<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van : Guillaume Sebastiaan Vos wonende te :
Zandeweer, Nederland en Henri Martin Scheermeijer wonende te :
Bussum, Nederland voor : "Speel-en instructiemiddel" onder inroeping van het recht van voorrang op grond van octrooiaanvrage
No. 8202679, ingediend in Nederland d. d. 2 juli 1982.
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding heeft betrekking op een speel-en instructiemiddel op basis van bolvormige elementen, waarbij elk element een samenstel is uit een hol, bolvormig omhulsel, vervaardigd uit een nietmagnetiseerbaar materiaal, in het bijzonder een kunststofmateriaal, en een binnen het omhulsel gepositioneerde permanente staafvormige magneet met analoog aan het bolvormige omhulsel gekromde kopse vlakken.
Een dergelijke bolvormige elementen omvattend instructiemiddel is bekend uit het DE, B, 1.239. 876. Deze bekende bolvormige, een magnetisch veld bezittende elementen zijn echter zodanig samengesteld, dat wordt voldaan aan de gestelde voorwaarde dat de magnetische flux over een zo groot mogelijk deel van het boloppervlak verspreid is.
Binnen de elementen zijn de staafvormige magneten niet-beweegbaar vastgezet.
In DE, A, 30 00 567 is sprake van magnetische bouwstenen die kunnen worden gebruikt als speelmiddel voor kinderen of ook als modelbouwstenen voor bijvoorbeeld architekten. Aan de bouwstenen worden ten aanzien van vorm en grootte geen eisen gesteld evenmin als aan de aard van het materiaal waaruit zij vervaardigd zijn en dat bijvoorbeeld een kunststofmateriaal kan zijn. Binnen de bouwstenen zijn een of een aantal magneten ingebed en derhalve eveneens niet-beweegbaar vastgezet.
Doel van de uitvinding is een speel-en instructiemiddel van de bovenvermelde soort met nieuwe verbeterde bolvormige magnetische elementen, die een groot aantal nieuwe toepassingen mogelijk maken, zowel als speel-alsook als instructiemiddel.
De uitvinding heeft daartoe tot kenmerk dat het gewicht van het in het bolvormige element verwerkte niet-magnetische materiaal geminimaliseerd is ten opzichte van de magnetische sterkte van de staafvormige magneet.
Door volgens de uitvinding het gewicht van het omhulsel ten opzichte van de magnetische sterkte te minimaliseren wordt bereikt dat de onder invloed van de magnetische sterkte uit te oefenen krachten vrijwel onverminderd sterk werkzaam kunnen zijn. Het omhulsel heeft, afgezien van het feit dat hij dient als behuizing voor de staafvormige magneet, in hoofdzaak slechts een ruimtelijke oriëntatiefunctie binnen het totaal van samenwerkende bolvormige elementen respectievelijk zorgt voor de mogelijkheid van een door de bolvormige elementen uit te voeren rolbeweging.
<Desc/Clms Page number 3>
Deze beide eigenschappen van de bolvormige elementen in combinatie genomen zorgen tezamen met de sterke gepolariseerdheid van de magnetische werking, veroorzaakt doordat volgens de uitvinding elk bolvormig element slechts van een enkele staafvormige magneet voorzien is, ervoor dat bij het samenstellen van een bouwsel met behulp van de bolvormige elementen deze zich door automatische verdraaiing optimaal volgens het magnetische krachtenveld richten en positioneren.
Hierdoor is ook de stabiliteit van het verkregen bouwsel optimaal.
Bij toenemend gewicht van het omhulsel ten opzichte van de magneetsterkte neemt de mogelijkheid voor de bolletjes om door automatisch verdraaien de juiste positie te kiezen af om tenslotte eventueel zelfs te verdwijnen. In een dergelijk geval zou de bouwer zelf voor elk bolvormig element door verdraaiing met de hand binnen het bouwsel de optimale positie moeten kiezen. De kans dat hem dit zal lukken is echter verwaarloosbaar omdat bij toevoeging van elk volgende bolvormige element aan een bouwsel het gehele tussen de reeds aanwezige elementen heersende magnetische krachtenveld wordt beinvloed en gewijzigd.
Het zal duidelijk zijn dat de door de bolvormige elementen volgens de uitvinding geboden mogelijkheid om door automatische verdraaiing steeds weer voor alle elementen binnen het bouwsel de juiste positie te kiezen in het bijzonder voor jonge kinderen, die onvoldoende kennis hebben van magnetisme, bij het bouwen met de bolvormige elementen een belangrijk hulpmiddel is.
