ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКТОРА "M-AR-GO"

Предлагаемое техническое решение представляет собой элемент конструктора и относится к производству игрушечных строительных наборов, головоломок, обучающих игр.
Известен конструктор в виде набора строительных элементов, имеющих коробчатый корпус с боковыми стенками, дном и средством соединения, состоящим из размещенных с разных сторон дна выступов (шипов) и гнезд. Соединительные выступы (шипы) и гнезда образованы группами цилиндрических консолей, рассчитанных на упругий изгиб при стыковании во время сборки [Бухаров Б.Н., Смородинцев А.Г. Конструктор. - Патент №2048842, 27.11.1995]. Размер консолей короче высоты корпуса только на толщину дна и увеличивает материалоемкость, а их постоянное по всей своей протяженности сечение снижает компенсационные возможности для неточностей изготовления. Описываемые элементы в случае унификации размеров не совместимы с аналогичными элементами других систем, например типа «Lego», что ограничивает функциональные ресурсы конструктора.
Более известно техническое решение, принятое в качестве аналога и представляющее собой «шипованный кирпичик», который является ключевым элементом конструкторов «Lego» [URL: https://geektimes.ru/post/131086/ (дата обращения: 05.08.2017)]. Такой элемент имеет коробчатый корпус из боковых стенок, а также дна со средством соединения в виде шипов (выступов) на внешней стороне и гнезд на внутренней стороне. Шипы и гнезда выполнены в форме цилиндрических консолей с постоянными по всей своей протяженности сечениями. Недостатком такого конструктора является повышенная точность изготовления соединения шип-гнездо с использованием стабильных по свойствам высококачественных пластмасс, а также сложность оснастки для такого изготовления.
Наиболее близким известным решением (прототипом) является элемент конструктора «Ar-Go», включающий коробчатый корпус из боковых стенок, а также дна со средством соединения в виде шипов (выступов) на внешней стороне и гнезд на внутренней стороне, выполненных в виде цилиндрических консолей. Шипы имеют форму усеченного прямого кругового конуса, переменное сечение которого возрастает по всему вылету от минимума в основании до максимума на свободном свесе консоли, при этом угол раствора такого конуса равен 160° [Нордгеймер Ю.Р., Марутян А.С., Сивцева А.В., Пашкин Д.В. Элемент конструктора «Ar-Go». - Патент №181446, 13.07.2018, бюл. №20]. Основной недостаток прототипа заключается в том, что на его внешней стороне сложно расположить и закрепить роботизированные фрагменты, что ограничивает функциональные возможности конструктора. Поэтому такой элемент конструктора нуждается в определенной доработке, где он дополнительно может быть оптимизирован с целью уменьшения расходного материала и сокращения времени печати.
Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение расходного материала, сокращение времени печати, снижение себестоимости, расширение функциональных возможностей и ресурсов.
Указанный технический результат достигается тем, что в элементе конструктора с коробчатым корпусом из боковых стенок, а также дна со средством соединения из гнезд на внутренней стороне, выполненных в виде цилиндрических консолей, и шипов (выступов) на внешней стороне, имеющих форму усеченного прямого кругового конуса с углом раствора 160°, переменное сечение которого возрастает по всему вылету от минимума в основании до максимума на свободном свесе консоли, дно со средством соединения трансформировано в диафрагму и размещено внутри коробчатого корпуса с разделением его по высоте на две части, при этом, на сколько укорачиваются протяженности цилиндрических гнезд, ровно на столько же удлиняются протяженности конических шипов (выступов) и соответственно уменьшаются их сечения в основаниях, а сечения на свободных свесах остаются неизменными.
