CN215895773U - 板形模块化构造构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于模块化构造系统的板形模块化构造元件，该板形模块化构造元件包括支撑安装板的框架，其中框架包括模块化构造系统的模块化联接元件，并且其中安装板包括分布在安装板上的多个开口，其中多个开口包括优选不同的细长开口。板形模块化构造元件用于教育模块化构造系统，因此提供了一种特别容易直观但可靠的教育构造系统，用于将外部部件特别是计算机和电子板与物理材料集成在比如教育构建物中。

Description

板形模块化构造构件

技术领域

本实用新型一方面涉及模块化构造系统的板形模块化构造元件。另一方面，本实用新型涉及包括这种板形模块化构造元件的模块化构造系统。

背景技术

学习系统、机器人构造套件和所谓的制造者套件是已知的，它们可以向用户提供各种功能，然而，这些功能代表有限数量给定项目的有限构造套件，或者这些功能非常复杂，因此仅高级用户可以访问，并且从长远来看是有趣的以及有洞察力的。

这些问题通过具有增强功能的模块化构造系统得到部分解决，即通过如从传统的模块化构造系统中已知的简单模块化构造元件(比如梁、板、砖、桩、连接器、齿轮等)与功能性模块化构造元件(比如照明元件、马达/致动器、传感器)以及可编程处理器单元(其也可以与外部设备数字连接，例如用于编程或远程控制)的组合。这种具有增强功能的模块化构造系统已经在游戏环境中证明了其价值，尤其是因为它们有助于简单功能性模块化构造元件之间的可靠但容易拆卸的机械连接，并且因为功能性模块化构造元件彼此适配以提供积极刺激的用户体验。

然而，在某些情况下，在游戏或教育环境中，结合模块化构造元件使用外部部件的功能(比如来自制造者套件)也是合乎需要的。因此，需要以简单的方式将外部部件与模块化构造元件相结合。

在相关的学习和教学环境中，也可能需要将外部部件与模块化构造元件相结合。例如，教学机构可能拥有不同的系统和部件，因此可能需要尽可能灵活地使用所有可用的手段，以便实现特定教学目标。在自己的印刷电路板上开发简单的电路并将其与现有的学习系统相结合也是可取的。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是以简单的方式促进模块化构造系统的模块化构造元件与外部部件的组合。

在一方面，板形模块化构造元件用于包括适于通过模块化联接元件可拆卸地彼此连接的模块化构造元件的模块化构造系统。因此，另一方面，本实用新型的目的通过本文公开的模块化构造系统的实施例来解决，该模块化构造系统除了包括其他模块化构造元件之外还包括这种板形模块化构造元件。这种模块化构造系统在教育环境中可能特别有用。因此，在特定方面，本实用新型的目的通过模块化构造系统来解决，其中模块化构造系统是包括模块化构造元件的模块化教育系统，模块化构造元件包括如本文公开的板形模块化构造元件。

应当注意的是，术语模块化构造元件和模块化构造系统并不将所公开和要求保护的板形模块化构造元件的使用限制于游戏环境中的应用。如本文进一步公开，板形模块化构造元件在教育环境中特别有用，其中计算机和电子板与物理构建物的集成很重要。

根据一实施例的板形模块化构造元件具有承载安装板的框架，其中框架包括模块化构造系统的模块化联接元件，并且其中安装板包括分布在安装板上的多个开口。

根据有利实施例，这种用于具有可以通过模块化联接元件可拆卸地彼此联接的构造元件的模块化构造系统中的板形模块化构造元件包括框架，该框架限定板平面并且包括与模块化构造系统兼容的模块化联接元件。

根据本实用新型的实施例，板形模块化构造元件还具有由框架在平行于板平面的平面中支撑的安装板，其中安装板包括分布在安装板上的多个开口，其中多个开口包括细长开口。

通过以这种方式配置板形模块化构造元件，实现了游戏、学习和建造的附加选项，因为通过简单地将部件安装到根据本实用新型实施例的板形模块化构造元件的安装板上，从而有可能将各种外部部件集成到模块化构造系统中，就好像它们是模块化构造系统的模块化构造元件一样。因此，外部部件可以毫无困难且精确地与模块化构造系统的其他模块化构造元件联接在一起，并且因此可以集成在由模块化构造元件构成的模型中。

