DE29713512U1

DE29713512U1 - Körper mit einer Einrichtung zum Darstellen von Schnittflächen

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Publication number: DE29713512U1
Application number: DE29713512U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2007-07-30

Description

PRÜFER & PARTNER GbR · PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

ZZ 44-11619.8 P/US

Andreas Eilerbeck, Zwieselbergsiedlung 32, 94227 Zwiesel

Körper mit einer Einrichtung zum Darstellen von Schnittflächen

Die Erfindung betrifft einen Körper mit einer Einrichtung zum Darstellen von Schnittflächen. Diese Einrichtung dient als Lehrmittel und Anschauungsmaterial im naturwissenschaftlichen und technischen Bereich, insbesondere in Schulen, zur Unterstützung des räumlichen Vorstellungsvermögens.

Dreidimensionale Modelle als Lehrmittel und Anschauungsmaterial sind beispielsweise aus dem Bereich der Chemie zur Veranschaulichung von Kristall- und Molekülstrukturen bekannt. Sie werden z. B. mittels Baukastensystemen aus stabförmigen Steckelementen und festen, vorgeformten Verbindungselementen gebaut. Derartige Steckmodelle sind jedoch so ausgebildet, daß die Darstellung der Lageveränderung von Schnittflächen nur durch Auseinanderbauen und erneutes Zusammenbauen des Modells möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Körper mit einer Einrichtung anzugeben, die es ermöglicht, die Lage von Schnittflächen ohne Auseinanderbauen und erneutes Zusammenbauen des Körpers zu verändern.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung nach Schutzanspruch 1 gelöst.

D-81545 MÜNCHEN, HARTHAUSER STR. 25d ■ Telefon (089) 640640 · Telefax (089) 6422238

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 zeigt die perspektivische Darstellung eines Würfels mit einer Einrichtung zum Darstellen von Schnittflächen.

Fig. 2 zeigt die perspektivische Darstellung des Würfels aus Fig. 1 mit einer spiegelsymmetrisch ausgebildeten Einrichtung zum Darstellen von Schnittflächen.

Fig. 3 zeigt eine gelenkige Verbindung eines teleskopartigen Stabes einer Ausführungsform der Erfindung.

Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 bzw. im Detail in Fig. 1 als würfelförmiger Körper dargestellt, der eine Grundfläche 30, vier Seitenflächen und eine der Grundfläche 3 0 gegenüberliegende Fläche 31 aufweist, die durch Kanten begrenzt sind. In der Grundfläche 30 sind zwei sich schneidende Diagonalen 3 5 und 3 6 ausgebildet.

Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 folgendermaßen beschrieben wird.

An einer Kante 37 des würfelförmigen Körpers ist eine Führung 4 ausgebildet, an der drei in ihrer Länge veränderbare Stäbe 1, 2 und 3 entlang der Kante 37 verschiebbar jeweils an ihrem zweiten Ende 61 in einem Gelenk 90 verbunden sind. An seinem ersten Ende 60 ist der Stab 1 in einer Ecke 50, der Stab 2 in einer Ecke 52 und der Stab 3 im Schnittpunkt der Diagonalen 3 5 und 36 mit dem Körper in einem Verbindungsstück 70, 72, bzw. 74 gelen-

kig verbunden. Die Stäbe 1, 2 und 3 bilden zusammen mit der Führung 4 eine erste bewegliche Einheit.

Ein in seiner Länge veränderbarer Stab 10 ist mit einer Führung 9, die an einer Kante 38 gebildet ist, an seinem zweiten Ende 61 mittels eines Gelenkes 92 verbunden. Der Stab 10 ist an seinem anderen Ende in der Ecke 50 des Körpers im Verbindungsstück 70 gelenkig befestigt. Außerdem ist ein weiterer in seiner Länge veränderbarer Stab 12 mit einer an einer Kante 39 ausgebildeten Führung 11 an seinem zweiten Ende 61 mittels eines Gelenkes verbunden und an seinem ersten Ende 60 in der Ecke 52 des Körpers in einem Verbindungsstück 72 gelenkig angebracht. Die Führungen 9 und 11 sind jeweils über ein Gelenk 94 bzw.-. 95 mit jeweils einer weiteren Führung 13 und 14 verbunden, mit denen ein Stab 15 verschiebbar verbunden ist. Die Stäbe 10, 12 und sowie die Führungen 9, 11, 13 und 14 bilden eine zweite bewegliche Einheit.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind an den Kanten 40, 41 und 42 des würfelförmigen Körpers fünf zusätzliche Führungen 5, 16, 18, 20, 21 vorgesehen, die mit weiteren in ihrer Länge veränderbaren Stäben 6, 7, 8, 17, 19 bzw. einem Stab 22 sowie weiteren Gelenken 91, 96, 97, 98 und 99 und und den Verbindungstücken 70, 72, 74 eine dritte und eine vierte bewegliche Einheit bilden, welche bzgl. der ersten und zweiten beweglichen Einheit spiegelbildlich zu einer Ebene ausgebildet sind, die durch die Ecken 50, 52, 54, 56 geht und auf der Grundfläche 30 senkrecht steht.

