzelner Modellierungs elemente der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung schnell und einfach angepasst werden kann. Dies ist bei bisher bekannten Modellen in diesem Bereich nur durch aufwendige Nacharbeiten der erstellten Modelle sowie in eingeschränktem Maße möglich. The modeling device according to the invention can also be used, for example, in the field of architecture, urban planning and landscape planning, in order to be able to offer reproductions of models that are as real as possible there. This can also improve the quality of the display there and avoid the previously known required creation of real three-dimensional models, which can be produced in a complex manner and only used for one purpose. Rather, the modeling device according to the invention can be used to produce a real three-dimensional model representation, e.g. of a city district, which can be quickly and easily adapted by changing the positioning of individual modeling elements of the modeling device according to the invention. With previously known models in this area, this is only possible through extensive reworking of the created models and to a limited extent.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung auch im Bereich von Kunst und Kultur verwendet werden. Beispielsweise können über entsprechend große Modellierungselemente auch Bestandteile eines Bühnenbilds dargestellt werden. Insbesondere kann ein Bühnenbild mit z.B. Wänden, Stühlen, Tischen und dergleichen auch auf diese Art und Weise real dargestellt sowie einfach verändert und an verschiedene Szenen eines Bühnenstücks angepasst werden. Dies kann nicht nur die Veränderung des Bühnenbilds während der Darstellung vereinfachen und beschleunigen, sondern auch neue Gestaltungsmöglichkeiten im Bereich der Kunst schaffen. Furthermore, the modeling device according to the invention can also be used in the field of art and culture. For example, components of a stage design can also be represented using correspondingly large modeling elements. In particular, a stage design with, for example, walls, chairs, tables and the like can also be realistically represented in this way and easily changed and adapted to different scenes of a stage play. This can not only simplify and accelerate the change of the stage design during the presentation, but also create new design possibilities in the field of art.
Ebenso kann die optische Darstellung von Musik durch eine insbesondere hochdynamische Veränderung der Positionierung der Modellierungselemente unterstützt werden. Insbesondere derartige Darstellun gen können durch farbiges Anleuchten der ersten segmentierten Oberfläche der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung unterstützt werden. Beispielsweise können Wellen und dergleichen erzeugt werden, welche zu einem Musikstück passend sind und dieses optisch untermalen können. Insbesonde re sind derartige Installationen in Museen und im Bereich der Gastronomie, Diskotheken sowie Veran staltungstechnik denkbar. Gerade in diesem Bereich können derartige Installationen einer erfindungs gemäßen Modellierungsvorrichtung an einer Wand bzw. an einer Decke für den Betrachter optisch an- sprechend sein und, wie zuvor beschrieben, mit Geräuschen, Musik sowie farbigem Licht Zusammenwir ken. Likewise, the visual representation of music can be supported by a particularly highly dynamic change in the positioning of the modeling elements. In particular, such representations can be supported by colored illumination of the first segmented surface of the modeling device according to the invention. For example, waves and the like can be generated which are suitable for a piece of music and can provide a visual background. In particular, such installations are conceivable in museums and in the field of gastronomy, discos and event technology. It is precisely in this area that such installations of a modeling device according to the invention can be optically attached to a wall or a ceiling for the viewer. be speaking and, as described above, interact with sounds, music and colored light.
Auch kann es erfindungsgemäß ermöglicht werden, eine segmentierte Oberfläche einer erfindungsge mäßen Modellierungsvorrichtung für blinde Menschen zu verwenden, welche die Oberfläche haptisch mit den Fingern erfassen können. Hierdurch kann eine einfach und schnell veränderliche Darstellung von dreidimensionalen haptisch erfassbaren Informationen insbesondere für blinde Menschen geschaf fen werden. Dies kann auch die Darstellung von Blindenschrift betreffen. Hierdurch kann es einem blin den Menschen ermöglicht werden, über eine derartige segmentierte Oberfläche mit den Fingern zu streichen und die dort dreidimensional abgebildeten Informationen vergleichbar der Seite eines Buches zu erfassen. Entsprechend kann nach dem Erfassen dieser Informationen der dargestellte Inhalt verän dert werden, wie es z.B. beim Umblättern auf eine nächste Buchseite üblich ist. According to the invention, it can also be made possible to use a segmented surface of a modeling device according to the invention for blind people who can haptically grasp the surface with their fingers. This makes it possible to create a representation of three-dimensional, haptically detectable information that can be changed quickly and easily, especially for blind people. This can also affect the display of Braille. This makes it possible for a blind man to stroke his fingers over such a segmented surface and to grasp the information displayed there in three dimensions in a manner comparable to the page of a book. Accordingly, after this information has been entered, the displayed content can be changed, as is common, for example, when turning to the next page of a book.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung stellen Spiele wie z.B. Gesellschaftsspiele dar. So kann die segmentierte Oberfläche der erfindungsgemäßen Modellie rungsvorrichtung als Spielbrett verwendet werden, so dass durch die veränderliche Positionierung ein zelner Modellierungselemente Spielfiguren sowie deren Veränderung im Laufe des Spiels optisch drei dimensional dargestellt werden können. Dies kann auch dazu verwendet werden, Spieler an verschiede nen Orten über jeweils ein Spielbrett in Form der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung ein gemeinsames Spiel ausführen zu lassen, indem z.B. die Figuren der jeweils anderen Spielteilnehmer durch die Modellierungselemente gebildet werden. Another area of application of the modeling device according to the invention are games such as parlor games. Thus, the segmented surface of the modeling device according to the invention can be used as a game board, so that by changing the positioning of individual modeling elements, game figures and their changes in the course of the game can be visualized in three dimensions . This can also be used to let players play a game together at different locations via a game board in the form of the modeling device according to the invention, for example by forming the figures of the other game participants using the modeling elements.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist wenigstens ein Übertragungsmittel ein Planetengetriebe auf, dessen Sonnenrad mit dem Antriebsmittel kraftübertragend verbunden ist, wobei der Planetenträger des Planetengetriebes ausgebildet ist, das entsprechende Modellierungselement in der gemeinsamen Bewegungsrichtung in wenigstens einer der beiden Richtungen zu bewegen, und mit wenigstens einer Bremseinheit, welche ausgebildet ist, eine Rotation des Hohlrads des Planetengetriebes zuzulassen oder nicht. According to one aspect of the invention, at least one transmission means has a planetary gear, the sun gear of which is connected to the drive means in a force-transmitting manner, the planet carrier of the planetary gear being designed to move the corresponding modeling element in the common direction of movement in at least one of the two directions, and with at least one Brake unit which is designed to allow rotation of the ring gear of the planetary gear or not.
Unter einem Planetengetriebe ist ein Umlaufrädergetriebe zu verstehen, welches ein Zahnradgetriebe bzw. ein Reibradgetriebe darstellt, welches neben einer mittleren Welle auch Achsen aufweist, welche auf Kreisbahnen um die mittlere Welle umlaufen. Das radial innen liegende zentrale Zahnrad wird auch als Zentralrad bzw. als Sonnenrad bezeichnet. Um das Sonnenrad herum sind wenigstens zwei Umlauf räder bzw. Planetenräder angeordnet, welche mittels einer Verzahnung mit dem Sonnenrad Zusam menwirken können. Vorzugsweise können drei Planetenräder verwendet werden. Um die Planetenräder herum ist radial außen liegend ein sogenanntes Hohlrad angeordnet, welches eine radial innen liegende Verzahnung aufweist, welche in die Verzahnung der Planetenräder eingreift. Zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern kann eine rotatorische Relativbewegung um die Mittelachse des Sonnenrads erfolgen, welche auch die Achse des Planetengetriebes selber darstellt. Ebenso kann eine Relativbewe gung des Hohlrads gegenüber den Planetenrädern um die zentrale Achse erfolgen. A planetary gear is to be understood as an epicyclic gear, which represents a toothed gear or a friction gear, which, in addition to a central shaft, also has axes that rotate on circular paths around the central shaft. The central gear wheel located radially on the inside is also referred to as the central wheel or the sun wheel. Around the sun gear, at least two rotating gears or planet gears are arranged, which can cooperate with the sun gear by means of a toothing. Preferably three planet gears can be used. A so-called ring gear is arranged around the planetary gears and is located radially on the outside, which has a toothing located radially on the inside, which meshes with the toothing of the planetary gears. A rotational relative movement about the central axis of the sun gear can occur between the sun gear and the planet gears take place, which also represents the axis of the planetary gear itself. A relative movement of the ring gear with respect to the planet gears can also take place around the central axis.
Erfindungsgemäß wird ein Planetengetriebe für wenigstens ein Modellierungselement und vorzugsweise jeweils für jedes der Modellierungselemente eingesetzt, so dass das Sonnenrad rotatorisch mit dem Antriebsmittel verbunden ist. Dabei kann die Richtung der Bewegung des Modellierungselements durch die Rotationsrichtung des Sonnenrads bzw. des Antriebsmittels bestimmt werden. Wird somit das An triebsmittel betrieben, wird dessen Kraft bzw. Moment z.B. über eine Welle auf das Sonnenrad übertra gen, welches somit rotatorisch angetrieben werden kann. Diese rotatorische Antriebskraft kann über die Verzahnung des Sonnenrads auf die Planetenräder und damit deren Planetenträger übertragen werden. Ist in diesem Zustand das Hohlrad frei drehbar, so wird die Antriebskraft vom Sonnenrad über die Plane tenräder jedoch auf das Hohlrad übertragen. Eine Bewegung des Modellierungselements in der gemein samen Bewegungsrichtung der Modellierungselemente wird in diesem Fall nicht bewirkt. In dieser Situa tion kann das Antriebsmittel somit betrieben werden, ohne dass es zu einer Kraftübertragung und damit zu einer Positionsveränderung des entsprechenden Modellierungselements kommt. Stattdessen wird eine „freie" Rotation des Hohlrads bewirkt, welches sich somit um das Sonnenrad drehen kann. According to the invention, a planetary gear is used for at least one modeling element and preferably for each of the modeling elements, so that the sun gear is rotationally connected to the drive means. The direction of movement of the modeling element can be determined by the direction of rotation of the sun gear or of the drive means. If the drive means is operated in this way, its force or torque is transmitted e.g. via a shaft to the sun gear, which can thus be driven in rotation. This rotational drive force can be transmitted to the planet gears and thus their planet carriers via the toothing of the sun gear. If the ring gear is freely rotatable in this state, the driving force from the sun gear is transmitted to the ring gear via the plane gears. A movement of the modeling element in the common direction of movement of the modeling elements is not brought about in this case. In this situa tion, the drive means can thus be operated without a force transmission and thus a change in position of the corresponding modeling element occurring. Instead, a "free" rotation of the ring gear is brought about, which can thus rotate around the sun gear.
Wird nun die Bremseinheit dazu verwendet, das Hohlrad abzubremsen bzw. festzuhalten, so wird eine Rotation des Hohlrads verhindert und die Antriebskraft des Antriebsmittels bzw. des Sonnenrads wird vollständig über die Planetenräder auf den Planetenträger übertragen. Dies führt zu einer Veränderung der Positionierung des entsprechenden Modellierungselements in der entsprechenden Rotationsrich tung des Antriebsmittels. Auf diese Art und Weise kann das Antriebsmittel durchgehend betrieben und es kann über den Einsatz der Bremseinheit vorbestimmt werden, ob das entsprechende Modellierungs element in der Position in der Rotationsrichtung des Antriebsmittels verändert werden soll oder nicht. If the brake unit is now used to brake or hold the ring gear, rotation of the ring gear is prevented and the drive force of the drive means or of the sun gear is completely transmitted to the planet carrier via the planet gears. This leads to a change in the positioning of the corresponding modeling element in the corresponding direction of rotation of the drive means. In this way, the drive means can be operated continuously and it can be predetermined via the use of the brake unit whether or not the corresponding modeling element should be changed in position in the direction of rotation of the drive means.
Hierdurch kann das Antriebsmittel zum Antreiben mehrerer Modellierungselemente der erfindungsge mäßen Modellierungsvorrichtung verwendet werden, ohne dass es zwangsläufig zu einer Positionsver änderung mehrerer oder sogar aller Modellierungselemente kommt. Vielmehr kann durch das Ansteu ern der Bremseinheit entschieden werden, welches Modellierungselement von dem fortlaufenden be triebenen Antriebsmittel angetrieben und in der Position verändert wird oder nicht. Auf diese Art und Weise können die zuvor beschriebene Besonderheiten und Eigenschaften der erfindungsgemäßen Mo dellierungsvorrichtung auf einfache Art und Weise umgesetzt werden. As a result, the drive means can be used to drive a plurality of modeling elements of the modeling device according to the invention, without inevitably changing the position of a plurality of or even all of the modeling elements. Rather, by controlling the braking unit, a decision can be made as to which modeling element is driven by the continuous drive means and is changed in position or not. In this way, the previously described features and properties of the modeling device according to the invention can be implemented in a simple manner.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das entsprechende Modellierungselement wenigs tens ein Bewegungsübertragungselement auf, welches sich zumindest im Wesentlichen entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung erstreckt, wobei das Bewegungsübertragungselement zumindest abschnittsweise eine Verzahnung aufweist, welche ausgebildet ist, in der gemeinsamen Bewegungsrich- tung mit einer korrespondierenden Verzahnung des Planetenträgers des jeweiligen Planetengetriebes kraftübertragend zusammenzuwirken. According to a further aspect of the invention, the corresponding modeling element has at least one movement transmission element which extends at least substantially along the common direction of movement, the movement transmission element having at least in sections a toothing which is formed in the common direction of movement. device to cooperate force-transmitting with a corresponding toothing of the planet carrier of the respective planetary gear.
