ES2218479T5 - Mecanismo para mover independientemente segmentos de un objeto tridimensional y aplicaciones de dicho mecanismo. - Google Patents
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Abstract
Objeto tridimensional (1, 100) que comprende: una pluralidad de segmentos de superficie (10, 20, 110, 130) que tienen parte de la superficie sobre los mismos, los segmentos de superficie incluyendo un segmento de superficie primario (10, 130) y un grupo de segmentos de superficie secundarios (20, 110); una pluralidad de segmentos de unión (30, 120) para conectar unos a otros los segmentos de superficie secundarios para formar, junto con el segmento de superficie primario, el objeto tridimensional en el cual los segmentos de superficie pueden moverse unos con respecto a otros, de tal manera que se permite que grupos individuales de segmentos de superficie se intercambien entre sí; un elemento de núcleo (40, 140) que define los ejes de movimiento de los segmentos; donde el segmento de superficie primario (10, 130) se mantiene en una relación fija respecto al elemento del núcleo (40, 140), y los segmentos de superficie secundarios tienen una formación (22, 112) que coopera de modo deslizable con una formación complementaria (32, 122) en los segmentos de unión, y los segmentos de unión pueden moverse unos con respecto a los otros.
Description
Mecanismo para mover independientemente
segmentos de un objeto tridimensional y aplicaciones de dicho
mecanismo.
Esta invención se refiere a un mecanismo para
proporcionar un movimiento independiente de los segmentos externos
de una esfera u otro objeto tridimensional y a aplicaciones
derivadas, incluyendo el uso de dicho mecanismo para proporcionar
un puzzle de lógica.
Un problema común en ingeniería, particularmente
en la industria espacial, es el movimiento de instrumentos
expuestos en la superficie de un objeto unos respecto a otros,
alterando la relación angular entre los mismos. Por ejemplo, un
satélite en órbita puede tener muchos instrumentos externos como
antenas, paneles solares, aparatos de comunicaciones y similares,
todos los cuales emiten desde su superficie externa y deben
mantenerse con orientaciones particulares para objetivos
particulares. Además, puede resultar necesario modificar las
orientaciones de modo dinámico y controlado.
En el espacio, esto resulta difícil de conseguir
ya que cualquier momento aplicado a un instrumento para su
movimiento ocasiona de manera global un momento igual y opuesto en
el satélite, etc.
Por consiguiente, el movimiento de instrumentos
puede conducir a alteraciones no deseadas en la orientación del
satélite.
Por lo tanto un primer objeto de la presente
invención es proporcionar un mecanismo para alterar el ángulo entre
las diferentes unidades del aparato y su orientación en la
superficie de un objeto como un satélite.
El movimiento de instrumentos alrededor de un
núcleo central se puede encontrar en otras aplicaciones diferentes,
por ejemplo, las cámaras de seguridad de las tiendas están fijadas
al techo en un punto particular y la cámara debe entonces ser capaz
de moverse hacia todos los ángulos sólidos y en todas las
direcciones. Esto se consigue normalmente con un accionador que hace
girar la cámara alrededor de un eje vertical y un segundo
accionador que puede mover la cámara verticalmente. Resulta difícil
concebir un medio para hacer esto que permita que la cámara pueda
moverse de un modo suave y controlado en una gama lo más amplia
posible de ángulos sólidos.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proporcionar un medio para variar la relación angular
entre las secciones de la superficie de un objeto como una
esfera.
Un campo relacionado que puede tomarse como guía
en este área es el campo de los puzzles de lógica. Los puzzles de
segmentos tridimensionales son bien conocidos y se han propuesto
varios formatos para los mismos. El ejemplo más conocido es el
conocido como Cubo de Rubik, en el que un cubo grande está
compuesto por una serie de cubos más pequeños unidos unos a otros.
Estos cubos pueden moverse unos respecto a otros y girar alrededor
de un eje central. Este movimiento es provocado sólo por el
usuario, pero el cubo de Rubik muestras algunos de los principios
de ajuste combinatorio de la posición relativa de los segmentos de
la superficie de un objeto tridimensional.
