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Die
Erfindung betrifft ein gebautes zerlegbares Polyedergerüst
mit untereinander verbundenen und eine selbsttragende Konstruktion
bildenden ebenflächigen Gerüst- und Verbindungsteilen.
Die Erfindung kann als Konstruktionsträger zum Bau der Polyeder
aus ebenflächigen begrenzten Teilen in verschiedenen n-Eck-Formen
mit einer trennbaren Teilegelenkverbindung, als freitragende Konstruktion
für Räumliche Puzzle in Form verschiedener regelmäßigen
Polyeder und auch in Kugelform, als Lehrmittel und als Dekorationsartikel
verwendet werden.
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Stand der Technik
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Aus
der
DE 10 2006
001 360 A1 ist beispielweise ein Verfahren und Konstruktionssatz
zum Bau von Polyedern aus begrenzten Teilen in Form eines ebenen
Dreiecks oder eines ebenen Vielecks mit einer trennbaren Gelenkverbindung
der Teile bekannt, bei dem aus einer bestimmten Anzahl von unterschiedlichen
Bauteilen z. B. aus Karton, große Menge von Polyedern einfach
und schnell aufgebaut werden können.
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Nachteilig
ist, dass die Standfestigkeit der aufgebauten Polyeder, insbesondere
wenn die Bauteile groß und dünn sind, nicht genügend
ist, um die richtige geometrische Form der Polyeder zu behalten.
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Aus
der
DE 20 2006
002 402 U1 ist ein gebauter Körper bekannt, der
mit, in einer einen Hohlraum umgebenden Hüllfläche
liegenden, Bauelementen, die durch eine Anzahl von langgestreckten Stabelementen
und eine Anzahl von Knotenelementen, in welchen jeweils mehrere
Stabelemente miteinander verbunden sind, eine selbsttragende Konstruktion
bilden.
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Nachteilig
ist, dass solche ein gebauter Körper als Polyedergerüst
beim Bau der Polyeder aus ebenflächigen begrenzten Teilen
in verschiedenen n-Eck-Formen mit einer trennbaren Teilegelenkverbindung
nicht verwenden werden kann, weil keine Ausschnitte an den Stabelementen
für mögliche Überquerungsstellen für
die trennbaren Gelenkverbindungen der Polyederflächen vorgesehen
sind.
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Nachteilig
ist auch, dass der gebauter Körper für Selbststandfestigkeit
der Konstruktion zusätzliche formschlüssige Elemente
oder Klemmverschraubungen gebraucht hat und als Konstruktionsträger
der Polyeder zu kompliziert und zu teuer ist.
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Aufgabestellung
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Der
vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zerlegbares
Polyedergerüst als Konstruktionsträger zum Bau
der Polyeder aus ebenflächigen begrenzten Teilen in verschiedenen n-Eck-Formen
mit einer trennbaren Teilegelenkverbindung, sowie einen zum Aufbau
eines solchen Polyedergerüstes geeigneten Bausatz anzugeben.
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Erfindungsgemäße
Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen
beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
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Der
Aufbau aus eine Mehrzahl sich wiederholenden ebenflächigen
gleichförmigen Gerüstteilen und Verbindungsteilen,
sich symmetrisch orientierend an jeder Symmetrieebene des Polyeders
und miteinander durch vorgesehenen Schlitze verbunden, ermöglicht
bei einfachen und kostengünstigen Bauteilen verschiedene
vorteilhafte Gestaltungen und Verwendungen des zerlegbaren Polyedergerüstes.
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Die
Bauteile sind vorteilhafterweise aus einem Bausatz mit einer Anzahl
von Gerüstteilen und einer Anzahl von Verbindungsteilen
werkzeuglos zu dem gebauten Polyedergerüst zusammenfassbar und vorteilhafterweise
auch werkzeuglos und zerstörungsfrei voneinander lösbar.
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Die
Begrenzung der Gerüstteile von außen durch die
Ebene des Polyeders, von drinnen durch die Ebene z. B. des ähnliches
Polyeders mit Ähnlichkeitsfaktor weniger als Eins und von
Flanken durch die Seitenfläche eines walzenförmigen
Körpers, deren Längsachse übereinstimmt
mit den Symmetrieachsen 5-ter Ordnung des Polyeders, ermöglicht
das Polyedergerüst für jeder Art von Polyedern
vorteilhafterweise nur aus zwei ebenflächigen sich wiederholenden
gleichförmigen Gerüstteilen und gleichen ebenflächigen
Verbindungsteilen aufzubauen.