术语“外部”在这里被理解为相对于模块化构造系统在外部，例如通常是印刷电路板组件和类似功能部件，它们通常不是模块化构造系统的元件，并且因此也不包括与模块化构造系统兼容的联接元件。

根据本实用新型实施例的板形模块化构造元件特别适合于安装各种所谓的单板计算机、具有数字I/O的微控制器板等且因此将它们集成到模块化构造系统中。本实用新型还便于容易地安装全部或部分的印刷板组件(比如扩展板或完全自制板)且将它们模块化集成到模块化构造系统中，扩展板或完全自制板都可以具有不同的尺寸，并且如果适用的话具有不同的安装布置。

因此，本实用新型的实施例提供了特别容易直观但可靠的教育解决方案，其允许将计算机和电子板与物理材料相结合在比如教育构建物中。

术语“细长开口”在这里是指在第一方向上(开口的横向方向)具有第一最小尺寸的开口，第一最小尺寸小于在不同于第一方向的第二方向上(开口的纵向方向)的第二最大尺寸。通常，第一尺寸与要使用的紧固元件相匹配，例如最小尺寸的尺寸设计成对应于装配螺钉。这种细长开口将紧固元件限制在孔的纵向方向上的连续位移。

通过在安装板中提供多个开口来实现接收外部部件所需的多样性，这些开口不仅适用于特定类型的外部部件。代替地，安装板中的多个开口的布置允许以通用的方式安装任意种类的外部部件，或者至少尽可能多种类的不同类型的外部部件。

根据有利实施例，安装板至少具有第一组开口和第二组开口，其中第一组中的开口不同于第二组中的开口。每组可以包括至少一个、优选至少两个或更多个形状相同的开口。优选地，安装板中的多个开口因此包括不同的开口，特别是不同的细长开口。不同的细长开口可以在定向和/或尺寸上不同。例如，具有相同尺寸的细长开口可以以不同的定向布置在安装板上。两个不同细长开口的纵向方向之间的角度可以逐步变化，比如以10度、15度、30 度、45度或90度的步长变化。根据有利实施例，不同定向的细长开口相对于彼此成直角布置。不同的细长开口(例如具有相同的宽度)的长度也可以不同。这可以有利地与细长开口的不同定向相结合，从而提供几乎通用的安装可能性。

模块化联接元件与模块化构造系统的联接元件兼容，因此可以用于联接到模块化构造系统的模块化构造元件。因此，具有模块化联接元件的模块化构造元件也是模块化构造系统的一部分，或者至少与其兼容。通常，模块化联接元件布置成使得它们允许根据模块化构造系统的模块化网格进行联接。

平行于板形模块化构造元件的板平面的方向在下文中也称为水平。指出板平面的方向，特别是垂直于板平面的方向，在下文中也称为竖直。

优选地，多个开口进一步包括圆形开口。圆形开口可以用单个横向尺寸来描述。从广义上讲，这种“圆形”开口也可以由多边形来定义。通常，这样的多边形是正多边形。然而，也可以设想这些开口的不同形状的圆周边缘，其唯一地限定直径对应于通过至少三个切点的最小尺寸的内圆的位置。

有利地，圆形开口的直径对应于安装板中开口的最小尺寸。更有利地，最小尺寸对应于用于将外部部件安装到安装板上的紧固元件的直径。如果开口是细长的，并且在所有方向上，如果开口是本文所定义的圆形，则这种开口防止穿过开口并具有对应于横向方向上的最小尺寸的直径的紧固元件的位移。有利地，圆形开口的最小尺寸等于细长开口的最小尺寸。更有利地，安装板中用于安装外部部件的所有开口具有相同的最小尺寸。

更有利地，细长开口包括沿第一方向定向的第一细长开口以及沿与第一方向正交的第二方向定向的第二细长开口。根据有利实施例，第一细长开口沿着框架的纵向方向定向，第二开口沿着框架的横向方向定向。优选地，框架的纵向(纵)方向平行于优选矩形框架的长边，框架的横向(横)方向平行于优选矩形框架的短边。更有利地，布置在安装板上纵向和横向延伸线上的圆形开口与也沿着相应线布置的细长开口交替。