BE-887 875 se refiere a un
juguete espacial que está compuesto por veintisiete cuerpos sólidos
que forman un cubo cerrado (o juguete espacial). Nueve elementos
formando cualquier cara del cubo son montados de manera que giren
juntos y, al mismo tiempo, seis de los elementos giratorios (cara
central) están fijados a un núcleo pero manteniendo la capacidad de
girar. Las partes sólidas que forman el cubo tienen partes de
superficie y partes internas. Las partes internas están conformadas
para adaptarse y permitir un movimiento relativo, por ejemplo,
girando en un eje espacial. La repetición de los movimientos
giratorios de las caras con respecto al cubo hace que las partes de
superficie sean cambiadas en una posición relativa una con respecto
a la otra.
Otro objetivo de la presente invención es
concebir nuevos formatos para puzzles de lógica con segmentos. En
el Cubo de Rubik, cada uno de los diferentes cubos que lo forman
tiene una serie de colores aplicados en sus caras externas y el
objetivo del puzzle es disponer los cubos de manera que presente un
color sólido en cada una de las caras.
Previamente se han realizado varias propuestas
para producir un puzzle similar con segmentos con una forma
esférica. Un ejemplo de este tipo se describe en la EP 542327. Se
trata de un puzzle con ocho segmentos en el que cada segmento está
unido a un elemento cónico en la sección del núcleo central.
Teóricamente, varias combinaciones de los segmentos pueden girar
alrededor de diferentes ejes. En la práctica existe un conflicto
entre la tolerancia cerrada requerida para evitar que el puzzle se
desmonte y la necesidad de un grado de movimiento entre los
segmentos que permita que las partes puedan girar unas con respecto
a las otras. El puzzle de este documento también puede atascarse
fácilmente.
Además con sólo ocho elementos de juego, la
amplitud del puzzle resulta limitada. Por lo tanto, otro objeto de
la presente invención es proporcionar un puzzle fácil de usar, que
no requiera al mismo tiempo tolerancias impracticables en el
proceso de producción. Además, un objeto de la presente invención es
proporcionar un puzzle giratorio esférico tridimensional más
complejo que el Cubo de Rubik y otros puzzles similares ya
conocidos.
La siguiente descripción se centrará en los
puzzles de lógica, pero la correspondencia entre estos puzzles y
los problemas de ingeniería para alterar la relación angular
relativa entre instrumentos será retomada a lo largo de la
misma.
Según un primer aspecto de la presente invención
está previsto un objeto tridimensional que comprende una pluralidad
de segmentos de superficie que tienen parte de la superficie sobre
los mismos, los segmentos de superficie incluyendo un segmento de
superficie primario y un grupo de segmentos de superficie
secundarios; una pluralidad de segmentos de unión para conectar
entre sí los segmentos de superficie secundarios para formar, junto
con el segmento de superficie primario, el objeto tridimensional en
el cual los segmentos de superficie pueden moverse unos con
respecto a otros, de tal manera que se permite que grupos
individuales de segmentos de superficie se intercambien entre sí; un
elemento de núcleo que define los ejes de movimiento de los
segmentos; donde el segmento de superficie primario se mantiene en
una relación fija respecto al elemento del núcleo, y los segmentos
de superficie secundarios tienen una formación que coopera de modo
deslizable con una formación complementaria en los segmentos de
unión, y los segmentos de unión pueden moverse unos con respecto a
otros.
Preferiblemente, el elemento del núcleo
comprende seis elementos alargados generalmente cilíndricos
dispuestos de modo ortogonal unos respecto a otros, y los cuales
definen ejes de movimiento para los segmentos.
El segmento de superficie primario puede tener
tres lados rectos, cada lado recto comprendiendo un borde
sobresaliente que coopera de modo deslizable con las formaciones
complementarias en los segmentos de superficie secundarios.