Hoewel mede afhankelijk van de diameter van het bolvormige element is het van belang de verhouding tussen de magneetsterkte en het gewicht van het niet-magnetische materiaal zo te kiezen, dat per 500 Gauss magneetsterkte het gewicht van het niet-magnetische materiaal niet meer is dan ongeveer 1 g. In de praktijk is een verhouding van ca. 900 Gauss magneetsterkte op 1 g gewicht van het niet-magnetische materiaal van omhulsel en positioneermiddelen bij een diameter van het omhulsel van ca. 17 mm goed hanteerbaar gebleken.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is binnen het omhulsel voorzien in met het omhulsel verbonden positioneermiddelen voor de staafvormige magneet, zodanig, dat binnen het omhulsel de staafvormige magneet in axiale en radiale richting over een ten opzichte van de diameter van het bolvormige omhulsel ondergeschikte afstand bewegings-
<Desc/Clms Page number 4>
vrijheid heeft. Door deze beweegbaarheid van de staafvormige magneet binnen het bolvormige omhulsel is een extra variabiliteit ten aanzien van het magnetische krachtenveld binnen een groep samenwerkende bolvormige elementen gegeven. Hierdoor wordt het gedrag van de bolvormige elementen binnen de groep nog minder voorspelbaar, hetgeen bij toepassing van de elementen als speelmiddel de verrassing als spelelement verhoogd.
Volgens een verdere uitwerking is het omhulsel gevormd uit twee met elkaar verbonden halve-bolvormige delen waarbij dan binnen het bolvormige omhulsel de positioneermiddelen een rotatie-symmetrisch om de haaks op het deelvlak van de halve-bolvormige delen staande middellijn aangebrachte kamer is.
Mede met het oog op een doelmatige fabrikage is het voordelig als de magneet een rechte cirkelcilinder is en de kamer een ringvormige radiale doorsnede bezit en uit het voor het bolvormige omhulsel gebezigde kunststofmateriaal vervaardigd is.
Bij het samenstellen van het bolvormige element kunnen de beide halve-bolvormige delen op elke geschikte wijze met elkaar worden verbonden, bijvoorbeeld door ultrasonoor lassen langs de omtrek van de bij voorkeur binnen het omhulsel te vormen kamer. Het spreekt vanzelf dat de samen te stellen halve-bolvormige delen verschillende kleuren kunnen bezitten.
Volgens weer een andere voordeelbiedende uitvoeringsvorm is het speel-en instructiemiddel volgens de uitvinding een samenstel van de bolvormige elementen en uit niet-magnetiseerbaar plaatmateriaal vervaardigde constructie-elementen, voorzien van verdiepingen en/of gaten op een onderlinge afstand, die gelijk is aan of een veelvoud bedraagt van de middellijn van het bolvormige element en waarbij de gaten een middellijn bezitten die voldoende klein is opdat aan weerszijden van het strook-of plaatvormige element in hetzelfde gat geplaatste bolvormige elementen elkaar niet raken.
Met behulp van deze strook-of plaatvormige elementen kunnen bouwsels van uiteenlopende vorm, die bovendien holle ruimten kunnen omvatten en waarbij door de regelmatige verdeling van de kuilen en gaten getallen een rol spelen, worden gemaakt zoals later zal worden toegelicht.
<Desc/Clms Page number 5>
Doordat het omhulsel vervaardigd is uit, kunststof heeft men mede het praktische voordeel dat een dergelijk materiaal een zekere veerkracht bezit en daardoor geluiddempend is. In handen van kinderen bestaat daardoor bovendien minder kans op het oplopen of toebrengen van letsel wanneer bijvoorbeeld met de bolvormige elementen naar elkaar wordt gegooid. Overigens kunnen ook andere bekledingsmaterialen worden toegepast, bijvoorbeeld keramisch materiaal of hout.
De ronde vorm van de elementen in combinatie met'het sterk gepolariseerde magnetische veld biedt bij toepassing als een speelgoed uitstekende mogelijkheden tot het samenstellen van de elementen tot bouwsels van uiteenlopende uitwendige vormen bijvoorbeeld een piramide, kubus, rechthoek, toren enz., en een nagenoeg onbeperkt aantal vrije vormen.