Das Bewegungsübertragungselement erstreckt sich dabei vorzugsweise in länglicher Form in der Rich tung der gemeinsamen Bewegungsrichtung, so dass über das Bewegungsübertragungselement eine translatorische Bewegung des entsprechenden Modellierungselements in der gemeinsamen Bewe gungsrichtung der Modellierungselemente erzeugt werden kann, welche durch die rotatorische Bewe gung des Sonnenrads bzw. Planetenträgers hervorgerufen werden kann. Die entsprechende Kraftüber tragung zwischen dem Planetenträger und dem Bewegungsübertragungselement kann über eine korre spondierende Verzahnung erfolgen. Auf diese Art und Weise kann eine einfache Umwandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung erfolgen. The movement transmission element preferably extends in an elongated form in the direction of the common direction of movement, so that a translational movement of the corresponding modeling element in the joint movement direction of the modeling elements can be generated via the movement transmission element, which movement is caused by the rotational movement of the sun gear or planet carrier can be evoked. The corresponding power transmission between the planetary carrier and the motion transmission element can take place via a correct sponding toothing. In this way, a simple conversion of a rotary into a translational movement can take place.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die zwei Modellierungselemente derart angeordnet, so dass die Verzahnungen der Bewegungsübertragungselemente einander zugewandt ausgerichtet sind. According to a further aspect of the invention, the two modeling elements are arranged in such a way that the toothings of the motion transmission elements are aligned facing one another.
Hierdurch kann es ermöglicht werden, die Planetengetriebe der beiden betrachteten Modellierungs elemente unterschiedlich ausgerichtet anzuordnen, was die Flexibilität in der Anordnung der Planeten getriebe sowie der entsprechenden Übertragungsmittel insgesamt erhöhen kann. Insbesondere können auf diese Art und Weise die beiden Planetengetriebe der beiden betrachteten Modellierungselemente in der vertikalen Richtung bzw. in der gemeinsamen Bewegungsrichtung übereinander angeordnet wer den, so dass eine kompaktere Anordnung der Planetengetriebe ermöglicht werden kann. Dies kann den Bauraum verringern, welcher für die Umsetzung der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung er forderlich ist. This makes it possible to arrange the planetary gears of the two modeling elements under consideration in different directions, which can increase the overall flexibility in the arrangement of the planetary gears and the corresponding transmission means. In particular, in this way the two planetary gears of the two modeling elements under consideration can be arranged one above the other in the vertical direction or in the common direction of movement, so that a more compact arrangement of the planetary gears can be made possible. This can reduce the installation space which is required for the implementation of the modeling device according to the invention.
Insbesondere können kleinere Modellierungselemente verwendet werden, relativ zur Größe des ent sprechenden Planetengetriebes betrachtet, so dass eine vergleichsweise fein gegliederte erste segmen tierte Oberfläche geschaffen werden kann. Ebenso können bei gleichbleibender Größe der Modellie rungselemente größere Planetengetriebe verwendet werden, so dass höhere Kräfte übertragen werden können. Dies kann es ermöglichen, schwerere Modellierungselemente zu verwenden, z.B. um ein ande res Material zu verwenden bzw. um die Länge der Modellierungselemente in der gemeinsamen Bewe gungsrichtung zu erhöhen. Dies kann entsprechend den Hub entlang der gemeinsamen Bewegungsrich tung erhöhen, um den die segmentierte Oberfläche gestaltet werden kann. In jedem Fall kann der Ge staltungsspielraum der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung hierdurch erhöht werden. In particular, smaller modeling elements can be used, viewed relative to the size of the corresponding planetary gear, so that a comparatively finely structured first segmented surface can be created. With the same size of the modeling elements, larger planetary gears can also be used so that higher forces can be transmitted. This can make it possible to use heavier modeling elements, e.g. to use a different material or to increase the length of the modeling elements in the common direction of movement. This can accordingly increase the stroke along the common direction of movement by which the segmented surface can be designed. In any case, the design leeway of the modeling device according to the invention can be increased as a result.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Bewegungsübertragungselemente der zwei Mo dellierungselemente an den jeweiligen ersten Modellierungskörpern jeweils zu dessen Mitte von einan der weg versetzt, vorzugsweise randseitig, angeordnet. Diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Zusammenwirken der Verzahnungen des Planetenträgers mit dem entsprechenden Bewegungsübertragungselement des be trachteten Modellierungselements jeweils randseitig am Planetengetriebe erfolgen kann. Insofern kann die Anordnung des Modellierungselements unmittelbar in der gemeinsamen Bewegungsrichtung ober halb des Planetengetriebes dadurch begünstigt werden, dass das Bewegungsübertragungselement zu mindest zur Mitte des Modellierungselements versetzt und insbesondere randseitig am Modellierungs element angeordnet ist und sich somit seitlich am entsprechenden Planetengetriebe entlang erstrecken kann. Hierdurch kann die zuvor beschriebene Wirkung zwischen Planetengetriebe und Modellierungs element bzw. dessen Bewegungsübertragungselement begünstigt werden. According to a further aspect of the invention, the movement transmission elements of the two modeling elements are arranged on the respective first modeling bodies offset from one another towards the center thereof, preferably at the edge. This aspect of the present invention is based on the knowledge that the toothings of the planetary carrier can interact with the corresponding movement transmission element of the modeling element in question at the edge of the planetary gear. In this respect, the arrangement of the modeling element directly in the common direction of movement above the planetary gear can be favored in that the movement transmission element is offset at least to the center of the modeling element and in particular is arranged on the edge of the modeling element and can thus extend along the side of the corresponding planetary gear. As a result, the previously described effect between the planetary gear and the modeling element or its motion transmission element can be promoted.
Insbesondere kann es ermöglicht werden, ein Modellierungselement im Wesentlichen direkt oberhalb in der gemeinsamen Bewegungsrichtung über dem entsprechenden Planetengetriebe anzuordnen. Gleich zeitig können, wie zuvor beschrieben, zwei derartige Planetengetriebe übereinander angeordnet und die jeweiligen Modellierungselemente oberhalb des oberen Planetengetriebes in der gemeinsamen Bewegungsrichtung angeordnet werden, da das jeweilige Bewegungsübertragungselement für das obe re Modellierungselement auf der einen Seite und für das andere Modellierungselement auf der gegen überliegenden Seite des oberen Planetengetriebes vorbei bzw. entlang geführt werden kann. Dies kann eine besonders kompakte Anordnung von wenigstens zwei Modellierungselementen nebeneinander ermöglichen, welche jeweils signifikant kleiner ausgebildet sind als das jeweilige Planetengetriebe. In particular, it can be made possible to arrange a modeling element essentially directly above in the common direction of movement above the corresponding planetary gear. At the same time, as described above, two such planetary gears can be arranged one above the other and the respective modeling elements can be arranged above the upper planetary gear in the common direction of movement, since the respective movement transmission element for the upper modeling element on one side and for the other modeling element on the opposite Side of the upper planetary gear can be passed or along. This can enable a particularly compact arrangement of at least two modeling elements next to one another, which are each made significantly smaller than the respective planetary gear.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das entsprechende Modellierungselement ein fle xibles Verbindungselement auf, welches ausgebildet ist, in der gemeinsamen Bewegungsrichtung von einem Rollelement des Planetenträgers des Planetengetriebes auf- und abgerollt zu werden. According to a further aspect of the invention, the corresponding modeling element has a flexible connecting element which is designed to be rolled up and down in the common direction of movement by a rolling element of the planetary carrier of the planetary gear.
Als ein flexibles Verbindungselement kann ein flexibler Plastikstab verwendet werden, wie er beispiels weise aus der Modellierungsvorrichtung der US 2012/0293411 Al bekannt ist und dort als Linkage be zeichnet wird. Dies kann es ermöglichen, das Planetengetriebe eines Modellierungselements nicht un mittelbar entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung unterhalb des Modellierungselements anord nen zu müssen, da durch die Flexibilität des Verbindungselements eine gewisse Umlenkung entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung ermöglicht werden kann. Dies kann die Anordnung von Modellie rungselementen zu Planetengetrieben flexibler gestalten und insbesondere auch eine Anordnung von wenigstens zwei Planetengetrieben entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung übereinander ermög lichen. Auch auf diese Art und Weise kann eine Positionsveränderung eines Modellierungselements, wie zuvor beschrieben, erfolgen. Gleichzeitig kann auch auf diese Art und Weise eine vergleichsweise kom pakte Anordnung mehrerer Modellierungselemente ermöglicht werden, welche insbesondere kleiner als das jeweilige Planetengetriebe ausgebildet sein können. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Modellierungsvorrichtung wenigstens eine Ver bindungselementführung auf, welche ausgebildet ist, das flexible Verbindungselement zumindest ab schnittweise in seiner länglichen Erstreckungsrichtung zu führen. A flexible plastic rod can be used as a flexible connecting element, as is known, for example, from the modeling device of US 2012/0293411 A1 and is referred to there as linkage. This can make it possible not to have to arrange the planetary gear of a modeling element directly along the common direction of movement below the modeling element, since the flexibility of the connecting element enables a certain deflection along the common direction of movement. This can make the arrangement of modeling elements to planetary gears more flexible and, in particular, an arrangement of at least two planetary gears one above the other along the common direction of movement. The position of a modeling element can also be changed in this way, as described above. At the same time, a comparatively compact arrangement of several modeling elements can also be made possible in this way, which in particular can be made smaller than the respective planetary gear. According to a further aspect of the invention, the modeling device has at least one connecting element guide, which is designed to guide the flexible connecting element at least in sections in its longitudinal direction of extent.
Eine derartige Verbindungselementführung kann z.B. in Form eines Schlauchelements ausgeführt sein, durch welches das flexible Verbindungselement hindurchgeführt wird. Die Verbindungselementführung in Form des Schlauchs kann dabei an einem feststehenden Gestellteil der erfindungsgemäßen Modellie rungsvorrichtung angeordnet sein. Auf diese Art und Weise kann eine Führung des flexiblen Verbin dungselements entlang seiner länglichen Erstreckungsrichtung bzw. in der gemeinsamen Bewegungs richtung der Modellierungselemente erfolgen. Dies kann es begünstigen, dass die Bewegung des fle xiblen Verbindungselements in der gewünschten Richtung ausgeführt werden kann. Such a connecting element guide can be implemented, for example, in the form of a hose element through which the flexible connecting element is passed. The connecting element guide in the form of the hose can be arranged on a fixed frame part of the modeling device according to the invention. In this way, the flexible connec tion element can be guided along its longitudinal direction of extent or in the common direction of movement of the modeling elements. This can favor the fact that the movement of the flexible connecting element can be carried out in the desired direction.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das entsprechende Modellierungselement ein Ge windeelement auf, welches ausgebildet ist, in der gemeinsamen Bewegungsrichtung mit einem Gewin deelement des Planetenträgers des Planetengetriebes zusammenzuwirken. According to a further aspect of the invention, the corresponding modeling element has a Ge thread element which is designed to interact in the common direction of movement with a thread element of the planet carrier of the planetary gear.
Alternativ zu den zuvor beschriebenen Möglichkeiten der Positionsveränderung eines Modellierungs elements kann auch wenigstens ein Modellierungselement der erfindungsgemäßen Modellierungsvor richtung dazu ausgebildet sein, entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung ein Gewindeelement aufzuweisen, welches in der gemeinsamen Bewegungsrichtung mit einem korrespondierenden Gewin deelement des Planetenträgers des entsprechenden Planetengetriebes Zusammenwirken kann. Dabei kann das Gewindeelement das Modellierungselement als Außengewinde und das Gewindeelement des Planetenträgers als Innengewinde ausgebildet sein, oder umgekehrt. In beiden Fällen kann durch eine Schraubbewegung der beiden Gewindeelemente relativ zueinander eine rotatorische Bewegung des Planetenträgers des Planetengetriebes, wie zuvor beschrieben, in eine translatorische Bewegung des Modellierungselements in der gemeinsamen Bewegungsrichtung in der einen oder in der anderen Rich tung umgewandelt werden. Auch auf diese Art und Weise kann die zuvor beschriebene Positionsverän derung der Modellierungselemente ausgeführt werden. As an alternative to the previously described possibilities of changing the position of a modeling element, at least one modeling element of the modeling device according to the invention can also be designed to have a threaded element along the common direction of movement, which can interact in the common direction of movement with a corresponding threaded element of the planet carrier of the corresponding planetary gear. The threaded element, the modeling element, can be designed as an external thread and the threaded element of the planet carrier can be designed as an internal thread, or vice versa. In both cases, by screwing the two threaded elements relative to one another, a rotational movement of the planet carrier of the planetary gear, as described above, can be converted into a translational movement of the modeling element in the common direction of movement in one or the other direction. The position change of the modeling elements described above can also be carried out in this way.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen das Sonnenrad, die Planetenräder und das Flohlrad jeweils eine zueinander korrespondierende Pfeilverzahnung auf. Unter einer Pfeilverzahnung eines Zahnrads ist wird eine Schrägverzahnung verstanden, bei der nicht nur eine nicht zur Rotationsachse parallele Anordnung der Zähne erfolgt, sondern pro Zahn des Zahnrads eine linkssteigende und eine rechtssteigende Hälfte des Zahns miteinander kombiniert werden, so dass ein pfeilförmiges Profil ent steht. Flierdurch kann eine Schrägverzahnung verwendet werden, ohne dass axiale Kräfte entlang der Welle auftreten können, da diese durch die Pfeilverzahnung kompensiert werden. Gleichzeitig können die Vorteile von Schrägverzahnungen genutzt werden, wie z.B. eine höhere Laufruhe und eine geringere Geräuschentwicklung im Betrieb. Die Verwendung einer Pfeilverzahnung für die Elemente des Planetengetriebes wenigstens eines Über tragungsmittels kann insbesondere bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein, weil auf diese Art und Weise die Planetenräder samt Planetenträger sowie das Hohlrad in der axialen Richtung auf dem Sonnenrad fixiert werden können, ohne dass hierzu sonstige Maßnahmen erforderlich sind. Dies kann eine besonders einfache, kostengünstige und bzw. oder kompakte Umsetzung der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung ermöglichen. According to a further aspect of the invention, the sun gear, the planet gears and the floating gear each have a herringbone toothing that corresponds to one another. Herringbone gearing of a gear is understood to mean helical gearing in which the teeth are not only arranged not parallel to the axis of rotation, but also a left-handed and a right-handed half of the tooth are combined for each tooth of the gear, so that an arrow-shaped profile is created. As a result, helical gearing can be used without axial forces occurring along the shaft, as these are compensated for by the herringbone gearing. At the same time, the advantages of helical gears can be used, such as smoother running and less noise during operation. The use of a herringbone toothing for the elements of the planetary gear at least one transmission means can be particularly advantageous in the present invention, because in this way the planet gears together with the planet carrier and the ring gear can be fixed in the axial direction on the sun gear without doing anything else Measures are required. This can enable a particularly simple, inexpensive and / or compact implementation of the modeling device according to the invention.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Bremseinheit wenigstens ein Bremselement auf, welches ausgebildet ist, mittels eines Halteelements, vorzugsweise mittels eines Elektromagneten, der Bremseinheit eine Rotation des Hohlrads, vorzugsweise des zumindest radial außenseitig metallischen Hohlrads, des Planetengetriebes zuzulassen oder nicht. According to a further aspect of the invention, the brake unit has at least one brake element which is designed to allow or not to rotate the ring gear, preferably the at least radially outer metallic ring gear, of the planetary gear, by means of a holding element, preferably by means of an electromagnet, of the brake unit.
