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Die Erfindung betrifft einen Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern aus ebenflächig begrenzten Teilen in Form eines Dreiecks, eines Vierecks oder eines Vielecks mit einer Hilfsvorrichtung zum Bau einer trennbaren Gelenkverbindung zwei oder mehrerer Teile oder Figuren miteinander, bestehend aus einer Öffnung an jeder Seite der Drei- , Vier- oder Vieleckteile und einem Verbindungselement in Form z.B. einer ebenen Spirale, durch welche die ebene Spirale angegriffen und in der Öffnung der Teile ein- oder ausgebaut werden kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung kann als ein Spielzeugbaukasten, als räumliches Puzzle, als Lehrmittel für die Darstellung von einfachen und komplizierten dreidimensionalen geometrischen Figuren, als Bausatz für Dekorationselemente oder als Werbeartikel gebraucht werden und könnte als Förderung der Kreativität der Kinder und eine wunderschöne Bastelbeschäftigung für alte Menschen verwendet werden.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2004 039 077 B3 ist beispielweise ein Konstruktionssatz zum Bau von zusammengesetzten trennbaren 2-D - und 3-D - Figuren bestehend aus Dreieckteilen, Viereckteilen, n-Eckteilen, Leisten, Ringen und Federklammern bekannt. Die Federklammern bildet mit den an jeder Seite der Drei-, Vier- oder Vieleckteile und auch an der äußeren Längsseite der Leisten aufgebauten Konstruktionselementen von zwei nebeneinander liegenden Seiten der Teile oder Leisten eine durch ein Gelenk bewegliche und trennbare Verbindung der Teile oder Figuren.
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Nachteilig ist, dass an jede Kante der Teile oder der 3-D-Figuren nur zwei weitere Kanten von anderen Teilen oder von anderen 3-D-Figuren trennbar und gelenkig gesetzt werden können. Das beschränkt die Anwendung des Konstruktionssatzes.
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Nachteilig ist auch, dass die Konstruktion der Verbindung der Teile durch Klammern keine Anfertigung der Eckteile z.B. aus Karton vorsieht. Das erhöht den Kostenaufwand des Konstruktionssatzes.
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Aus der
DE 77 40 304 U1 sind Spielbauelemente für Raumkörper bestehend aus einem plattenförmigen Bauelement und einem zur Verbindung desselben mit einem angrenzenden Bauelement dienenden Verbindungselement bekannt. Das plattenförmige Bauelement ist mit von seinen Rändern ausgehenden Schlitzen versehen, in welche das Verbindungselement einschiebbar ist, wodurch wenigstens zwei Bauelemente miteinander verbinden. Die Verbindungselemente sind als Plättchen ausgebildet und sind mit Profilierungen versehen. Nachteilig ist, dass solche Verbindung der Bauteile keine Herstellung von Bauteilen aus z.B. Karton gestattet.
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In der
FR 2 443 264 A1 ist eine Vorrichtung für Gelenkverbindungen der in einer allgemeinen polygonalen Form entwickelt dekorativen Elementen mit Perforierungen von Seiten beschrieben, die elastische Streifen sind und als Spirale gewickelt sind. Nachteilig ist, dass es ziemlich schwer ist, in einem z.B. Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern eine Verbindung mehreren Bauteile oder Kanten der Figuren durch solche elastische Spirale zusammen zu bauen, ohne eine spezielle Hilfsvorrichtung auszunutzen, mit der man die elastische Spirale aufmachen, festhalten und in die Öffnung der Teilen stecken oder herausnehmen kann.
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Aus der
DE 1 942 095 U ist eine Zange zum Einsetzen und Entfernen von mit Ösen versehenen geschlitzten federnden Sprengringen bekannt. Nachteilig ist, dass man mit derartiger Zange keine elastische Spirale aufmachen und festhalten kann.
