DE10207244C1 - Baukasten - Google Patents

Abstract

Baukasten mit flächigen und/oder räumlichen Bauelementen mit Magnetelementen in Ecken, die mit ihren Achsen im wesentlichen auf Winkelhalbierende der Ecken ausgerichtet sind, und ferromagnetischen Kugeln, die zwischen Magnetelementen aneinandergesetzter Bauelemente setzbar sind, um die Bauelemente durch magnetische Haftung lösbar miteinander zu verbinden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Baukasten, der aus Bauelementen mit Magnet­ elementen und ferromagnetischen Kugeln besteht.

Baukästen der eingangs genannten Art sind insbesondere als Kinderspielzeug, Lern­ spielzeug, zur Herstellung von Ziergegenständen oder für Anwendungen in der Tech­ nik, beispielsweise zur Herstellung von Modellen in der Architektur bestimmt.

Es ist bereits ein Baukasten bekannt, der Bauelemente in Form von Plastikstangen mit zwei permanenten Magneten in den Enden und ferromagnetische Kugeln umfaßt, die zwischen die endseitigen Magnete zweier Bauelemente setzbar ist, um diese durch magnetische Haftung lösbar miteinander zu verbinden. Mit diesen Bauelementen kön­ nen zwei- und dreidimensionale, netzförmige Strukturen verschiedener Gestaltung ge­ bildet werden.

Die Strukturen aus stangenförmigem und kugelförmigem Teil sind verhältnismäßig in­ stabil. Deshalb werden verhältnismäßig starke permanente Magnete eingesetzt und ist zur Steigerung der magnetischen Haftkräfte in jeder Plastikstange zwischen den bei­ den Magneten ein kleiner Stift aus Eisen bzw. ferromagnetischem Material eingesetzt.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Baukastens ist, daß mit seiner Hilfe nur netzför­ mige bzw. "offene" Strukturen hergestellt werden können.

Ein Baukasten der vorbeschriebenen Art ist Gegenstand der WO 99/60583 A1.

Die DE 39 10 304 A1 offenbart einen Baukasten, bei dem die Bauelemente ferro­ magnetische Kontaktflächen aufweisen und die Kupplungen Permanentmagnete sind oder solche enthalten (Anspruch 1). Nach Anspruch 3 können die Bauelemente insbe­ sondere Platten und die Kupplungen insbesondere Kugeln sein. Anspruch 4 bezieht sich u. a. auf Kontaktflächen der Bauelemente, die konkav sind und an konvexe Ober­ flächen der Kupplungen (z. B. Kugeln) angepaßt sind. Der Aufbau der Kugeln ist in Fig. 2 gezeigt und in Spalte 4, Zeile 60 bis Spalte 5, Zeile 57 beschrieben. Diese Kugeln sind sehr aufwendig strukturiert und sehr teuer in der Herstellung. Bei der Anwendung haben sie den Nachteil, daß die Bauelemente nur in bestimmten Winkeln zu den kugelförmigen Kupplungen ausgerichtet werden können, weil sonst keine hin­ reichende magnetische Haftung zustande kommt.

Die DE 33 23 489 A1 offenbart ein Spiel- und Instruktionsmittel auf der Basis von kugelförmigen Elementen, bei dem die Kugeln Magnetelemente enthalten. Die Kugeln dienen dazu, streifenförmige Elemente einzuklemmen und festzuhalten, durch die Magnetkräfte, die zwischen Kugeln verschiedener Lagen wirksam sind. In der Fig. 3 ist dies veranschaulicht. Die Streifen sind aus "Perspex" und weisen keine ferro­ magnetische Elemente auf.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Baukasten zu schaffen, der nicht auf die Schaffung netzförmiger Strukturen eingeschränkt ist und bei dem die Strukturen ohne besondere Maßnahmen zur Steigerung der magnetischen Haftkräfte hinreichend stabilisiert sind.

Die Aufgabe wird durch einen Baukasten mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Baukastens sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Der erfindungsgemäße Baukasten hat flächige und/oder räumliche Bauelemente mit Magnetelementen in Ecken und wahlweise in Seiten und ferromagnetische Kugeln, die zwischen Magnetelemente aneinandergesetzter Bauelemente setzbar sind, um die Bau­ elemente durch magnetische Haftung lösbar miteinander zu verbinden.