Mit anderen Worten kann die Umsetzung der zuvor beschriebenen Bremseinheit in der Form erfolgen, dass die Bremseinheit wenigstens ein Bremselement aufweist, welches durch Betätigung von radial au ßen auf das Hohlrad des Planetengetriebes wirken und dieses festsetzen kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass von dem Halteelement des Bremselements ein entsprechender radialer Druck bzw. Kraft auf das Hohlrad des Planetengetriebes ausgeübt wird, so dass dessen freie Drehung aufgrund von Reibkräften verhindert werden kann. Alternativ kann das Hohlrad auch eine radial nach außen ge richtete Verzahnung aufweisen, in welche seitens der Bremseinheit ein Bremselement z.B. in Form einer Sperrklinke eingreifen kann, um das Hohlrad in dessen Rotationsrichtung formschlüssig zu blockieren. Durch das Lösen des Halteelements kann dieser Zustand entsprechend aufgehoben und die freie Dre hung des Hohlrads, wie zuvor beschrieben, wieder zugelassen werden. In other words, the braking unit described above can be implemented in such a way that the braking unit has at least one braking element which, when actuated radially from the outside, can act on the ring gear of the planetary gear and fix it. This can take place, for example, in that a corresponding radial pressure or force is exerted on the ring gear of the planetary gear by the holding element of the braking element, so that its free rotation due to frictional forces can be prevented. Alternatively, the ring gear can also have a radially outwardly directed toothing, in which a braking element, e.g. in the form of a pawl, can engage on the part of the brake unit in order to lock the ring gear in its direction of rotation with a positive fit. By releasing the retaining element, this state can be canceled accordingly and the free rotation of the ring gear, as described above, can be permitted again.
Dies kann vorzugsweise in Form eines Elektromagneten als Halteelement umgesetzt werden, welcher mit einem radial außenseitig metallisch ausgebildeten Hohlrad Zusammenwirken kann. Mit anderen Worten kann durch die Bestromung des Elektromagneten der Bremseinheit das Hohlrad des Planeten getriebes ausreichend angezogen werden, um dessen freie Drehung zu verhindern. Wird der Elektroma gnet nicht bestromt, so kann dieser Zustand wieder aufgehoben werden. Dies kann eine besonders ein fache und schnell sowie zuverlässig wirkende Bremsung des Hohlrads des Planetengetriebes ermögli chen. This can preferably be implemented in the form of an electromagnet as a holding element, which can interact with a ring gear that is metallic on the radially outer side. In other words, by energizing the electromagnet of the brake unit, the ring gear of the planetary gear can be attracted sufficiently to prevent its free rotation. If the electric magnet is not energized, this state can be canceled again. This can enable a particularly simple and fast and reliable braking of the ring gear of the planetary gear.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Modellierungsvorrichtung wenigstens ein Feder element, vorzugsweise wenigstens eine Schraubenfeder, auf, welches mit dem entsprechenden Model lierungselement kraftübertragend verbunden und ausgebildet ist, eine Bewegung des Modellierungs elements in der gemeinsamen Bewegungsrichtung in einer Richtung zu unterstützen und in der entge gengesetzten Richtung entgegenzuwirken. Mit anderen Worten kann durch das Federelement eine Kraft in einer Richtung der gemeinsamen Be wegungsrichtung ausgeübt werden, welche der Antriebskraft entgegenwirken kann, welche, wie zuvor beschrieben, von dem Antriebsmittel über das Übertragungsmittel auf das entsprechende Modellie rungselement ausgeübt werden kann. Somit kann eine Bewegung bzw. Positionsveränderung eines Mo dellierungselements in der gemeinsamen Bewegungsrichtung in der einen Richtung durch die Antriebs kraft des Antriebsmittels erfolgen, wenn dies durch das entsprechende Übertragungsmittel, wie zuvor beschrieben, zugelassen wird. In der entgegengesetzten Richtung der gemeinsamen Bewegungsrichtung kann die Kraft des Federelements rückstellend wirken, so dass eine Richtungsumkehr des Antriebsmit tels nicht erforderlich ist, um das Modellierungselement in der entgegengesetzten Richtung der gemein samen Bewegungsrichtung zu bewegen. Auf diese Art und Weise kann das Antriebsmittel durchgehend in einer Antriebsrichtung betrieben werden, um bei Bedarf ein Modellierungselement, wie zuvor be schrieben, in der entsprechenden Richtung der gemeinsamen Bewegungsrichtung in der Position zu verändern. In der entgegengesetzten Richtung kann dies durch die Kraft des Federelements erfolgen, welche der Positionsveränderung des Antriebsmittels entgegenwirken kann. Dies kann die Ausbildung und insbesondere den Betrieb des Antriebsmittels vereinfachen. According to a further aspect of the invention, the modeling device has at least one spring element, preferably at least one helical spring, which is connected to the corresponding modeling element in a force-transmitting manner and is designed to support a movement of the modeling element in the common direction of movement in one direction and in the to counteract the opposite direction. In other words, the spring element can exert a force in a direction of the common direction of movement, which can counteract the driving force which, as described above, can be exerted by the drive means via the transmission means on the corresponding modeling element. Thus, a movement or change in position of a modeling element in the common direction of movement in one direction can be effected by the drive force of the drive means if this is permitted by the corresponding transmission means, as described above. In the opposite direction of the common direction of movement, the force of the spring element can have a restoring effect, so that a reversal of the direction of the drive means is not required to move the modeling element in the opposite direction of the common direction of movement. In this way, the drive means can be operated continuously in one drive direction in order, if necessary, to change the position of a modeling element, as previously described, in the corresponding direction of the common direction of movement. In the opposite direction, this can be done by the force of the spring element, which can counteract the change in position of the drive means. This can simplify the training and in particular the operation of the drive means.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das entsprechende Übertragungsmittel wenigstens eine Sperreinheit auf, welche ausgebildet ist, eine Bewegung des entsprechenden Modellierungsele ments, vorzugsweise eine Rotation des Planetenträgers des Planetengetriebes, zuzulassen oder nicht. According to a further aspect of the invention, the corresponding transmission means has at least one locking unit which is designed to allow or not a movement of the corresponding modeling element, preferably a rotation of the planet carrier of the planetary gear.
Mittels einer entsprechenden Sperreinheit kann die Bewegung eines Modellierungselements verhindert oder zugelassen werden. Beispielsweise kann die Sperreinheit hierzu ein Sperrelement, z.B. in Form einer Sperrklinke bzw. eines Sperrhebels, aufweisen, welche in die Verzahnung des Planetenträgers des Planetengetriebes oder aber auch in eine Verzahnung eines Bewegungsübertragungselements des Mo dellierungselements eingreifen kann. Alternativ könnte dies auch durch eine entsprechende Reibkraft erfolgen, wie zuvor hinsichtlich der Bremseinheit beschrieben. The movement of a modeling element can be prevented or permitted by means of a corresponding blocking unit. For example, the locking unit can have a locking element, e.g. in the form of a locking pawl or a locking lever, which can engage in the toothing of the planetary carrier of the planetary gear or also in a toothing of a motion transmission element of the modeling element. Alternatively, this could also be done by a corresponding frictional force, as described above with regard to the brake unit.
In jedem Fall kann die entsprechende Beweglichkeit hierdurch blockiert werden, so dass die aktuell ein genommene Positionierung des entsprechenden Modellierungselements bei Betätigung der Sperrein heit gehalten werden kann. Soll die Positionierung verändert werden, kann die Beweglichkeit des Mo dellierungselements entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung durch das Lösen z.B. der Sperrklinke bzw. des Sperrhebels von der Sperreinheit wieder freigegeben werden. Flierdurch kann die eingenom mene Positionierung des Modellierungselements sichergestellt werden. Auch kann es hierdurch ermög licht werden, wie zuvor beschrieben, eine Positionsveränderung in der einen Richtung der gemeinsamen Bewegungsrichtung durch das Antriebsmittel und in der entgegengesetzten Richtung der gemeinsamen Bewegungsrichtung durch ein Federelement durchzuführen. Um dennoch eine stabile Positionierung erreichen zu können, kann die entsprechende Sperreinheit betätigt werden. Die Umsetzung einer derartigen Sperreinheit kann auch dadurch erfolgen, dass das Sperrelement ein Federelement wie z.B. ein Federstahlblech aufweist, welches in die Verzahnung des Planetenträgers des Planetengetriebes oder aber auch in eine Verzahnung eines Bewegungsübertragungselements des Mo dellierungselements eingreifen kann. Die Federkraft des Federelements kann dabei derart bemessen sein, dass der Planetenträger und das Modellierungselement in Position gehalten werden können, falls das Flohlrad freidrehend ist und keine Kräfte von dem Sonnenrad auf den Planetenträger übertragen werden. Flierzu kann wenigstens die Gewichtskraft des Planetenträgers und insbesondere des Modellie rungselements von dem Federelement gehalten werden. Eine Bewegung des entsprechenden Modellie rungselements kann in diesem Zustand von der Sperreinheit verhindert bzw. nicht zugelassen werden. In any case, the corresponding mobility can be blocked as a result, so that the current positioning of the corresponding modeling element can be maintained when the locking unit is actuated. If the positioning is to be changed, the mobility of the modeling element along the common direction of movement can be released again by loosening, for example, the pawl or the locking lever from the locking unit. Through this, the assumed positioning of the modeling element can be ensured. This also makes it possible, as described above, to carry out a change in position in one direction of the common direction of movement by the drive means and in the opposite direction of the common direction of movement by a spring element. In order to still be able to achieve stable positioning, the corresponding locking unit can be actuated. Such a locking unit can also be implemented in that the locking element has a spring element such as a spring steel sheet, which can engage in the toothing of the planetary carrier of the planetary gear or also in a toothing of a motion transmission element of the modeling element. The spring force of the spring element can be dimensioned such that the planet carrier and the modeling element can be held in position if the float wheel is freely rotating and no forces are transmitted from the sun gear to the planet carrier. In addition, at least the weight of the planet carrier and in particular of the modeling element can be held by the spring element. A movement of the corresponding modeling element can be prevented or not permitted by the locking unit in this state.
Gleichzeitig kann die Federkraft des Federelements ausreichend gering bemessen sein, um von der An triebskraft des Antriebsmittels überwunden zu werden, falls das Hohlrad feststehend gehalten und die Antriebskraft von dem Sonnenrad auf den Planetenträger übertragen wird. In diesem Zustand kann eine Bewegung des entsprechenden Modellierungselements von der Sperreinheit zugelassen werden. At the same time, the spring force of the spring element can be sufficiently small to be overcome by the driving force of the drive means if the ring gear is held stationary and the drive force is transmitted from the sun gear to the planet carrier. In this state, a movement of the corresponding modeling element can be permitted by the blocking unit.
Diese Umsetzung einer derartigen Sperreinheit kann zwar zu einem durchgängigen Eingriff des Sperr elements in die Verzahnung des Planetenträgers führen, was im Betrieb in einer zusätzlichen Geräusch entwicklung resultieren kann. Jedoch kann hierdurch der Aufwand der Umsetzung der Sperreinheit re duziert werden, da diese nicht aktiv betrieben und angesteuert werden muss sondern als sozusagen passives mechanisches Element umgesetzt werden kann. This implementation of such a locking unit can lead to a continuous engagement of the locking element in the toothing of the planet carrier, which can result in additional noise development during operation. However, this can reduce the cost of implementing the locking unit, since it does not have to be actively operated and controlled, but can be implemented as a passive mechanical element, so to speak.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Sperreinheit wenigstens ein Sperrelement auf, welches angeordnet und ausgebildet ist, in eine Verzahnung des Planetenträgers einzugreifen oder nicht, wobei vorzugsweise das Sperrelement ausgebildet ist, von einem Betätigungselement, vorzugs weise von einem Hubmagneten, der Sperreinheit zwischen einer eingreifenden Stellung und einer nicht eingreifenden Stellung bewegt zu werden. According to a further aspect of the invention, the locking unit has at least one locking element which is arranged and designed to intervene in a toothing of the planetary carrier or not, the locking element preferably being formed by an actuating element, preferably by a solenoid, the locking unit between a engaging position and a non-engaging position to be moved.