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Aus der
DD 137 900 B3 ist eine Zange zum Spreizen geschlitzter Plastrohre mit einer Sperrvorrichtung bekannt, bei der an den Enden von schwenkbaren Schenkeln halbkreisförmig ausgebildete Spreizbacken angeformt sind, an deren Enden Greifklauen je Backe angeordnet, wobei die Greifklauen mit je zwei parallel angeordneten Greifkrallen versehen sind. Die Greifkrallen sind an der Rückseite keilförmig ausgebildet und weisen an der Vorderseite Querriffelungen auf. Ein vorgesehenes Gesperre, das durch einen Handhebel entsperrt werden kann, arretiert die Spreizbacken.
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Aufgabenstellung
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Ziel der Erfindung ist ein Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern aus einer bestimmten Zahl von unterschiedlichen ebenflächigen Bauteilen in Form eines ebenen Dreiecks, eines ebenen Vierecks oder eines ebenen n-Ecks z.B. aus Karton mit einer trennbaren Gelenkverbindung zwei oder mehreren Teilen oder Kanten miteinander, bestehend aus einer Öffnung an jeder Seite der Drei-, Vier- oder Vieleckteile und einer ebenen Spirale, und mit einer Hilfsvorrichtung für das Angreifen und das Ein- oder Ausbauen die ebene Spirale in die Öffnung zu schaffen, bei dem große Menge von unterschiedlichen Polyedern einfach und schnell aufgebaut, weitergebaut und ausgebaut werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird durch einen Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern mit dem im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Konstruktionssatzes zum Bau von Polyedern sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Der erfindungsgemäße Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern aus ebenflächig begrenzten Teilen in Form eines Dreiecks, eines Vierecks oder eines Vielecks über eine trennbare Gelenkverbindung von zwei oder mehreren Teilen bestehend aus einer Öffnung an jeder Seite der Drei-, Vier- oder Vieleckteile und einem Verbindungselement mit einer inneren Fläche und einer äußeren Fläche, weist ein Verbindungselement auf, das aus einem Material mit Federkraft hergestellt ist. Durch die Federkraft kann die Verbindung der Teile miteinander schnell, einfach und zuverlässig hergestellt und bei Bedarf auch wieder unterbrochen werden. Außerdem ist erfindungsgemäß eine Hilfsvorrichtung für das Aufnehmen und das Ein- und/oder Ausbauen dieses Verbindungselementes in die Öffnung vorgesehen, die zwei sich kreuzende federnde Arme auf, die jeweils in einen Halteabschnitt auslaufen und im Bereich des freien Endes jeweils mit einem entlang eines Kreisbogenlaufweges bewegbaren Finger und mit einem entlang des Kreisbogenlaufweges bewegbaren Vorsprung zum Aufnehmen des Verbindungselementes ausgestattet sind. Dabei sind die bewegbaren Finger zum Zusammenwirken mit der inneren Fläche des Verbindungselementes und der Vorsprung zum Zusammenwirken mit der äußeren Fläche des Verbindungselementes ausgebildet. Die beweglichen Finger sind nebeneinander und parallel zueinander an den Armen der Hilfsvorrichtung angeordnet sind. Sie sind von einer Seite an den Armen befestigt und weisen an der anderen Seite eine konische Seitenfläche auf, wobei ein Abstand zwischen der äußeren Seitenfläche des Fingers und dem Vorsprung vorgesehen ist, sodass beim Zusammendrücken der Arme das Federkraft aufweisende Verbindungselement von den Fingern und von den Vorsprüngen festgehalten und geöffnet wird.
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Durch die Ausführung des Konstruktionssatzes mit einer Hilfsvorrichtung für das Angreifen und das Ein- oder Ausbauen die elastische Spirale in die Öffnung der Teile, bestehend aus zwei gekreuzten Federnden Armen, die jeweils in einen Halteabschnitt auslaufen und im Bereich des freies Endes jeweils mit einem im Kreisbogenlaufweg beweglichen Finger für eine Zusammenwirkung mit der innere Fläche der ebene Spirale und mit einem beweglichen Vorsprung für Zusammenwirkung mit der äußere Fläche der ebene Spirale hergestellt ist, wird die ebene Spirale, beim Drücken der Arme der Hilfsvorrichtung zueinander, von der Hilfsvorrichtung einfach geöffnet, beibehalten und in die Öffnungen der Teile gesteckt oder herausgezogen können.