In combinatie van 100 van de bolvormige elementen, verdeeld in 10 groepen van elk 10 elementen, waarbij per groep de elementen eenzelfde, maar de elementen van de verschillende groepen een andere kleur bezitten, leent het instructiemateriaal zich te worden gebruikt als wat zou kunnen worden genoemd een driedimensionaal telraam.
In deze vorm is het instructiemiddel derhalve een hulpmiddel bij het leren rekenen van kinderen. Ook leent het instructiemiddel volgens de uitvinding zich om er letters of figuren mee te maken en is ook bij een dergelijke toepassing voor kinderen een leermiddel.
De tot het speel-en instructiemiddel volgens de uitvinding behorende elementen zijn alle aktief magnetisch en kunnen door keuze van de aard van het materiaal waaruit de bekleding van de magnetische kern wordt vervaardigd, uitgevoerd zijn als overwegend"noordpolige", "zuidpolige"of"noord-en zuid polige"elementen.
De diameter van de bolvormige elementen is niet kritisch en kan afhankelijk van het doel waarvoor de elementen worden gebruikt 0,5-7 cm bedragen. Desgewenst echter kunnen kleinere of grotere diameters worden aangehouden.
De uitvinding wordt aan de hand van de tekening die een uitvoeringsvoorbeeld van een element volgens de uitvinding toont nader toegelicht.
In de tekening toont
<Desc/Clms Page number 6>
fig. l een doorsnede door het middelpunt van een bolvormig element volgens de uitvinding, dat zodanig is opgesteld, dat de staafvormige magneet vertikaal is ; fig. 2 in aanzicht een strook als constructie-element uit Perspex, voorzien van organen voor onderlinge koppeling van de stroken met behulp van de bolvormige elementen ; fig. 3 een bouwsel onder toepassing van stroken uit verschillende lengte van het in fig. 2 getoonde type.
Door 1 en 2 zijn twee halve-bolvormige schalen aangegeven, vervaardigd uit polyetheen waarbij deze beide schalen dezelfde of verschillende kleuren kunnen hebben.
De schalen 1 respectievelijk 2 dragen inwendig ringvormige uitsteeksels 3 en 4 die een geheel vormen met de respectieve schalen 1 en 2 en die bij het samenstellen van de schalen 1 en 2 tot het gerede bolvormige element 5 in samenwerking een kamer 6 afschermen waarbinnen de cilindrische staafvormige magneet 7 is aangebracht. Dwarsen hoogte-afmeting van kamer 6 zijn groter dan de overeenkomstige afmetingen van de magneet.
De schalen 1, 2 zijn hecht met elkaar verbonden via een langs de omtrek van de elkaar rakende randen van de ringvormige uitsteeksels 3 en 4 ultrasonoor gelegde lasverbinding.
De in fig. 2 en fig. 3 getoonde stroken 8 zijn vervaardigd uit Perspex. Ter onderlinge koppeling van de stroken 8 tot bouwsels, waarvan in fig. 3 een voorbeeld is getoond, zijn de stroken 8 aan weerszijden en op de overeenkomstige plaatsen voorzien van kuilen 9.
In plaats van kuilen kan men ook gaten aanbrengen zoals bij wijze van voorbeeld door 11 is aangegeven, respectievelijk kan het middendeel van de kuilen van een doorlopend gat zijn voorzien zoals eveneens bij wijze van voorbeeld door 10 is weergegeven.
Voor het koppelen van de stroken tot bouwsels met behulp van de magnetische bolvormige elementen worden deze op de in fig. 3 getoonde wijze in de kuilen 9 geplaatst waarbij de strook onder invloed van de tussen de bolvormige elementen werkzame magnetische aantrekkingskracht door deze elementen wordt vastgeklemd.
Zoals in fig. 3 is getoond is voor een bolvormig element en een kuil een gelijke kromtestraal gekozen. Hierdoor is het tegengaan
<Desc/Clms Page number 7>
van een zijwaartse verschuiving van de stroken in een bouwsel ten opzichte van elkaar beter gewaarborgd. Dit effect kan nog worden versterkt door het uitwendige oppervlak van de bolvormige elementen en het oppervlak van de kuilen ruw te maken.
Teneinde op eenvoudige wijze hoekverbindingen te kunnen maken kunnen de strook-of plaatvormige elementen worden voorzien van omgezette randen met een voldoende breedte voor het daarin aanbrengen van de koppelingskuilen 9, of kunnen een gebogen vorm bezitten.
