Пристрій для демонстрації інформації в динамічному режимі її представлення

1. Пристрій для демонстрації інформації в динамічному режимі її представлення, що містить поворотну підставу і механізм її повороту, який виконаний принаймні із двох шестерень-сателітів і принаймні двох паразитних шестерень, які зв'язані кінематично з верхньою і нижньою центральними шестернями, а також шестірню-водило, яка кінематично зв'язана із ведучою шестірнею редуктора електричного двигуна, який відрізняється тим, що у механізм повороту об'ємних об'єктів між нижньою центральною шестірнею і редуктором електричного двигуна установлена додаткова шестірня, частина циліндричної поверхні якої містить незамкнуте зубцювате зачеплення, а на центральній осі механізму повороту, нижче центральної нижньої шестірні, встановлений додатковий диск, циліндрична поверхня якого зв'язана з храповим ме U 2 46317 1 3 Пристрої-аналоги мають можливість візуально представляти спостерігачеві три набори інформаційних поверхонь у динамічному режимі заміни однієї інформаційної поверхні на іншу. Динаміка візуального представлення інформації в цих пристроях здійснюється за допомогою рахункової множини об'ємних елементів, встановлених у корпусі пристрою вертикально і здійснюючих періодичні повороти навколо осі. Об'ємні елементи виконані у вигляді пустотілих тригранних призм. На гранях кожної з зазначених призм набору фіксуються відповідно три набори смугових фрагментів повнокольорових зображень і, при синфазному повороті призм на 120°, спостерігачеві пред'являються три повнокольорові зображення, складені із зазначених фрагментів. У конструкції пристроюаналога і пристрою, що заявляється, збігаються наступні ознаки: - принаймні, одного набору об'ємних об'єктів, що є носіями візуальної інформації; - корпусу з обертовою підставою; - механізму повороту набору об'ємних об'єктів навколо осі; - джерел світла, які висвітлюють інформаційні поверхні об'ємних об'єктів. Основними недоліками пристрою-аналога, які не дозволяють досягти поставленої перед пристроєм, що заявляється, мети, є складність конструкції і тривалий процес заміни інформації, висока вартість самого пристрою та його експлуатації. В якості пристрою-прототипа обраний "Пристрій для демонстрації інформації в динамічному режимі її представлення" за патентною заявкою №200902553, із пріоритетом від 23.03.09р. на корисну модель (висновок про видачу патента на корисну модель від 03.07.09р.) У конструкції пристрою-прототипу і пристрою, що заявляється, збігаються наступні ознаки наявності: - корпусу, що має, принаймні, одну обертову навколо осі підставу, яка забезпечена, принаймні, двома обертовими навколо осі площадками, на яких установлені, з можливістю оперативної заміни, об'ємні об'єкти; - механізму повороту, що здійснює обертання підстави, який складається з верхньої і нижньої центральних шестерень, зв'язаних кінематичним образом із шестернями-сателітами, а також шестерню-водило, в'язану кінематичним образом з редуктором електричного двигуна і зазначеними шестернями; - джерела світла, виконаного з набору світлодіодів підсвічування фронтальних поверхонь об'ємних об'єктів; - світловідбиваючого екрана, встановленого з тильного боку пристрою; - блока програмного керування механізмом повороту, погодженого з режимами включення/вимикання світлодіодів підсвічування і механізму повороту. Дослідно-експериментальні роботи і результати апробації пристроїв-прототипів показали, що недоліком його конструкції є відсутність додаткових режимів візуального представлення об'ємних об'єктів, при їхньому переміщенні в просторі. 