Die in ihrer Länge verstellbaren Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 sind vorzugsweise teleskopartig ausgebildet, wie in Fig. 3 am Beispiel des Stabes 1 gezeigt. Eine Längenverstellbarkeit der Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 kann aber auch durch die Verwendung elastischer Stäbe, die ganz oder teilweise aus Gummi oder Federn bestehen, erreicht werden.

Paare aus Stab 1 und 10, Stab 2 und 12, Stab 6 und 19, Stab 7 und 17, Stab 3 und 8 spannen jeweils eine Ebene auf. Die Stäbe

1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 sind in den zugehörigen Verbindungsstücken in einem Winkel bis zu 60° jeweils um eine Achse schwenkbar, die im zugehörigen Verbindungsstück senkrecht auf der dem zugehörigen Paar zugeordneten Ebene steht. Die Stäbe 1, 2 und 3 und 6, 7 und 8 sind im Gelenk 90, 91 in einem Winkel bis zu 60° um jeweils eine Achse schwenkbar, die im zugehörigen Gelenk senkrecht auf der zugehörigen Ebene steht.

Die Stäbe 10, 12, 17 und 19 sind im Gelenk 92 bzw. 93 bzw. 98 bzw. 99 in einem Winkel bis zu 60° um jeweils eine Achse schwenkbar, die im zugehörigen Gelenk senkrecht auf der zugehörigen Ebene steht.

Der Stab 15 ist im Gelenk 94, 95 und der Stab 22 im Gelenk 98, 99 in einem Winkel bis zu 60° um eine Achse pro Gelenk schwenkbar, die senkrecht auf der vom neunten und zwölften Stab 15, aufgespannten Ebene steht.

Mit dieser Einrichtung, bestehend aus vier beweglichen Einheiten, kann beim Verschieben der ersten und dritten beweglichen Einheit entlang der Kante 37 bzw. 40 sowie der zweiten und vierten beweglichen Einheit entlang den Kanten 38 und 39 bzw. 41 und 42 veranschaulicht werden, wie sich z. B. eine Veränderung des Winkels zwischen den beweglichen Stäben 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 und der Grundfläche 3 0 räumlich auswirkt und wie dadurch verschiedene Schnittebenen durch den Körper eingestellt werden.

Zweite Ausfuhrungsform

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Kanten und Diagonalen 35, 3 6 des Körpers sowie die Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 der ersten bis vierten beweglichen Einheit der ersten Ausführungsform stab- oder rohrförmig ausgebildet. Sie werden in den Ecken 50 bis 57 des Körpers bzw. in den Schnittpunkten seiner Diagonalen 35, 36 über Verbindungsstücke 70 bis 78 aneinander befestigt.

Die Verbindungsstücke 70 bis 78 weisen rohrförmige Öffnungen auf, deren Durchmesser und Tiefe zur Aufnahme der stab- oder rohrförmigen Bestandteile der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind. Beispielsweise können sie aus kurzen Rohren bestehen, die als Ecken bzw. als Kreuze miteinander verbunden sind.

Die in ihrer Länge veränderbaren Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 der ersten bis vierten beweglichen Einheit sind teleskopartig ausgebildet, wie in Fig. 3 gezeigt.

Die teleskopartigen Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 weisen an ihren Enden flexible Bereiche 82 auf, ebenfalls in Fig. 3 gezeigt, die als Gelenke an den Führungen bzw. als gelenkige Verbindungen in den Verbindungsstücken 70 bzw. 72 der Ecken 50 und 52 bzw. im Verbindungsstück 74 des Schnittpunktes der Diagonalen 3 5 und 3 6 befestigt sind. Mit diesen flexiblen Bereichen ist eine Auslenkung der teleskopartigen Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 bis zu 90° innerhalb verschiedener Ebenen des Körpers möglich.