Auch bei der zuvor beschriebenen Sperreinheit kann, wie zuvor hinsichtlich der Bremseinheit beschrie ben, eine Umsetzung der Betätigung bzw. der Freigabe durch einen Elektromagneten erfolgen. Hier durch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile auch bei der Sperreinheit umgesetzt werden. As previously described with regard to the brake unit, the actuation or the release can also be implemented by means of an electromagnet with the previously described locking unit. In this way, the properties and advantages described above can also be implemented in the locking unit.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Übertragungsmittel, vorzugsweise die Sonnenrä der der Planetengetriebe, wenigstens zweier Modellierungselemente mittels einer gemeinsamen Welle mit dem Antriebsmittel verbunden. According to a further aspect of the invention, the transmission means, preferably the sun gears of the planetary gears, of at least two modeling elements are connected to the drive means by means of a common shaft.
Auf diese Art und Weise können zwei Modellierungselemente mittels einer gemeinsamen Welle von dem Antriebsmittel betrieben werden, was die Übertragung der Kraft bzw. des Moments des Antriebs- mittels auf die entsprechenden Modellierungselemente vereinfachen kann. Insbesondere können die entsprechenden beiden Modellierungselemente entlang der gemeinsamen Welle nah beieinander an geordnet werden, was einen kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung bzw. eine kompakte und möglichst lückenlose Ausbildung der ersten segmentierten Oberfläche ermöglichen bzw. begünstigen kann. In this way, two modeling elements can be operated by the drive means by means of a common shaft, which enables the transmission of the force or the moment of the drive can simplify by means of the corresponding modeling elements. In particular, the corresponding two modeling elements can be arranged close to one another along the common shaft, which can enable or promote a compact design of the modeling device according to the invention or a compact and as seamless as possible formation of the first segmented surface.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Übertragungsmittel, vorzugsweise die Sonnenrä der der Planetengetriebe, wenigstens zweier Modellierungselemente jeweils mittels unterschiedlicher Wellen mit dem Antriebsmittel verbunden, wobei vorzugsweise die beiden Wellen untereinander, vor zugsweise mittels wenigstens zweier korrespondierender Zahnräder oder mittels eines Antriebsriemens, vorzugsweise mittels eines Zahnriemens, kraftübertragend miteinander verbunden sind. According to a further aspect of the invention, the transmission means, preferably the sun gears of the planetary gears, at least two modeling elements are each connected to the drive means by means of different shafts, with the two shafts preferably being connected to one another, preferably by means of at least two corresponding gears or by means of a drive belt, preferably by means of a toothed belt, are connected to each other in a force-transmitting manner.
Dies kann es ermöglichen, mehrere Modellierungselemente in einer Erstreckungsrichtung nebeneinan der anzuordnen, welche senkrecht zur Erstreckungsrichtung einer der Wellen ist. Mit anderen Worten können die beiden Wellen parallel zueinander angeordnet und kraftübertragend miteinander verbun den betrieben werden. Hierzu einen Antriebsriemen und insbesondere einen Zahnriemen zu verwen den, kann eine besonders einfache und verlässliche Art und Weise der Kraftübertragung zwischen den beiden Wellen ermöglichen. This can make it possible to arrange several modeling elements next to one another in a direction of extent which is perpendicular to the direction of extent of one of the shafts. In other words, the two shafts can be arranged parallel to one another and operated in a force-transmitting manner with one another. To use a drive belt, and in particular a toothed belt, can enable a particularly simple and reliable way of power transmission between the two shafts.
Hierdurch kann insbesondere eine Anordnung der betrachteten zwei Modellierungselemente in einer kartesischen Raumrichtung senkrecht zu Modellierungselementen erfolgen, welche entlang einer der beiden Wellen angeordnet sind. Mit anderen Worten kann ein Antriebsmittel auf diese Art und Weise verwendet werden, eine flächige Anordnung von Modellierungselementen gemeinsam, wie zuvor be schrieben, zu betreiben. Auf diese Art und Weise kann wenigstens eine 2 x 2 Matrix von Modellierungs elementen geschaffen werden, welche von einem Antriebsmittel gemeinsam betrieben werden können. As a result, the two modeling elements under consideration can be arranged in a Cartesian spatial direction perpendicular to modeling elements which are arranged along one of the two waves. In other words, a drive means can be used in this way to operate a flat arrangement of modeling elements together, as previously described. In this way, at least a 2 x 2 matrix of modeling elements can be created, which can be operated jointly by a drive means.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Welle in ihrem Verlauf wenigstens ein Gelenk auf. According to a further aspect of the invention, the shaft has at least one joint in its course.
Mit anderen Worten kann eine Welle in ihrer länglichen Erstreckungsrichtung durch ein Gelenk unter brochen bzw. wenigstens zweigeteilt werden. Auch können mehrere Gelenke entlang einer Welle ver wendet werden. Ein derartiges Gelenk kann insbesondere kardanisch ausgeführt sein, so dass eine der artige Welle auch als Kardanwelle bezeichnet werden kann. In other words, a shaft can be interrupted or at least divided into two parts in its longitudinal extension direction by a joint. Multiple joints can also be used along a shaft. Such a joint can in particular be designed as cardanic, so that such a shaft can also be referred to as a cardan shaft.
Auf diese Art und Weise ist eine Übertragung einer rotatorischen Bewegung der Welle als geknickter Verlauf der Welle bzw. als geknickter Wellenstrang möglich. Dies kann den Gestaltungsspielraum der ersten segmentierten Oberfläche erhöhen. Insbesondere kann eine erste segmentierte Oberfläche z.B. um eine zylindrische Oberfläche herum ausgebildet und, wie zuvor beschrieben, betrieben werden. Dies kann es beispielsweise ermöglichen, die zylindrische Oberfläche einer Litfaßsäule oder dergleichen mit einer erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung zu versehen und zur optischen Darstellung von ins besondere Werbeinformationen und dergleichen zu verwenden. In this way, a rotational movement of the shaft can be transmitted as a kinked course of the shaft or as a kinked shaft strand. This can increase the design freedom of the first segmented surface. In particular, a first segmented surface can be formed around a cylindrical surface, for example, and operated as described above. This can make it possible, for example, to provide the cylindrical surface of an advertising pillar or the like with a modeling device according to the invention and to use it for the optical representation of advertising information and the like in particular.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen wenigstens zwei Modellierungselemente jeweils einen zweiten Modellierungskörper auf, welche jeweils dem ersten Modellierungskörper in der gemein samen Bewegungsrichtung gegenüberliegend angeordnet und ausgebildet sind, gemeinsam eine zweite segmentierte Oberfläche zu bilden, welche parallel zur ersten segmentierten Oberfläche angeordnet ist. According to a further aspect of the invention, at least two modeling elements each have a second modeling body, which are each arranged opposite the first modeling body in the common direction of movement and are designed to jointly form a second segmented surface that is arranged parallel to the first segmented surface.
Mit anderen Worten weisen die entsprechenden Modellierungselemente an ihren beiden Enden entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung jeweils einen Modellierungskörper auf, so dass zwei segmentier te Oberflächen geschaffen werden können, welche parallel zueinander angeordnet und ausgerichtet sind. Die Bewegung der ersten segmentierten Oberfläche ist dabei direkt mit der Darstellung der zwei ten segmentierten Oberfläche verknüpft, so dass sozusagen eine positive Darstellung der ersten seg mentierten Oberfläche sich in einem Negativ der zweiten segmentierten Oberfläche auf der gegenüber liegenden Seite entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung darstellt. Insbesondere kann hierdurch eine Fläche in Form einer Wand oder dergleichen, d.h. senkrecht zur Florizontalen, geschaffen werden, welche beidseitig zur Darstellung einer segmentierten Oberfläche genutzt werden kann. Eine derartige Wand kann beispielsweise als Raumteiler oder dergleichen zu Darstellungs- und insbesondere Wer bezwecken verwendet werden. In other words, the corresponding modeling elements each have a modeling body at their two ends along the common direction of movement, so that two segmented surfaces can be created which are arranged and aligned parallel to one another. The movement of the first segmented surface is directly linked to the display of the second segmented surface, so that, so to speak, a positive display of the first segmented surface is shown in a negative of the second segmented surface on the opposite side along the common direction of movement. In particular, this can create a surface in the form of a wall or the like, i.e. perpendicular to the horizontal plane, which can be used on both sides to represent a segmented surface. Such a wall can be used, for example, as a room divider or the like for presentation and, in particular, who purposes.
Mehrere Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammen hang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt: Several exemplary embodiments and further advantages of the invention are explained below in connection with the following figures. It shows:
Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Übertragungsmittels mit Modellierungselement gemäß einem ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Model lierungsvorrichtung; Fig. 1 is a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a first embodiment of a modeling device according to the invention;
Fig. 2 eine perspektivische schematische Darstellung der Fig. 1 aus einer entgegengesetzten Perspek tive; Fig. 2 is a perspective schematic representation of FIG. 1 from an opposite perspective;
Fig. 3 eine perspektivische schematische Darstellung mehrerer Übertragungsmittel mit Modellie rungselementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit zwei Modellierungselementen, zwei Wellen und vier Planetengetrieben; 3 is a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the first embodiment with two modeling elements, two shafts and four planetary gears;
Fig. 4 eine perspektivische schematische Darstellung mehrerer Übertragungsmittel mit Modellie rungselementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit vier Modellierungselementen, zwei Wellen und vier Planetengetrieben; 4 shows a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the first embodiment with four modeling elements, two shafts and four planetary gears;
Fig. 5 eine perspektivische schematische Darstellung der Fig. 4 aus einer entgegengesetzten Perspek tive; Fig. 6 eine perspektivische schematische Darstellung mehrerer Übertragungsmittel mit Modellie- rungselementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit neun Modellierungselementen, vier Wellen, neu Planetengetrieben und einem Antriebsmittel; Fig. 5 is a perspective schematic representation of FIG. 4 from an opposite perspective; 6 shows a perspective schematic illustration of a plurality of transmission means with modeling elements according to the first exemplary embodiment with nine modeling elements, four shafts, new planetary gears and a drive means;
Fig. 7 eine perspektivische schematische Darstellung mehrerer Übertragungsmittel mit Modellie rungselementen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit 100 Modellierungselementen, zehn Wellen, 100 Planetengetrieben und einem Antriebsmittel; 7 shows a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the first embodiment with 100 modeling elements, ten shafts, 100 planetary gears and a drive means;
Fig. 8 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Übertragungsmittels mit Modellierungselement gemäß einem zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Model lierungsvorrichtung; 8 shows a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a second embodiment of the modeling device according to the invention;
Fig. 9 eine perspektivische schematische Darstellung der Fig. 8 aus einer entgegengesetzten Perspek tive; 9 is a perspective schematic illustration of FIG. 8 from an opposite perspective;
Fig. 10 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Übertragungsmittels mit Modellierungselement gemäß einem dritten Ausführung der erfindungsgemäßen Model lierungsvorrichtung; 10 is a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a third embodiment of the modeling device according to the invention;
Fig. 11 eine perspektivische schematische Darstellung mehrerer Übertragungsmittel mit Modellie rungselementen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit 16 Modellierungselementen und 16 Planetengetrieben; und 11 is a perspective schematic representation of several transmission means with modeling elements according to the third embodiment with 16 modeling elements and 16 planetary gears; and
Fig. 12 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Übertragungsmittels mit Modellierungselement gemäß einem vierten Ausführung der erfindungsgemäßen Model lierungsvorrichtung. Fig. 12 is a perspective schematic representation of a transmission means according to the invention with a modeling element according to a fourth embodiment of the modeling device according to the invention.
Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X oder als Länge X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X er streckt sich eine Querrichtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y bilden gemeinsam die Ho rizontale X, Y, welche auch als horizontale Ebene X, Y bezeichnet werden kann. The above figures are viewed in Cartesian coordinates. A longitudinal direction X extends, which can also be referred to as depth X or length X. At right angles to the longitudinal direction X it extends a transverse direction Y, which can also be referred to as the width Y. A vertical direction Z, which can also be referred to as the height Z, extends perpendicular to both the longitudinal direction X and the transverse direction Y. The longitudinal direction X and the transverse direction Y together form the horizontal X, Y, which can also be referred to as the horizontal plane X, Y.