Uiteraard kunnen aan het speel-en instructiemiddel zoals in het vorenstaande is besproken en in de tekening is getoond wijzigingen worden aangebracht zonder dat men het kader van de uitvinding verlaat.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION associated with an INVENTION PATENT APPLICATION in the name of: Guillaume Sebastiaan Vos residing in:
Zandeweer, the Netherlands and Henri Martin Scheermeijer residing in:
Bussum, the Netherlands for: "Play and instruction means" invoking the right of priority on the basis of a patent application
No. 8202679, filed in the Netherlands d. d. July 2, 1982.
<Desc / Clms Page number 2>
The invention relates to a playing and instructional means based on spherical elements, each element being an assembly of a hollow, spherical casing, made of a non-magnetizable material, in particular a plastic material, and a permanent rod-shaped magnet positioned within the casing with curved end faces analogous to the spherical envelope.
Instruction means comprising such spherical elements is known from DE, B, 1,239. 876. However, these known spherical magnetic field-containing elements are composed in such a way that the required condition is met that the magnetic flux is spread over as large a part of the spherical surface as possible.
The rod-shaped magnets are fixed non-movably within the elements.
DE, A, 30 00 567 refers to magnetic building blocks that can be used as children's play equipment or as model building blocks for architects, for example. No requirements are imposed on the building blocks with regard to shape and size, nor with regard to the nature of the material from which they are made and which, for example, may be a plastic material. One or more magnets are embedded within the building blocks and are therefore also immovable.
The object of the invention is a playing and instructional means of the above-mentioned type with new improved spherical magnetic elements, which enable a large number of new applications, both as a playing and as an instructional means.
To this end, the invention is characterized in that the weight of the non-magnetic material processed in the spherical element is minimized relative to the magnetic strength of the rod-shaped magnet.
According to the invention, by minimizing the weight of the casing relative to the magnetic strength, it is achieved that the forces to be exerted under the influence of the magnetic strength can be almost undiminishedly effective. Apart from the fact that it serves as a housing for the rod-shaped magnet, the envelope essentially only has a spatial orientation function within the total of co-acting spherical elements, respectively, and provides for the possibility of a rolling movement to be performed by the spherical elements.
<Desc / Clms Page number 3>
These two properties of the spherical elements, taken in combination, together with the strong polarization of the magnetic action, caused by the fact that according to the invention each spherical element is provided with only a single rod-shaped magnet, ensure that when assembling a structure using the spherical elements that align and position themselves optimally according to the magnetic force field by automatic rotation.
As a result, the stability of the obtained structure is also optimal.
As the weight of the envelope increases with respect to the magnetic strength, the possibility for the spheres to select the correct position by automatic rotation decreases and eventually even disappears. In such a case, the builder himself should choose the optimal position for each spherical element by turning it by hand within the structure. The probability that he will succeed is negligible, however, because the addition of each subsequent spherical element to a structure influences and changes the entire magnetic force field existing between the elements already present.
It will be clear that the possibility offered by the spherical elements according to the invention to automatically choose the correct position for all elements within the structure by automatic rotation, in particular for young children, who have insufficient knowledge of magnetism, when building with the spherical elements is an important tool.
Although partly dependent on the diameter of the spherical element, it is important to choose the ratio between the magnet strength and the weight of the non-magnetic material such that per 500 Gauss magnet strength the weight of the non-magnetic material is not more than approximately 1 g. In practice, a ratio of approximately 900 Gauss magnetic strength to 1 g weight of the non-magnetic material of the casing and positioning means has been found to be easy to handle with a diameter of the casing of approximately 17 mm.
According to a preferred embodiment, within the casing, positioning means for the rod-shaped magnet connected to the casing are provided, such that within the casing the rod-shaped magnet moves axially and radially in a axial and radial direction a distance which is subordinate to the diameter of the spherical casing.
<Desc / Clms Page number 4>
has freedom. Due to this movability of the rod-shaped magnet within the spherical envelope, an additional variability with regard to the magnetic force field within a group of co-acting spherical elements is given. As a result, the behavior of the spherical elements within the group becomes even less predictable, which increases the surprise as a game element when the elements are used as a play tool.
According to a further elaboration, the casing is formed of two mutually connected hemispherical parts, the positioning means then being disposed within the spherical casing in a rotationally symmetrical manner about the diameter perpendicular to the partial surface of the hemispherical parts.
