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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Baukasten, der aus Bauelementen
mit Magnetelementen und ferromagnetischen Kugeln besteht.
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Baukästen der
eingangs genannten Art sind insbesondere als Kinderspielzeug, Lehrspielzeug, zur
Herstellung von Ziergegenständen
oder für
Anwendungen in der Technik, beispielsweise zur Herstellung von Modellen
in der Architektur bestimmt.
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Aus
der WO 99/60583 A1 ist ein Baukasten bekannt, der Bauelemente in
Form von Plastikstangen mit zwei Permanentmagneten in den Enden
und ferromagnetische Kugeln umfaßt, die zwischen die endseitigen
Magnete zweier Bauelemente setzbar sind, um diese durch magnetische
Haftung lösbar miteinander
zu verbinden. Mit diesen Bau elementen können zwei- und dreidimensionale,
netzförmige Strukturen
verschiedener Gestaltung gebildet werden.
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Die
Strukturen aus stangenförmigen
und kugelförmigen
Teilen sind verhältnismäßig instabil,
deshalb werden verhältnismäßig starke
Permanentmagnete eingesetzt und ist zur Steigerung der magnetischen
Haltekräfte
in jeder Plastikstange zwischen den beiden Magneten ein kleiner
Stift aus Eisen bzw. Ferromagnetischem Material eingesetzt.
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Aus
der WO 03/063994 A1 ist ein Baukasten mit flächigen und/oder räumlichen
Bauelementen mit Magnetelementen in Ecken und/oder Seiten und ferromagnetischen
Kugeln bekannt, die zwischen Magnetelemente aneinandergesetzter
Bauelemente setzbar sind, um die Bauelemente durch magnetische Haftung
lösbar
miteinander zu verbinden.
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Aus
dem Dokument
DE 7225300
U1 ist ein Baukasten bekannt, welcher Stäbe sowie
Klemmen umfaßt,
mit denen die Stäbe
miteinander verbunden werden können.
In einer Ausführungsform
sind die Klemmen aus zwei miteinander verbundenen Halbzylinderschalen
gebildet, und die Stäbe
weisen Rundprofile auf.
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Dadurch,
daß der
Baukasten flächige und/oder
räumliche
Bauelemente umfaßt,
ist die Stabilität
der mit Hilfe dieser Bauelemente und mit ferromagnetischen Kugeln
geschaffenen Strukturen im Vergleich zu dem bekannten Baukasten
mit stabförmigen
Bauelementen und Kugeln erheblich verbessert. Dies ermöglicht es,
mit verhältnismäßig schwachen
Magneten auszukommen und zusätzliche
ferromagnetische Bauteile innerhalb der Bauelemente zu vermeiden.
Ferner wird der Aufbau besonders großer stabiler Struk turen begünstigt.
Zudem haben die flächigen
oder räumlichen
Bauelemente den Vorteil, daß sie
es ermöglichen
mehr oder weniger geschlossene Strukturen zusammenzustellen, was
den Spielreiz erhöht
und viele interessante Anwendungen ermöglicht. Zudem werden durch
den Einsatz weniger starker Magnetkräfte störende Magnetfelder vermieden, die
beispielsweise Kleinteile anziehen oder Uhren oder andere feinmechanische
Bauteile beeinträchtigen
können.
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Gemäß einer
Ausgestaltung umfaßt
der Baukasten mindestens ein verformbares Bauelement. Dieses Bauelement
ist vom Benutzer manuell oder mittels eines Werkzeuges verformbar.
