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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel sowie eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels.
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Vorrichtungen zur spielerischen Beschäftigung sind grundsätzlich bekannt. Insbesondere sind auch dreidimensional aufgebaute Vorrichtungen zur Beschäftigung, insbesondere in Form eines Spieles, bekannt. Eine der bekanntesten Vorrichtungen stellt der sogenannte Zauberwürfel, auch als Rubik Cube, bekannt, dar. Der Zauberwürfel ist ein Drehpuzzle, das in Höhe, Breite und Tiefe in jeweils drei Lagen unterteilt ist. Die Lagen lassen sich jeweils durch 90°-Drehungen um ihre jeweilige Raumachse drehen. Die von außen sichtbaren Seiten des Zauberwürfels werden jeweils durch neun gleich große Steine ausgebildet. Auf den von außen sichtbaren Seiten der Steine sind Farbflächen aufgebracht oder die Steine selbst weisen eine Einfärbung auf.
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In der Grundstellung sind die einzelnen Steine derart angeordnet, dass jede Seite des Würfels eine einheitliche, von der Farbe der anderen Seite verschiedene Farbe aufweist. Ziel ist es für gewöhnlich, den Würfen in die Grundstellung zu verbringen, nachdem zuvor die Seiten in eine zufällige Stellung gedreht wurden. Zur Lösung des Zauberwürfels bestehen Strategien, so dass das Verbringen des Zauberwürfels in seine Grundstellung in der Regel mit wenigen Zügen möglich ist. Für einen Benutzer des Zauberwürfels ist dies daher eine in der Regel kurzweilige Beschäftigung.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel und eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine komplexere Lösungsstrategie erfordert, als im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel, mit mindestens zwei benachbarten Kugelkörpern, wobei die Kugelkörper im Wesentlichen translatorisch fest und rotierbar an einem Grundgerüst angeordnet sind, mindestens einem im Wesentlichen translatorisch fest und rotierbar an dem Grundgerüst angeordneten Kopplungskörper, der die zwei benachbarten Kugelkörper rotatorisch miteinander koppelt, wobei der Kopplungskörper angeordnet ist, sich jeweils in einer von zwei, vorzugsweise drei, umfangsseitig verlaufenden Kugelrillen der benachbarten Kugelkörper zu bewegen, und wobei die Kugelkörper Referenzierungsmittel aufweisen, wobei die Kugelkörper mindestens ein übereinstimmendes Referenzierungsmittel aufweisen. Die Referenzierungsmittel sind vorzugsweise angrenzend an Schnittpunkte der Kugelrillen angeordnet.
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Durch die rotatorische Kopplung der zwei benachbarten Kugelkörper mit dem Kopplungskörper kann eine Rotation eines Kugelkörpers auf den jeweils anderen Kugelkörper übertragen werden. Ein Anwender kann somit die Vorrichtung halten, einen Kugelkörper beispielsweise mit einem Finger rotatorisch bewegen, so dass der andere Kugelkörper durch die rotatorische Kopplung ebenfalls gedreht wird. Wie im weiteren Verlauf noch näher erläutert wird, ist es insbesondere bevorzugt, dass die Vorrichtung eine Vielzahl an Kugelkörpern aufweist, wobei sich durch die Kugelrillen und das ggf. angeordnete Drehelement lediglich die benachbarten Kugelkörper drehen, die sich in einer Ebene mit der Drehbewegung befinden.
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Ferner ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung sechs Seiten aufweist. Die Referenzierungsmittel der Kugelkörper sind darüber hinaus insbesondere derart angeordnet, dass jede Seite eine Art von Referenzierungsmittel aufweisen kann. Für den Anwender ist es dann das Ziel, die Vorrichtung derart zu bedienen, dass jede Seite lediglich eine Art von Referenzierungsmittel aufweist. Insbesondere bei einer Vorrichtung mit jeweils neun Kugelkörpern je Seite ist die Komplexität der Lösung hoch. Insbesondere ist die Zahl der möglichen Stellungen der Kugelkörper und der Referenzierungsmittel um ein Vielfaches größer als bei dem eingangs genannten Zauberwürfel.