Eine erfindungsgemäße Modellierungsvorrichtung 1 zur Ausbildung wenigstens einer ersten segmentier ten Oberfläche A, vgl. Fig. 7, besteht aus einer Mehrzahl von vergleichbar aufgebauten und gleichartig betriebenen Übertragungsmitteln 2, 3, 4. Ein erstes Ausführungsbeispiel eines derartigen Übertra gungsmittels 2, 3, 4 mit einem Modellierungselement 5 in den Fig. 1 bis 6 dargestellt. Das erfindungs gemäße Übertragungsmittel 2, 3, 4 mit dem Modellierungselement 5 gemäß dem ersten Ausführungs beispiel weist ein Planetengetriebe 2, welches auch als Umlaufrädergetriebe 2 bezeichnet werden kann, eine Bremseinheit 3 sowie eine Sperreinheit 4 auf. Mittels eines derartigen Übertragungsmittels 2, 3, 4 wird ein Antriebsmittel 15 in Form eines Elektromotors 15 kraftübertragen mit jeweils einem Modellie- rungselement 5 verbunden, welches auch als Segment 5, als Stift 5 oder als Pin 5 bezeichnet werden kann. A modeling device 1 according to the invention for forming at least one first segmented surface A, see. Fig. 7, consists of a plurality of comparably structured and identically operated transmission means 2, 3, 4. A first embodiment of such a transmission means 2, 3, 4 with a modeling element 5 shown in FIGS. 1 to 6. The transmission means 2, 3, 4 according to the invention with the modeling element 5 according to the first embodiment, for example, has a planetary gear 2, which can also be referred to as epicyclic gear 2, a brake unit 3 and a locking unit 4. By means of such a transmission means 2, 3, 4, a drive means 15 in the form of an electric motor 15 is force-transmitted, each with a modeling Connection element 5, which can also be referred to as segment 5, pin 5 or pin 5.
Das Planetengetriebe 2 weist ein Sonnenrad 20 auf, welches feststehend mit einer Welle 14 verbunden ist. Die Welle 14 wird an wenigstens zwei Stellen entlang ihrer länglichen Erstreckungsrichtung über jeweils eine Wellenlagerung 13, z.B. in Form eines Kugellagers 13, an einem Gestellelement 12 der Mo dellierungsvorrichtung 1 gelagert. Die Gestellelemente 12 sind zumindest teilweise direkt auf einem Boden 10 der Modellierungsvorrichtung 1 in der vertikalen Richtung Z von oben angeordnet, vgl. Fig. 7. The planetary gear 2 has a sun gear 20 which is fixedly connected to a shaft 14. The shaft 14 is mounted on a frame element 12 of the modeling device 1 at at least two points along its longitudinal extension direction via a respective shaft bearing 13, for example in the form of a ball bearing 13. The frame elements 12 are at least partially arranged directly on a floor 10 of the modeling device 1 in the vertical direction Z from above, cf. FIG. 7.
Das Sonnenrad 20 des Planetengetriebes 2 ist radial außenseitig mit einer Verzahnung (nicht bezeich net) versehen, welche mit der jeweiligen Verzahnung (nicht bezeichnet) eines von drei Planetenrädern 22 zusammenwirkt, welche in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet radial außen um das Sonnen rad 20 herum angeordnet sind. Über das Zusammenwirken der Verzahnungen kann die rotatorische Bewegung eines Sonnenrads 20 auf die drei Planetenräder 22 übertragen werden, siehe z.B. Fig. 2. Die drei Planetenräder sind rotierbar an einem Planetenträger 21 angeordnet, welcher entlang der längli chen Erstreckungsrichtung der Welle 14 unmittelbar neben dem Sonnenrad 20 positioniert ist. Der Pla netenträger 21 weist dabei eine Wellendurchgangsöffnung 24 auf, durch welche hindurch die Welle 14 geführt wird. Die Wellenträgerdurchgangsöffnung 24 ist dabei derart groß bemessen, dass ein Kontakt der Welle 14 zu dem Planetenträger 21 vermieden werden kann. Mit anderen Worten kann der Plane tenträger 21 frei um die Welle 14 herum drehen. Der Planetenträger 21 weist gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel eine radial außenseitig angeordnete Verzahnung 25 auf. Ferner weist das Planetenge triebe 20 ein Flohlrad 23 auf, welches radial außen um die drei Planetenräder 22 herum angeordnet ist und eine korrespondierende Verzahnung (nicht bezeichnet) aufweist, mit der das Flohlrad 23 mit den Planetenrädern 22 Zusammenwirken kann. The sun gear 20 of the planetary gear 2 is provided radially on the outside with a toothing (not designated net), which interacts with the respective toothing (not designated) of one of three planetary gears 22, which are arranged evenly spaced in the circumferential direction radially outside around the sun wheel 20 around . The rotational movement of a sun gear 20 can be transmitted to the three planet gears 22 via the interaction of the gears, see, for example, Fig. 2. The three planet gears are rotatably arranged on a planet carrier 21 which, along the elongated direction of extension of the shaft 14, is directly next to the sun gear 20 is positioned. The Pla netträger 21 has a shaft opening 24 through which the shaft 14 is guided. The shaft carrier through opening 24 is dimensioned so large that contact between the shaft 14 and the planet carrier 21 can be avoided. In other words, the plane carrier 21 can rotate freely around the shaft 14. According to the first exemplary embodiment, the planet carrier 21 has a toothing 25 arranged radially on the outside. Furthermore, the planetary gear 20 has a flea wheel 23 which is arranged radially outwardly around the three planet gears 22 and has a corresponding toothing (not designated) with which the flea wheel 23 can interact with the planet gears 22.
Zu dem Übertragungsmittel 2, 3, 4 gehört ferner eine Bremseinheit 3, welche feststehend an einem weiteren Gestellelement 12 der Modellierungsvorrichtung 1 feststehend angeordnet ist, siehe z.B. Fig. 1 und 2. Die Bremseinheit 3 weist ein Bremselement 30 auf, welches ein Flalteelement 31 in Form eines Elektromagneten 31 betätigen kann. Das Flalteelement 31 ist dabei von radial außen auf die radiale Au ßenfläche des Flohlrads 23 ausgerichtet. Wird das Flalteelement 31 von dem Bremselement 30 radial zu dem Flohlrad 23 hin bewegt, um durch Kontakt einen kraftschlüssigen FHalt gegenüber dem Flohlrad 23 auszuüben, kann auf diese Art und Weise eine kraftschlüssige Bremswirkung des Flohlrads 23 erreicht werden. Ist das Flalteelement 31 als Elektromagnet 31 ausgeführt, so ist das Flohlrad 23 zumindest radial außenseitig metallisch ausgeführt, so dass durch eine Betätigung des Elektromagneten 31 bzw. durch dessen Bestromung eine magnetische FHaltekraft gegenüber dem Flohlrad 23 erreicht werden kann. In jedem Fall kann durch ein Betätigen der Bremseinheit 3 eine Drehbarkeit des Flohlrads 23 in dessen Umfangsrichtung bzw. um die Welle 14 in einer Drehrichtung C herum zugelassen oder verhindert wer den, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. The transmission means 2, 3, 4 also include a brake unit 3, which is fixedly arranged on a further frame element 12 of the modeling device 1, see, for example, FIGS. 1 and 2. The brake unit 3 has a brake element 30, which has a folding element 31 in Form of an electromagnet 31 can operate. The folding element 31 is aligned from the radial outside onto the radial outer surface of the float 23. If the folding element 31 is moved radially by the braking element 30 towards the float wheel 23 in order to exert a frictional hold against the float wheel 23 through contact, a frictional braking effect of the float wheel 23 can be achieved in this way. If the folding element 31 is designed as an electromagnet 31, the float wheel 23 is made of metal at least radially on the outside, so that a magnetic holding force with respect to the float wheel 23 can be achieved by actuating the electromagnet 31 or by energizing it. In any case, by actuating the brake unit 3, a rotatability of the float wheel 23 in its Circumferential direction or around the shaft 14 in a direction of rotation C around allowed or prevented who, as will be described in more detail below.
Das Übertragungsmittel 2, 3, 4 weist ferner eine Sperreinheit 4 auf, siehe z.B. Fig. 1, welche ein Sperr element 40 in Form einer Sperrklinke 40 aufweist. Mittels eines Betätigungselements 41 in Form eines Flubmagneten 41 kann die Sperrklinke 40 radial auf den äußeren Umfang des Planetenträgers 21 zu bewegt bzw. von diesem weg bewegt werden. Die Sperrklinke 40 ist dabei derart ausgebildet, dass sie in die Verzahnung 25 des Planetenträgers 21 formschlüssig eingreifen kann. Durch ein Betätigen der Sper reinheit 4 ist es somit möglich, eine rotatorische Bewegung des Planetenträgers 21 zuzulassen oder zu blockieren, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. The transmission means 2, 3, 4 also has a locking unit 4, see e.g. FIG. 1, which has a locking element 40 in the form of a locking pawl 40. By means of an actuating element 41 in the form of a fly magnet 41, the pawl 40 can be moved radially towards the outer circumference of the planet carrier 21 or moved away from it. The pawl 40 is designed in such a way that it can engage positively in the toothing 25 of the planet carrier 21. By actuating the locking unit 4, it is thus possible to allow or block a rotational movement of the planetary carrier 21, as will be described in more detail below.
Das bereits erwähnte Segment 5 weist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen ersten Modellie rungskörper 50 auf, welcher auch als erster Segmentkörper 50 oder als erster Stiftkörper 50 bezeichnet werden kann. In der Darstellung der Figuren 1 bis 12 erstreckt sich der erste Segmentkörper 50 dabei im Wesentlichen quaderförmig in der vertikalen Richtung Z und schließt an seinem oberen Ende mit einer horizontalen Modellierungsfläche 50a ab. In der vertikalen Richtung Z unterhalb des ersten Segment körpers 50 erstreckt sich das Segment 5 mit einem Bewegungsübertragungselement 52, welches dem Planetenträger 21 zugewandt eine Verzahnung 53 aufweist, welche mit der Verzahnung 25 des Plane tenträgers 21 korrespondiert. Das Bewegungsübertragungselement 52 ist dabei in Form eines länglichen Stabes ausgeführt, welcher einen deutlich geringeren Querschnitt als der erste Segmentkörper 50 auf weist. Das Bewegungsübertragungselement 52 ist in der Querrichtung Y randseitig sowie in der Längs richtung X mittig an einer Kante bzw. an einem Rand des ersten Segmentkörpers 50 angeordnet, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. According to the first exemplary embodiment, the already mentioned segment 5 has a first modeling body 50, which can also be referred to as the first segment body 50 or the first pin body 50. In the illustration of FIGS. 1 to 12, the first segment body 50 extends essentially in the shape of a cuboid in the vertical direction Z and terminates at its upper end with a horizontal modeling surface 50a. In the vertical direction Z below the first segment body 50, the segment 5 extends with a motion transmission element 52, which faces the planet carrier 21 has a toothing 53 which corresponds to the toothing 25 of the plane carrier 21. The movement transmission element 52 is designed in the form of an elongated rod, which has a significantly smaller cross section than the first segment body 50. The movement transmission element 52 is arranged on the edge side in the transverse direction Y and in the longitudinal direction X centrally on an edge or on an edge of the first segment body 50, as will be described in more detail below.
An seinem dem ersten Segmentkörper 50 gegenüberliegenden Ende weist das Bewegungsübertra gungselement 52 ein Federelement 54 in Form einer Schraubenfeder 54 auf, welche an ihrem gegen überliegenden Ende mit dem Boden 10 oder einem Gestellelement 12 der Modellierungsvorrichtung 1 feststehend verbunden ist, siehe z.B. Fig. 1 und 2. Auf diese Art und Weise kann seitens der Schrauben feder 54 eine Kraft in der vertikalen Richtung Z auf das Bewegungsübertragungselement 52 des Seg ments 5 ausgeübt werden, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. At its end opposite the first segment body 50, the movement transmission element 52 has a spring element 54 in the form of a helical spring 54, which is fixedly connected at its opposite end to the base 10 or a frame element 12 of the modeling device 1, see, for example, FIGS 2. In this way, the coil spring 54 can exert a force in the vertical direction Z on the motion transmission element 52 of the segment 5, as will be described in more detail below.
Die Welle 14 weist an ihrem einen Ende z.B. in den Darstellungen der Fig. 1, 2 und 6 eine Scheibe 18 in Form einer Zahnscheibe 18 auf, welche mittels eines Antriebsriemens 17 in Form eines Zahnriemens 17 von einer korrespondierenden Scheibe 18 bzw. Zahnscheibe 18 des Elektromotors 15 angetrieben wer den kann, siehe Fig. 6. Die Welle 14 kann jedoch auch ein Zahnrad 16 aufweisen, über welches die Welle 14 mit dem korrespondierenden Zahnrad 16 einer in der Längsrichtung X oder in der Querrichtung Y benachbarten Welle 14 kraftübertragend verbunden sein kann, siehe z.B. Fig. 3 bis 6. Eine Mehrzahl von Segmenten 5, wie zuvor beschrieben, bildet gemeinsam die erste segmentierte Ober fläche A der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung 1, vgl. z.B. Fig. 7. Die Segmente 5 sind dabei parallel zueinander in Form einer Matrix angeordnet und können, wie im Folgenden noch näher be schrieben werden wird, durch jeweils ein Übertragungsmittel 2, 3, 4 von dem gemeinsamen Elektromo tor 15 in der vertikalen Richtung Z bewegt sowie positioniert werden. Flierdurch stellt die vertikale Rich tung Z die gemeinsame Bewegungsrichtung B der Segmente 5 dar, entlang derer eine Bewegung in bei de Richtungen, d.h. sowohl hoch als auch runter, erfolgen kann. The shaft 14 has at one end, for example in the representations of FIGS. 1, 2 and 6, a disk 18 in the form of a toothed disk 18, which by means of a drive belt 17 in the form of a toothed belt 17 from a corresponding disk 18 or toothed disk 18 of the Electric motor 15 can be driven, see Fig. 6. The shaft 14 can, however, also have a gear 16 via which the shaft 14 can be connected in a force-transmitting manner to the corresponding gear 16 of an adjacent shaft 14 in the longitudinal direction X or in the transverse direction Y. , see e.g. Figs. 3 to 6. A plurality of segments 5, as described above, jointly form the first segmented surface A of the modeling device 1 according to the invention, see, for example, FIG. 7. The segments 5 are arranged parallel to one another in the form of a matrix and can, as follows, in more detail be written will be moved and positioned by a transmission means 2, 3, 4 of the common electric motor 15 in the vertical direction Z. Through this, the vertical direction Z represents the common direction of movement B of the segments 5, along which movement in both de directions, ie both up and down, can take place.