Es kann sich insbesondere um ein plastisches oder elastisch verformbares
Bauelement handeln. Damit kann der Benutzer Strukturen bauen, die
das vorgegebene Raster der Bauelemente verlassen. Auch kann er mittels elastisch
verformbarer Bauelemente Spannungszustände in seine Strukturen einbeziehen.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Baukasten
zu schaffen, der weitere Bauelemente aufweist, um so den Spielanreiz
zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird durch einen Baukasten mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltung des Baukastens sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der
erfindungsgemäße Baukasten
hat mindestens ein flexibles Bauelement umfassend mehrere stabförmige Bauelemente
mit Magnetelementen an den Enden und eine bewegliche Verbindung
zwischen benachbarten stabförmigen
Bauelementen, die ein Schwenken und/oder Drehen eines stabförmigen Bauelementes
um die Längsachse
eines benachbarten stabförmigen
Bauelementes und/oder um eine gemeinsame Querachse mit dem benachbarten
stabförmigen
Bauelement ermöglicht,
und ferromagnetische Kugeln, die zwischen Magnetelemente aneinandergesetzter
flexibler Bauelemente und/oder stabförmiger Bauelemente und/oder
flächiger
Bauelemente und/oder räumlicher
Bauelemente setzbar sind, um die Bauelemente durch magnetischen
Haftung lösbar
miteinander zu verbinden.
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Die
bewegliche Verbindung kann auf unterschiedliche Weise ausgestaltet
sein. Erfindungsgemäß weist
die bewegliche Verbindung umfänglich umlaufende
Nuten benachbarter stabförmiger
Bauelemente und eine in diese eingreifende Klammer und/oder einen
in diese eingreifenden O-Ring auf. Die Klammer und/oder der O-Ring
greifen in die benachbarten Nuten ein und werden darin gehalten.
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Die
flexiblen Bauelemente umfassen mindestens zwei stabförmige Bauelemente,
die relativ zueinander um eine Längsachse
und/oder um eine Querachse schwenkbar bzw. drehbar sind. Ein flexibles
Bauelement kann eine Vielzahl stabförmiger Bauelemente umfassen,
die wie die Glieder einer Kette und/oder wie die Werkzeuge eines
Klappmessers bezüglich
einander beweglich sind. Bevorzugt sind die stabförmigen Bauelemente
starr ausgeführt.
Einbezogen ist die flexible Ausführung
der stabförmigen Bauelemente,
was den flexiblen Bauelementen zusätzliche Flexibilität verleiht.
Das flexible Bauelement ist aus stabförmigen Bauelementen einfach
herstellbar. Einbezogen sind starre Verbindungen zwischen einem
Teil der benachbarten stabförmigen
Bauelemente. Bevorzugt sind sämtliche
Verbindungen zwischen benachbarten stabförmigen Bauelementen bewegliche
Verbindungen. Zusätzlich
zu dem flexiblen Bauelement kann der Baukasten flächige und/oder
räumliche
Bauelemente umfassen. Die flächigen
Bauelemente erstrecken sich im wesentlichen in einer Fläche, wobei
sie jedoch eine verhältnismäßig geringe
Querausdehnung zu der Fläche
aufweisen. Die räumlichen
Bauelemente erstrecken sich erheblich in sämtlichen Raumrichtungen. Die
flächigen und/oder
räumlichen
Bauelemente können
geschlossene oder rahmenartig geöffnete
Bauelemente sein. Die flächigen
und räumlichen
Bauelemente und mögliche
Ausgestaltungen derselben sind in der WO 03/063994 A1 erläutert, die
insoweit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einbezogen
ist.
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Die
Magnetelemente können
in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer
Ausgestaltung, die vorteilhaft in die stabförmigen Bauelemente integrierbar
ist, sind die Magnetelemente ebenfalls stabförmig.
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Die
stabförmigen
Bauelemente können
in verschiedener Weise ausgestaltet sein. Sie haben ihre Haupterstreckung
entlang der Längsachse
und eine relativ geringe Erstreckung quer dazu. Dasselbe gilt für die stabförmigen Magnetelemente.
Gemäß einer
Ausgestaltung sind die stabförmigen
Bauelemente und/oder die Magnetelemente im wesentlichen kreiszylindrisch.
Kreiszylindrische stabförmige
Bauelemente sind eng umeinander schwenkbar bzw. drehbar. Kreiszylindrische
Magnetelemente sind in kreiszylindrische Bohrungen einpreßbar.
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Die
Magnetelemente sind auf unterschiedliche Weise an den Enden der
stabförmigen
Bauelemente fixierbar. Beispielsweise bilden sie die gesamten Enden
der stabförmigen
Bauelemente oder sind in Hohlräume
in den Enden eingesetzt. Die Befestigung der stabförmigen Bauelemente
kann ebenfalls auf unterschiedliche Weise erfolgen, insbesondere durch
Stoffschluß (z.B.