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Die mindestens zwei benachbarten Kugelkörper sind im Wesentlichen translatorisch fest angeordnet. Translatorisch fest bedeutet insbesondere relativ zueinander fest angeordnet. Die zwei benachbarten Kugelkörper können beispielsweise jeweils einen Mittelpunkt aufweisen, wobei während der Anwendung der Vorrichtung keine Relativbewegung zwischen den Mittelpunkten der Kugelkörper stattfindet. Auch bei dem Vorsehen von mehr als zwei Kugelkörpern ist es bevorzugt, dass die jeweiligen Mittelpunkte relativ zueinander im Wesentlichen unbewegbar sind. Die Kugelkörper sind insbesondere derart angeordnet, dass Oberflächen von zwei benachbarten Kugelkörpern voneinander beabstandet sind. Der Abstand zweier Rillengründe von Kugelrillen benachbarter Kugelkörpern entspricht vorzugsweise im Wesentlichen dem Durchmesser des Kopplungskörpers.
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Die Kugelkörper sind ferner rotierbar an dem Grundgerüst angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Kugelkörper grundsätzlich beliebig um ihre Mittelpunkte rotatorisch bewegt werden können. Diese grundsätzliche rotatorische Freiheit wird durch den Kopplungskörper und die Kugelrillen beschränkt. Der Kopplungskörper verläuft innerhalb der Kugelrillen der Kugelkörper, so dass die Kugelkörper lediglich in den Ebenen der Kugelrillen rotierbar sind. Eine Änderung der Rotationsebene der Kugelkörper ist somit lediglich möglich, wenn die Kopplungskörper einen Schnittpunkt der Kugelrillen erreicht.
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Die Kugelrillen verlaufen umfangsseitig der Kugelkörper. Umfangsseitig bedeutet insbesondere, dass diese sich entlang eines Großkreises des Kugelkörpers erstrecken. Abzüglich der Rillentiefe beträgt die Erstreckung der Kugelrillen vorzugsweise dem maximalen Umfang der Kugelkörper. Die Kugelkörper, der Kopplungskörper sowie die Kugelrillen sind insbesondere angeordnet und ausgebildet, um einen Kraftschluss auszubilden. Aufgrund dieses Kraftschlusses wird die rotatorische Bewegung eines Kugelkörpers mittels des Kopplungskörpers auf den jeweils benachbarten Kugelkörper übertragen. Diese Übertragung erfolgt u.a. durch Reibungskräfte. Die Vorrichtung, insbesondere die Kugelkörper, die Kopplungskörper und die Kugelrillen sind ferner derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels der Bewegung eines Kugelkörpers auch mehr als ein weiterer Kugelkörper rotatorisch angetrieben werden kann. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn der zu drehende Kugelkörper mehr als einen benachbarten Kugelkörper aufweist.
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Eine Rotation eines ersten Kugelkörpers in einer vertikalen Rotationsebene führt insbesondere dazu, dass sich die weiteren Kugelkörper, die sich in der gleichen vertikalen Kugelebene wie der erste Kugelkörper befinden, ebenfalls gedreht werden. Die Kugelkörper in den anderen vertikalen Kugelebenen und die Kugelkörper in den horizontalen Kugelebenen, die sich nicht in der vertikalen Kugelebene des ersten Kugelkörpers befinden, werden nicht gedreht. Eine Rotation des ersten Kugelkörpers in einer horizontalen Rotationsebene führt insbesondere dazu, dass sich die weiteren Kugelkörper, die sich in der gleichen horizontalen Kugelebene wie der erste Kugelkörper befinden, ebenfalls gedreht werden. Die Kugelkörper in den anderen horizontalen Kugelebenen und die Kugelkörper in den vertikalen Kugelebenen, die sich nicht in der horizontalen Kugelebene des ersten Kugelkörpers befinden, werden nicht gedreht.