En una forma de realización, el objeto
tridimensional comprende un segmento de superficie primario, siete
segmentos de superficie secundarios y nueve segmentos de unión, el
segmento de superficie primario y tres de los segmentos de
superficie secundarios definiendo una primera parte del volumen del
objeto tridimensional, y los cuatro segmentos de superficie
secundarios restantes definiendo una segunda parte del volumen del
objeto tridimensional, donde la primera parte del volumen comprende
un primer grupo de dos segmentos de unión, y la segunda parte del
volumen comprende un segundo grupo de cuatro segmentos de unión y
un tercer grupo de tres segmentos de unión está localizado en un
plano que separa la primera y la segunda parte del volumen, donde el
movimiento de giro de una parte del volumen con respecto a la otra
produce un movimiento relativo del primer grupo de segmentos de
unión con respecto al segundo grupo de segmentos de unión.
Preferiblemente, el tercer grupo de segmentos de
unión permanece fijo con respecto a la primera parte del volumen
durante el movimiento de giro de una parte del volumen con respecto
a la otra.
Según un segundo aspecto de la presente
invención está previsto un puzzle que comprende un objeto
tridimensional según el primer aspecto, donde las partes de la
superficie del objeto tienen modelos sobre las mismas.
Según un tercer aspecto de la presente invención
está prevista una máquina para orientar de modo controlado una
pluralidad de dispositivos, la máquina comprendiendo un objeto
tridimensional según el primer aspecto y los dispositivos estando
colocados en partes de la superficie del objeto, y están previstos
además medios para empujar de modo controlado los segmentos
individuales para su movimiento unos respecto a otros.
Las formas de realización de la presente
invención se describirán a continuación, a modo de ejemplo, en
referencia a los dibujos anexos, en los que:
Las figuras 1a-c son
respectivamente vistas isométricas desde arriba y desde abajo del
puzzle 3D esférico giratorio según la presente invención.
La figura 2 es una vista isométrica desmontada
vista desde un punto sureste;
Las figuras 3a-b son,
respectivamente, vistas isométricas y del lado derecho del segmento
externo primario del puzzle 3D;
Las figuras 4a-b son,
respectivamente, vistas isométricas y del lado derecho de los
segmentos externos secundarios del puzzle 3D;
Las figuras 5a-d son,
respectivamente, una vista isométrica, del lado derecho, de frente
y desde atrás de una placa de unión del puzzle 3D;
Las figuras 6a-b son vistas
isométricas de una sección del núcleo del puzzle 3D; las figuras
6c-d son vistas isométricas que muestran la
cooperación del núcleo con los elementos externos y de unión;
Las figuras 7a-b son vistas
parcialmente cortadas que ilustran la relación entre todas las
partes;
Las figuras 8a-e ilustran fases
sucesivas del ensamblaje del puzzle;
Las figuras 9a-e ilustran las
diferentes posibilidades de rotación del puzzle 3D;
La figura 10 ilustra la manera en la que las
partes se sujetan juntas;
La figura 11 proporciona una vista de un puzzle
3D que tiene una decoración alternativa en la superficie;
Las figuras 1-11 de los dibujos
muestran un puzzle 3D esférico giratorio 1. Debe observarse que
este ejemplo de forma de realización no forma parte de la presente
invención. El puzzle 1 comprende un segmento externo primario 10 y
siete segmentos externos secundarios 20, nueve placas de unión 30 y
un núcleo central 40.
El segmento externo primario 10 es parcialmente
esférico en la superficie externa 11 y tiene un borde sobresaliente
12 en cada uno de sus tres lados rectos, como puede verse en las
Figuras 3a y 3b.
Los siete segmentos externos secundarios 20 son
similares externamente al segmento externo primario 10, pero son
diferentes internamente como puede verse en las Figuras 4a y 4b.
También son parcialmente esféricos en la superficie externa 21,
pero son parcialmente huecos y tienen una hendidura 22 en cada uno
de sus tres lados.
Los bordes sobresalientes 12 del segmento
externo primario 10 se complementan y se acoplan de modo deslizable
con las hendiduras 22 de los segmentos externos secundarios 20.