更有利地，安装板位于板形模块化构造元件的前侧，与框架齐平对准。更有利地，安装板在板形模块化构造元件的后侧，相对于框架在竖直方向上凹陷。

更有利地，框架在其边缘处沿周向包围安装板。框架由框架元件形成，在安装板的周边包围安装板。因此，框架优选是封闭的。更有利地，板形模块化构造元件具有矩形轮廓。有利地，框架包括两个平行的纵向梁，纵向梁通过两个平行的横向梁彼此连接，横向梁相对于纵向梁的方向垂直延伸。由梁状框架元件形成的封闭框架提供特别好的刚度，同时允许容易地将板形模块化构造元件集成在由模块化构造系统的元件构成的模型中。

更有利地，模块化联接元件根据模块化构造系统的模块化网格以周期性方式布置在框架上。更有利地，框架具有模块化联接元件，其配置用于沿竖直方向的根据模块化构造系统的连接。更有利地，框架具有模块化联接元件，其配置用于沿水平方向的根据模块化构造系统的连接。优选地，这些模块化联接元件形成为用于插接连接的母插座，比如通过接合或穿过母插座的栓、杆或类似元件。安装板优选地配置成使得插接连接在水平方向上的穿透深度由此被限制到框架元件的厚度/宽度。

在本实用新型的另一方面，提供了一种具有多个模块化构造元件的模块化构造系统，每个模块化构造元件包括模块化联接元件，由此模块化构造元件可以根据模块化构造系统的模块化网格可拆卸地彼此连接，以形成模块化构造模型。根据本实用新型，多个模块化构造元件包括至少一个根据本文公开的任一实施例的板形模块化构造元件，从而在模块化构造系统中实现相应的优点。因此，根据本实用新型的模块化构造系统的实施例提供了特别容易直观但可靠的教育构造系统，其允许将外部部件(特别是计算机和电子板)与物理材料组合在比如教育构建物中。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本实用新型和本实用新型的其他优点，其中附图示出了：

图1是根据一实施例的板形模块化构造元件的透视图；

图2是根据图1的板形模块化构造元件的前视图；以及

图3是沿根据图1和图2的板形模块化构造元件的线III-III的横截面侧视图。

具体实施方式

参照附图中的图1-图3，根据一实施例的板形模块化构造元件100包括由梁状框架元件110a、110b、110c、110d形成的封闭框架110，并且限定了板平面的定向。框架110具有矩形轮廓。框架110包括两个平行的纵向梁 110b、110d，它们通过两个平行的横向梁110a、110c彼此连接，横向梁110a、 110c垂直于纵向梁110b、110d的方向延伸。因此，由梁状框架元件110a、 110b、110c、110d形成的封闭框架110增强板形模块化构造元件100的刚度。板形模块化构造元件100用于模块化构造系统中。因此，板形模块化构造元件100有利于模块化构造系统，其提供了特别容易直观但可靠的教育构造系统，该系统将外部部件(特别是计算机和电子板)与物理材料一起集成在比如教育构建物中。

框架元件110a-d且因此框架110具有模块化联接元件111、112、113，其根据兼容模块化构造元件的模块化网格来布置。合适的模块化网格包括例如模块化联接元件111、112、113的周期性布置，用于插接连接，该插接连接可以由儿童玩耍容易地建立和拆卸。合适的模块化构造系统例如从欧洲专利EP1246677B1、从LEGO TECHNIC系列的产品或从LEGO教育系列的学习套件中已知。举例来说，图1-图3中所示的联接元件111、112、113形成为贯穿的插座，并且允许使用闩锁栓或杆和夹紧衬套接合或穿过这些插座来进行插接连接。

更有利地，模块化联接元件配置成三维正交网格构造。有利地，模块化构造系统的模块化联接元件布置在框架上，使得第一联接元件111、113配置成用于在平行于板平面的至少一个水平方向上的根据模块化构造系统的插接连接，并且第二联接元件112配置成用于在正交于板平面的竖直方向上的根据模块化构造系统的连接。更有利地，联接元件配置成用于在至少两个不同的水平方向上特别是在两个正交的水平方向上的插接连接。例如，模块化联接元件111允许与框架110的纵向梁即框架元件110b、110d水平插接连接。相应地，模块化联接元件113允许与框架110的横向梁即框架元件 110a、110c水平插接连接。最后，竖直定向的模块化联接元件112允许与框架110的所有部分竖直插接连接。