Partly with a view to efficient manufacture, it is advantageous if the magnet is a straight circular cylinder and the chamber has an annular radial cross-section and is manufactured from the plastic material used for the spherical envelope.
When assembling the spherical element, the two hemispherical parts can be joined together in any suitable manner, for example by ultrasonic welding along the circumference of the chamber to be formed preferably within the envelope. It goes without saying that the hemispherical parts to be assembled can have different colors.
According to yet another advantageous embodiment, the play and instruction means according to the invention is an assembly of the spherical elements and construction elements made of non-magnetizable plate material, provided with recesses and / or holes at a mutual distance, which is equal to or a multiple of the diameter of the spherical element and wherein the holes have a diameter sufficiently small that spherical elements placed in the same hole on either side of the strip or plate-shaped element do not touch each other.
With the aid of these strip or plate-shaped elements, constructions of various shapes, which can also comprise hollow spaces and in which numbers play a role due to the regular distribution of the holes and holes, can be made as will be explained later.
<Desc / Clms Page number 5>
Because the casing is made of plastic, one has the practical advantage that such a material has a certain resilience and is therefore sound-absorbing. Moreover, in the hands of children there is less chance of being injured or inflicted when, for example, the spherical elements are thrown at each other. Incidentally, other coating materials can also be used, for example ceramic material or wood.
The round shape of the elements in combination with the highly polarized magnetic field, when used as a toy, offers excellent possibilities for assembling the elements into structures of various external shapes, for example a pyramid, cube, rectangle, tower, etc., and an almost unlimited number of free forms.
In combination of 100 of the spherical elements, divided into 10 groups of 10 elements each, the elements being the same for each group, but the elements of the different groups having a different color, the instruction material lends itself to be used as what could be called a three-dimensional abacus.
In this form, the means of instruction is therefore an aid in learning to count children. The instructional means according to the invention is also suitable for making letters or figures and is also a learning aid in such an application for children.
The elements belonging to the play and instructional means according to the invention are all active magnetic and, depending on the nature of the material from which the coating of the magnetic core is made, can be designed as predominantly "north pole", "south pole" or "north -and south pole "elements.
The diameter of the spherical elements is not critical and can be 0.5-7 cm depending on the purpose for which the elements are used. If desired, however, smaller or larger diameters can be used.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows an exemplary embodiment of an element according to the invention.
In the drawing shows
<Desc / Clms Page number 6>
Fig. 1 is a section through the center of a spherical element according to the invention, arranged such that the rod-shaped magnet is vertical; Fig. 2 is a view in elevation of a strip as a construction element from Perspex, provided with members for coupling the strips together by means of the spherical elements; Fig. 3 shows a structure using strips of different lengths of the type shown in Fig. 2.
1 and 2 indicate two hemispherical shells made of polyethylene, both shells having the same or different colors.
The shells 1 and 2 respectively bear internally annular projections 3 and 4 which are integral with the respective shells 1 and 2 and which, when assembling the shells 1 and 2 into the finished spherical element 5, shield a chamber 6 within which the cylindrical rod-shaped magnet 7 is fitted. Transverse height dimensions of chamber 6 are larger than the corresponding dimensions of the magnet.
The shells 1, 2 are bonded together by an ultrasonically welded connection along the periphery of the tangent edges of the annular projections 3 and 4.
The strips 8 shown in fig. 2 and fig. 3 are made of Perspex. For the purpose of coupling the strips 8 to structures, an example of which is shown in Fig. 3, the strips 8 are provided on both sides and in corresponding places with pits 9.
Instead of pits, holes can also be provided as indicated by 11 by way of example, or the central part of the pits can be provided with a through hole as also shown by 10 by way of example.
For coupling the strips to structures with the aid of the magnetic spherical elements, these are placed in the pits 9 in the manner shown in Fig. 3, the strip being clamped by these elements under the influence of the magnetic attraction acting between the spherical elements.
As shown in Fig. 3, an equal radius of curvature has been chosen for a spherical element and a pit. This is counteracting
<Desc / Clms Page number 7>
of a lateral displacement of the strips in a building with respect to each other. This effect can be further enhanced by roughening the exterior surface of the spherical elements and the surface of the pits.
In order to be able to make corner joints in a simple manner, the strip or plate-shaped elements can be provided with bent edges with a sufficient width for arranging the coupling pits 9 therein, or they can have a curved shape.
Of course, changes can be made to the playing and instructional means as discussed above and shown in the drawing without departing from the scope of the invention.