БОКС ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель представляет собой устройство (бокс) для хранения и транспортировки продукции, имеющей плоскую конфигурацию и центральное отверстие любого диаметра. Более конкретно, бокс предназначен для упаковки, надежной фиксации, транспортировки, хранения и продажи дисковых оптических носителей информации (типа CD, DVD и т.п.). В настоящее время существует несколько вариантов упаковки дисковых оптических носителей информации. Наиболее распространенные и широко применяемые конструкции, известны под названиями - Jewel-бокс, Amarey-бокс.
Jewel-бокс (показан на Фиг. 1) представляет собой сборную хрупкую конструкцию, изготовленную из жесткого пластика. Основной его недостаток - хрупкость. Достаточно Jewel-бокс уронить на пол и конструкция разрушается.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является Amarey-бокс (показан на Фиг. 2). Amarey-бокс представляет собой складную тонкостенную (1,5-2 мм) конструкцию, образующую защитно-транспортировочный кожух. Изготавливается он из «мягких» пластиков (полипропилен, полиэтилен), что и позволяет ему образовывать складную конструкцию. Как следствие, имеет ряд недостатков, а именно:
- верхняя и нижняя крышки кожуха, не будучи конструктивно связанными между собой (кроме как по периметру), легко продавливаются в центральной части при внешнем воздействии. Это воздействие передается на сам диск и деформирует его, что может привести к его порче, а также возникновению трещин в крышках бокса и поломке его боковых замков.
- верхняя и нижняя крышки кожуха имеют с наружной стороны углубления, впадины и отверстия, что диктуется технологическим процессом изготовления данной конструкции. Это приводит к тому, что припаянная с наружной стороны пленка, предназначенная для размещения полиграфической обложки, в местах углублений может быть легко повреждена при неаккуратном обращении.
- Amarey-бокс оснащен двумя типами замков, показанных на Фиг.3 и Фиг.4. Один тип замка - боковой (Фиг.3) предназначен для запирания кожуха, то есть для удержания складной конструкции в закрытом состоянии. Поскольку его конструкция выполнена в виде тонкостенной защелки, при эксплуатации она часто отламывается. Второй тип замка
- центральный (Фиг.4) предназначен для удержания оптического диска и основан на принципе упругой защелки. Ему также присущи отмеченные выше недостатки бокового замка.
Кроме этого, в совокупности с так называемым "человеческим фактором" выявлен еще один недостаток замка. Как правило, защелка центрального замка имеет четыре элемента. При укладке дисков ручным способом (а такой способ упаковки Amarey-бокса наиболее распространен) диск часто защелкивается не на четыре, а на три элемента, что в дальнейшем при транспортировке приводит к снятию диска с замка.
Но самый большой недостаток этого замка в самом принципе, который заложен в его конструкцию.
Существует великое многообразие исполнения этого замка, но принцип действия один: при надавливании оптическим диском на упругий элемент защелки изменяется ее диаметр, и диск проталкивается на поверхность с меньшим диаметром, где и фиксируется при снятии воздействия на защелку.
Для снятия диска достаточно надавить на центральную часть замка - это изменяет геометрию фиксирующего элемента и высвобождает диск.
Практика использования такой конструкции убедительно доказывает ее ненадежность. Очень часто диск в боксе оказывается незакрепленным и получает механические повреждения, взаимодействуя с элементами центрального замка. Повреждения диска, полученные в результате его свободного перемещения в Amarey-боксе при транспортировке, часто приводят к невозможности его дальнейшего использования. Подробный анализ конструкции и серия проведенных экспериментов показали, что независимо от конструктивных особенностей центрального замка при сжимании Amarey-бокса в закрытом виде по оси крепления диска в районе центрального замка происходит "несанкционированное" его срабатывание и освобождение диска. Таким образом, любое случайное внешнее воздействие на корпус Amarey-бокса в районе центрального замка при упаковке, целлофанировании, транспортировке и подготовке к продаже может вызвать самопроизвольное срабатывание центрального замка и высвобождение диска.
Основная причина ненадежности данного изделия в используемом принципе действия центрального замка в совокупности с недостаточной жесткостью корпуса Amarey-бокса. При внешнем воздействии на корпус Amarey-бокса в районе центрального замка, внутренняя поверхность крышки, соприкасаясь с элементами центрального замка, приводит к его срабатыванию и высвобождению диска, как показано на Фиг.5.
Заявляемая конструкция полезной модели с оригинальным запорно-фиксирующим механизмом решает задачу надежного крепления диска, устраняет человеческий фактор, делает конструкцию бокса более жесткой и устраняет практически все недостатки Amarey-бокса и Jewel-бокса, перечисленные выше.