46317 4 В основу пристрою для демонстрації інформації в динамічному режимі її представлення, який заявляється, поставлена задача розробити такий пристрій, при використанні якого досягається технічний результат, який полягає в забезпеченні додаткового ступеня свободи кутового переміщення об'ємних об'єктів, у підвищенні ефективності рекламних акцій, за рахунок стимуляції когнітивної функції уваги потенційного споживача, і розширення областей використання. Поставлена технічна задача досягається за рахунок: - використання у механізмі повороту обертової навколо осі підстави з об'ємними об'єктами комбінації двох режимів обертання диференціального і планетарного, які включаються періодично на визначені інтервали часу; - введення в механізм повороту об'ємних об'єктів додаткової шестерні, яка кінематичним образом зв'язана з нижньою центральною шестернею і редуктором електричного двигуна; - оснащення додаткової шестерні незамкнутим зубцюватим зачепленням; - установки на осі центральних шестерень додаткового диска, циліндрична поверхня якого зв'язана з храповим механізмом. Поставлена задача досягається тим, що у механізм повороту об'ємних об'єктів між нижньою центральною шестернею і редуктором електричного двигуна установлена додаткова шестерня, частина циліндричної поверхні якої постачена незамкнутим зубцюватим зачепленням, а на центральній осі механізму повороту, нижче центральної нижньої шестірні, встановлений додатковий диск, циліндрична поверхня якого зв'язана з храповим механізмом, при цьому кут центрального сектора додаткової шестірні з незамкнутим зубцюватим зачепленням обраний з інтервалу значень від 45° до 180°. При використанні пристрою, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає в забезпеченні пристрою додатковим ступенем свободи кутового переміщення об'ємних об'єктів, у підвищенні ефективності рекламних акцій, за рахунок стимуляції когнітивної функції уваги потенційного споживача, і розширення областей використання. Найбільш важливими істотними ознаками пристрою, що заявляється, є: - установка додаткової шестірні, яка має незамкнуте зубцювате зачеплення з нижньою центральною шестірнею; - вибір інтервалу значень кута центрального сектора додаткової шестірні, оснащеної незамкнутим зубцюватим зачепленням; - установка на центральній осі знизу нижньої шестірні додаткового диска, циліндрична поверхня якого зв'язана з храповим механізмом. Доказова база вище приведених відмітних ознак пункта 1 формули корисної моделі. В «Советском энциклопедическом словаре» дані визначення механічних передач диференціального і планетарного типів [Советский энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия. 1982г. стр.397]. Так механічна передача з дифере 5 нціальним механізмом характеризується тим, що результуючі переміщення його рухливих ланок дорівнюють сумі або різниці кутових переміщень. Таким чином, диференціальний механізм дозволяє підсумовувати або віднімати кутові швидкості їхніх рухливих ланок (шестірень-сателітів). Механічна передача з планетарним механізмом визначається тим, що шестірні-сателіти обертаються навколо осі з однаковою кутовою швидкістю шестірні-водила, але зі зворотним напрямком. Основна відмінність цих двох механічних передач визначається умовою рухливості або нерухомості верхньої і нижньої центральних шестірен, з яким шестірні-сателіти зв'язані зубчастою передачею. Так для реалізації диференціального принципу додавання кутових швидкостей центральна шестірня повинна обертатися навколо осі, а для реалізації планетарного принципу зазначена шестірня повинна бути нерухомою. Так як в пристрої, що заявляється, механізм переміщення підстави і шестірень-сателітів забезпечений шестірнеюводилом, то для двох зазначених режимів роботи механічної передачі мається дві ступені свободи переміщення. Перша ступінь - це режим обертання самої підстави навколо осі разом з об'ємними об'єктами з рівними кутовими швидкостями, яка реалізується планетарним принципом, а друга ступінь кутового переміщення - це кутове обертання самих об'ємних об'єктів, жорстко встановлених на осях шестірень-сателітів, який реалізується диференціальним принципом. Можливий і третій варіант роботи механічної передачі пристрою, який заявляється, коли тимчасово зупиняється шестірня-водило. Для цього варіанту реалізується режим тільки обертання навколо осі об'ємних об'єктів при нерухомій підставі. Таким чином, послідовне включення в механічній