Es sei nun zunächst ein einzelnes Segment 5 mit einem Übertragungsmittel 2, 3, 4 mit dem Modellie rungselement 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie z.B. in den Fig. 1 und 2 dargestellt, betrach tet. Eine rotatorische Antriebskraft des Elektromotors 15 kann über dessen Zahnscheibe 18 mittels eines Zahnriemens 17 auf die Zahnscheibe 18 der Welle 14 übertragen werden, vgl. Fig. 6 und 1 sowie 2. Diese kontinuierliche rotatorische Bewegung des Elektromotors 15 führt zu einer entsprechenden kontinuier lichen Drehbewegung des Sonnenrads 20 in der Drehrichtung C. Hierdurch werden die drei Planetenrä der 22 entsprechend rotatorisch vom Sonnenrad 20 angetrieben. Let us now first consider a single segment 5 with a transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5 according to the first exemplary embodiment, as shown, for example, in FIGS. 1 and 2. A rotational drive force of the electric motor 15 can be transmitted via its toothed pulley 18 by means of a toothed belt 17 to the toothed pulley 18 of the shaft 14, see. Fig. 6 and 1 and 2. This continuous rotational movement of the electric motor 15 leads to a corresponding continuous union rotational movement of the Sun gear 20 in the direction of rotation C. As a result, the three planet wheels 22 are rotatably driven by the sun gear 20 accordingly.
Ist nun die Sperrklinke 40 der Sperreinheit 40 gelöst sowie der Elektromagnet 31 der Bremseinheit 3 stromlos, d.h. nicht betätigt, so überträgt sich die rotatorische Bewegung der Planetenräder 22 auf das Hohlrad 23, welches frei beweglich ist. Der Planetenträger 21 des Planetengetriebes 2 wird somit in dieser Situation nicht angetrieben, so dass sich die Position bzw. Höhe des Segments 5 nicht verändert. Dies gilt in dieser Form insbesondere für eine horizontale Ausrichtung der Segmente 5, z.B. bei einer Modellierungsvorrichtung 1, welche als Wand oder dergleichen verwendet wird. If the pawl 40 of the locking unit 40 is released and the electromagnet 31 of the brake unit 3 is de-energized, i.e. not actuated, the rotational movement of the planetary gears 22 is transferred to the ring gear 23, which is freely movable. The planet carrier 21 of the planetary gear 2 is therefore not driven in this situation, so that the position or height of the segment 5 does not change. In this form, this applies in particular to a horizontal alignment of the segments 5, for example in the case of a modeling device 1 which is used as a wall or the like.
Bei der in der Fig. 7 dargestellten Anwendung der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung 1 in horizontalen Erstreckung der ersten segmentierten Oberfläche A wirkt jedoch die Gewichtskraft auf das Segment 5, so dass in dem zuvor beschriebenen Zustand das Segment 5 bei einem frei beweglichen Hohlrad 23 von dem Planetenträger 21 nicht sicher in der vertikalen Richtung Z in der Position gehalten werden kann. Daher ist es in diesem Fall zweckmäßig, die Sperrklinke 40 der Sperreinheit 4 zu betätigen und den Planetenträger 21 hierdurch an einer rotatorischen Bewegung zu hindern. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass das Segment 5 in diesem Zustand des frei drehenden Hohlrads 23 seine Höhe in der vertikalen Richtung Z halten kann. In the application of the modeling device 1 according to the invention shown in FIG. 7 with the horizontal extension of the first segmented surface A, however, the weight force acts on the segment 5, so that in the state described above, the segment 5 with a freely movable ring gear 23 from the planet carrier 21 cannot be securely held in position in the vertical Z direction. In this case, it is therefore expedient to actuate the pawl 40 of the locking unit 4 and thereby prevent the planetary carrier 21 from rotating. In this way it can be ensured that the segment 5 can maintain its height in the vertical direction Z in this state of the freely rotating ring gear 23.
Wird nun die Bremseinheit 3 betätigt und der Elektromagnet 31 hält das Hohlrad 23 fest, so dass dessen freie rotatorische Bewegung unterbrochen wird, wird nun die anhaltende rotatorische Bewegung der Welle 14 in der Drehrichtung C von dem mitdrehenden Sonnenrad 20 über die Planetenräder 22 auf den Planetenträger 21 übertragen, welcher seinerseits in der Drehrichtung C zu drehen beginnt. Hierzu kann zeitgleich die Sperreinheit 4 gelöst werden, um dies nicht zu behindern. Somit erfolgt jetzt eine Übertra gung dieser rotatorischen Bewegung über die Verzahnung 25 des Planetenträgers 21 auf die Verzahnung 53 des Bewegungsübertragungselements 52, woraus eine translatorische Bewegung des ersten Seg mentkörpers 50 in einer Richtung entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung B der Segmente 5 re sultiert. If the brake unit 3 is now actuated and the electromagnet 31 holds the ring gear 23 so that its free rotational movement is interrupted, the sustained rotational movement of the shaft 14 in the direction of rotation C is now transferred from the co-rotating sun gear 20 via the planet gears 22 to the planet carrier 21, which in turn begins to rotate in the direction of rotation C. For this purpose, the locking unit 4 can be released at the same time so as not to hinder this. Thus, this rotational movement is now transmitted via the toothing 25 of the planetary carrier 21 to the toothing 53 of the movement transmission element 52, from which a translational movement of the first segment body 50 in a direction along the common direction of movement B of the segments 5 results.
Ist eine gewünschte Höhe bzw. Position des Segments 5 erreicht, kann zum einen die Sperrklinke 40 der Sperreinheit 4 erneut betätigt werden. Gleichzeitig kann die Betätigung der Bremseinheit 3 aufgehoben werden, so dass die rotatorische freie Drehbewegung des Hohlrads 23 wieder zugelassen werden kann. Hierdurch kann eine weitere Bewegung des Segments 5 verhindert und die aktuell eingenommene Posi tionierung des Segments 5 beibehalten werden. Once a desired height or position of the segment 5 has been reached, the pawl 40 of the locking unit 4 can be actuated again. At the same time, the actuation of the brake unit 3 can be canceled, so that the free rotational movement of the ring gear 23 can be permitted again. This prevents further movement of segment 5 and maintains the current positioning of segment 5.
Somit kann es bei fortlaufendem Betrieb des Elektromotors 15 durch die Betätigung von Bremseinheit 3 und gegebenenfalls Sperreinheit 4 für das jeweilige Segment 5 zu einer gewünschten Positionsänderung in wenigstens einer Richtung entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung B der Segmente 5 kommen. Ebenso kann die gewünschte Position gehalten werden, ohne dass der Betrieb des Elektromotors 15 hierzu geändert oder unterbrochen werden muss. Thus, with continued operation of the electric motor 15, the actuation of the brake unit 3 and possibly the locking unit 4 for the respective segment 5 can result in a desired change in position in at least one direction along the common direction of movement B of the segments 5. The desired position can also be held without the operation of the electric motor 15 having to be changed or interrupted for this purpose.
Um nun die Position des zuvor betrachteten Segments 5 in der entgegengesetzten Richtung der gemein samen Bewegungsrichtung B der Segmente 5 zu verändern, könnte der Elektromotor 15 in der entge gengesetzten Richtung betrieben werden und das zuvor beschriebene Vorgehen erneut in der entge gengesetzten Drehrichtung C durchgeführt werden. In order to change the position of the previously considered segment 5 in the opposite direction of the common direction of movement B of the segments 5, the electric motor 15 could be operated in the opposite direction and the procedure described above could be carried out again in the opposite direction of rotation C.
Da dies jedoch Auswirkungen auf alle mit dem Elektromotor 15 verbundenen Segmente 5 hat, d.h. alle Segmente 5 gleichzeitig lediglich in einer Richtung in der Position verändert werden könnten, kann die Nutzung der zuvor beschriebenen Schraubenfeder 54 vorteilhafter sein. Zur Ausführung dieser Bewe gung kann nämlich die Bremseinheit 3 unbetätigt bleiben, so dass das Hohlrad 23 weiter in der Drehrich tung C der Welle 14 frei drehen kann. Gleichzeitig kann die Sperreinheit 4 ihre Sperrklinke 40 lösen und hierdurch die Federkraft der Schraubenfeder 54 in der entgegengesetzten Richtung auf das Segment 5 wirken lassen. Auf diese Art und Weise kann ohne eine aktive Bewegung sowie ohne Mitwirkung des Elektromotors 15 das Segment 5 in der entgegengesetzten Richtung entlang der gemeinsamen Bewe gungsrichtung B der Segmente 5 bewegt werden, indem hierzu die in der Schraubenfeder 54 gespei cherte Federkraft bzw. Federenergie verwendet wird. Die gewünschte Position kann dann fixiert wer den, indem in diesem Moment die Sperrklinke 40 der Sperreinheit 4 erneut betätigt wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass unterschiedliche Segmente 5 der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrich tung 1 gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung B der Modellierungselemente 5 bzw. Segmente 5 bewegt und positioniert werden. However, since this has effects on all segments 5 connected to the electric motor 15, i.e. all segments 5 could only be changed in position in one direction at the same time, the use of the previously described helical spring 54 can be more advantageous. To carry out this movement, the brake unit 3 can namely remain unactuated, so that the ring gear 23 can continue to rotate freely in the direction of rotation C of the shaft 14. At the same time, the locking unit 4 can release its locking pawl 40 and thereby allow the spring force of the helical spring 54 to act on the segment 5 in the opposite direction. In this way, segment 5 can be moved in the opposite direction along the common direction of movement B of segments 5 without active movement and without the involvement of the electric motor 15 by using the spring force or spring energy stored in the coil spring 54 . The desired position can then be fixed by the pawl 40 of the locking unit 4 is actuated again at this moment. In this way it is possible for different segments 5 of the modeling device 1 according to the invention to be moved and positioned simultaneously in opposite directions along the common direction of movement B of the modeling elements 5 or segments 5.
Um Segmente 5 verwenden zu können, welche eine geringere Fläche 50a aufweisen als das jeweilige Planetengetriebe 2 einnimmt, können erfindungsgemäß zwei Planetengetriebe 2 in der vertikalen Rich- tung Z übereinander angeordnet werden. Dabei sind die Anordnungen der Elemente des Übertragungs mittels 2, 3, 4, d.h. des Planetengetriebes 2, der Bremseinheit 3 sowie der Sperreinheit 4, bei den beiden übereinander angeordneten Übertragungsmitteln 2, 3, 4 entlang der Erstreckungsrichtung der jeweili gen Welle 14 gegenteilig angeordnet und ausgerichtet, vgl. z.B. Fig. 3. Gleichzeitig sind die jeweiligen Segmente 5 derart entgegengesetzt zueinander angeordnet, so dass die Bewegungsübertragungsele mente 52 jeweils auf einer Seite in der Querrichtung Y an dem jeweils anderen Planetengetriebe 2 bzw. Übertragungsmittel 2, 3, 4 vorbeilaufen, siehe z.B. Fig. 4 und 5. Dies kann eine deutlich kompaktere An ordnung der Übertragungsmittel 2, 3, 4 ermöglichen. Gleichzeitig können die Segmente 5 vergleichswei se kleinflächig ausgebildet werden. Dies kann zu einer vergleichsweise fein gegliederten ersten segmen tierten Oberfläche A führen. In order to be able to use segments 5 which have a smaller area 50a than the respective planetary gear 2 occupies, according to the invention two planetary gear 2 can be arranged in the vertical direction. device Z can be arranged one above the other. The arrangements of the elements of the transmission by means of 2, 3, 4, ie the planetary gear 2, the brake unit 3 and the locking unit 4, in the two superimposed transmission means 2, 3, 4 are arranged in opposite directions along the direction of extension of the respective shaft 14 and aligned, see e.g. Fig. 3. At the same time, the respective segments 5 are arranged opposite one another in such a way that the movement transmission elements 52 each pass on one side in the transverse direction Y of the other planetary gear 2 or transmission means 2, 3, 4, see, for example, FIGS. 4 and 5. This can enable the transmission means 2, 3, 4 to be arranged in a much more compact manner. At the same time, the segments 5 can be made comparatively small-area. This can lead to a comparatively finely structured first segmented surface A.
In diesem Fall der übereinander angeordneten Wellen 14 kann eine Übertragung der rotatorischen Be wegung zwischen den jeweiligen übereinanderliegenden Wellen 14 durch randseitig angeordnete Zahn räder 16 erfolgen, wie bereits erwähnt. Von Welle 14 zu Welle 14 ergibt sich dabei eine Umkehr der jeweiligen Rotationsrichtung bzw. Drehrichtungen C, welche jedoch mit der zuvor beschriebenen gegen seitig wechselnden Anordnung der Übertragungsmittel 2, 3, 4 korrespondiert, so dass durch die Rotati onsbewegung des Elektromotors 15 alle Segmente 5 dennoch in der gemeinsamen Bewegungsrichtung B angetrieben werden können. Die zuvor beschriebene selbstständige bzw. durch die Schraubenfeder 54 unterstützte Rückstellung für alle Segmente 5 erfolgt jeweils gemeinsam in der entgegengesetzten Rich tung der gemeinsamen Bewegungsrichtung B. In this case, the shafts 14 arranged one above the other, a transmission of the rotational movement between the respective superimposed shafts 14 can take place through toothed wheels 16 arranged on the edge, as already mentioned. From shaft 14 to shaft 14, there is a reversal of the respective direction of rotation or directions of rotation C, which, however, corresponds to the mutually alternating arrangement of the transmission means 2, 3, 4 described above, so that the rotational movement of the electric motor 15 all segments 5 can nevertheless be driven in the common direction of movement B. The previously described independent or assisted by the helical spring 54 return for all segments 5 takes place together in the opposite direction of the common direction of movement B.