Las nueve placas de unión 30 tienen unos bordes
32 a ambos lados que tienen precisamente las mismas dimensiones que
los del segmento externo primario 10, mostrados en las Figuras 5a a
5d. Estos también se complementan y se acoplan de modo deslizable
con las hendiduras 22 en los segmentos externos secundarios 20. Se
ajustan en posición tal y como se muestra en la figura 10.
Con el objetivo de evitar un posible bloqueo de
las partes debido a los movimientos libres o al deslizamiento de
las placas y controlar el comportamiento de todas las partes
durante la rotación, está previsto un núcleo 40 mostrado en la
figura 6. El núcleo tiene seis puntos cilíndricos 41 amplios,
situados en ángulos de 90º entre sí, como puede verse en la Fig.
6a. El núcleo tiene también unas hendiduras 42 cortadas en ángulo
recto a lo largo de los ejes x-y-z,
de punto central a punto central, diseñadas para recibir los bordes
rectos del elemento 10, como se muestra en la Fig 6c. Los puntos
cilíndricos amplios permiten que las extensiones 33 de las placas
de unión se ajusten en contacto con el núcleo 40. Esto asegura
todas las placas en su posición inicial y bloquea el movimiento de
cualquiera de las tres placas opuestas a la dirección de rotación
cuando el segmento externo primario 10 está retenido, o fuerza
cualquiera de las tres placas a moverse en la dirección de rotación
cuando el segmento externo primario 10 es girado. Esto se verá más
claramente en los siguientes ejemplos.
Los segmentos externos primarios y secundarios
10 y 20 se ajustan sobre placas de unión adyacentes 30 e
interactúan con el núcleo 40. Cuando todas las partes han sido
ensambladas se consigue una esfera completa.
Entonces cuatro segmentos pueden ser girados
contra los otros cuatro de la manera siguiente:
- Los cuatro de la parte superior contra los cuatro de la parte inferior y viceversa;
- Los cuatro de la parte derecha contra los cuatro de la parte izquierda y viceversa;
- Los cuatro de la parte anterior contra los cuatro de la parte posterior y viceversa.
La posición inicial se alcanza cada vez que las
partes giran en incrementos de 90º, independientemente de la
dirección p. ej. 90, 180, 270 y 360 sin resolver necesariamente el
modelo del puzzle.
Para aquellos que deseen que el puzzle
represente un desafío mayor, el puzzle puede ser configurado de
nuevo en una variedad de formas que hacen la solución más difícil
sin cambiar la forma física del puzzle.
Un cambio de este tipo es aplicar un diseño no
simétrico a los segmentos. Por ejemplo, la figura 11 muestra un
mapa del globo que hace el puzzle más difícil, ya que requiere
conocimientos de geografía, en este caso, y de lógica.
En la versión básica del puzzle, los segmentos
tienen tres secciones de diferente color como puede observarse en
la figura 1. En la posición original del puzzle los segmentos están
dispuestos de modo que los colores de las secciones en los
segmentos adyacentes coinciden. El objetivo del puzzle es devolver
el modelo de colores de los ocho segmentos externos a la posición
original después de haberlos mezclado.
También resultará evidente para un experto en la
técnica que este puzzle podría ser adaptado añadiendo medios para
hacer que los segmentos externos se muevan unos con respecto a
otros, análogamente al movimiento de los segmentos externos del
puzzle, para formar un modo de mover los segmentos externos de un
objeto 3D unos con respecto a los otros. Por ejemplo, la unión entre
los bordes sobresalientes y las hendiduras podría tener dientes de
dirección en una superficie y una pluralidad de dientes en la otra,
permitiendo de ese modo un motor automático para dirigir el
movimiento de los segmentos externos unos respecto a otros. Esto
permitiría a un objeto 3D, como un satélite, mover objetos tales
como antenas, placas, medios de comunicación, paneles solares, etc.
por su superficie unos con respecto a otros. En particular,
considerando las Leyes de Newton, está claro que si se equilibra el
momento de cada segmento del objeto, los segmentos externos
individuales de, por ejemplo, un satélite en órbita, podrían moverse
unos con respecto a los otros sin alterar la orientación del núcleo
del dispositivo, haciendo mucho más fácil la orientación de las
antenas, etc. unas en relación de otras, sin que se requiera un
manejo complejo para mantener la orientación.