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Durch
die vorteilhafte Ausführungen der Schlitze, ausgerichtet
für jede Schnittlinie der Gerüstteile, an den
Längsseiten der verschiedenen Gerüstteile, an
gleichen oder an gegenüberliegenden Rändern, ist
die Länge des Schlitzes an einer Überquerungsstelle
von zwei Gerüstteilen die Hälfte der Länge
der Schnittlinie, und an einer Überquerungsstelle von drei
Gerüstteilen ist die Länge des Schlitzen zwei Drittel
der Schnittlinie. Dadurch kann man problemlos zwei und drei sich
kreuzende Gerüstteile miteinander verbinden.
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Durch
die Ausführungen der Schlitze, angeordnet an den Flanken
der Gerüstteile senkrecht zur Symmetrieachse 5-ter Ordnung
des Polyeders und an jedem Verbindungsteil für jede Schnittlinie
der Gerüstteile, werden vorteilhaft mehrere Gerüstteile
mit einem Verbindungsteil verbunden.
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Das
kreisförmig vorgesehene Verbindungsteil lässt
sich einfach und unkompliziert beim Aufbau des Polyedergerüstes
einsetzen.
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Durch
die unterschiedliche Ausführung der Breite der Schlitze
einmal für die Verbindung von zwei Teilen und einmal für
die Verbindung von drei Teilen, wird das Polyedergerüst
präzise aufgebaut, mit einer hohen Selbststandfestigkeit
der Konstruktion.
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Besonders
vorteilhaft ist an jedem Schlitz des äußeren Randes
des Verbindungsteils ein zusätzlicher Ausschnitt ausgebildet.
Dieser hat mindestens Länge eines Drittels der Länge
des Schlitzes und eine Tiefe, größer als die Dicke
der Gerüstteile. Dieser Ausschnitt ermöglicht
eine Fixierung der Gerüstteile zueinander und zum Verbindungsteil.
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Durch
den vorgesehenen Abstand zwischen den oberen Flanken von zwei nebeneinander
liegenden Gerüstteilen, entweder mit gleichem oder etwas größerem
Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Schlitzen des
Verbindungsteils, wird das Verbindungsteil problemlos von außen
zwischen alle einander zugerichteten Gerüstteile eingesetzt.
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Der
vorgesehene Abstand zwischen den unteren Flanken von zwei nebeneinander
liegenden Gerüstteilen ist kürzer als der Abstand
zwischen zwei gegenüberliegenden Schlitzen des Verbindungsteils. Dadurch
wird verhindert, dass das Verbindungsteil ins Innere des Polyeders
rutscht und es wird gleichzeitig an die richtige Stelle positioniert.
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Der
vorgesehene Abstand zwischen den Schlitzen von zwei nebeneinander
liegenden Gerüstteilen ist entweder gleich oder etwas größer
als der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Ausschnitten
an den Schlitzen des Verbindungsteils. Hierdurch wird durch eine
Drehung des Verbindungsteils die Fixierung der Gerüstteile
ermöglicht.
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Die
Ausschnitte oder Abschrägungen an den Längsseiten
der Gerüstteile und an möglichen Überquerungsstellen
ermöglichen einen Ausbau des Polyeders mit den trennbaren
Gelenkverbindungen der Polyederflächen.
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Besonders
vorteilhaft ist die Anfertigung der Gerüstteile und der
Verbindungsteile aus Karton oder Kunststoffplatten mit einer gleichmäßigen
Stärke für einen günstigen Produktionsaufwand.
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Ein
Bausatz zum Zusammenbau eines zerlegbaren Polyedergerüstes
enthält eine Anzahl von Gerüstteilen und eine
Anzahl von Verbindungsteilen. Für die Gerüstteile
und Verbindungsteile gelten die zu dem zerlegbaren Polyedergerüst
gemachten Ausführungen entsprechend. Alle Verbindungsteile
sind untereinander gleich. Bei den Gerüstteilen gibt es zwei
Formen. Außerdem können die Gerüstteile
für verschiedene Arten von Polyedern oder Kugeln verschiedene
Konturen aufweisen.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
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1 eine
bevorzugte Ausführung eines gebauten zerlegbaren Polyedergerüstes
für eines abgestumpften Ikosaeder,
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2 einen
Querschnitt durch eine Symmetrieebene des Polyedergerüsts
zu 1, umgedreht,
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2a der Ausschnitt F in 2 ohne
den Verbindungsteil (3), vergrößert,
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3 eine
vergrößerte Darstellung des Gerüstteiles
(1a) gemäß der Erfindung,
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4 eine
vergrößerte Darstellung des Gerüstteiles
(1b) gemäß der Erfindung,
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5 eine
vergrößerte Darstellung des Gerüstteiles
(1c) gemäß der Erfindung,
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6 eine
vergrößerte Darstellung des Gerüstteiles
(2) gemäß der Erfindung,
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7 eine
vergrößerte Darstellung des Verbindungsteiles
(3) gemäß der Erfindung,
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8a eine vergrößerte
Ansicht N zu 10, der Verbindungsteil (3)
ist eingesetzt und nicht umgedreht,
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8b eine Abwandlung zu 8a,
der Verbindungsteil (3) ist umgedreht und die Gerüstteile
(1) sind fixiert,
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9a eine vergrößerte
Ansicht P zu 1, der Verbindungsteil (3)
ist eingesetzt und nicht umgedreht,
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9b eine Abwandlung zu 9a,
der Verbindungsteil (3) ist eingesetzt und umgedreht, die Gerüstteile
(1 und 2) sind fixiert,
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10 eine
weitere Ausführung des Polyedergerüstes für
einen abgestumpften Ikosaeder wie in 1 nur aus
Gerüstteilen (1) und Verbindungsteilen (3),
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11 eine
weitere Ausführung eines gebauten zerlegbaren Polyedergerüstes
für eines Dodekaeder,
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12 eine
weitere Ausführung eines gebauten zerlegbaren Polyedergerüstes
für eines Ikosaeder,
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13 eine
weitere Ausführung eines gebauten zerlegbaren Polyedergerüstes
für eines Ikosidodekaeder.