Основная цель изменения конструкции существующего прототипа, а именно Amarey-бокса,
заключается в создании такой конструкции, которая гарантированно обеспечивала бы невозможность самопроизвольного «несанкционированного» срабатывания центрального замка, удерживающего диск, а также исключала бы «человеческий фактор». Именно эти две причины в разной степени влияют на надежность работы изделия. Задача второстепенной важности - это придать конструкции большую жесткость, повысив тем самым ее эксплутационные характеристики (долговечность, прочность), не прибегая к традиционным способам, утолщению элементов конструкции, установке дополнительных ребер жесткости.
Перечисленные задачи предлагается решить разными вариантами конструкции бокса.
Первый вариант наиболее прост в реализации, но решает только одну, но самую важную проблему - обеспечивает невозможность самопроизвольного срабатывания центрального замка.
Второй вариант, реализованный на основе оригинального запорно-фиксирующего механизма, решает все перечисленные проблемы.
Третий вариант, практически решая все существующие проблемы, дает возможность на базе все того же запорно-фиксирующего механизма и небольшого усложнения добавить в конструкцию полезное дополнительное качество. А именно, реализовать принцип многоместности, то есть разместить и закрепить в боксе, при необходимости, несколько дисков.
Основная идея первого варианта заключается в том, что бы предотвратить соприкосновение внутренней поверхности верхней крышки бокса с элементами центрального замка при внешнем воздействии на корпус Amarey-бокса.
Поскольку изделие производится методом литья в пресс-форму, для реализации этой идеи достаточно в одной из формообразующих поверхностей пресс-формы прорезать паз, шириной, соизмеримой с толщиной стенок изделия и глубиной 2-3 мм. В результате, при отливке, в изделии на верхней крышке появляется элемент (любой конфигурации), симметричным образом расположенный относительно центрального замка нижней крышки и выступающий над плоскостью внутренней стороны верхней крышки на 2 мм и более, который при внешнем воздействии на корпус бокса, упираясь в нерабочую поверхность диска, предотвращает соприкосновение внутренней поверхности верхней крышки и пружинного элемента центрального замка (как показано на Фиг.6). Где 1 - диск, 2 - нижняя крышка бокса, 3 - верхняя крышка бокса, 4 - фиксирующий элемент на нижней крышке бокса, 5 - запорный элемент на верхней крышке бокса, 6 - место смыкания верхней и нижней крышек бокса.
Проведенные испытания опытного образца подтвердили, что такая конструкция гарантированно устраняет возможность «несанкционированного» срабатывания центрального замка и высвобождения диска.
Для устранения всех известных недостатков используется другой вариант бокса, заимствующий от аналога Amarey-бокса только складной вариант конструкции и тип материала, из которого он
изготовлен.
Основной элемент конструкции второго варианта - единый запорно-фиксирующий механизм, объединяющий в себе функции центрального и бокового замков аналога - Amarey-бокса.
Основная идея запорно-фиксирующего механизма состоит в том, что при возможном многообразии его конструктивных решений, два элемента (фиксирующий и запорный) взаимодействуя, обеспечивают целый ряд полезных свойств, а именно:
- доводку (устраняется «человеческий фактор») и гарантированную фиксацию диска, при которой съем диска даже теоретически становится невозможен;
- невозможность передачи внешнего воздействия на бокс диску, зафиксированному в нем;
- фиксацию складной конструкции бокса в закрытом виде;
- повышение жесткости и прочности всей конструкции бокса.
Конструктивное решение запорно-фиксирующего механизма представлено на Фиг.7, где 7 - приемный узел, 8 - уступ, 9 - утолщение, 10 - плоскость соприкосновения диска и фиксирующего элемента, 11 - конусообразная поверхность фиксирующего элемента, 12 - плоскость соприкосновения фиксирующего и запирающего элементов, 13 - утолщение запирающего элемента. Устройство основано на смыкании двух основных частей: фиксирующего элемента (4), расположенного на нижней крышке изделия, и предназначенного для принятия диска и его надежной фиксации при взаимодействии с запорным механизмом; и запорного элемента (5), расположенного на верхней крышке, который участвует в процессе фиксации диска, изменяя геометрию фиксирующего элемента, и запирает всю конструкцию, беря на себя и функции бокового замка, существующего у аналога.
В совокупности этот конструктивный элемент жестко связывает верхнюю и нижнюю крышки бокса, при этом, четко позиционирует их относительно друг друга, что облегчает смыкание по периметру всей конструкции и устраняет перекосы и люфты, присущие «мягкой» складываемой конструкции бокса. Обеспечивая жесткое соединение в центре конструкции, запорно-фиксирующий замок предотвращает возможность «продавливания» бокса при внешнем воздействии и предотвращает сам диск от этого воздействия.
Принцип работы конструкции бокса следующий.