Dadurch, dass der Baukasten flächige und/oder räumliche Bauelemente umfaßt, ist die Stabilität der mit Hilfe dieser Bauelemente und mit ferromagnetischen Kugeln ge­ schaffenen Strukturen im Vergleich zu dem bekannten Baukasten mit stabförmigen Bauelementen und Kugeln erheblich verbessert. Dies ermöglicht es, mit verhältnis­ mäßig schwachen Magneten auszukommen und zusätzliche ferromagnetische Bauteile innerhalb der Bauelemente zu vermeiden. Ferner wird der Aufbau besonders großer stabiler Strukturen begünstigt. Zudem haben die flächigen oder räumlichen Bau­ elemente den Vorteil, daß sie es ermöglichen, mehr oder weniger geschlossene Struk­ turen zusammenzustellen, was den Spielreiz erhöht und viele interessante Anwendun­ gen ermöglicht. Zudem werden durch den Einsatz weniger starker Magnetkräfte stö­ rende Magnetfelder vermieden, die beispielsweise Kleinteile anziehen oder Uhren oder andere feinmechanische Bauteile beeinträchtigen können.

Die flächigen Bauelemente erstrecken sich im wesentlichen in einer Fläche, wobei sie jedoch eine gewisse Querausdehnung zu der Fläche aufweisen können. Die räum­ lichen Bauelemente erstrecken sich erheblich in sämtliche Raumrichtungen.

Die flächigen Bauelemente können beispielsweise gewölbte flächige Bauelemente sein. Die flächigen oder räumlichen Bauelemente können in vielfältiger Form ausge­ führt sein. Sie können geschlossene Bauelemente oder offene Bauelemente sein, bei­ spielsweise rahmenförmige Bauelemente, die in einer Fläche verlaufen oder eine drei­ dimensionale Form begrenzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Bauelemente plattenförmig. Mit plattenförmigen Bauelementen lassen sich sehr viele interessante und besonders sta­ bile Strukturen verwirklichen.

Bei den plattenförmigen Bauelementen sind die Magnetelemente bevorzugt in Ecken angeordnet. Zusätzlich oder statt dessen können sie in Seiten der flächigen Bau­ elemente angeordnet sein, insbesondere in den Schmalseiten.

Die plattenförmigen Bauelemente können Bauelemente mit einer beliebigen Anzahl Ecken sein. Auch können die plattenförmigen Bauelemente gekrümmte Seiten aufwei­ sen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfaßt der Baukasten dreieckige und/oder viereckige und/oder sechseckige und/oder achteckige und/oder runde und/oder halb­ runde plattenförmige Bauelemente.

Nach einer weiteren Ausgestaltung umfaßt der Baukasten gleichschenklige und/oder ungleichschenklige Dreiecke und/oder quadratische und/oder doppelquadratische und/oder mehrfach quadratische plattenförmige Bauelemente.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt der Baukasten polyedrische (z. B. würfelförmige, quaderförmige, prismenförmige, pyramidenförmige, pyramidenstumpfförmige) und/oder kugelabschnittsförmige und/oder zylinderabschnittsförmige und/oder tonnen­ abschnittsförmige räumliche Bauelemente.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt der Baukasten Bauelemente, die eine Fase an ihren Rändern haben. Dies begünstigt es, eine Vielzahl Bauelemente an den Rändern anein­ anderzusetzen.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt der Baukasten Bauelemente, deren Wände zwi­ schen ihren Rändern dünner als an den Rändern ausgeführt sind.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt der Baukasten Bauelemente, die an den Ecken und/oder Seiten Ausnehmungen zur Aufnahme eines Abschnittes einer Kugel aufwei­ sen. Dies ermöglicht es, die Bauelemente eng aneinanderzurücken bzw. die Kugeln weitgehend in den Ecken der Bauelemente unterzubringen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Ausnehmungen durch Abschrägungen an den Ecken der Bauelemente und/oder im wesentlichen kugelabschnittsförmige oder wannenförmige Vertiefungen an den Ecken und/oder den Seiten der Bauelemente ge­ bildet.