Kleben), Formschluß (z.B.
in einem zumindest teilweise geschlossenen Hohlraum) oder durch
Kraftschluß (z.B.
Preßsitz
in einem Hohlraum). Gemäß einer
Ausgestaltung haben die Magnetelemente einen Preßsitz in endseitigen Bohrungen
der stabförmigen
Bauelemente.
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Die
Erfindung bezieht ein, daß sämtliche stabförmigen Bauelemente
des flexiblen Bauelementes Magnetelemente aufweisen. Gemäß einer
Ausgestaltung weist das flexible Bauelement mindestens ein stabförmiges Bauelement
ohne Magnetelemente auf. Das stabförmige Element ohne Magnetelemente ist
grundsätzlich
an beliebiger Stelle des flexiblen Bauelementes plazierbar. Gemäß einer
Ausgestaltung ist das stabförmige
Bauelement ohne Magnetelemente zwischen Magnetelemente aufweisenden stabförmigen Bauelementen
angeordnet.
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Die
stabförmigen
Bauelemente sind aus verschiedenen Materialien herstellbar. Gemäß einer Ausgestaltung
sind die stabförmigen
Bauelemente aus Kunststoff und/oder Metall und/oder Holz.
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Gemäß einer
Ausgestaltung sind die stabförmigen
Bauelemente farbig und/oder schwarz und/oder weiß und/oder transparent und/oder
haben außen
eine Holzmaserung und/oder eine metallische Oberfläche.
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Einbezogen
ist die Ausführung
der beweglichen Verbindung zwischen benachbarten stabförmigen Bauelementen
als unlösbare
Verbindung. Gemäß einer
Ausgestaltung ist die bewegliche Verbindung zwischen benachbarten
stabförmigen
Bauelementen eine lösbare
Verbindung. Dies ermöglicht
ein Zusammensetzen flexibler Bauelemente aus einer beliebigen Anzahl
stabförmiger
Bauelemente und ein Zerlegen der flexiblen Bauelemente in stabförmige Bauelemente,
um diese erneut zu flexiblen Bauelementen zusammenzusetzen. Die
stabförmigen
Bauelemente können
auch einzeln über
ferromagnetische Kugeln mit flexiblen und/oder flächigen und/oder
räumlichen
Bauelementen zusammengesetzt zu werden.
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Die
Nuten bzw. die Klammer bzw. der O-Ring sind gemäß einer Ausgestaltung so bemessen,
daß die
Klammer und/oder der O-Ring nicht von außen über die Nut hinaussteht. Dies
vermeidet störende Kanten.
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Gemäß einer
Ausgestaltung haben die Nuten eine Breite, die ein Eingreifen zweier
Klammern und/oder O-Ringe in dieselbe Nut ermöglicht. Dies begünstigt das
Verketten einer Vielzahl stabförmiger Bauelemente.
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Einbezogen
in die Erfindung ist eine einzige bewegliche Verbindung zwischen
benachbarten stabförmigen
Bauelemente, die ein Schwenken eines stabförmigen Bauelementes um die
Längsachse
eines benachbarten stabförmigen
Bauelementes ermöglicht.
Einbezogen sind auch mehrere solcher beweglicher Verbindungen zwischen
zwei benachbarten stabförmigen
Bauelementen. Gemäß einer
Ausgestaltung sind in der Nähe
beider Enden der benachbarten stabförmigen Bauelemente solche bewegliche
Verbindungen vorhanden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist die Klammer aus Draht und/oder gestanzt.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist der O-Ring aus einem gummielastischen Material,
insbesondere aus Gummi.
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Gemäß einer
Ausgestaltung weist die bewegliche Verbindung quer durch benachbarte
stabförmige
Elemente hindurchverlaufende Bohrungen und eine in dieser angeordnet
Achse oder Welle auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein relatives Schwenken
oder Drehen benachbarter stabförmiger Bauelemente
um eine gemeinsame Querachse.