В раскрытый бокс, находящийся в горизонтальном положении, достаточно без каких либо усилий положить диск (1) в приемный узел (7) фиксирующего элемента и закрыть бокс, приложив небольшое усилие в его центральной части.
При закрытии верхней крышки бокса запорный элемент входит в конусообразное отверстие фиксирующего элемента и уступом (8), воздействуя на нерабочую поверхность диска, проталкивает его через утолщение (9) до соприкосновения с ограничивающей его движение поверхностью фиксирующего элемента (10). Почти одновременно происходит взаимодействие
конусообразных поверхностей (11) фиксирующего и запорного элементов, в результате чего, за счет упругости конструкции, достигнутой наличием несколькими сквозных радиальных щелей в фиксирующем элементе, изменяется его геометрия, и диск надежно фиксируется. При этом верхняя и нижняя крышки бокса четко позиционируются относительно друг друга. Завершается процесс смыканием верхней и нижней крышки бокса по периметру (6) и фиксирующего и запирающего элемента по плоскости (12). При этом утолщение (13) запирающего элемента позиционируется в углублении фиксирующего элемента, что окончательно фиксирует взаимное положение всех элементов конструкции и обеспечивает удержание складной конструкции бокса в закрытом состоянии.
Это происходит потому, что запорный элемент на верхней крышке бокса и фиксирующий запорный элемент на нижней крышке бокса образуют единый запорно-фиксирующий механизм, сочетающий в себе центральный и боковой замок.
Данная конструкция позволяет:
- надежно удерживать складную конструкцию бокса в закрытом состоянии, но при этом достаточно легко открываться;
- диску легко проходить через утолщение (9) фиксирующего механизма, но при этом не выпадать при открытии верхней крышки бокса;
- при вхождении запорного элемента в фиксирующий механизм, геометрия последнего изменяется таким образом, что не создает избыточных усилий на сам диск;
- обеспечивается достаточная прочность всех упругих элементов изделия с учетом требований (тонкостенность и равностенность), предъявленных массовым производством, то есть литьем в пресс-форму.
Для изготовления опытного образца был выбран способ моделирования известный как стереолитография.
3D-Модель запорно-фиксирующего механизма была изготовлена на установке EDEN 330 фирмы Objet Geometries и внедрена в существующий аналог (см. Фиг.8).
Полученный результат подтвердил работоспособность конструкции и достигаемый технический результат.
Наличие запорно-фиксирующего механизма в конструкции бокса дает возможность отказаться от довольно сложного конструктивного элемента, поддерживающего диск в Amarey-боксе (Фиг.2). В аналоге этот элемент необходим для поддержки диска по наружному диаметру (внешнее воздействие на бокс передавалось и самому диску), а также для придания нижней крышке дополнительной жесткости. Наличие этого элемента добавляло в конструкцию аналога еще один недостаток - выполненный в соответствии с технологическими требованиями по равностенности конструкции он образовывал на внешней стороне нижней крышки углубления большой площади,
что могло привести к повреждению припаянной пленки при внешнем воздействии.
Третий вариант устройства позволяет, используя запорно-фиксирующий механизм и дополнительный элемент в виде фиксирующей втулки (14), разместить и закрепить в Боксе несколько дисков (1), как показано на Фиг. 9.
Диск (1) с небольшим усилием проталкивается через утолщение (9) фиксирующего элемента (4) до соприкосновения с плоскостью (10), где он предварительно и фиксируется.
Второй, третий и т.д. диски (1) надеваются на ось (15) запорного элемента (5) и фиксируются втулкой (14), которая для этой цели предварительно небольшим усилием выламывается из стенки верхней крышки бокса (Фиг.10). Первоначально фиксирующая втулка (14) является частью верхней крышки бокса (3) и соединена с ней несколькими (четырьмя) перемычками (17), которые разрушаются при извлечении втулки (разрез А-А Фиг.11). Внутренний диаметр фиксирующей втулки (14) чуть меньше диаметра оси (15) запорного элемента, который в свою очередь имеет радиальный паз (16), обеспечивающий упругость этого элемента. После того как диски зафиксированы втулкой на оси запорного элемента, бокс закрывается (Фиг.9). При закрытии бокса происходит взаимодействие фиксирующего и запорного элементов, что приводит к результату описанному выше.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты бокса, устраняя недостатки Amarey-бокса, не позволяют при этом разместить внутри бокса дополнительную полиграфическую продукцию (рекламу и пр.), предусмотренные конструкцией аналога. Но практика показывает, что «коллекционные», «подарочные» издания дисков, укомплектованные дополнительной полиграфической продукцией, упаковываются в Jewel-бокс или другие аналоги. Amarey-бокс (самый дешевый в производстве из существующих аналогов) используется преимущественно для упаковки недорогих, так называемых «региональных» изданий, где возможность поместить дополнительную рекламную продукцию не реализуется.