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Die Referenzierungsmittel können unterschiedliche Ausbildungen aufweisen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass jeder Kugelkörper je Schnittpunkt der Kugelrillen ein Referenzierungsmittel aufweist, wobei die zwei oder mehr Referenzierungsmittel voneinander unterscheidbar sind. Bei zwei Kugelrillen ist es somit bevorzugt, dass jeder Kugelkörper zwei unterscheidbare Referenzierungsmittel aufweist. Bei drei Kugelrillen ist es bevorzugt, dass die Kugelkörper sechs unterscheidbare Referenzierungsmittel aufweisen.
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Die Referenzierungsmittel können unterschiedlicher Art sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Referenzierungsmittel Referenzierungselemente und/oder Referenzierungsfelder aufweisen oder als diese ausgebildet sind. Das Referenzierungselement kann beispielsweise durch einen magnetischen Code oder einen Farbcode ausgebildet sein. Es ist insbesondere bei zwei Kugelrillen bevorzugt, dass jeder Kugelkörper einen ersten Schnittpunkt und einen zweiten Schnittpunkt aufweist, wobei an dem ersten Schnittpunkt ein erstes Referenzierungsmittel und an dem zweiten Schnittpunkt ein zweites Referenzierungsmittel angeordnet ist.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass im Falle von drei umfangsseitig verlaufenden Kugelrillen der Kugelkörper einen ersten Schnittpunkt, einen zweiten Schnittpunkt, einen dritten Schnittpunkt, einen vierten Schnittpunkt, einen fünften Schnittpunkt und einen sechsten Schnittpunkt aufweist, wobei an dem ersten Schnittpunkt ein erstes Referenzierungsmittel, an dem zweiten Schnittpunkt ein zweites Referenzierungsmittel, an dem dritten Schnittpunkt ein drittes Referenzierungsmittel, an dem vierten Schnittpunkt ein viertes Referenzierungsmittel, an dem fünften Schnittpunkt ein fünftes Referenzierungsmittel und an dem sechsten Schnittpunkt ein sechstes Referenzierungsmittel angeordnet ist, wobei die im Vorherigen genannten Referenzierungsmittel jeweils voneinander unterscheidbar sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante weist die Vorrichtung vier oder mehr Kugelrillen auf. Aufgrund der vier oder mehr Kugelrillen wird der Lösungsraum vergrößert, sodass das Auffinden einer Lösung erschwert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist vorgesehen, dass jeder Kugelkörper eine erste Kugelebene und eine orthogonal zur ersten Kugelebene ausgerichtete zweite Kugelebene mit ausbildet, die Kugelkörper und die Kopplungskörper derart angeordnet sind, dass eine erste Rotation eines Kugelkörpers in der ersten Kugelebene eine Rotation der weiteren Kugelkörper der ersten Kugelebene bewirkt und eine zweite Rotation des Kugelkörpers in der zweiten Kugelebene eine Rotation der weiteren Kugelkörper der zweiten Kugelebene bewirkt. Die erste Rotation einer der Kugelköper in der ersten Kugelebene bedeutet insbesondere, dass eine Rotationsachse orthogonal zur ersten Kugelebene ausgerichtet ist. Zwischen zwei Schnittpunkten der Kugelrillen können die Kugelkörper lediglich entlang der Kugelrille rotiert werden, also insbesondere in der Ebene, die von der Kugelrille durch den umfangsseitigen Verlauf aufgespannt wird. Im Schnittpunkt kann die Rotationsrichtung des Kugelkörpers geändert werden, indem der Kopplungskörper in die andere Kugelrille verfahren wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese umfasst: zwei erste Kugelebenen und zwei zweite Kugelebenen mit insgesamt acht Kugelkörpern. Darüber hinaus kann in einer bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Vorrichtung drei erste Kugelebenen und drei zweite Kugelebenen aufweist, wobei jeweils zwei Kugelebenen neun Kugelkörper und jeweils eine Kugelebene acht Kugelkörper aufweist. In dieser bevorzugten Ausführungsvariante weist die Vorrichtung sechs Seiten auf. Jede der sechs Seiten wird durch neun Kugelkörper ausgebildet. Die mittlere Ebene weist vorzugsweise eine Leerstelle in der Mitte auf, so dass diese acht Kugelkörper aufweisen kann. Die Leerstelle kann beispielsweise genutzt werden, um die im Folgenden erläuterte Steuerungseinheit anzuordnen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist es bevorzugt, dass sich die Referenzierungsmittel eines Kugelkörpers voneinander unterscheiden und jeder Kugelkörper die gleichen Referenzierungsmittel aufweist.