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Gemäß einer
Ausgestaltung weist die bewegliche Verbindung quer durch benachbarte
stabförmige
Bauelemente hindurch verlaufende Bohrungen und einen darin angeordneten
und endseitig gegen ein Herausziehen aus den Bohrungen gesicherten
Faden auf. Der in den Bohrungen geführte und gehaltene Faden ist
ein flexibles Element zwischen benachbarten stabförmigen Bauelementen.
Diese Ausgestaltung ermöglicht
ein relatives Schwenken oder Drehen benachbarter stabförmiger Bauelemente
um die Längsachse
und/oder um eine gemeinsame Querachse. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Faden
elastisch, wodurch eine weitere Flexibilität der beweglichen Verbindung
gegeben ist, insbesondere in Richtungen der Bohrungen benachbarter
Bauelemente. Der Faden ist endseitig bzw. durch Verdickungen oder
Festknoten oder anderweitiges Befestigen an den stabförmigen Elementen
gegen ein Herausziehen aus den Bohrungen gesichert.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist mindestens eine bewegliche Verbindung zwischen
benachbarten stabförmigen
Bauelementen in der Nähe
der Enden oder etwa in der Mitte zwischen den Enden der stabförmigen Bauelemente
angeordnet. Z. B. ist die bewegliche Verbindung mit Nuten und Klammer und/oder
O-Ring und/oder die bewegliche Verbindung mit Bohrungen und Faden
an mindestens einem Ende oder etwa in der Mitte zwischen den Enden
angeordnet. Bevorzugt ist sie an beiden Enden vorhanden. Ein gewisser
Abstand an den Enden ist einbezogen, insbesondere damit die bewegliche
Verbindung nicht mit direkt an den Enden angebrachten Magnetelementen
kollidiert. Die bewegliche Verbindung mit Bohrungen und Faden oder
Achse oder Welle grundsätzlich
in Längsrichtung
an beliebiger Stelle der benachbarten stabförmigen Bauelemente anbringbar,
insbesondere in der Nähe
eines Endes oder in der Mitte zwischen den Enden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnung von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
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1a und
b ein stabförmiges
Bauelement in der Draufsicht (1a) und
mit angesetzten ferromagnetischen Kugeln im Längsschnitt (1b);
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2a bis
c eine Klammer aus Draht in der Vorderansicht (2a),
eine Klammer aus Draht mit einem anderen Öffnungswinkel in der Vorderansicht (2b)
und eine gestanzte Klammer in der Vorderansicht (2c);
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3a und
b ein flexibles Bauelement umfassend mehrere stabförmige Bauelemente
mit angesetzten ferromagnetischen Kugeln in der Draufsicht (3a)
und ein flexibles Bauelement umfassend eine geringere Anzahl stabförmiger Bauelemente
mit angesetzten ferromagnetischen Kugeln in der Draufsicht (3b);
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4 Klammer
gemäß 2a angebracht an
zwei stabförmigen
Bauelementen gemäß 1 in einem vergrößerten Querschnitt;
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5a bis
c ein quadratisches plattenförmiges
Bauelement in der Draufsicht (5a), in
der Seitenansicht (5b) und in der Vorderansicht (5c).
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Bei
der nachfolgenden Erläuterung
verschiedener Ausführungsbeispiele
sind einander entsprechende Merkmale mit denselben Bezugsziffern
versehen.
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Gemäß 1 hat ein stabförmiges Bauelement 1 einen
im wesentlichen kreiszylindrischen Körper 2. Dieser hat
in einem kurzen Abstand von seinen beiden Enden am Umfang zwei umlaufende
Nuten 3, 4. Ferner hat er von den Enden ausgehende
Sackbohrungen 5, 6 auf seiner Längsachse.
Diese erstrecken sich bis über
den die Nuten 3, 4 enthaltenden Querschnitt in
den Körper 2 hinein.
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Der
Körper 2 ist
beispielsweise aus Kunststoff gespritzt oder durch spanende Bearbeitung
aus Holz oder Metall hergestellt.
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In
die Sackbohrungen 5, 6 sind Magnetelemente 7, 8 eingesetzt.
Diese sind ebenfalls im wesentlichen kreiszylindrisch. Sie sind
z.B. durch Einkleben oder Einpressen im Körper 2 fixiert. Im
Beispiel sind die Magnetelemente 7, 8 Permanentmagnete.