Die Führungen 4, 5,. 9, 11, 13, 14, 16, 18, 20, 21 der ersten bis vierten beweglichen Einheit weisen Rohre 80 auf, deren Durchmesser größer ist als derjenige der stabförmigen Kanten bis 42 des Körpers. Ihre Länge entspricht dem Durchmesser der an ihnen verbundenen teleskopartigen Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19.

Die Führungen an den Kanten 37 (Führung 4) und 40 (Führung 5) umschließen mit einem Rohr 80 die Kante 37 bzw. 40 des Körpers gleitend verschiebbar.

Die Führungen 13 und 14 umschließen mit je einem Rohr 80 den Stab 11, während die mit den Führungen 13 bzw. 14 verbundenen Führungen 9 und 11 die Kanten 3 8 bzw 39 des Körpers mit je einem Rohr 80 gleitend verschiebbar umschließen, d.h. es handelt sich um zwei Doppelführungen. Entsprechendes gilt für die Führungen 16, 20 und 18, 21 der vierten beweglichen Einheit, die an den Kanten 41 und 42 verschiebbar sind und mit dem Stab 22 gleitend verschiebbar verbunden sind. Zwischen den zwei Rohren

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80 einer derartigen Doppelführung ist als Gelenk ein kurzes flexibles Rohr 81 befestigt, das mit seinen zwei Enden seitlich an die zwei Rohre 8 0 der Führung anschließt. Alternativ sind auch Doppelführungen möglich, in denen die zwei Rohre 80 ohne ein Gelenk direkt aneinander befestigt sind.

Diese Ausführungsform ist als Bastelsatz einsetzbar, mit dem z. B. an Schulen im Mathematik-Unterricht zur Veranschaulichung des Lehrstoffs dreidimensionale Modelle mit Einrichtungen zum Darstellen von Schnittflächen erstellt werden können.

Dritte Ausführungsform

In einer dritten Ausführungsform weisen die in ihrer Länge veränderbaren Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 der vorgenannten Ausführungformen in den Verbindungsstücken 70 bis 78 mit den Ecken 50 bis 57 des Körpers bzw. dem Schnittpunkt seiner Diagonalen 35, 36 Gelenkverbindungen auf, die in ihrer Bauart Gelenken aus dem Bereich des Maschinenbaus entsprechen, z. B. Drehgelenke oder Kugelschalengelenke mit einem bzw. drei Freiheitsgraden.

Auch die Gelenke 90 bis 93, 96 und 97 der in ihrer Länge veränderbaren Stäbe 1, 2, 3, 10, 12, 6, 7, 8, 17 und 19 mit den zugehörigen Führungen 4, 5, 9, 11, 16, 18 sowie die Gelenke 94, 95, 98 und 99 zwischen den Führungen 9 und 13, 11 und 14, 16 und 2 0 bzw. 18 und 21 können derart gebaut sein.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den vorgenannten Ausführungsformen durch Verwendung von Körpern, in denen gleiche und verschiedene Vielecke als Seitenflächen, Grundflächen und der Grundfläche gegenüberliegende Flächen kombiniert sind (z. B. Dreiecke, Quadrate, Rechtecke, Trapeze, Fünfecke, Sechsecke). Zudem können die Seitenflächen nicht nur senkrecht auf der jeweiligen Grundfläche bzw. auf der der Grundfläche gegenüberliegenden Fläche stehen, sondern mit dieser auch andere Winkel als 90° einschließen.

Claims

SCHUTZANSPRUCHE

1. Körper mit einer Einrichtung zum Darstellen von Schnittflächen,

mit einer Grundfläche (30) mit einem diese umgebenden Rand und einer auf der Grundfläche (30) und gegen diese geneigt sich erstreckende erste Wand mit diese begrenzenden Kanten, von denen eine erste Kante (37) mit einer ersten Ecke (51) der Grundfläche (30) und eine zweite Kante (43) mit einer der ersten Ekke (51) benachbarten zweiten Ecke (50) der Grundfläche (30) verbunden sind,

einer sich entlang der ersten Kante (37) erstreckenden ersten Führung (4), einem in seiner Länge veränderbaren ersten Stab (1), der mit seinem ersten Ende (60) an einem ersten Punkt in einem Abstand von der ersten Wand auf dem Rand gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der ersten Führung mittels eines ersten Gelenkes (90) verschiebbar verbunden ist, und

einem in seiner Länge veränderbaren zweiten Stab (2), der mit seinem ersten Ende (60) in einem Abstand von dem ersten Punkt befindlichen zweiten Punkt auf dem Rand gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) mit dem ersten Gelenk (90) bzw. dem ersten Stab (1) verbunden ist.