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14 eine
weitere Ausführung eines gebauten zerlegbaren Polyedergerüstes
für eine Kugel.
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1 zeigt
in Gesamtansicht eine bevorzugte Ausführung eines gebauten
zerlegbaren Polyedergerüstes nach der Erfindung, welches
als Konstruktionsträger zum Aufbau eines abgestumpften
Ikosaeder aus ebenflächigen Fünf- und Sechseckteilen
mit einer trennbaren Teilegelenkverbindung geeignet ist und aus
30 ebenflächigen gleichförmigen Gerüstteilen
(1) (3–5),
aus 30 ebenflächigen gleichförmigen Gerüstteilen
(2) (6) und aus 12 ebenflächigen
gleichen Verbindungsteilen (3) (7) besteht.
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Die
Gerüstteile (1, 2) orientieren sich symmetrisch
an jeder Symmetrieebene des Polyeders (1, 2)
und begrenzen von außen die Ebene des Polyeders, von Innen
die Ebene z. B. eines ähnlichen Polyeders mit Ähnlichkeitsfaktor
weniger als Eins und von Flanken durch die Seitenfläche
eines walzenförmigen Körpers, deren Längsachsen übereinstimmen
mit den Symmetrieachsen 5-ter Ordnung des Polyeders. Dabei haben
alle Gerüstteile (1, 2) die gleichen
oberen Flanken (10), die gleichen unteren Flanken (11)
und die gleichen Schlitze (6).
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Das
kreisförmige Verbindungsteil (3) senkrecht zu
den Gerüstteilen (1, 2) anordnet und
seine Vertikalachse stimmt überein mit den Symmetrieachsen
5-ter Ordnung des Polyeders.
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Alle
Gerüstteile (1, 2) haben Schlitze (4, 5, 5a, 6).
Die Schlitze (4) sind durch die Schnittlinie der Gerüstteile
(1) und der Gerüstteile (2) an den Längsseiten
jedes Gerüstteils (1) am äußeren
Rand und an den Längsseiten jedes Gerüstteils
(2) am inneren Rand angeordnet. Die Länge des
Schlitzes (4) an der Überquerungsstelle (13)
der Gerüstteilen (1 und 2) hat die Hälfte
der Länge der Schnittlinie und die Breite der Schlitze
(4) ist gleich oder etwas größer als
die Dicke der Teile.
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Abhängig
von Art und Anordnung der Schlitze an den Teilen bestehen alle 30
Gerüstteile (1) aus 10 Gerüstteilen (1a)
(3), aus 10 Gerüstteilen (1b) (4)
und aus 10 Gerüstteilen (1c) (5).
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Jedes
Gerüstteil (1a) hat an seinen Längsseiten
die Schlitze (5) von einer Flanke vom oberen Rand und die
Schlitze (5a) von der anderen Flanke vom oberen und unteren
Rand. Jedes Gerüstteil (1b) hat an seinen Längsseiten
die Schlitze (5) von der einen Flanke vom unteren Rand
und die Schlitze (5a) von der anderen Flanke vom oberen
und unteren Rand. Jedes Gerüstteil (1c) hat an
seinen Längsseiten die Schlitze (5) von der einer
Flanke vom oberen Rand und von der anderen Flanke vom unteren Rand.
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Die
Länge des Schlitzes (5) hat zwei Drittel der Schnittlinie
der Gerüstteile (1), die Länge des Schlitzes
(5a) hat ein Drittel der Schnittlinie der Gerüstteile
(1). Die Breite der Schlitze (5, 5a)
ist gleich oder etwas größer als die doppelte
Dicke der Teile. Die Breite des Schlitzes (6) ist gleich
oder etwas größer als die Dicke der Teile
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Außerdem
haben die Gerüstteile (1, 2) an ihren
Längsseiten an möglichen Überquerungsstellen mit,
den trennbaren Gelenkverbindungen der Polyederflächen,
Ausschnitte (11) und Abschrägungen (12).