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Wenn jeder Kugelkörper die gleichen unterscheidbaren Referenzierungsmittel aufweist, wird durch geschicktes Drehen der einzelnen Kugelkörper ermöglicht, dass jede Seite der Vorrichtung die gleichen Referenzierungsmittel aufweist. Dies kann Ziel der Beschäftigung mit der Vorrichtung sein. Die Referenzierungsmittel können beispielsweise Farbelemente und/oder Magnetcodes sein. Darüber hinaus können die Referenzierungsmittel auch als Leuchtdioden oder als elektrische Signale ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Referenzierungsmittel derart angeordnet sind, dass die Kugelkörper mindestens einer von außen sichtbaren Kugelebene, insbesondere einer Seitenfläche der Vorrichtung, die gleichen Referenzierungsmittel aufweisen können. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass bei entsprechender Stellung der Kugelkörper die gleichen Referenzierungsmittel auf einer Seite der Vorrichtung angeordnet sind.
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Dies kann beispielsweise ein bestimmter magnetischer Code oder eine Farbe, beispielsweise rot, sein.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine der Kugelrillen ein Dämpfungselement aufweist, wobei vorzugsweise das Dämpfungselement entlang der Kugelrille einen Dickenverlauf aufweist, wobei die Dicke in einem ersten Rillenbereich angrenzend an einen Schnittpunkt eine geringere Dicke aufweist als in einem zweiten Rillenbereich zwischen zwei ersten Rillenbereichen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Dicke des Dämpfungselements von einem Schnittpunkt ausgehend eine stetig und/oder diskret ansteigende Dicke aufweist, einen Hochpunkt zwischen zwei Schnittpunkten aufweist und dann wieder eine abfallende Dicke hin zum nächsten Schnittpunkt aufweist. Das Dämpfungselement kann beispielsweise als eine Kunststoffeinlage ausgebildet sein. Das Dämpfungselement hat den Vorteil, dass bei einer Drehung des Kugelkörpers von einem Schnittpunkt zum nächsten Schnittpunkt, ein leichter Widerstand entsteht, insbesondere bis zum Hochpunkt des Dämpfungselements, wobei eine Bewegung des Kopplungskörpers bei Überschreiten des Hochpunkts durch das Dämpfungselement hin zum nächstliegenden Schnittpunkt bewirkt wird.
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Eine bevorzugte Fortbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese mindestens ein Drehelement umfasst, das im Bereich einer der Schnittpunkte angeordnet ist. Eine Rotation einer der Kugelkörper soll lediglich die Rotation weiterer Kugelkörper einer Kugelebene bewirken. Beispielsweise soll die Rotation eines Kugelkörpers die Rotation der weiteren Kugelkörper einer ersten Kugelebene bewirken, jedoch keine Rotation der Kugelkörper in der zweiten Kugelebene. Beim Rotieren des Kugelkörpers zum Rotieren der Kugelkörper der ersten Kugelebene wird lediglich eine geringfügige Rotationsenergie auf die zweite Kugelebene übertragen, da der Kontaktpunkt der zu rotierenden Kugelkörper zur zweiten Kugelebene im Wesentlichen lediglich ein Punktkontakt ist. Obwohl dieser Punktkontakt lediglich ein geringes Drehmoment übertragen kann, kann es vorkommen, dass eine Rotationsenergie auch auf die zweite Kugelebene übertragen wird. Um dies zu verhindern, ist das Drehelement vorgesehen, so dass im Wesentlichen keine Energie auf Kugelkörper übertragen wird, die sich nicht in der Drehebene des gedrehten Kugelkörpers befinden. Das Drehelement kann beispielsweise als eine gummierte Scheibe ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Oberfläche mindestens eines Kugelkörpers Ausnehmungen aufweist. Durch Ausnehmungen auf der Oberfläche des Kugelkörpers wird eine bessere Haptik ermöglicht. Insbesondere bei vergleichsweise glatten Werkstoffen, beispielsweise Glas, kann ein Benutzer der Vorrichtung ggf. nicht das erforderliche Drehmoment auf einen Kugelkörper zur Rotation der Kugelkörper in der entsprechenden Kugelebene bewirken.