框架110支撑横跨框架110的开口的安装板120。安装板120具有多种多样的开口121、122、123，允许通过紧固元件在其上安装任意的印刷电路板。通常，这些紧固元件是直径为几毫米的螺母和螺栓，比如在1-4mm的范围内，或者在2-3mm的范围内。当然，其他类型的合适紧固元件也是可以想到的，比如闩锁、插塞或夹紧元件。开口121、122、123根据要使用的紧固元件来确定尺寸，其中开口121、122、123的最小尺寸适于外部电子部件的紧固元件的直径。在一些实施例中，开口121、122、123的最小尺寸在 1-4mm的范围内，或者在2-3mm的范围内。

多个开口121、122、123包括圆形开口121和细长开口122、123。有利地，圆形开口的直径等于开口121、122、123的最小尺寸。细长开口122、 123各自在细长孔的横向方向上具有宽度，在沿着细长孔的方向上具有长度。有利地，细长开口的宽度等于开口121、122、123的最小尺寸。细长开口122、123的长度可以变化到开口的最大尺寸，该最大尺寸大于最小尺寸。例如，最大尺寸可能是最小尺寸的五倍或十倍。

根据有利实施例，如在图1和图2中最佳看到，细长孔沿平行于纵向梁110b、110d的纵向方向以及平行于横向梁110a、110c的横向方向布置。更有利地，圆形开口121在纵向和横向线上与细长开口122、123交替。圆形细长开口121、122、123的这种布置允许安装各种典型的矩形印刷电路板，这些印刷电路板通常还具有布置在其角部的紧固孔。然而，实际上任意形状的印刷电路板、没有合适紧固孔的板和/或合适紧固孔不可接近的板可以容易地安装在这种开口布置上。例如，这种板可以在水平和/或竖直方向上在其边缘被夹紧，比如通过穿过邻接板边缘的开口的螺钉，并由例如合适的支架、垫圈和/或螺母固定。圆形开口121为相对于框架110特别是相对于布置在框架110上的模块化联接元件111、112、113安装印刷电路板提供了明确的参考点。在一实施例中，例如如图2所示，选定的圆形开口居中地布置在框架 110的相对侧上的联接元件111、112、113之间的连接线上，其中连接线平行于由联接元件111、112、113限定的模块化网格的线。例如，如图2所示，选定的圆形开口121居中地布置在连接相对的框架元件110a/110c、110b/110d 上的联接元件111、112且垂直于相应的框架元件110a/110c、110b/110d延伸的线上。

沿纵向方向和横向方向设置的细长形开口122、123允许其余安装点连续地适应任意形状的板的尺寸。通过这种组合，尽管可以灵活地安装任意形状的板，也可以以简单且可重复的方式精确地安装具有相同布局的板，如果需要的话，甚至可以相对于兼容的模块化构造系统的高精度生产的模块化网格进行对准。

这有助于将任意电子电路板以及任意可配置和/或可编程功能集成到模块化构造系统中。因此，模块化构造系统的各种可能性可以任意扩展，同时保持模块化构造系统的所有优点，用于功能模型的快速和创造性开发和修改。

根据本实用新型实施例的板形模块化构造元件100允许兼容模块化构造系统的模块化构造元件与高功能外部部件的灵活组装，比如计算机板、微处理器、电子控制单元、可编程电路、电气和电子功能部件等，特别是如果这些外部部件作为印刷电路板组件提供的话。然而，也可以集成更简单的外部部件。基于更简单功能部件的合适外部部件的示例是马达和致动器、传感器、开关、灯、显示器、扬声器或类似功能的电子部件。

此外，由于模块化构造系统中所谓的外部部件的集成，提供了与模块化构造系统的电子和其他功能元件的简单组合，例如在由模块化构造系统的元件构成的同一个模型内。

形成可靠且可快速拆卸的机械连接对于教学环境中的用户体验也是决定性的，因此对于成功的学习也是决定性的。板形模块化构造元件100还提供了这样的用户体验，即其在依赖于不同类型的电子和其他功能部件时促进学习。本实用新型的重要优点是，在教学环境中的用户体验不应该以模型构建过程为目标，而是应该在开发过程中适应快速组装和修改，并且如果需要，解决与教育任务相对应的功能原型的问题。由于这种模块化构造系统可以提供可靠且精确的机械连接，本实用新型还便于在进一步开发成更复杂的构建物期间外部部件的永久集成。因此，本实用新型还促进了高级学习项目的逐步建立。