передачі пристрою диференціального принципу і планетарного принципу дозволяє реалізувати в пристрої, що заявляється, наступні режими її роботи: - кутові швидкості обертання об'ємних об'єктів і зубчастого колеса-водила рівна між собою, маючи при цьому протилежні напрямки обертання; - збільшення швидкості обертання шестіреньсателітів збільшуються щодо швидкості обертання шестірен-водила зі збереженням протилежного напрямку обертання; - тимчасова зупинка обертання рухливої підстави, при обертанні шестірень-сателітів. Усі вищенаведені режими здійснюються за рахунок використання додаткової шестірні з незамкнутим зубцюватим зачепленням. Розглянемо по черзі зазначені вище режими. 1. Планетарний режим обертання. Зубцювате зачеплення між нижньою центральною і додатковою шестірнями незамкнуто, тоді при обертанні додаткової шестірні нижня та верхня центральні шестірні зупиняються і утримуються в зупиненому положенні додатковим диском із храповим механізмом. Так як при цьому шестірня-водило продовжує своє обертання, то шестірні-сателіти обкатуються навколо верхньої центральної шестірні. Позитивним ефектом першого режиму є реалізація незмінності положення об'ємного об'єкта відносно, 46317 6 наприклад, фронтальної площини корпусу пристрою. 2. Диференціальний режим обертання. Після повного проходження ділянки з незамкнутим зачепленням центральна нижня шестірня знову починає обертатися, при цьому швидкість кутового обертання шестірень-сателітів збільшується за рахунок диференціального додавання кутових швидкостей шестірні-водила і центральних шестірен. Так як храповий механізм є розрахований на визначене зусилля на центральній осі механізму передачі, то при перевищенні цього зусилля храповий механізм не впливає на реалізацію цього режиму. Позитивним ефектом другого режиму роботи пристрою є поява психологічного "ефекту несподіванки", що активізує когнітивну функцію уваги суб'єкта до продукту, що рекламується. 3. Комбінований режим. Режим тимчасової зупинки обертання підстави з об'ємними об'єктами при зупинці шестерні-водила буде розглянутий в доказовій частині другого пункту формули корисної моделі. Вибір значення кута центрального сектора додаткової шестірні з незамкнутим зубчатим зачепленням визначає тривалість (період) кожного з двох вище приведених режимів. Так за умови рівних періодів режимів роботи зазначений кут повинний бути рівним 180°. Обмеження інтервалу кутів значень ліворуч є мінімально можливим і визначається мінімально можливими значеннями модулів зубчастих передач. Так при виконанні сектора додаткової шестірні з незамкнутим зачепленням з кутом 45° додаткова шестірня має чотири ділянки із замкнутим зачепленням і чотири - з незамкнутим зачепленням. Для цього випадку періодичність зміни першого і другого режимів роботи механічної передачі складає 8хв-1 при кутовій швидкості редуктора електродвигуна 2хв-1, тобто тривалість кожного з режимів складає 7,5 секунд. Оптимальна швидкість обертання редуктора електродвигуна підібрана експериментально для забезпечення комфортних умов візуального спостереження об'ємних об'єктів і сприйняття інформації. Таким чином, відмітні ознаки пристрою в їх сукупності, які наведені у пункті 1 формули корисної моделі, логічно зв'язані між собою і не дозволяють, без утрати кінцевого результату, виключити кожну із ознак із цієї сукупності. Відмітні ознаки причинно-наслідковим образом зв'язані з поставленою технічною задачею, є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату, що полягає в забезпеченні механізмом повороту пристрою двох періодичних режимів кутового переміщення підстави з об'ємними об'єктами, один із яких заснований на використанні принципу диференціального підсумовування (вирахування) кутових швидкостей обертання шестірень-сателітів, а другий - на використанні принципу планетарної передачі, а також у підвищенні ефективності рекламних акцій, за рахунок стимуляції когнітивної функції уваги потенційного споживача, що розширює області використання. Подальші ознаки формули корисної моделі конкретизують конструкцію як усього пристрою в цілому, так і його окремі компоненти. 