Vorzugsweise sind sie im Körper 2 so
angeordnet, daß sie
mit ungleichnamigen Polen, d.h. mit Nord- und Südpolen, einander zugewandt
sind.
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Ferromagnetische
Kugeln 9, 10 sind an die Enden des stabförmigen Bauelementes 1 angesetzt, wo
sie durch magnetischen Haftung lösbar
an den stabförmigen
Bauelementen 1 fixiert sind.
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Gemäß 2a hat
eine Klammer 11 aus federndem Stahldraht zwei mit ihren
Zentren voneinander beabstandete Aufnahmen 12, 13 für Ringnuten 3, 4.
Die Aufnahme 12 wird von einem Abschnitt des Drahtes umgrenzt,
der einen zu etwa 2/3 geschlossenen Ring bildet. Mit der Öffnung dieses
Rings sind einteilig zwei weitere Abschnitte des Drahtes verbunden,
die die Aufnahme 13 umgrenzen. Zwischen den äußeren Enden
dieser Abschnitte ist eine nach außen gerichtete Öffnung 14 vorhanden.
Im Beispiel ist zwischen dem Zentrum der Aufnahme 13 und
den beiden freien Enden des Drahtes ein Öffnungswinkel von 90° vorhanden.
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Die
Klammer 11' unterscheidet
sich von der vorbeschriebenen dadurch, daß an der Öffnung 14' der Öffnungswinkel
120° beträgt.
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Eine
gestanzte Klammer 11'' gemäß 2c hat
zwei an der Basis 15 verbundene C-förmige Abschnitte, die Aufnahmen 12'', 13'' umgrenzen,
welche in entgegengesetzte Richtungen weisende Öffnungen 14'', 14''' aufweisen.
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Gemäß 3a sind
mehrere stabförmige Bauelemente 1 durch
Klammern 11 miteinander zu einem flexiblen Bauelement 16 verbunden.
Jede Klammer 11 ist in zwei Nuten 3 oder 4 zweier
benachbarter stabförmiger
Bauelemente 1 eingesetzt. In die Nuten 3, 4 der
beiden außen
liegenden stabförmigen Bauelemente 1 greift
nur jeweils eine Klammer 11 ein. In die Nuten 3, 4 jedes
dazwischenliegenden stabförmigen
Bauelementes 1 greifen zwei Klammern 11 von verschiedenen
Seiten ein, die dieses stabförmige
Bauelement 1 mit zwei benachbarten stabförmigen Bauelementen 1 verbinden.
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Somit
ist das flexible Bauelement 16 aus parallelen stabförmigen Bauelementen 1 gebildet,
die in der Nähe
ihrer Enden durch Klammern 11 gelenkig miteinander verbunden
sind, so daß sie
eine Art Gliederkette bilden. Jedes stabförmige Bauelement 1 ist um
die Längsachse
jedes benachbarten stabförmigen
Bauelementes 1 schwenkbar bzw. drehbar, so daß das flexible
Bauelement 16 eine erhebliche Flexibilität quer zur
Zeichenebene aufweist.
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Mindestens
die beiden äußeren stabförmigen Bauelemente 1 des
flexiblen Bauelementes 16 haben in den Enden Magnetelemente 7, 8 an
die magnetisch haftend ferromagnetische Kugeln 9, 10, 9', 10' ansetzbar sind.
Die zwischenliegenden stabförmigen
Bauelemente 1 sind mit oder ohne Magnetelementen 7, 8 ausgeführt.
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Ein
anderes flexibles Bauelement 16', das nur vier stabförmige Bauelemente 1 aufweist,
im übrigen
jedoch wie das flexible Bauelement 16 aufgebaut ist, ist
in 3b gezeigt.
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Die 4 veranschaulicht
den Sitz der Klammer 11 in den Nuten 3, 4 benachbarter
stabförmiger
Bauelemente 1 der flexiblen Bauelemente 16, 16'. Die Abmessungen
der Nuten 3, 4 bzw. Klammern 11 sind
so gewählt,
daß die
Klammern 11 nicht über den
Umfang der Körper 2 hinausstehen
und daß zwei Klammern
in jede Nut 3, 4 hineinpassen.