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Die Ausnehmungen können beispielsweise durch Sandstrahlen, Fräsen, Bohren oder Umformen hergestellt werden. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese mit den im Folgenden erläuterten Lagern korrespondieren. Dies bedeutet insbesondere, dass die Lagerung der Kugelkörper nicht durch die Ausnehmungen an der Oberfläche negativ beeinflusst wird.
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Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der Kugelkörper aus Glas besteht oder Glas umfasst, und/oder das Grundgerüst aus Metall und/oder Kunststoff, insbesondere Acrylglas, besteht oder Metall und/oder Kunststoff, insbesondere Acrylglas, umfasst. Darüber hinaus können die Kugelkörper aus Metall und/oder Kunststoff bestehen oder Metall und/oder Kunststoff umfassen.
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In einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Grundgerüst für mindestens einen Kugelkörper zwei Lager aufweist, wobei vorzugsweise die Lager den Kugelkörper an gegenüberliegenden Seiten des Kugelkörpers lagern. Die Lager für den mindestens einen Kugelkörper können beispielsweise als Kugellager oder als Gleitlager ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Kopplungskörper kugelförmig ausgebildet ist und vorzugsweise einen Durchmesser aufweist, der um ein Vielfaches geringer ist als der Durchmesser der Kugelkörper. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Kugelkörper im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Kugelkörper sind vorzugsweise kugelförmig ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese eine Steuerungseinheit umfasst, die eingerichtet ist, eine Position der Referenzierungsmittel, insbesondere relativ zu dem Grundgerüst und/oder der Leerstelle, zu erfassen und einem Benutzerendgerät zur Verfügung zu stellen. Hierfür umfasst die Vorrichtung vorzugsweise Sensoren zur Erfassung der Position der Kugelkörper und/oder der Referenzierungsmittel.
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Die Steuerungseinheit ist insbesondere mit dem Benutzerendgerät signaltechnisch koppelbar, wofür beispielsweise eine Verbindungseinheit vorgesehen sein kann. Die signaltechnische Kopplung der Steuerungseinheit mit dem Benutzerendgerät ist zur Übertragung der Positionsdaten ausgebildet, die die Positionen der Referenzierungsmittel repräsentieren. Durch die Übermittlung der Positionsdaten an ein Benutzerendgerät, kann ein Programm auf dem Benutzerendgerät ablaufen, das den Anwender der Vorrichtung unterstützt. Beispielsweise kann das Programm des Benutzerendgerätes dem Anwender einen bevorzugten Zug, insbesondere eine bevorzugte Rotation eines Kugelkörpers, mitteilen, so dass das Lösen der Vorrichtung für den Anwender vereinfacht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels, mit Speichermitteln zur Speicherung eines digitalen Abbilds der Vorrichtung nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, Anwendungsmitteln zum Rotieren eines digitalen Abbilds des Kugelkörpers, die von einem Anwender betätigt werden können, und Ausführungsmitteln für das Ausführen des digitalen Abbilds der Vorrichtung zum Verändern eines dargestellten Bildes, basierend auf der Rotation durch die Anwendungsmittel.
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Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des weiteren Aspekts und seiner möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen der Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel verwiesen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung;
- 2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer ersten Kugelebene;
- 3: eine schematische, dreidimensionale Detailansicht der Vorrichtung aus 1;
- 4: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Kugelkörpers;
- 5a, b: schematische, dreidimensionale Ansichten beispielhafter Ausführungsformen von Kugelkörpern;
- 6: eine schematische, zweidimensionale Ansicht beispielhaft ausgeführter Kugelrillen; und
- 7a, b: schematische, zweidimensionale Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines Dämpfungselements.