Предлагаемый элемент конструктора обладает достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для его изготовления взамен стабильных по свойствам высококачественных, но дорогостоящих пластмасс аналога можно использовать более дешевые пластмассы с различными свойствами, например, полиэтилен разных марок. Если при этом традиционную весьма громоздкую оснастку, основанную на технологическом процессе изготовления пластмассовых изделий литьем, заменить распространенными в современных условиях вполне доступными и не сложными технологиями 3D-печати, то положительный эффект может оказаться более весомым. Такой эффект обусловлен конической формой соединительных шипов большей протяженности, за счет которой новое решение отличается от его прототипа и имеет более широкий диапазон геометрических параметров, складывающихся из упругих деформаций изгиба и сжатия в соединениях шип-гнездо при сборке элементов конструктора «М-Ar-Go». Более широкий диапазон геометрических параметров позволяет отказаться от повышенной точности изготовления, свойственной элементам конструктора «Lego» (аналог) и перейти на менее дорогостоящие по себестоимости, но достаточно упругие материалы, применяемые в технологиях 3D-печати. При этом сокращение протяженности цилиндрических гнезд и внутренних перегородок в предлагаемом решении минимизирует расходный материал и время печати элемента конструктора «М-Ar-Go».
Предлагаемое решение элемента конструктора «М-Ar-Go» поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведена аксонометрическая схема общего вида элемента снаружи; на фиг. 2 - аксонометрическая схема общего вида элемента внутри; на фиг. 3 представлен снимок общего вида снаружи углового стыкования элемента конструктора «М-Ar-Go» с аналогичным элементом конструктора «Ar-Go»; на фиг. 4 - снимок общего вида внутри углового стыкования элемента конструктора «М-Ar-Go» с аналогичным элементом конструктора «Ar-Go»; на фиг. 5 - снимок общего вида снаружи углового стыкования элемента конструктора «М-Ar-Go» с аналогичным элементом конструктора «Lego»; на фиг. 6 - снимок общего вида внутри углового стыкования элемента конструктора «М-Ar-Go» с аналогичным элементом конструктора «Lego»; на фиг. 7 - снимок общего вида снаружи угловых стыкований элемента конструктора «М-Ar-Go» с аналогичными элементами конструктора «Ar-Go» и конструктора «Lego»; на фиг. 8 - снимок общего вида внутри угловых стыкований элемента конструктора «М-Ar-Go» с аналогичными элементами конструктора «Ar-Go» и конструктора «Lego».
Элемент конструктора «М-Ar-Go» имеет коробчатый корпус из боковых поперечных стенок 1, боковых продольных стенок 2 (длиннее поперечных в 2 раза) и диафрагмы 3. Диафрагма 3 снабжена средством соединения, состоящим из размещенных с его разных сторон шипов (выступов) 4 и гнезд 5, усиленных поперечными перегородками 6. Каждый из шипов (выступов) 4 конструктивно решен в виде консоли и выполнен в форме усеченного конуса, переменное сечение которого возрастает по всей своей протяженности от минимума у основания до максимума на свободном свесе консоли. Каждое из гнезд 5 по аналогии с прототипом конструктивно также решено в виде цилиндрической консоли и имеет высоту одинаковую с высотой поперечных перегородок 6. Значение этой высоты меньше высотного габарита боковых стенок (соответственно поперечных 1 и продольных 2) на величину, равную сумме, складывающейся из толщины диафрагмы 3 и той части протяженности шипов 4, которая остается внутри коробчатого корпуса.
Соединение элементов конструктора во время его сборки выполняется посредством упругой установки конических консолей шипов 4, расположенных на одной стороне диафрагмы 3, в гнезда 5, составленные цилиндрическими консолями на другой (обратной) стороне той же диафрагмы 3 и подкрепленные поперечными перегородками 6. Здесь упругая податливость (деформативность) при прочих равных условиях у консолей в форме конического конуса удлиненной протяженности по абсолютной величине больше, чем у консолей цилиндрической формы соразмерно укороченной протяженности, а это заметно расширяет диапазон геометрических параметров, в значительной мере обеспечивая компенсационные ресурсы и функциональные возможности предлагаемого элемента конструктора. При его реализации, в частности, открывается перспектива совместить и взаимно дополнить функции элементов конструктора «М-Ar-Go» с аналогичными элементами конструктора «Ar-Go» и конструктора «Lego», что вполне соответствует курсу на импортозамещение.