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Zusätzlich oder
statt der Klammern 11 können
die Klammern 11' bzw. 11'' zum Einsatz kommen. Die Klammern 11' sind aufgrund
ihres größeren Öffnungswinkels
einfacher befestigbar und lösbar
als die Klammern 11. Das Aufsetzen der Klammern 11', 11'' auf die benachbarten stabförmigen Bauelemente 1 erfolgt
jeweils in einer Verlagerungsrichtung. Die Klammern 11'' werden jeweils in verschiedenen
Richtungen auf benachbarte stabförmige
Bauelemente 1 aufgesetzt bzw. davon gelöst. Eine besonders einfache
Verbindung wird durch O-Ringe aus einem gummielastischen Material
hergestellt, die jeweils in die Ringnuten 3 oder 4 benachbarter
stabförmiger
Bauelemente 1 eingreifen.
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Der
Anwender kann die flexiblen Bauelemente 16 mit weiteren
flexiblen Bauelementen 16, die identisch oder mit einer
anderen Anzahl stabförmiger
Bauelemente 1 bestückt
sind, über
ferromagnetische Kugeln 9, 10 lösbar verbinden,
um Strukturen herzustellen.
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Ferner
ist es möglich,
einzelne stabförmige Bauelemente 1 mit
flexiblen Bauelementen 16, 16' lösbar zu verbinden.
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Der
Anwender kann flexible Bauelemente 16 mit einer beliebigen
Anzahl stabförmiger
Bauelemente 1 mit Hilfe von Klammern 11 herstellen.
Das Verbinden der Klammern 11 mit den stabförmigen Bauelementen 1 bzw.
das Lösen
der Klammern 11 von den stabförmigen Bauelementen 1 kann
mit Hilfe geeigneter Werkzeuge (z.B. Zangen) erfolgen.
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Ferner
ist es möglich,
die flexiblen Bauelemente 16 über ferromagnetische Kugeln 9, 10 mit stabförmigen Bauelementen 1 und/oder
mit flächigen und/oder
räumlichen
Bauelementen zu verbinden, beispielsweise wie in der 5 gezeigt. Dieses flächige Bau element 17 hat
einen quadratischen, plattenförmigen
Körper 18,
der an den vier Ecken jeweils eine kleine Anschrägung 19 im Winkel
von 45° zu den
Rändern
aufweist.
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Ferner
ist in jeder Ecke ein Magnetelement 20 in Form eines kleinen
zylindrischen Permanentmagneten eingesetzt. Die Achsen der Magnetelemente 20 fallen
genau in die Winkelhalbierenden der die Ecken begrenzenden Ränder des
plattenförmigen
Körpers 18 bzw.
sind auf das Zentrum des plattenförmigen Körpers 18 ausgerichtet.
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Die
Magnetelemente 20 sind an benachbarten Ecken mit ungleichnamigen
Polen nach außen gerichtet.
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Ferner
hat der plattenförmige
Körper 18 an den
Rändern
beidseitig eine umlaufende Fase 21 oder Rundung.
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Das
flächige
Bauelement 17 ist so bemessen, daß der Abstand der Zentren an
die Bauelemente anzusetzender ferromagnetischer Kugeln 9, 10 dem
Abstand der Zentren zweier an verschiedene Enden eines stabförmigen Elementes 1 angesetzter Kugeln
entspricht. Ferner entspricht dieser Abstand einem ganzzahligen
Vielfachen des Abstandes der Mittelachsen zweier benachbarter stabförmiger Bauelemente 1 der
flexiblen Bauelemente 16, 16' entspricht. Auf diese Weise ist
sichergestellt, daß flexible
Bauelemente 16, 16' und
flächige
Bauelemente 17 über
ferromagnetische Kugeln 9, 10 lösbar miteinander
verbunden werden können.
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Weitere
flächige
und räumliche
Bauelemente, die über
ferromagnetische Kugeln 9, 10 mit flexiblen Bauelementen 16, 16' und/oder stabförmigen Bauelementen 1 verbindbar
sind, sind in der WO 03/063994 A1 beschrieben. Die diesbezüglichen Ausführungen
sind in die vorliegende Anmeldung einbezogen.