Das Ergebnis ist beispielsweise eine 10 x 10 Matrix von Segmenten 5, welche eine gemeinsame erste segmentierte Oberfläche A der erfindungsgemäßen Modellierungsvorrichtung 1 bilden, siehe z.B. Fig. 7. In diesem Fall kann auch eine Übertragung der Rotationsbewegung des Elektromotors 15 über ein Zahn rad 16 auf die Zahnräder 16 der Wellen 14 erfolgen, wie zuvor beschrieben. Eine alternative Möglichkeit dieser Kraftübertragung stellt die zuvor beschriebene Verwendung von Zahnriemen 17 und Zahnscheibe 18 dar, wie z.B. in der Fig. 6 dargestellt. The result is, for example, a 10 × 10 matrix of segments 5, which form a common first segmented surface A of the modeling device 1 according to the invention, see e.g. FIG. 7. In this case, the rotational movement of the electric motor 15 can also be transmitted via a gear 16 the gears 16 of the shafts 14 take place as previously described. An alternative possibility of this power transmission is the previously described use of toothed belt 17 and toothed pulley 18, as shown, for example, in FIG.
Die zuvor beschriebenen Gestellelemente 12 können dabei über Stützelemente 19, siehe Fig. 6, auf dem bereits erwähnten Boden 10 der Modellierungsvorrichtung 1 aufgesetzt sein. Die gesamte Anordnung kann, bis auf eine Aussparung im Bereich der Segmente 5, vollständig von einem Gehäuse 11 umgeben sein, welches in der Fig. 7 transparent dargestellt angedeutet ist. The frame elements 12 described above can be placed on the already mentioned base 10 of the modeling device 1 via support elements 19, see FIG. 6. The entire arrangement can, with the exception of a recess in the area of the segments 5, be completely surrounded by a housing 11, which is indicated in FIG. 7, shown transparently.
Auf diese Art und Weise kann unter Verwendung eines einzigen Elektromotors 15 das Anheben sowie Absenken von 100 Segmenten 5 erfolgen, um eine erste segmentierte Oberfläche A zu bilden und zu verändern. Die Angaben, welche Positionierung von welchem Segment 5 eingenommen werden soll, kann seitens einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) erfolgen, welche hierzu mit tels jeweils eines Positionssensors (nicht dargestellt) erfasste Positionsdaten eines jeden Segments 5 erhalten kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Position jedes Segments 5 auch aus einem Modell be stimmt werden, welches auf der Kinematik sowie der in der Vergangenheit durchgeführten Bewegungen beruht. Dies kann den Aufwand der Positionssensoren vermeiden, jedoch zu Ungenauigkeiten führen. In this way, 100 segments 5 can be raised and lowered using a single electric motor 15 in order to form and modify a first segmented surface A. The information about which positioning is to be assumed by which segment 5 can be provided by a common control device (not shown), which for this purpose records position data of each segment 5 by means of a respective position sensor (not shown) can get. Alternatively or additionally, the position of each segment 5 can also be determined from a model which is based on the kinematics and the movements carried out in the past. This can avoid the effort of the position sensors, but lead to inaccuracies.
Mittels dieser ersten segmentierten Oberfläche A können Informationen im Raster der Segmente 5 flä chig dargestellt werden. Dies kann für verschiedene Anwendungen, wie z.B. die Lehre von mathemati schen Funktionen sowie die Darstellung architektonischer sowie städteplanerischer Entwürfe, vorteil haft und nützlich sein. Insbesondere kann dies das Verständnis der Darstellung für den Benutzer bzw. Betrachter vereinfachen. Auch kann eine schnelle und flexible Anpassung der segmentierten ersten Oberfläche A erfolgen. Insbesondere aufgrund der Verwendung eines einzigen Elektromotors 15 kann der Aufwand für die Ansteuerung sehr gering gehalten werden. Ferner können Stromwärmeverluste und Stromverbrauch minimiert werden, da für 100 Segmente 5 lediglich ein Elektromotor 15 verwendet werden muss. Die Positionserhöhungen bzw. Positionsvorgaben können seitens der Steuerungseinrich tung entsprechend erfolgen, indem bei durchgehend laufendem Elektromotor 15 die Bremseinheiten 3 sowie die Sperreinheiten 4 eines jeden Segments 5 entsprechend angesteuert werden, um die zuvor beschriebenen Beweglichkeiten freizugeben oder zu blockieren. By means of this first segmented surface A, information can be displayed in the grid of the segments 5 over a large area. This can be advantageous and useful for various applications, such as the teaching of mathematical functions and the representation of architectural and urban planning designs. In particular, this can simplify the understanding of the representation for the user or viewer. The segmented first surface A can also be adapted quickly and flexibly. In particular, due to the use of a single electric motor 15, the outlay for the control can be kept very low. Furthermore, electricity heat losses and electricity consumption can be minimized, since only one electric motor 15 has to be used for 100 segments 5. The position increases or position specifications can be made accordingly by the control device by controlling the brake units 3 and the locking units 4 of each segment 5 with the electric motor 15 running continuously to enable or block the mobility described above.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Übertragungsmittels 2, 3, 4 mit dem Modellierungsele ment 5 ist an dem Planetenträger 21 ein Rollelement 26 angeordnet, welches ein flexibles Verbindungs element 55 in Form eines flexiblen Kunststoffstabs 55 wickelnd aufnimmt, welcher auch als Linkage 55 bezeichnet werden kann. Der Verlauf bzw. die Bewegungsrichtung des flexiblen Verbindungselements 55 kann dabei über eine Verbindungselementführung 56 in einem gewissen Maße beeinflusst werden, welches an einem Gestellelement 12 (nicht dargestellt) feststehend angeordnet sein kann. Auf diese Art und Weise kann eine vergleichbare Anordnung von wenigstens zwei Segmenten 5 über zwei in der verti kalen Richtung Z übereinander angeordneten Planetengetriebe 2 erfolgen. Es kann durch ein Ab- und Aufwickeln eine Positionierbarkeit vergleichbar dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel auf andere Art und Weise von dem Planetengetriebe 2 auf das Segment 5 übertragen werden. According to a second embodiment of the transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5, a rolling element 26 is arranged on the planet carrier 21, which receives a flexible connecting element 55 in the form of a flexible plastic rod 55, which can also be referred to as linkage 55. The course or the direction of movement of the flexible connecting element 55 can be influenced to a certain extent via a connecting element guide 56, which can be fixedly arranged on a frame element 12 (not shown). In this way, a comparable arrangement of at least two segments 5 via two planetary gears 2 arranged one above the other in the vertical direction Z can take place. By unwinding and winding up, a positionability comparable to the first exemplary embodiment described above can be transferred from the planetary gear 2 to the segment 5 in a different manner.
Eine dritte Ausführungsform des Übertragungsmittels 2, 3, 4 mit dem Modellierungselement 5 zeigt die Fig. 10. In diesem Fall kann über eine Welle 14 lediglich ein Sonnenrad 20 angetrieben werden, da auf dessen der Welle 14 gegenüberliegenden Seite der Planetenträger 21 mit einem Gewindeelement 27 abschließt. Das Gewindeelement 27 ist dabei als Innengewinde vergleichbar einer Schraube angeordnet, welche eine rotatorische Bewegung in einer Drehrichtung D ausführen kann. Das Segment 5 weist am Ende seines Bewegungsübertragungselements 52 ein korrespondierendes Gewindeelement 57 auf, wel ches als Außengewinde das Innengewinde des Gewindeelements 27 des Planetenträgers 21 umschließt. A third embodiment of the transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5 is shown in FIG. 10. In this case, only one sun gear 20 can be driven via a shaft 14, since the planet carrier 21 with a threaded element 27 on its side opposite the shaft 14 concludes. The threaded element 27 is arranged as an internal thread comparable to a screw, which can execute a rotary movement in a direction of rotation D. At the end of its motion transmission element 52, segment 5 has a corresponding threaded element 57 which, as an external thread, surrounds the internal thread of threaded element 27 of planetary carrier 21.
Auf diese Art und Weise kann durch eine schraubenartige Bewegung ein Anheben bzw. Absenken des Segments 5 in der gemeinsamen Bewegungsrichtung B erzeugt werden. Auf die zuvor beschriebene Sperreinheit sowie die Schraubenfeder 54 kann in diesem Fall verzichtet werden, was den Aufbau ver einfachen kann. Nachteiligerweise jedoch kann, wie zuvor erwähnt, lediglich ein Segment 5 von einer Welle 14 angetrieben werden. Dennoch kann der Gestaltungsspielraum zur Umsetzung der erfindungs gemäßen Modellierungsvorrichtung durch diese Übertragungsmittel 2, 3, 4 mit dem Modellierungsele ment 5 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel erhöht werden. In this way, the segment 5 can be raised or lowered in the common direction of movement B by a screw-like movement. To the previously described Locking unit and the coil spring 54 can be dispensed with in this case, which can simplify the structure ver. Unfortunately, as mentioned above, only one segment 5 can be driven by a shaft 14. Nevertheless, the design leeway for implementing the modeling device according to the invention can be increased by this transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5 according to the third exemplary embodiment.
Basierend auf dem ersten Ausführungsbeispiel des Übertragungsmittels 2, 3, 4 mit dem Modellierungs element 5 zeigt die Fig. 12 ein viertes Ausführungsbeispiel des Übertragungsmittels 2, 3, 4, mit dem Modellierungselement 5, bei dem auch an dem dem ersten Segmentkörper 50 gegenüberliegenden Ende des Bewegungsübertragungselements 52 ein zweiter Modellierungskörper 51 angeordnet ist, wel cher auch als zweiter Segmentkörper 51 bzw. als zweiter Stiftkörper 51 bezeichnet werden kann. Der zweite Segmentkörper 51 ist dabei identisch dem ersten Segmentkörper 50 ausgebildet, jedoch in der gegenüberliegenden Richtung entlang der gemeinsamen Bewegungsrichtung B ausgerichtet. Entspre chend weist der zweite Segmentkörper 51 eine in der Darstellung der Fig. 12 in der vertikalen Richtung Z nach unten ausgerichtete Modellierungsfläche 51a auf. Based on the first exemplary embodiment of the transmission means 2, 3, 4 with the modeling element 5, FIG. 12 shows a fourth exemplary embodiment of the transmission means 2, 3, 4, with the modeling element 5, in which the end opposite the first segment body 50 is also located Movement transmission element 52, a second modeling body 51 is arranged, wel cher can also be referred to as a second segment body 51 or as a second pin body 51. The second segment body 51 is designed identically to the first segment body 50, but aligned in the opposite direction along the common direction of movement B. Correspondingly, the second segment body 51 has a modeling surface 51a which is oriented downward in the vertical direction Z in the illustration in FIG.
Werden mehrere Segmente 50 gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel des Übertragungsmittels 2,If several segments 50 according to this fourth embodiment of the transmission means 2,
3, 4 mit dem Modellierungselement 5 nebeneinander angeordnet, wie zuvor beschrieben, kann durch die Modellierungsflächen 51a der zweiten Modellierungskörper 51 bzw. der zweiten Segmentkörper 51 eine zweite segmentierte Oberfläche A' ausgebildet werden, welche parallel zur ersten segmentierten Oberfläche A verläuft. Durch die gemeinsame Bewegung der ersten Segmentkörper 50 mit den zweiten Segmentkörpern 50 kann sozusagen ein Negativ der Darstellung der ersten segmentierten Oberfläche A ausbildet werden. Eine derartige Verwendung kann insbesondere für Modellierungsvorrichtungen 1 verwendet werden, welche als Wand angeordnet sind, so dass zu beiden Seiten hin gleichzeitig jeweils eine segmentierte Oberfläche A, A' ausgebildet werden kann. Auch dies kann den Gestaltungsspielraum erhöhen. 3, 4 with the modeling element 5 arranged next to one another, as described above, a second segmented surface A ′ can be formed by the modeling surfaces 51a of the second modeling bodies 51 or the second segmented bodies 51, which runs parallel to the first segmented surface A. As a result of the joint movement of the first segment bodies 50 with the second segment bodies 50, a negative of the representation of the first segmented surface A can be formed, so to speak. Such a use can be used in particular for modeling devices 1 which are arranged as a wall so that a segmented surface A, A ′ can be formed on both sides at the same time. This can also increase the scope for design.