Si fuera posible proporcionar un modo de mover
un número superior de placas externas de una esfera u otro objeto
3D unas con respecto a otras, esto podría usarse para crear un
puzzle más difícil así como un aparato más flexible para mover las
partes externas de los objetos unas con respecto a otras.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citada por el
solicitante es solamente para la conveniencia lector. No forma
parte del documento de patente europea. Aunque se hayan recopilado
las referencias con la mayor diligencia, la OEP no asume
responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones a este
respecto.
- \bullet BE 887875 [0009]
- \bullet EP 542327 A [0011]
Claims (7)
1. Objeto tridimensional (1, 100) que
comprende:
una pluralidad de segmentos de superficie (10,
20) que tienen parte de la superficie sobre los mismos, los
segmentos de superficie incluyendo un segmento de superficie
primario (10) y un grupo de segmentos de superficie secundarios
(20);
una pluralidad de segmentos de unión (30) para
conectar unos a otros los segmentos de superficie secundarios para
formar, junto con el segmento de superficie primario, el objeto
tridimensional en el cual los segmentos de superficie pueden
moverse unos con respecto a otros, de tal manera que se permite que
grupos individuales de segmentos de superficie se intercambien
entre sí;
un elemento de núcleo que define los ejes de
movimiento de los segmentos; donde el segmento de superficie
primario (10) se mantiene en una relación fija respecto al elemento
del núcleo, y los segmentos de superficie secundarios tienen una
formación (22) que coopera de modo deslizable con una formación
complementaria (32) en los segmentos de unión, y los segmentos de
unión pueden moverse unos con respecto a los otros.
2. Objeto tridimensional según la
reivindicación 1, donde el elemento de núcleo comprende seis
elementos alargados generalmente cilíndricos (41) dispuestos de
modo ortogonal unos respecto a otros y que definen ejes de
movimiento para los segmentos.
3. Objeto tridimensional según la
reivindicación 1 donde el segmento de superficie primario tiene
tres lados rectos, cada lado recto comprendiendo un borde
sobresaliente (12) que coopera de modo deslizable con formaciones
complementarias (22) en los segmentos de superficie
secundarios.
4. Objeto tridimensional según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3 que comprende:
un segmento de superficie primario (10), siete
segmentos de superficie secundarios (20) y nueve segmentos de unión
(30), el segmento de superficie primario y tres de los segmentos de
superficie secundarios definiendo una primera parte del volumen del
objeto tridimensional, y los cuatro segmentos de superficie
secundarios restantes definiendo una segunda parte del volumen del
objeto tridimensional, donde la primera parte del volumen comprende
un primer grupo de dos segmentos de unión, y la segunda parte del
volumen comprende un segundo grupo de cuatro segmentos de unión, y
un tercer grupo de tres segmentos de unión está localizado en un
plano que separa la primera y la segunda parte del volumen, donde
el movimiento de giro de una parte del volumen con respecto a la
otra produce un movimiento relativo del primer grupo de los
segmentos de unión con respecto al segundo grupo de los segmentos de
unión.
5. Objeto tridimensional según la
reivindicación 4, donde el tercer grupo de segmentos de unión
permanece fijo con respecto a la primera parte del volumen durante
el movimiento de giro de una parte del volumen con respecto a la
otra.
6. Puzzle que comprende un objeto
tridimensional según cualquiera de las reivindicaciones
precedentes, donde las partes de la superficie del objeto tienen
modelos sobre las mismas.
7. Máquina para orientar de modo controlado una
pluralidad de dispositivos, la máquina comprendiendo un objeto
tridimensional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
donde los dispositivos están colocados en partes de la superficie
del objeto y están previstos además medios para empujar de modo
controlado los segmentos individuales para el movimiento de unos
con respecto a otros.
Applications Claiming Priority (6)
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