Die Magnetelemente sind mit ihren Achsen im wesentlichen auf einer Winkelhalbie­ renden in den Ecken ausgerichtet. Hierdurch werden die magnetischen Haltekräfte vorteilhaft auf die Bauelemente bzw. die Kugeln ausgerichtet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Magnetelemente zylindrisch.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Magnetelemente permanente Magnete. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Magnetelemente als elektrische Magnete auszuführen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Bauelemente aus Kunststoff. Die Magnetelemente können insbesondere in die Bauelemente eingegossen oder einge­ spritzt sein.

Vorzugsweise sind die Bauelemente aus Kunststoff gespritzt.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt der Baukasten schwarze und/oder weiße und/oder farbige Bauelemente und/oder ferromagnetischen Kugeln. Insbesondere kann der Bau­ kasten Bauelemente und/oder Kugeln in verschiedenen Farben bzw. in schwarz bzw. in weiß umfassen.

Schließlich sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, daß der Baukasten eine Grund­ platte umfaßt, die Vertiefungen und/oder sonstige Oberflächenstrukturen und/oder weitere Magnetelemente umfaßt, in die die Kugeln und/oder Bauelemente einsetzbar sind und/oder mit denen Kugeln und/oder Bauelemente durch magnetische Haftung lösbar verbindbar sind. Aufbauend auf der Grundplatte können vorteilhaft Strukturen ausgehend von dem Raster aufgebaut werden, das von der Grundplatte vorgegeben wird. Die Grundplatte ist eine nützliche Hilfe beim Aufbau stabiler Strukturen, insbe­ sondere wenn diese große Abmessungen erreichen.

Auch ist es möglich, eine Grundplatte beidseitig mit Vertiefungen und/oder sonstigen Oberflächenstrukturen und/oder weiteren Magnetelementen zu versehen, beispiels­ weise in verschiedenen Rastern, um verschiedene Strukturen zu ermöglichen. Ferner kann eine solche doppelseitige Grundplatte benutzt werden, um Strukturen abzu­ decken und darauf wiederum neue Strukturen zu errichten.

Die Grundplatte kann ebenfalls in schwarz und/oder weiß und/oder farbig ausgeführt sein. Ferner sind die weiteren Magnetelemente der Grundplatte bevorzugt permanente Magnete. Besonders bei einer Grundplatte können die weiteren Magnetelemente aber auch elektrische Magnete sein, um durch besonders starke Magnetkräfte der gesamten Struktur eine besondere Stabilität zu verleihen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a und b ein quadratisches plattenförmiges Bauelement in Draufsicht (Fig. 1a) und in Seitenansicht (Fig. 1b);

Fig. 2a und b ein doppelquadratisches flächiges Bauelement in Draufsicht (Fig. 2a) und in Seitenansicht (Fig. 2b);

Fig. 3a bis c ein dreieckiges flächiges Bauelement in Draufsicht (Fig. 3a), in einer Ansicht von der linken Seite (Fig. 3b) und in einer Ansicht von der rechten Seite (Fig. 3c);

Fig. 4a bis c Prismenstruktur, gebildet mit Bauelementen gemäß Fig. 1 und 3 sowie ferromagnetischen Kugeln in Vorderansicht (Fig. 4a), Seitenansicht (Fig. 4b) und einer weiteren Seitenansicht (Fig. 4c);

Fig. 5 pyramidenförmige Struktur, gebildet aus Bauelementen gemäß Fig. 3 und ferromagnetischen Kugeln in der Draufsicht;

Fig. 6a bis c eine Grundplatte mit Vertiefungen zur Aufnahme von Kugeln in der Draufsicht (Fig. 6a), in Seitenansicht (Fig. 6b) und in derselben Seiten­ ansicht mit einer eingesetzten Kugel (Fig. 6c).

Bei der nachfolgenden Erläuterung verschiedener Ausführungsbeispiele sind einander entsprechende Merkmale mit denselben Bezugsziffern versehen.

Gemäß Fig. 1 hat ein quadratisches plattenförmiges Bauelement 1 eine Platte 2, die an den vier Ecken jeweils eine kleine Anschrägung 3 im Winkel von 45° zu den Rändern aufweist.

Ferner ist in jede Ecke ein Magnetelement 4 in Form eines kleinen zylindrischen Per­ manentmagneten eingesetzt. Die Achsen der Magnetelemente 4 sind genau auf die winkelhalbierenden der die Ecken begrenzenden Ränder der Platte 2 bzw. auf das Zentrum der Platte 2 ausgerichtet.