BEZUGSZEICHENLISTE (Teil der Beschreibung) REFERENCE CHARACTERISTICS LIST (part of the description)
A erste segmentierte Oberfläche A first segmented surface
A' zweite segmentierte Oberfläche A 'second segmented surface
B gemeinsame Bewegungsrichtung der Modellierungselemente 5B common direction of movement of the modeling elements 5
C Drehrichtungen der Wellen 14 C Direction of rotation of the shafts 14
D Drehrichtungen der Gewindeelemente 27, 57 D directions of rotation of the threaded elements 27, 57
X Längsrichtung; Tiefe; Länge X longitudinal direction; Depth; length
Y Querrichtung; Breite Y cross direction; width
Z vertikale Richtung; Höhe Z vertical direction; height
X, Y Horizontale; horizontale Ebene X, Y horizontal; horizontal plane
1 Modellierungsvorrichtung 1 modeling device
10 Boden 10 floor
11 Gehäuse 11 housing
12 Gestellelemente 12 frame elements
13 Wellenlagerungen; Kugellager 13 shaft bearings; ball-bearing
14 Wellen 14 waves
15 Antriebsmittel; Elektromotor 15 drive means; Electric motor
16 Zahnräder 16 gears
17 Antriebsriemen; Zahnriemen 17 drive belt; Timing belt
18 Scheibe; Zahnscheibe 18 disk; Tooth lock washer
19 Stützelemente 19 support elements
2, 3, 4 Übertragungsmittel 2, 3, 4 means of transmission
2 Planetengetriebe; Umlaufrädergetriebe 2 planetary gears; Epicyclic gears
20 Sonnenräder 20 sun gears
21 Planetenträger 21 planet carriers
22 Planetenräder 22 planetary gears
23 Hohlräder 23 ring gears
24 Wellendurchgangsöffnungen 24 shaft openings
25 Verzahnung der Planetenträger 21 25 Toothing of the planet carrier 21
26 Rollelement der Planetenträger 21 26 rolling element of the planet carrier 21
27 Gewindeelement der Planetenträger 21 Bremseinheiten 27 threaded element of planet carrier 21 Braking units
Bremselemente Braking elements
Halteelemente; Elektromagnete Holding elements; Electromagnets
Sperreinheiten Sperrelemente; Sperrklinken Betätigungselemente; Hubmagnete Locking units locking elements; Pawl actuators; Lifting magnets
Modellierungselemente; Segmente; Stifte; Pins erste Modellierungskörper; erste Segmentkörper; erste Stiftkörpera Modellierungsfläche des ersten Modellierungskörpers 50 zweite Modellierungskörper; zweite Segmentkörper; zweite Stiftkörpera Modellierungsfläche des zweiten Modellierungskörpers 51Modeling elements; Segments; Pencils; Pins first modeling body; first segment body; first pen body a modeling surface of the first modeling body 50 second modeling body; second segment body; second pen body a modeling surface of the second modeling body 51
Bewegungsübertragungselemente Motion transmission elements
Verzahnungen Gears
Federelemente; Schraubenfedern flexible Verbindungselemente; flexible Kunststoffstäbe; LinkagesSpring elements; Coil springs flexible fasteners; flexible plastic rods; Linkages
Verbindungselementführungen Fastener guides
Gewindeelemente Threaded elements

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Modellierungsvorrichtung (1) zur Ausbildung wenigstens einer ersten segmentierten Oberfläche1. Modeling device (1) for forming at least one first segmented surface
(A) mit einer Mehrzahl von Modellierungselementen (5), welche in einer gemeinsamen Bewegungs richtung (B) jeweils unabhängig voneinander veränderlich positionierbar ausgebildet sind, wobei jedes Modellierungselement (5) wenigstens einen ersten Modellierungskörper (50) auf weist, welche ausgebildet sind, gemeinsam die erste segmentierte Oberfläche (A) zu bilden, gekennzeichnet durch wenigstens ein Antriebsmittel (15), welches ausgebildet ist, wenigstens zwei der Modellierungs elemente (5) gemeinsam anzutreiben, und durch jeweils wenigstens ein Übertragungsmittel (2, 3, 4), welches im Kraftfluss zwischen dem An triebsmittel (15) und dem jeweiligen Modellierungselement (5) angeordnet und ausgebildet ist, eine Übertragung einer Kraft des Antriebsmittels (15) auf das jeweilige Modellierungselement (5) zuzulassen oder nicht. (A) with a plurality of modeling elements (5) which are each designed so that they can be positioned independently of one another in a common direction of movement (B), each modeling element (5) having at least one first modeling body (50), which are formed together to form the first segmented surface (A), characterized by at least one drive means (15), which is designed to drive at least two of the modeling elements (5) together, and by in each case at least one transmission means (2, 3, 4), which in Power flow is arranged between the drive means (15) and the respective modeling element (5) and is designed to allow or not a transmission of a force of the drive means (15) to the respective modeling element (5).
2. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Übertragungsmittel (2, 3, 4) ein Planetengetriebe (2) aufweist, dessen Sonnenrad (20) mit dem Antriebsmittel (15) kraftübertragend verbunden ist, wobei der Planetenträger (21) des Planetengetriebes (2) ausgebildet ist, das entsprechende Mo dellierungselement (5) in der gemeinsamen Bewegungsrichtung (B) in wenigstens einer der bei den Richtungen zu bewegen, und mit wenigstens einer Bremseinheit (3), welche ausgebildet ist, eine Rotation des Hohlrads (23) des Planetengetriebes (2) zuzulassen oder nicht. 2. Modeling device (1) according to claim 1, characterized in that at least one transmission means (2, 3, 4) has a planetary gear (2), the sun gear (20) of which is connected to the drive means (15) in a force-transmitting manner, the planet carrier ( 21) of the planetary gear (2) is designed to move the corresponding Mo dellierungselement (5) in the common direction of movement (B) in at least one of the directions, and with at least one brake unit (3), which is designed to rotate the Allow ring gear (23) of the planetary gear (2) or not.
3. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Modellierungselement (5) wenigstens ein Bewegungsübertragungselement (52) aufweist, welches sich zumindest im Wesentlichen entlang der gemeinsamen Bewegungsrich tung (B) erstreckt, wobei das Bewegungsübertragungselement (52) zumindest abschnittsweise eine Verzahnung (53) aufweist, welche ausgebildet ist, in der gemeinsamen Bewegungsrichtung (B) mit einer korre- spondierenden Verzahnung (25) des Planetenträgers (21) des jeweiligen Planetengetriebes (2) kraftübertragend zusammenzuwirken. 3. Modeling device (1) according to claim 2, characterized in that the corresponding modeling element (5) has at least one movement transmission element (52) which extends at least substantially along the common direction of movement (B), the movement transmission element (52) at least partially has a toothing (53) which is designed in the common direction of movement (B) with a correct Sponding toothing (25) of the planet carrier (21) of the respective planetary gear (2) to cooperate in a force-transmitting manner.
4. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Modellierungselemente (5) derart angeordnet sind, so dass die Verzahnungen (53) der Bewegungsübertragungselemente (52) einander zugewandt ausgerichtet sind. 4. Modeling device (1) according to claim 3, characterized in that the two modeling elements (5) are arranged such that the toothings (53) of the movement transmission elements (52) are aligned facing one another.
5. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsübertragungselemente (52) der zwei Modellierungselemente (5) an den jeweiligen ersten Modellierungskörpern (50) jeweils zu dessen Mitte von einander weg versetzt, vorzugswei se randseitig, angeordnet sind. 5. Modeling device (1) according to claim 3 or 4, characterized in that the movement transmission elements (52) of the two modeling elements (5) are arranged on the respective first modeling bodies (50) offset from one another towards the center thereof, preferably at the edge .
6. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Modellierungselement (5) ein flexibles Verbindungselement (55) aufweist, welches ausgebildet ist, in der gemeinsamen Bewegungsrichtung (B) von einem Rollelement (26) des Planetenträgers (21) des Planetengetriebes (2) auf- und abgerollt zu werden. 6. Modeling device (1) according to claim 2, characterized in that the corresponding modeling element (5) has a flexible connecting element (55) which is designed in the common direction of movement (B) by a rolling element (26) of the planetary carrier (21) of the planetary gear (2) to be rolled up and down.
7. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens eine Verbindungselementführung (56), welche ausgebildet ist, das flexible Verbin dungselement (55) zumindest abschnittweise in seiner länglichen Erstreckungsrichtung zu führen. 7. Modeling device (1) according to claim 6, characterized by at least one connecting element guide (56) which is designed to guide the flexible connec tion element (55) at least in sections in its elongate direction of extent.
8. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Modellierungselement (5) ein Gewindeelement (57) aufweist, welches ausge bildet ist, in der gemeinsamen Bewegungsrichtung (B) mit einem Gewindeelement (27) des Plane tenträgers (21) des Planetengetriebes (2) zusammenzuwirken. 8. Modeling device (1) according to claim 2, characterized in that the corresponding modeling element (5) has a threaded element (57) which is formed out in the common direction of movement (B) with a threaded element (27) of the plane carrier (21 ) of the planetary gear (2) interact.
9. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (20), die Planetenräder (22) und das Hohlrad (23) jeweils eine zueinander korre spondierende Pfeilverzahnung aufweisen. 9. Modeling device (1) according to one of claims 2 to 8, characterized in that the sun gear (20), the planet gears (22) and the ring gear (23) each have a herringbone toothing that is correct to one another.
10. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit (3) wenigstens ein Bremselement (30) aufweist, welches ausgebildet ist, mittels eines Halteelements (31), vorzugsweise mittels eines Elektromagneten (31), der Bremseinheit (3) eine Rotation des Hohlrads (23), vorzugsweise des zumindest radial außenseitig metallischen Hohlrads (23), des Planetengetriebes (2) zuzulassen oder nicht. 10. Modeling device (1) according to one of claims 2 to 9, characterized in that the braking unit (3) has at least one braking element (30) which is designed by means of a holding element (31), preferably by means of an electromagnet (31), of the brake unit (3) to allow or not to rotate the ring gear (23), preferably of the at least radially outer metallic ring gear (23), of the planetary gear (2).
11. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Federelement (54), vorzugsweise wenigstens eine Schraubenfeder (54), welches mit dem entsprechenden Modellierungselement (5) kraftübertragend verbunden und ausgebildet ist, eine Bewegung des Modellierungselements (5) in der gemeinsamen Bewegungsrichtung (B) in einer Richtung zu unterstützen und in der entgegengesetzten Richtung entgegenzuwirken. 11. Modeling device (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one spring element (54), preferably at least one helical spring (54), which is connected to the corresponding modeling element (5) in a force-transmitting manner and is designed, a movement of the modeling element (5) support in one direction in the common direction of movement (B) and counteract it in the opposite direction.
12. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Übertragungsmittel (2, 3, 4) wenigstens eine Sperreinheit (4) aufweist, welche ausgebildet ist, eine Bewegung des entsprechenden Modellierungselements (5), vorzugsweise ei ne Rotation des Planetenträgers (21) des Planetengetriebes (2), zuzulassen oder nicht. 12. Modeling device (1) according to one of claims 2 to 11, characterized in that the corresponding transmission means (2, 3, 4) has at least one locking unit (4) which is designed to move the corresponding modeling element (5), preferably Ei ne rotation of the planet carrier (21) of the planetary gear (2) to allow or not.
13. Modellierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinheit (4) wenigstens ein Sperrelement (40) aufweist, welches angeordnet und ausge bildet ist, in eine Verzahnung (25) des Planetenträgers (21) einzugreifen oder nicht, wobei vorzugsweise das Sperrelement (40) ausgebildet ist, von einem Betätigungselement (41), vorzugsweise von einem Hubmagneten (41), der Sperreinheit (4) zwischen einer eingreifenden Stellung und einer nicht-eingreifenden Stellung bewegt zu werden. 13. Modeling device (1) according to claim 12, characterized in that the locking unit (4) has at least one locking element (40) which is arranged and out forms to engage or not in a toothing (25) of the planetary carrier (21), wherein preferably the locking element (40) is designed to be moved by an actuating element (41), preferably by a lifting magnet (41), of the locking unit (4) between an engaging position and a non-engaging position.
14. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel (2, 3, 4), vorzugsweise die Sonnenräder (20) der Planetengetriebe (2), we nigstens zweier Modellierungselemente (5) mittels einer gemeinsamen Welle (14) mit dem An triebsmittel (15) verbunden sind. 14. Modeling device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission means (2, 3, 4), preferably the sun gears (20) of the planetary gear (2), we at least two modeling elements (5) by means of a common shaft ( 14) are connected to the drive means (15).
15. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel (2, 3, 4), vorzugsweise die Sonnenräder (20) der Planetengetriebe (2), we nigstens zweier Modellierungselemente (5) jeweils mittels unterschiedlicher Wellen (14) mit dem Antriebsmittel (15) verbunden sind, wobei vorzugsweise die beiden Wellen (14) untereinander, vorzugsweise mittels wenigstens zweier korrespondierender Zahnräder (16) oder mittels eines Antriebsriemens (17), vorzugsweise mittels eines Zahnriemens (17), kraftübertragend miteinander verbunden sind. 15. Modeling device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission means (2, 3, 4), preferably the sun gears (20) of the planetary gear (2), we at least two modeling elements (5) each by means of different shafts ( 14) are connected to the drive means (15), the two shafts (14) being preferably connected to one another in a force-transmitting manner, preferably by means of at least two corresponding gear wheels (16) or by means of a drive belt (17), preferably by means of a toothed belt (17) .
16. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) in ihrem Verlauf wenigstens ein Gelenk aufweist. 16. Modeling device (1) according to one of claims 12 or 13, characterized in that the shaft (14) has at least one joint in its course.
17. Modellierungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass wenigstens zwei Modellierungselemente (5) jeweils einen zweiten Modellierungskörper (51) auf weisen, welche jeweils dem ersten Modellierungskörper (50) in der gemeinsamen Bewegungs richtung (B) gegenüberliegend angeordnet und ausgebildet sind, gemeinsam eine zweite segmen tierte Oberfläche (A') zu bilden, welche parallel zur ersten segmentierten Oberfläche (A) angeord- net ist. 17. Modeling device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two modeling elements (5) each have a second modeling body (51), each of which corresponds to the first modeling body (50) in the common direction of movement (B) are arranged opposite one another and are designed to jointly form a second segmented surface (A ') which is arranged parallel to the first segmented surface (A).
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