7 Так по пункту 2 формули корисної моделі в механізмі повороту підстави з об'ємними об'єктами ведуча шестірня редуктора постачена незамкнутим зубцюватим зачепленням, при цьому бісектриса кута сектора із незамкнутим зачепленням ведучої шестірні відносно бісектриси кута сектора з незамкнутим зачепленням додаткової шестірні повернута в площині обертання підстави на кут, обраний з інтервалу значень від 45° до 180°. Сукупність ознак призначена для реалізації в пристрої третього, комбінованого режиму роботи механічної передачі переміщення. Для зупинки зубчастої шестірні-водила досить увести до механізму передачі проміжної шестірні з незамкнутим зубцюватим зачепленням, що зв'язана кінематичним образом з редуктором електричного двигуна. Ознака зсуву бісектрис кутів секторів з незамкнутими зачепленнями проміжної і додаткової шестірень є обов'язковою, так як при цьому гарантується замкнутість усіх рухливих і нерухомих ланок механічної передачі. Мінімальне значення кута зсуву зазначених бісектрис визначається подвійним значенням мінімального кута центрального сектора додаткової шестірні з незамкнутим зачепленням і забезпечує періодичність цього режиму на протязі кожної 15 секунд при кутовій швидкості редуктора електродвигуна 2хв-1. Таким чином, відмітні ознаки пристрою в їх сукупності, які наведені у пункті 2 формули корисної моделі, логічно зв'язані між собою і з поставленою технічною задачею, є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату, тому є істотними. По п.3 формули корисної моделі в механізмі повороту підстави з об’ємними об’єктами осі шестірень-сателітів і пов'язані з ними паразитні шестірні розміщені на шестірні-водилі по колу, утворюючи замкнутий ланцюг рухливих ланок вказаного механізму. Сукупність цих ознак визначає одне з конструктивних рішень компонування шестірень у механізмі повороту і призначена в основному для пристроїв, використовуваних для візуального представлення порівняно важких і габаритних об'ємних об'єктів, наприклад, пляшок з рекламованими напоями. Таке компонування шестірень дозволяє оптимально розподілити навантаження на поворотну підставу. Таким чином, відмітні ознаки пристрою в їх сукупності, які наведені у пункті 3 формули корисної моделі, логічно зв'язані між собою і з поставленою технічною задачею, є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату, тому є істотними. По п.4 формули корисної моделі в механізмі повороту об'ємних об'єктів шестірні-сателіти разом з паразитними шестірнями розміщені на шестірніводилі в лінію і радіально щодо осі верхньої центральної шестірні, утворюючи замкнутий ланцюг рухливих ланок вказаного механізму. Сукупність ознак визначає друге конструктивне рішення компонування шестірень у механізмі повороту і призначена, в основному, для малогабаритних пристроїв для візуального представлення малогабаритних об’ємних об'єктів. Таке компо 46317 8 нування шестірень дозволяє спростити зборку механізму повороту. Таким чином, відмітні ознаки пристрою в їх сукупності, які наведені у пункті 4 формули корисної моделі логічно зв'язані між собою і з поставленою технічною задачею, є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату, тому є істотними. Корисна модель ілюструється графічним матеріалом, у якому представлені: Фіг.1-5 - конструктивні схеми пристрою; Фіг.6-7 - кінематичні схеми механічної передачі; Фіг.8 - загальний фронтальний вид пристрою. У графічних матеріалах прийняті наступні позначення: 1 - корпус; 2 - обертова підстава; 3 - об'ємні об'єкти; 4 - світловідбиваючий екран з додатковою світлопровідною пластиною; 5 - базові світлодіоди підсвічування; 6 - шестірні-сателіти; 7 - верхня центральна шестірня; 8 - редуктор; 9 - електродвигун; 10 - нижня центральна шестірня; 11 - паразитні шестірні; 12 - осі шестірень; 13 - шестірня-водило; 14 - ведуча шестірня редуктора; 15 - додаткова шестірня з незамкнутим зубцюватим зачепленням; 16 - додатковий