2. Körper mit einer Einrichtung nach Schut&zgr;anspruch 1, mit einem in seiner Länge veränderbaren dritten Stab (3), der mit seinem ersten Ende (60) in einem Abstand vom ersten und zweiten Punkt auf der Verbindungslinie zwischen diesen befindlichen dritten Punkt auf der Grundfläche (30) gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) mit dem ersten Gelenk (90) bzw. dem ersten und dem zweiten Stab (1, 2) verbunden ist.

3. Körper mit einer Einrichtung nach Schutzanspruch 1 oder 2, mit

dem ersten Punkt in der zweiten Ecke (50) und dem zweiten Punkt in einer der ersten Ecke (51) benachbarten dritten Ecke (52) der Grundfläche (30) ,

einer ersten Diagonalen (35) der Grundfläche (30) zwischen der zweiten und dritten Ecke (50, 52) der Grundfläche (30),

einer die erste Diagonale (35) schneidenden zweiten Diagonalen (36) der Grundfläche (30) zwischen der ersten Ecke (51) und einer der dritten Ecke (52) benachbarten vierten Ecke (53) der Grundfläche (30), wobei

der dritte Stab (3) mit seinem ersten Ende (60) im Schnittpunkt der ersten und zweiten Diagonale (35, 36) gelenkig verbunden ist.

4. Körper mit einer Einrichtung nach einem der Schutzansprüche 2 oder 3, mit

einer auf der Grundfläche (30) und gegen diese geneigt sich erstreckenden zweiten Wand mit diese begrenzenden Kanten, von denen eine dritte Kante (44) mit der dritten Ecke (-52) und eine vierte Kante (40) mit der vierten Ecke (53) der Grundfläche (30) verbunden ist,

einer sich entlang der vierten Kante (40) erstreckenden zweiten Führung (5), einem in seiner Länge veränderbaren vierten Stab (6), der mit seinem ersten Ende (60) im zweiten Punkt auf dem Rand gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der zweiten Führung (5) mittels eines zweiten Gelenkes (91) verschiebbar verbunden ist,

einem in seiner Länge veränderbaren fünften Stab (7), der mit seinem ersten Ende (60) im ersten Punkt auf dem Rand gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der zweiten Führung (5) mittels des zweiten Gelenkes (91) verschiebbar verbunden ist, und

einem in seiner Länge veränderbaren sechsten Stab (8) , der mit seinem ersten Ende (60) im dritten Punkt gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der zweiten Führung (5) mittels des zweiten Gelenkes (91) verschiebbar verbunden ist.

5. Körper mit einer Einrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 bis 4, mit

einer an der ersten Kante (37) ausgebildeten, zur ersten Wand gehörigen und der ersten Ecke (51) gegenüberliegenden fünften Ecke (55),

einer an der zweiten Kante (43) ausgebildeten, zur ersten Wand gehörigen, der zweiten Ecke (50) gegenüberliegenden sechsten Ecke (54) ,

einer an der dritten Kante (44) ausgebildeten, zur zweiten Wand gehörigen, der dritten Ecke (52) gegenüberliegenden siebten Ecke (56),

einer sich zwischen der fünften und der sechsten Ecke (55, 54) erstreckenden fünften Kante (38),

einer sich entlang der fünften Kante (38) erstreckenden dritten Führung (9) , einem in seiner Länge veränderbaren siebten Stab (10) , der mit seinem ersten Ende (60) an einem vierten Punkt auf dem Rand der Grundfläche (30) gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der dritten Führung (9) mittels eines dritten Gelenkes (92) verschiebbar verbunden ist, einer sich zwischen der fünften und der siebten Ecke (55

56) erstreckenden sechsten Kante (39) ,

einer sich entlang der sechsten Kante (39) erstreckenden vierten Führung (11), einem in seiner Länge veränderbaren achten Stab (12) , der mit seinem ersten Ende (60) an einem fünften Punkt auf dem Rand der Grundfläche (30) gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der vierten Führung (11) mittels eines vierten Gelenkes (93) verschiebbar verbunden ist,

einem mit der dritten und vierten Führung (9, 11) mittels eines fünften und sechsten Gelenkes (94, 95) auf einer fünften und sechsten Führung (13, 14) verschiebbar verbundenen neunten Stab (15).