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Jedes
Verbindungsteil (3) (7) hat die Schlitze
(7), ausgerichtet auf die Schnittlinie mit den Gerüstteilen
(1, 2). Die Länge der Schlitze (7)
ist so vorgesehen, dass der Abstand B zwischen zwei gegenüberliegenden
Schlitzen (7) entweder gleich oder etwas weniger als der
Abstand A (2a) zwischen den oberen
Flanken (9) und größer als der Abstand C
zwischen den unteren Flanken (10) zwei nebeneinander liegender
Gerüstteile (1, 2) ist. Die Breite des Schlitzes
(7) ist gleich oder etwas größer als
die Dicke der Teile.
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Jeder
Schlitz (7) hat vom äußeren Rand des Verbindungsteils
(3) (7) mindestens von einer gleichen
Seite einen Ausschnitt (8) mit der Länge eines
Drittels von der Länge des Schlitzes (7) und mit der
Tiefe größer als die Dicke der Gerüstteile
(1, 2). Dabei ist der Abstand E zwischen zwei
gegenüberliegenden Ausschnitten (8) an den Schlitzen
(7) gleich oder etwas kürzer als der Abstand D
(2) zwischen den Schlitzen (6) zwei nebeneinander
liegender Gerüstteile (1, 2).
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Die
Gerüstteile (1, 2) und die Verbindungsteile
(3) können hergestellt werden aus Karton oder Kunststoffplatte
mit gleichmäßiger Stärke.
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Man
baut das zerlegbare Polyedergerüst folgendermaßen
auf. Zuerst verbindet man alle Gerüstteile (1)
miteinander. Um eine Überquerungsstelle (14) der
drei Gerüstteile (1) (1, 10)
aufzubauen, nimmt man z. B. einen Gerüstteil (1a)
und in den Schlitz (5) von einer Flanke von oben steckt
man den Schlitz (5a) des Gerüstteiles (1b)
von unten, dann steckt man den Schlitz (5) des Gerüstteiles
(1c) von unten in den Schlitz (5a) des Gerüstteiles
(1b) von oben. Man wiederholt diese Prozedur von der anderen
Flanke der Teile mit der anderen Gerüstteile (1a, 1b und 1c)
bis zur Verbindung aller Gerüstteile (1) miteinander.
Danach steckt man das Verbindungsteil (3) von außen
durch die Schlitze (7) und auf die oberen Flanken (9)
der fünf angrenzendem Gerüstteile (1)
bis zum Anschlag mit den unteren Flanken (10) der Gerüstteile
(1) (8a). Schließlich
dreht man die Verbindungsteile (3) bis zum Anschlag des
Ausschnitts (8) mit den Seitenflächen der Gerüstteile
(1) (8b). Die Verbindungsteile
(3) stecken nun in den Schlitzen (6) der Gerüstteile
(1) und fixieren die Gerüstteile (1)
miteinander. Man hat dadurch einem zerlegbaren Polyedergerüst
für ein abgestumpftes Ikosaeder bestehend nur aus Gerüstteile
(1) und Verbindungsteile (3) 10.
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Für
die höhere Selbststandfestigkeit baut man das Polyedergerüst
bestehend aus Gerüstteile (1, 2) und
Verbindungsteilen (3). Man baut das zerlegbare Polyedergerüst
wie oben geschrieben bis alle Gerüstteile (1)
miteinander verbunden sind. Dann steckt man die Schlitze (4)
der Gerüstteile (2) in die Schlitze (4)
der Gerüstteile (1) bevor die Verbindungsteile
(3) eingesteckt werden. Danach steckt man das Verbindungsteil
(3) von außen an alle zehn angrenzenden Gerüstteile
(1, 2) (9a) und
dreht um, wie vorstehend beschrieben (9b).
Man hat jetzt ein zerlegbares Polyedergerüst für
ein abgestumpftes Ikosaeder (1) bestehend
aus Gerüstteilen (1 und 2) und Verbindungsteilen
(3).
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Bei
dem in 11–14 gezeichneten Ausführungsbeispielen
von zerlegbaren Polyedergerüsten für einen Ikosaeder
(11), für einen Dodekaeder (12),
für einen Ikosidodekaeder (13) und
für eine Kugel (14) sind
im wesentlichen des Unterschied zu dem Beispiel nach 1 nur
die Formen der äußeren und inneren Rändern
der Gerüstteile (1 und 2).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006001360
A1 [0002]
- - DE 202006002402 U1 [0004]