диск; 17 - храповий механізм; 18 - малогабаритний дисплей; 19 - світлодіоди торцевого підсвічування дисплея 18. На Фіг.1 представлений фронтальний вид пристрою, з корпусом 1, підставою 2, з об'ємними об'єктами 3, і світловідбиваючим екраном 4. На Фіг.2 представлена схема бічного перетину пристрою, на якому показані світлодіоди 5 базового набору, а також схема механічної передачі, яка складається із двох і більше шестірень-сателітів 6, які обкатуються навколо верхньої центральної шестірні 7. На шестірнях-сателітах 6 жорстко зафіксовані об'ємні об'єкти 3, наприклад, пачки сигарет або мобільні телефони. Якщо в конструкції пристрою механічна передача утворена трьома шестірнями-сателітами 6, то таких об'єктів 3, які установлені на обертовій підставі 2 буде три штуки, тобто осі обертання зазначених об'ємних об'єктів 3 встановлені на підставі 2 на вершинах рівностороннього трикутника. Завдяки шестірнямсателітам 6 та верхній центральної шестірні 7, у пристрої реалізується, принаймні, два режими переміщення. Перший з них - це обертання об'ємних об'єктів 3 разом з підставою 2 з однією кутовою швидкістю, а другий - це обертання об'ємних об'єктів 3 разом з підставою 2 але з різними швидкостями. Обертання підстави 2 також як і обертання осей шестірень-сателітів 6 здійснює редуктор 8, зв'язаний з віссю електродвигуна 9 постійного струму завдяки нижній центральній шестірні 10. 9 На Фіг.3 показаний вигляд пристрою зверху. На Фіг.4 представлений вигляд верхньої частини механізму повороту об'ємних об'єктів із виделеною підставою 2, де позиціями 11 позначені паразитні шестірні, які зв'язані із шестірнями-сателітами, а поз. 12 осі усіх шестірен. Шестірні 11 разом із шестірнями 6 і 7, утворюють на площині замкнуту кінематичну систему рухливих ланок. Осі 12 шестірень 6, 7 і 11 розміщені на поверхні шестірніводила 13 по колу. На Фіг.5 представлений варіант лінійнорадіального розміщення шестірень-сателітів 6, паразитних шестірень 11 на поверхні шестірніводилі 13, що також утворять замкнуту кінематичну систему. На Фіг.6 представлений варіант виконання механізму повороту об'ємних об'єктів, який містить три шестірні-сателіти 6 і верхню центральну шестірню 7, що зв'язані кінематичним чином із шестірнею-водилом 13. Обертання шестірні-водила 13 здійснює ведуча шестірня 14 редуктора 8 електродвигуна 9. Між шестірнею 14 і нижньою центральною шестірнею 10 встановлена додаткова шестірня 15, яка виконана з незамкнутим зубцюватим зачепленням. Наприклад, вилучені зуби цієї шестерні 15 займають половину її циліндричної поверхні (кут сектора дорівнює 180°). На центральній осі під шестірнею 10 установлений додатковий диск 16, циліндрична поверхня якого взаємодіє з храповим механізмом 17, який перешкоджає обертанню шестірень 7 і 10 (режим тимчасової зупинки для реалізації планетарного принципу обертання). При обертанні електродвигуна 9 кутова швидкість його обертання знижується редуктором 8 і це обертання передається шестірнею 14 шестірні-водилу 13. Завдяки обертанню шестірні 13 здійснюється обертання шестірень 7, 10, жорстко зв'язаних з підставою 2, а завдяки обертанню верхньої центральної шестірні 7, яка входить в зубчасте зачеплення із додатковою шестірнею 15, відбувається обертання верхньої шестерні 7 і шестірнісателіта 6, які обертаються навколо осі з подвійною кутовою швидкістю за рахунок диференціального додавання кутової швидкості обертання шестірні-водила 13 та шестірен 7, 10. На Фіг.7 представлений варіант виконання механізму повороту підстави 2, який містить три шестірні-сателіти 6, верхню центральну шестірню 7, зв'язаних із шестірнею-водилом 13. Основна відмінність розглянутої схеми, від схеми, представленої на Фіг.6, полягає в тому, що ведуча шестірня 14 редуктора 8 також виконана із незамкнутим зубцюватим зачепленням. Наявність незамкнутого зачеплення дозволяє реалізувати у пристрої додатковий режим зупинки обертання підстави 2 за рахунок тимчасової зупинки шестірні-водила 13. Для того, щоб механічна система повороту підстави 2 була на площині замкнутою необхідно, щоб ділянки шестірень 14 і 15 з незамкнутими зачепленнями, були зміщенні одна відносно другої на деякий кут. Дотримання цієї умови дозволяє обертати шестірні 7 і 10 при тимчасовій зупинці підставі 2 і шестірні-водила 13. Шестірні-сателіти 6 при цій умові будуть продовжувати своє обертання в диференціальному режимі. 