6- Körper mit einer Einrichtung nach Schutzanspruch 5, mit dem vierten Punkt in der zweiten Ecke (50) und dem fünften

Punkt in der dritten Ecke (52) an den Endpunkten der ersten Diagonalen (35),

einer an der vierten Kante (40) ausgebildeten, zur zweiten

Wand gehörigen und der vierten Ecke (53) gegenüberliegenden achten Ecke (57),

einer sich zwischen der sechsten und der achten Ecke (54,

57) erstreckenden siebten Kante (41),

einer sich entlang der siebten Kante (41) erstreckenden siebten Führung (16), einem in seiner Länge veränderbaren zehn-

ten Stab (17), der mit seinem ersten Ende (60) am vierten Punkt gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der siebten Führung (16) mittels eines siebten Gelenkes (96) verschiebbar verbunden ist,

einer sich zwischen der siebten und achten Ecke (56, 57) erstreckenden achten Kante (42),

einer sich entlang der achten Kante (42) erstreckenden achten Führung (18), einem in seiner Länge veränderbaren elften Stab (19), der mit seinem ersten Ende (60) am fünften Punkt gelenkig und mit seinem zweiten Ende (61) auf der achten Führung (18) mittels eines achten Gelenkes (97) verschiebbar verbunden ist,

einem mit der siebten und achten Führung (16, 18) .mittels eines neunten und zehnten Gelenkes (98, 99) auf einer neunten und zehnten Führung (20, 21) verschiebbar verbundenen zwölften Stab (22).

7. Körper mit einer Einrichtung nach einem der Schutzansprüche 3, 4 und 6, mit

Paaren des ersten und achten Stabes (1, 10), des zweiten und siebten Stabes (2, 12), des vierten und elften Stabes (6, 19), des fünften und zehnten Stabes (7, 17) und des dritten und sechsten Stabes (3, 8), die jeweils eine Ebene aufspannen, wobei

die in den Paaren genannten Stäbe in den zugehörigen gelenkigen Verbindungen an den Ecken des Körpers bzw. im Schnittpunkt der Diagonalen in einem Winkel bis zu 60° um jeweils eine Achse schwenkbar sind, die in der jeweiligen gelenkigen Verbindung senkrecht auf der zugehörigen Ebene steht,

der erste,zweite und dritte Stab (1, 2, 3) und der vierte, fünfte und sechste Stab (6, 7, 8) im ersten bzw. zweiten Gelenk (90,91) in einem Winkel bis zu 60° um jeweils eine Achse schwenkbar sind, die im zugehörigen Gelenk senkrecht auf der zugehörigen Ebene steht,

der siebte, achte, zehnte und elfte Stab (10, 12, 17, 19) im dritten bzw. vierten bzw. siebten bzw. achten Gelenk (92, 93, 96, 97) in einem Winkel bis zu 60° um jeweils eine Achse

schwenkbar sind, die im zugehörigen Gelenk senkrecht auf der zugehörigen Ebene steht, und

der neunte Stab (15) im fünften und sechsten Gelenk (94, 95) und der zwölfte Stab (22) im neunten und zehnten Gelenk (98, 99) in einem Winkel bis zu 60° um eine Achse pro Gelenk schwenkbar sind, die senkrecht auf der vom neunten und zwölften Stab (15, 22) aufgespannten Ebene steht.

8. Körper mit einer Einrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens

der erste bis achte und der zehnte und elfte Stab (1, 2, 3, 6, 7, 8, 10, 12, 17, 19) teleskopartig ausgebildet sind.

9. Körper mit einer Einrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 bis 8, wobei

die Grundfläche (30) ein Quadrat oder ein Rechteck ist, die erste und die zweite Wand gleich groß sind und senkrecht auf der Grundfläche (30) stehen, zum Erreichen einer Spiegelsymmetrie bzgl. einer Ebene, die sich durch die zweite und die dritte Ecke (50, 52) und senkrecht zur Grundfläche (30) erstreckt.