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Scheda Brevetto IT 1371548

Sistema di costruzioni ad elementi strutturali modulari


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L'invenzione riguarda un sistema di costruzioni, basato su degli elementi strutturali modulari, avente degli elementi di base di tipo semplice e caratterizzati da modalità di interazione elementari. Tali elementi di base possono essere connessi tra loro, tramite meccanismi ad incastro oppure tramite meccanismi a scorrimento o a rotazione, per andare a costituire delle strutture articolate e complesse. Le strutture così costruite possono essere di un tale livello di complessità da permettere la realizzazione di oggetti molto sofisticati.

 

 

Un sistema di costruzioni di questo tipo può trovare impiego in vari settori della tecnica, della meccanica e della scienza delle costruzioni. Il settore al quale si farà riferimento per la descrizione delle soluzioni introdotte è quello dei sistemi di costruzione per la realizzazione di modellini in scala. Tuttavia gli stessi principi sono identicamente validi nel caso in cui le strutture realizzate siano applicate in altri settori.

Come è noto, nel campo dei modellini in scala con finalità ludiche, i sistemi di costruzione universalmente noti sono basati su dei mattoncini ad incastro di tipo Lego®, oppure su degli insiemi di bastoncini e nodi ad incastro di tipo K’Nex®, oppure ancora su sistemi di tipo Meccano®. Il principio su cui sono basati tutti questi sistemi è che “pezzi semplici collegati tra loro possono costituire delle strutture complesse”.

I vari prodotti disponibili realizzano delle soluzioni distinte a problemi tecnici diversi. Nel caso dei sistemi a mattoncini Lego®, i pezzi di base sono di forma standardizzata, preferibilmente a forma di parallelepipedo, ed il meccanismo ad incastro permette di agganciare un numero indefinito di pezzi uno sopra l’altro. Una volta agganciati, i mattoncini costituiscono un blocco unico, senza nessuna possibilità di movimento, rotazione o traslazione dell’uno rispetto all’altro.
Il sistema K’Nex®, che è basato su bastoncini e nodi di forma standardizzata, permette ad ogni bastoncino di potersi connettere ad incastro sui rispettivi nodi, mantenendo simultaneamente la possibilità di rotazione intorno al proprio asse longitudinale. In questo modo, il sistema permette la realizzazione di oggetti con possibilità di rotazione intorno ai rispettivi nodi, e quindi permette di creare oggetti complessi caratterizzati da un maggiore grado di libertà strutturale.
I sistemi di costruzioni di tipo Meccano® sono caratterizzati da un certo numero di pezzi base di forma non standardizzata. Essendo possibile di volta in volta introdurre nel sistema dei pezzi preparati ad hoc per una particolare applicazione, è evidente che il grado di libertà delle strutture realizzate è ancora maggiore rispetto ai sistemi precedenti. Tuttavia, una scelta di questo tipo comporta la necessità di volta in volta, da parte dell’utilizzatore, di apprendere nuove modalità di interazione dei pezzi base, ed inoltre limita la possibilità di creare strutture nuove.

Quindi, appare evidente come tutti questi sistemi presentino una scelta progettuale a monte, che è rappresentata da un compromesso tra l’esigenza di mantenere degli elementi di base semplici e l’esigenza di garantire la realizzazione di strutture complesse.

Infatti, è proprio con il tentativo di costruire dei modellini complessi che emergono tutti i limiti di un sistema di costruzioni. Ipotizzando di voler costruire, con i pezzi base, un oggetto caratterizzato simultaneamente da possibilità di movimento, di rotazione, di traslazione, di oscillazione e di interazione delle parti, tutti i suddetti sistemi falliscono.

Come esempio, si consideri di voler realizzare un oggetto complesso come il cubo di Rubik: non c’è nessun modo di assemblare i pezzi base di un sistema di costruzioni Lego®, K’Nex® o Meccano® per realizzare la complessità dei meccanismi del cubo di Rubik.

Come sarà dimostrato in seguito, la presente invenzione introduce un sistema di costruzioni in grado, non solo di costruire strutture complesse come ad esempio un cubo di Rubik, ma i pezzi base conservano un tale livello di semplicità da poter essere compresi facilmente e da poter consentire un numero infinito di modelli di realizzazioni.

Scopo principale della presente invenzione è quindi quello di fornire un sistema di costruzioni, basato su degli elementi strutturali modulari, avente degli elementi di base di tipo semplice e caratterizzati da modalità di interazione elementari, in cui tali elementi di base possono essere connessi tra loro, tramite meccanismi ad incastro oppure tramite meccanismi a scorrimento o a rotazione, per andare a costituire delle strutture articolate e complesse.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di costruzioni in grado di realizzare delle strutture caratterizzate da possibilità di movimento, di rotazione, di traslazione, di oscillazione o di interazione delle parti.
Un ulteriore scopo è quello di permettere di costruire delle strutture che realizzino dei percorsi articolati per degli oggetti scorrevoli, tali percorsi presentando delle curve, degli anelli chiusi, degli incroci, delle diramazioni, delle variazioni di direzione o di orientamento.
Un altro scopo ancora è quello di permettere di costruire delle strutture rotanti accoppiate e degli elementi di connessione particolarmente adatti per trasmettere un moto rotatorio caratteristico.
Un ulteriore scopo è quello di permettere di costruire degli oggetti misti, comprendenti strutture rotanti ed elementi di connessione, in grado di riprodurre il funzionamento di un cubo di Rubik.
Un altro scopo è quello di permettere di costruire degli oggetti complessi, comprendenti strutture rotanti ed elementi di connessione, in grado di riprodurre il funzionamento di giochi di permutazione generalizzati.
Un ulteriore scopo ancora è quello di permettere di costruire degli oggetti complessi, tra loro accoppiati, in grado di cambiare posizione, orientamento, muoversi, traslare od oscillare l’uno rispetto all’altro.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un sistema di costruzioni ad elementi strutturali modulari, comprendente, come elementi base :
- un insieme di guide a forma cilindrica, ciascuna internamente cava ed avente una scanalatura sulla superficie esterna lungo tutto l’asse longitudinale ;
- una serie di pioli, ciascuno costituito da una barretta avente alle rispettive estremità un elemento sferico, in modo tale che :
la guida cilindrica presenti a sua volta, alle rispettive estremità, dei mezzi di connessione, cosicchè un numero indefinito di guide possa essere connesso per andare a costituire una struttura articolata e complessa ; i pioli sono posizionati con una estremità vincolata, tramite l’elemento sferico, a muoversi all’interno della guida cilindrica, e di eventuali ulteriori guide ad essa connesse, e con l’altra estremità situata all’esterno,
in modo tale da costituire elementi di articolazione e collegamento con altre strutture simili, e in modo tale che i suddetti pioli, presentino la possibilità di: un moto rotatorio rispetto al proprio asse ; un moto rotatorio rispetto all’asse trasversale ; ed un moto traslatorio rispetto alla direzione longitudinale della guida cilindrica.

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Ing. Angelo Zizzari
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