46317 10 Загальний вигляд пристрою представлений на Фіг.8. У пристрої додатково встановлений малогабаритний дисплей 18 з освітлюваним нижнім торцем світлодіодами 19. Принцип роботи пристрою, що заявляється, розглянемо за допомогою кінематичних схем, представлених Фіг.6 і 7. Для пристрою (Фіг.6), у конструкції якого використана тільки додаткова шестірня 15 з незамкнутим зубцюватим зачепленням, реалізується два режими обертання і візуального представлення об'ємних об'єктів 3. Коли шестірні 10 і 15 вступають між собою в зубцювате зачеплення, то центральна шестірня 10 обертається з деякою кутовою швидкістю і шестірнісателіти 6 починають обертатися навколо своїх осей. Протягом деякого інтервалу часу за рахунок обертання зубцюватої шестірні-водила 13 і обертання верхньої шестірні 10 відбувається диференціальне додавання їх рівних по значенню кутових швидкостей і шестірні-сателіти 6 починають обертатися з подвійною кутовою швидкістю. Режим диференціальної передачі в механізмі повороту підстави 2 з об'ємними об'єктами 3 продовжується доти, поки до шестірні 10 не підійде ділянка додаткової шестірні 15 без зубів зубцюватого зачеплення. Після цього кінематична система стає тимчасово не замкнутою і переходить на планетарний режим передачі обертання від електродвигуна 9. При цьому об'ємні об'єкти 3 на підставі 2 починають обертатися з кутовою швидкістю, яка дорівнює швидкості шестірні-водила 13, не змінючи свого просторового положення щодо фронтальної поверхні корпусу пристрою. Такий режим здійснюється тільки за рахунок обертання шестірні-водила 13, коли шестірні-сателіти 6 і шестірні 11 обкатуються навколо нерухомої верхньої шестірні 7. Для забезпечення зупинки нижньої центральної шестірні 10 в конструкції пристрою передбачений додатковий диск 16, оснащений храповим механізмом 17, який утримує диск 16 і вісь центральних шестірень 7, 10 в нерухомому стані. При відповідному виборі діаметрів і модулів зубцюватих шестірень 6 і 7 їхні кутові швидкості будуть рівні кутовій швидкості редуктора 8, шестірні 14 і шестірні-водила 13, але зі зворотним напрямком. Якщо поставлено задачу вибору однакових тимчасових інтервалів роботи диференціального і планетарного режимів передачі обертання, то незамкнута ділянка додаткової шестірні 15 розміщається в межах його центрального сектора, який дорівнюється 180°. Змінюючи значення кута в межах від 45° до 180°, реалізуються інші тимчасові інтервали роботи обох цих режимів. Тепер розглянемо принцип роботи пристрою, представленого на Фіг.7, в якому реалізується комбінований режим роботи з тимчасовою зупинкою обертання підстави 2 з об'ємними об'єктами 3. Цей режим здійснюється за рахунок того, що проміжна шестірня 14, яка знаходиться в зубцюватому зачепленні із шестірнею-водилом 13, також виконана з незамкнутим зубцюватим зачепленням. Ділянка шестірні 14 без зубів, відносно незамкнутого зачеплення додаткової шестірні 15, розташована із протилежного боку, як це показано на Фіг.7. У противному випадку кінематична система буде 11 не працездатною. При збереженні умови орієнтації бісектрис двох незамкнутих зубцюватих зачеплень на шестірнях 14 і 15, підхід незамкнутого зачеплення на шестірні 14 до шестірні-водила 13 приводить до тимчасової зупинки її обертання, а також до зупинки підстави 2 з об'ємними об'єктами 3. 46317 12 При цьому зберігається диференціальний режим обертання зазначених об'єктів навколо осі. Пристрій для демонстрації інформації в динамічному режимі їхнього представлення є перспективною реалізацією нових технічних можливостей проектування нових пристроїв. 13 Комп’ютерна верстка А. Рябко 46317 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601