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Durch die Ausführung der beweglichen Fingern angeordnet nebeneinander und parallel zueinander und befestigt von einer Seite an der Stirnseiten der Armen und mit einer konische Seitenfläche von einer anderen Seite, wird die ebene Spirale von der Hilfsvorrichtung schnell und bequem angegriffen können.
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Durch die Ausführung des Abstandes (n) zwischen der äußeren Seitenfläche des Fingers und dem Vorsprung so vorgesehen, dass die ebene Spirale beim Drücken der Armen zueinander von den Fingern und von den Vorsprüngen gegenüber gedrückt wird, kann man die geöffnete ebene Spirale einfach und sicher festhalten, aufmachen und in die Öffnung der Teile stecken oder herausnehmen.
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Durch die Ausführung der vorhandenen Öffnungen für eine Zusammenwirkung mit der ebene Spirale an jeder Seite der Drei-, Vier- oder Vieleckteile symmetrisch zum Zentrum der Seite und mit dem gleichen Abstand „k“ vom äußeren Rand der Seite, werden die Flächen des Polyeders gut zu einander passen.
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Durch die Ausführung der ebenen begrenzten Teile, die die Polyeder bilden, ausgebildet aus z.B. Karton in gleichmäßiger Stärke (s), wird der Aufwand der Produktion des Konstruktionssatzes geringer.
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Durch die Ausführung der Teile, hergestellt mit gleichen oder unterschiedlichen Farben oder Anstrichen, oder mit einigen verschiedenförmigen Ausschnitten an den Flächen der Teile, werden die Anwendungsmöglichkeiten des Konstruktionssatzes umfangreicher.
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Durch die Ausführung den Ausschnitt in Form eines Dreiecks, eines Vierecks oder eines Vielecks mit der Öffnung an der Fläche des Teils von jeder Seite des Ausschnitts symmetrisch zum Zentrum der Seite und mit gleichem Abstand (k) vom inneren Rand der Seite, wird der Anwendungsbereich des Konstruktionssatzes breiter.
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Ausführungsbeispiel
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Nachstehend wird der Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern mit einer Hilfsvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einige Kombinationsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Konstruktionssatzes zum Bau von Polyedern mit einer Hilfsvorrichtung,
- 2 eine vergrößerte Darstellung der trennbaren Gelenkverbindung (5) in 1,
- 3 den Querschnitt der trennbaren Gelenkverbindung (5) mit den zwei Teilen, gemäß der Erfindung,
- 4 den Querschnitt der trennbaren Gelenkverbindung (5) mit den drei Teilen, gemäß der Erfindung,
- 5 den Querschnitt der trennbaren Gelenkverbindung (5) mit den fünf Teilen, gemäß der Erfindung,
- 6 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung (6) für das Einbau oder Ausbau der ebenen elastischen Spirale an den Teilen,
- 7 eine Seitenansicht der Hilfsvorrichtung (6) in 6,
- 8 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung (6) mit im oberen Bereich zusammengedrückten Armen,
- 9 eine vergrößerte Darstellung der Halteabschnitte der Hilfsvorrichtung (6) im Bereich des freien Endes (Abschnitt A in 6),
- 10 eine vergrößerte Darstellung der Halteabschnitte der Hilfsvorrichtung (6) im Bereich des freien Endes (Abschnitt B in 7),
- 11 eine vergrößerte Darstellung der Hilfsvorrichtung (6) mit der ebene Spirale (1), gemäß der Erfindung,
- 12 eine vergrößerte Darstellung der Hilfsvorrichtung (6) mit gedrückten Armen (11, 12) und mit der geöffnete ebene elastische Spirale(1), gemäß der Erfindung.