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In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche bzw. -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von teilweise benachbarten Kugelkörpern 4, 6, wobei die Kugelkörper 4, 6 im Wesentlichen translatorisch fest an einem Grundgerüst 2 angeordnet sind. Jeweils zwei benachbarte Kugelkörper 4, 6 sind mit einem im Wesentlichen translatorisch fest und rotierbar an dem Grundgerüst 2 angeordneten Kopplungskörper 12 rotatorisch miteinander gekoppelt. Der Kopplungskörper 12 ist angeordnet, sich jeweils in einer von zwei, vorzugsweise drei, umfangsseitig verlaufenden Kugelrillen 32, 34, 36 der benachbarten Kugelkörper 4, 6 zu bewegen. Angrenzend an Schnittpunkte 38 - 42 der Kugelrillen 32 - 36 sind Referenzierungsmittel in Form von Referenzierungsfeldern 20 - 28 angeordnet.
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Die Vorrichtung 1 umfasst drei übereinander angeordnete erste Kugelebenen 16 und drei nebeneinander angeordnete zweite Kugelebenen 18. Die ersten Kugelebenen 16 sind horizontal ausgerichtet. Die zweiten Kugelebenen 18 sind vertikal ausgerichtet. Bei entsprechender Ausrichtung der Vorrichtung 1 können die ersten Kugelebenen 16 auch vertikal und die zweiten Kugelebenen 18 horizontal ausgerichtet sein. Wesentlich für das Verständnis ist, dass die ersten Kugelebenen 16 orthogonal zu den zweiten Kugelebenen 18 ausgerichtet sind. Die Vorrichtung 1 weist sechs Seiten auf. Jede der Seiten der Vorrichtung 1 wird durch neun Kugelkörper 4, 6 ausgebildet. Die mittleren ersten und zweiten Kugelebenen weisen vorzugsweise jeweils acht Kugelkörper auf, da im Inneren der Vorrichtung 1 eine Leerstelle sein kann.
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In 2 ist der Mechanismus aus Kugelkörpern 4, 6 und Kopplungskörper 12 gezeigt. Zwischen zwei benachbarten Kugelkörpern 4, 6 ist der Kopplungskörper 12 angeordnet. Die Kugelkörper 4, 6 sind mittels Lagern 8, 10 im Wesentlichen translatorisch fest an dem Grundgerüst 2 angeordnet. In der in 2 gezeigten Draufsicht von oben ist der jeweilige Umfang der Kugelkörper 4, 6 sichtbar. Die Kugelkörper 4, 6 weisen jeweils Kugelrillen 7, 36 auf. In diesen Kugelrillen 7, 36 können die Kopplungskörper 12 angeordnet werden und relativ zur Oberfläche des Kugelkörpers 4, 6 bewegt werden. Wenn beispielsweise der Kugelkörper 4 in die erste Rotationsrichtung 14 bewegt wird, wird diese Bewegung auf den Kopplungskörper 12 und von dem Kopplungskörper 12 auf den Kugelkörper 6 übertragen. Darüber hinaus wird die Rotationsbewegung auch von dem zweiten Kugelkörper 6 auf benachbarte Kugelkörper übertragen.
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Durch die Bewegung in Rotationsrichtung 14 wird im Wesentlichen keine Energie von den Kugelkörpern 4, 6 auf Kugelkörper in der Kugelebene über oder unter der Kugelebene 16 übertragen, da es sich hierbei idealisiert betrachtet lediglich um einen Punktkontakt handelt. Um die auf benachbarte Kugelebenen übertragene Energie weiter zu reduzieren, kann das in 6 gezeigte Drehelement verwendet werden.