根据有利实施例，安装板120的前侧表面位于板形模块化构造元件100 的前侧101，与框架110的前侧边缘齐平对准。因此，板形模块化构造元件 100也适用于外部部件，其中板至少在一个水平方向上延伸超过板形模块化构造元件100的尺寸。此外，该实施例还确保容易接近外部部件板上的连接器、接口和控制元件，比如USB连接器、电源连接器、网络连接器、通用和专用I/O端口、开/关开关、配置开关、复位按钮等，特别是当这些布置在侧向方向时。

有助于外部部件与模块化构造系统的模块化网格精确且可重复对准的引导元件也可以由模块化构造系统的元件构成，并且通过联接元件111、112、 113直接附接到板形模块化构造元件100，与其正确对准。为此，竖直联接元件112具有特别的优点，因为它们便于以特别简单的方式附接这种引导元件。如上所述，用于安装外部部件的另外的安装点则可以通过细长开口122、 123容易地适应外部部件的板的尺寸。

根据另一有利实施例，安装板120的后侧表面位于板形模块化构造元件 100的后侧102，该后侧102相对于框架110的后侧边缘凹陷，使得用于沿竖直方向安装外部部件的紧固元件不会在后侧102处突出超过框架110的边缘。更有利地，安装板120在竖直方向上比相应的框架110薄，使得前侧101 处的安装板120与框架110齐平对准，且在后侧102相对于框架110凹陷。此外，周向封闭的框架110在这里也是优点，因为尽管安装板120相对较薄且穿孔较多，但它确保了板形模块化构造元件100的足够刚度。

然而，也可以想到的是，具有凹陷的后侧102的板形模块化构造元件100 可以“颠倒”使用，即在安装板120的相对于框架110凹陷的后侧表面上安装框架110内的外部部件。除其他外，在这种颠倒使用中，框架110为安装在其中的部件提供保护。更有利地，安装板120相对于框架110的凹部由此被定尺寸为使得水平插接连接被限制到框架元件110a、110b、110c、110d。因此，例如实现了安装在框架110内的后侧102上的部件不会被连杆损坏，连杆可能会无意中在水平方向上被推动穿过连接插座111、113。

附图标记列表

100板形模块化构造元件

101前侧

102后侧

110框架

110a、c框架元件(横向梁)

110b、d框架元件(纵向梁)

111、113模块化联接元件(水平)

112模块化联接元件(竖直)

120安装板

121开口(圆形)

122、123开口(细长)

Claims (12)

1.一种用于模块化构造系统的板形模块化构造元件(100)，包括适于通过模块化联接元件可拆卸地彼此连接的模块化构造元件，其中板形模块化构造元件(100)包括限定板平面的框架(110)，框架(110)包括根据模块化构造系统的模块化联接元件(111、112、113)，其特征在于，所述板形模块化构造元件(100)还包括由框架(110)在平行于板平面的方向上支撑的安装板(120)，所述安装板(120)包括分布在安装板(120)上的多个开口(121、122、123)，其中多个开口(121、122、123)包括细长开口(122、123)。

2.根据权利要求1所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述多个开口(121、122、123)还包括圆形开口(121)。

3.根据权利要求2所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述圆形开口(121)的直径是开口(121、122、123)的最小尺寸。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述细长开口(122、123)包括定向在第一方向上的第一细长开口和定向在不同于第一方向的第二方向上的第二细长开口(123)。

5.根据权利要求4所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述第二方向正交于所述第一方向。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述板形模块化构造元件(100)的前侧(101)上的安装板(120)与所述框架(110)齐平对准。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述板形模块化构造元件(100)的后侧(102)上的安装板(120)相对于所述框架(110)在竖直方向上凹陷。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述框架(110)在其边缘处沿周向包围安装板(120)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述模块化联接元件(111、112、113)根据所述模块化构造系统的模块化网格以周期性布置的方式布置在所述框架(110)上。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述框架(110)包括模块化联接元件(112)，用于沿竖直方向的根据所述模块化构造系统的连接。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的板形模块化构造元件，其特征在于，所述框架(110)包括模块化联接元件(111、113)，用于沿水平方向的根据所述模块化构造系统的连接。

12.一种包括多个模块化构造元件的模块化构造系统，每个模块化构造元件包括模块化联接元件，由此模块化构造元件可以根据模块化构造系统的模块化网格可拆卸地彼此连接以形成构造模型，其特征在于，至少一个模块化构造元件是根据权利要求1-11中任一项所述的板形模块化构造元件(100)。

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