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Der in 1-12 dargestellte Konstruktionssatz zum Bau von Polyedern besteht aus Dreieckteilen (2), Viereckteilen (3), Vieleckteilen (4), eine ebene Spirale (1) und einer Hilfsvorrichtung (6) für das Angreifen und das Ein- oder Ausbauen der ebene Spirale (1) in den Öffnungen (7) der Teilen (2,3,4). Die Hilfsvorrichtung (6) (6 - 10) bestehet aus zwei gekreuzten Federnden Armen (11, 12), die jeweils in einen Halteabschnitt auslaufen und im Bereich des freies Endes (13,14) jeweils mit einem im Kreisbogenlaufweg beweglichen Finger (18) für eine Zusammenwirkung mit der innere Fläche der ebene Spirale (1) und mit einem beweglichen Vorsprung (17) für Zusammenwirkung mit der äußere Fläche der ebene Spirale (1). Die Finger (18) sind nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Sie werden von einer Seite durch Kleben, Löten oder Schweißen an den Stirnseiten der Arme (19) befestigt und haben an der anderen Seite eine konische Seitenfläche (20).
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Die Teile (2, 3, 4) sind mit der gleichen Stärke „s“ hergestellt. Die Teile haben an ihren Flächen einige verschiedenförmige Ausschnitte (10) z. B. in Form eines Vielecks. An jeder Seite der Drei- (2), Vier- (3) oder Vieleckteile ist eine Öffnung (7) symmetrisch zum Zentrum der Seite und mit dem gleichen Abstand (k) vom äußeren Rand der Seite angebaut. Die Öffnung (7) mit der ebene Spirale (1) bildet eine trennbare Gelenkverbindung (5). An jeder Seite der Teile (2 bis 4) können zwei oder mehrere andere Teile trennbar und gelenkig gesetzt werden (3, 4 und 5). Ebenso können an jede Kante des Polyeders weitere Kanten von einem anderen Polyeder trennbar und gelenkig weitergebaut werden.
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Die trennbare Gelenkverbindung (5) der Teile (2 bis 5) wird folgendermaßen aufgebaut. Mit der Hilfsvorrichtung (6) nimmt man die ebene Spirale (1) so, dass die Seitenfläche der Finger (18) mit ihrer Innenfläche zusammenwirkt (11). Drückt man im oberen Bereich die Armen zusammen, gehen die Halteabschnitte (13, 14) der Arme scherenartig auseinander. Die ebene Spirale (1) wird geöffnet (12) und durch die Finger (18) und die Vorsprung (17) geklemmt. Das Ende der ebene Spirale (1) wird in die Öffnung (7) der Teile gesteckt. Lässt man im oberen Bereich die Arme wieder los, werden die Halteabschnitte (13, 14) wieder gegeneinander gedrückt. Die ebene Spirale (1) schließt sich und verbindet die Teile miteinander. Lässt man die aufgebauten Polyeder weiterbauen, dann klemmt man das freie äußere Ende der ebene Spirale (1) zwischen den Finger (18) und der Vorsprüngen (17) auseinander, steckt das Ende in die Öffnung (7) des neuen Teils und wendet die ebene Spirale (1), bis sie alle verbundenen Teile ergreift. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt einen aus Drei- (2), Vier- (3) und Fünfeckteilen (4) ausgebauten Rhombenikosidodekaeder mit den weitergebauten Quadern, dreiseitigen und fünfseitigen Prismen, vier- und fünfseitigen Pyramiden und Tetraedern, dessen Kanten durch die ebene Spirale (1) zusammen verbunden werden. Man kann z.B. durch eine Verbindung nur von Dreieckteilen verschiedene konvexe Deltaeder ausbilden. Verzichtet man bei der Definition der Deltaeder auf die Forderung der Konvexität, so gibt es bereits unendlich viele nicht konvexe Deltaeder, die man aus Ketten von Tetraedern und Oktaedern bilden kann. Die Variationsmöglichkeiten beim Bau vom komplizierten geometrischen Körper durch den beschriebenen Konstruktionssatz sind praktisch unbegrenzt.