Ferner hat die Platte 2 an den Rändern beidseitig eine umlaufende Fase 5.

Im Beispiel hat die Platte 2 Seitenlängen von etwa 40 mm und eine Wandstärke von etwa 5 mm. Ferner sind in dem Beispiel Magnete 4 mit einem Durchmesser von etwa 4 mm und einer Länge von etwa 5 mm eingesetzt.

Die Fig. 2a zeigt ein doppelquadratisches plattenförmiges Bauelement 6, das eine Platte 7 mit einer gegenüber der Platte 1 verdoppelten Seitenlänge (ca. 80 mm) auf­ weist. Die Platte 7 hat an den Ecken Anschrägungen 3. Dort sind wiederum Magnet­ elemente 4 in die Platten 7 integriert. Außen läuft beidseitig eine Fase 5 um.

Ferner hat das plattenförmige Bauelement 6 in der Mitte der beiden langen Ränder wannenförmige Vertiefungen 8. Am Grund dieser Vertiefungen 8 sind wiederum Magnetelemente 4 in der Platte angeordnet.

Die Vertiefungen 8 sind so bemessen, daß ein Abschnitt von Kugeln mit einem Durchmesser von 12,7 mm (1/2 Zoll) darin aufgenommen werden kann.

Die Vertiefungen 8 haben im Beispiel eine Breite von etwa 13 mm und eine Tiefe von etwa 3,5 mm.

Gemäß Fig. 3 umfaßt ein dreieckiges plattenförmiges Bauelement 9 eine Platte 10 in Form eines gleichschenkligen Dreieckes, die an den Ecken Abschrägungen 3 aufweist, die senkrecht zu den Winkelhalbierenden zwischen den die Ecken begrenzenden Rän­ dern verlaufen.

In der Platte 10 sitzen wiederum unter den Abschrägungen 3 Magnetelemente 4 mit zylindrischer Form, deren Achsen auf die Winkelhalbierenden der Ecken ausgerichtet sind.

Die Seitenlänge der Platte 10, d. h. der von einer hypothetischen Ecke zur anderen ge­ messene Abstand, entspricht den Seitenlängen der Platte 2, d. h. beträgt etwa 40 mm. Die Platte 10 hat ebenfalls eine Wandstärke von etwa 5 mm.

Gemäß Fig. 4 und 5 werden die vorbeschriebenen Bauelemente 1 und 9 zusammen mit ferromagnetischen Kugeln 11 verwendet, um Strukturen zu erzeugen. Dabei werden die ferromagnetischen Kugeln 11 jeweils über den Magnetelementen 4 plaziert, so daß der Abstand zwischen den Zentren der Kugeln etwa 45 mm beträgt.

Gemäß Fig. 4a bis c wird eine prismenförmige Struktur aus drei quadratischen platten­ förmigen Bauelementen 1, zwei dreieckigen plattenförmigen Bauelementen 9 und sechs ferromagnetischen Kugeln 11 verwirklicht. In den Ansichten sind die Kugeln 11 teilweise weggelassen, um den Blick auf die Abschrägungen 3 und die Magnet­ elemente 4 freizugeben. Man erkennt gut, daß ein Abschnitt der Kugeln 11 im Bereich der Abschrägungen 3 plaziert ist und hierdurch die Bauelemente 1, 9 eng aneinander­ rückbar sind.

Die Fig. 5 zeigt eine pyramidenförmige bzw. tetraederförmige Struktur, gebildet aus vier dreieckigen plattenförmige Bauelementen 9 und vier ferromagnetischen Kugeln 11.

Natürlich können die Bauelemente 1, 9, 6 und beliebige andere Bauelemente, die von dieser Erfindung umfaßt sind, zu Strukturen praktisch beliebiger Größe und Kom­ plexität zusammengefügt werden. Auch sind andere als die genannten Abmessungen möglich.

Gemäß Fig. 6 dient als Hilfe für den Aufbau von Strukturen eine Grundplatte 12, be­ stehend aus einem plattenförmigen Körper 13, der auf zumindest einer Seite eine Vielzahl von Vertiefungen 14 aufweist. Die Vertiefungen sind im Beispiel kegel­ förmig gewählt, können aber auch andere Formen haben. Die Vertiefungen 14 haben den Vorteil, daß eingesetzte Kugeln 11 nur an einer umlaufenden Linie am Umfang gehalten sind, so daß sie zwar genau fixiert sind, jedoch mit geringer Kraft wieder her­ auslösbar sind.