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In der 3 ist eine dreidimensionale Darstellung des teilweise dargestellten Grundgerüstes 2 abgebildet. Insbesondere ist hier die Anordnung der Lager 8, 10 dargestellt, mit denen die Kugelkörper 4, 6 gelagert sind. Darüber hinaus sind Teile des Grundgerüstes 2 gezeigt, die die Kopplungskörper 12 aufweisen. Es ist ersichtlich, dass die Vorrichtung 1 insgesamt 12 Kopplungskörper 12 aufweist.
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Der in 4 dargestellte erste Kugelkörper 4 umfasst ein erstes Referenzierungsfeld 20, ein zweites Referenzierungsfeld 22, ein drittes Referenzierungsfeld 24, ein viertes Referenzierungsfeld 26, ein fünftes Referenzierungsfeld 28 und ein auf der nicht gezeigten Rückseite des ersten Kugelkörpers 4 angeordnetes sechstes Referenzierungsfeld. Jedes Referenzierungsfeld 20-28 kann eine Unterreferenzierung 30 aufweisen. Die Unterreferenzierung 30 zeigt einem Anwender, die Anordnung der übrigen Referenzierungsfelder 20-28 auf der Rückseite und auf den Seiten des Kugelkörpers 4.
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In den 5a, b sind die spezifischen Ausbildungen des ersten Kugelkörpers 4 mit den Kugelrillen 32, 36, 38 dargestellt. Der erste Kugelkörper 4 weist die Äquatorialkugelrille 36 auf. Darüber hinaus weist der erste Kugelkörper 4 zwei Längengradkugelrillen 32, 34 auf. Die Äquatorialkugelrille 36 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass diese mit jeder anderen Kugelrille 32, 34 genau zwei Schnittpunkte aufweist. Die Längengradkugelrillen 32, 34 zeichnen sich dadurch aus, dass diese jeweils einen Schnittpunkt an einem ersten Pol und einen weiteren Schnittpunkt an einem zweiten Pol aufweisen. Insbesondere in den 5a und 5b ist ersichtlich, dass eine umfangsseitig verlaufende Kugelrille im Sinne der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine solche Kugelrille ist, die im Umfang im Wesentlichen dem Umfang der Kugelkörper 4, 6 entspricht. Breitengradrillen, die nicht dem Umfang der Kugelkörper 4, 6 entsprechen, sind im Wesentlichen nicht unter einer umfangsseitig verlaufenden Kugelrille zu verstehen.
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In 6 ist ein Ausschnitt des Kugelkörpers 4 gezeigt. Insbesondere sind die Kugelrillen 32, 34 und 36 gezeigt. An den Schnittstellen 40, 42 der Kugelrillen 32 - 36 ist jeweils ein Drehelement 44, 46 angeordnet. Die Drehelemente 44, 46 vermeiden die Übertragung eines Drehmomentes durch Punktkontakt.
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In den 7a,b ist ein Dämpfungselement 54 gezeigt. Das Dämpfungselement 54 ist hier beispielhaft in der ersten Kugelrille 32 angeordnet. Die erste Kugelrille 32 weist einen ersten Rillenbereich 48, 50 auf, der an Schnittpunkte angrenzt. Zwischen den ersten Rillenbereichen 48, 50 ist ein zweiter Rillenbereich 52 angeordnet. Das Dämpfungselement 54 weist im Bereich des zweiten Rillenbereichs 52 eine größere Dicke auf als in den ersten Rillenbereichen 48, 50.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Grundgerüst
- 4
- erster Kugelkörper
- 6
- zweiter Kugelkörper
- 8, 10
- Lager
- 12
- Kopplungskörper
- 14
- erste Rotationsrichtung
- 16
- erste Kugelebene
- 18
- zweite Kugelebene
- 20-28
- Referenzierungsfeld
- 30
- Unterreferenzierung
- 32
- erste Kugelrille
- 34
- zweite Kugelrille
- 36
- dritte Kugelrille
- 38
- erster Schnittpunkt
- 40
- zweiter Schnittpunkt
- 42
- dritter Schnittpunkt
- 44
- erstes Drehelement
- 46
- zweites Drehelement
- 48, 50
- erster Rillenbereich
- 52
- zweiter Rillenbereich
- 54
- Dämpfungselement