Im Beispiel ist die Grundplatte etwa quadratisch und hat eine Seitenlänge von etwa 500 mm. Der Abstand zwischen den Vertiefungen 14 entspricht dem Abstand zwi­ schen dem Zentrum der Kugeln 11, wenn sie den Magneten 4 der Bauelemente 1, 6, 9 zugeordnet sind, d. h. etwa 45 mm.

Die Bauelemente 1, 6, 9 und/oder der Grundkörper 12 sind insbesondere aus Kunst­ stoff herstellbar, insbesondere im Spritzverfahren. Die Magnetelemente 4 können von dem Kunststoffmaterial umspritzt werden.

Die Kugeln 11 sind aus einem Eisenmaterial herstellbar, welches von einem Magneten angezogen wird. Vorzugsweise wird ein nichtrostendes Eisenmaterial verwendet. Die Kugeln 11 können auch Beschichtungen aufweisen.

Claims (16)

1. Baukasten mit flächigen und/oder räumlichen Bauelementen (1, 9) mit Magnet­ elementen (4) in Ecken die mit ihren Achsen im wesentlichen auf Winkelhalbie­ rende der Ecken ausgerichtet sind und ferromagnetischen Kugeln (11), die zwi­ schen Magnetelemente (4) aneinandergesetzter Bauelemente (1, 9) setzbar sind, um die Bauelemente (1, 9) durch magnetische Haftung lösbar miteinander zu ver­ binden.

2. Baukasten nach Anspruch 1 mit Bauelementen (1, 9) mit Magnetelementen (4) in einer oder mehreren Seiten.

3. Baukasten nach Anspruch 1 oder 2, der plattenförmige Bauelemente (1, 9) umfaßt.

4. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der dreieckige und/oder viereckige und/oder sechseckige und/oder achteckige und/oder runde und/oder halbrunde plattenförmige Bauelemente (1, 9)umfaßt.

5. Baukasten nach Anspruch 4, der gleichschenklig und/oder ungleichschenklig drei­ eckige und/oder quadratische und/oder doppelquadratische und/oder mehrfach quadratische plattenförmige Bauelemente (1, 6, 9) umfaßt.

6. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der polyedrische und/oder kugel­ abschnittsförmige und/oder zylinderabschnittsförmige und/oder tonnenabschnitts­ förmige räumliche Bauelemente umfaßt.

7. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6 der Bauelemente (1, 9) umfaßt, die eine Fase (5) an ihren Rändern haben.

8. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der Bauelemente (1, 6, 9) umfaßt, deren Wände zwischen ihren Rändern dünner als an den Rändern ausgeführt sind.

9. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit Bauelemente, die an den Ecken und/oder Seiten Ausnehmungen (3, 8) zur Aufnahme eines Abschnittes einer Kugel (11) aufweisen.

10. Baukasten nach Anspruch 9, bei dem die Ausnehmungen durch Abschrägungen (3) an den Ecken der Bauelemente und/oder im wesentlichen kugelabschnitts­ förmige oder wannenförmige Vertiefungen (8) an den Ecken und/oder den Seiten der Bauelemente (1, 6, 9) gebildet sind.

11. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Magnetelemente (4) zylindrisch sind.

12. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Magnetelemente (4) permanente Magnete sind.

13. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 12, der Bauelemente aus (1, 6, 9) Kunststoff umfaßt.

14. Baukasten nach Anspruch 13, bei dem die Bauelemente (1, 6, 9) aus Kunststoff gespritzt sind.

15. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 14, der schwarze und/oder weiße und/oder farbige Bauelemente (1, 6, 9) und/oder ferromagnetische Kugeln (11) umfaßt.

16. Baukasten nach einem der Ansprüche 1 bis 15, der eine Grundplatte (12) umfaßt, die Vertiefungen (14) und/oder sonstige Oberflächenstrukturen und/oder weitere Magnetelemente umfaßt, in die Kugeln (11) und/oder Bauelemente (1, 6, 9) teil­ weise einsetzbar sind und/oder mit denen Kugeln (11) und/oder Bauelemente (1, 6, 9) lösbar verbindbar sind.