EP3436169A1

EP3436169A1 - Kunststoff-spielbaustein mit elektrischen kontakten zur elektronischen bestimmung seiner lage im verbauten zustand und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: EP3436169A1
Application number: EP16763463.3A
Authority: EP
Inventors: Urs FÄSSLER; Erik ALEXANDERSSON; Lucas CARPENTER
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: US11612827B2; TWI702077B; TW201733654A; US20190118107A1; EP3436169B1; CN109475782A; CH711480A1; CH711525A2; CN109475782B

Abstract

Der Kunststoff-Spielbaustein ist mit elektrischen Kontakten versehen, womit seine Lage im verbauten Zustand auf elektronischem Weg bestimmbar ist. Er besteht aus einem Grundkörper (1) mit von oben nach unten durchgehenden Ausnehmungen (15) in seinem Innern. In diesen sind, zu Paketen (16) zusammengefasst, je mehrere diskrete elastisch federnde Leiterdrähte (14) zwischen Kunststoff-Leisten (17, 18) eingeklemmt eingesetzt. Dadurch ragen elastisch federnde Leiterdrähte (14) nach unten in die Ausnehmung (15), ohne den Spielbaustein unten zu überragen. Oben ragen Kontaktstellen (24) aus den Kunststoff-Leisten (17, 18). Der Spielbaustein weist ausserdem eine hier nicht dargestellte Noppenplatte auf, die mit einer sie oben bedeckenden und um ihren Rand umgeklappten Folie versehen ist. Von dieser aus sind je mehrere elektrische Leitungen von jeder Noppe auf die Unterseite der Noppenplatte zu diskreten Kontaktpunkten geführt. Die Noppenplatte ist von einer Deckplatte bis auf die Noppenoberflächen abdeckbar und hernach mit der Noppenplatte auf den Grundkörper (1) des Spielbaustein aufsetzbar. Die unteren Kontaktpunkte an der Folie treten dann mit den oberen Stummeln und somit Kontaktstellen (24) der Leiterdrähte (14) in elektrischen Kontakt.

Description

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand und Verfahren zu seiner Herstellung

[0001 ] Diese Erfindung betrifft einen Kunststoff-Spielbaustein, welcher mit elektrischen Kontakten auf seiner Ober- und Unterseite ausgerüstet ist, sodass er oben und unten mit einem gleichen oder ähnlichen Spielbaustein sowohl mechanisch wie auch elektrisch verbindbar ist. Damit lässt sich die Lage eines Bausteins im verbauten Zustand an einer Konstruktion aus solchen Bausteinen bestimmen, und viele weitere Anwendungen lassen sich aus dieser Lagebestimmung ableiten. Ausserdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur rationellen industriellen Herstellung eines solchen Spielbausteins.

[0002] Aus der WO 2009/100051 ist ein Baustein mit Input- und Output-Kontakten bekannt, sodass ein einzelner Baustein mit benachbarten Bausteinen der gleichen Bauart elektrisch verbindbar ist und eine Interaktion ermöglicht. Ein zentrales Host- Gerät als Leitrechner kann die elektrischen Signale verwalten und in dieser Weise ein Video-Spiel mit physischer Interaktion durch die einzelnen Bausteine und der mit ihnen erstellten Konstruktion ermöglichen. Dieses Dokument zeigt eine Vielzahl von Möglichkeiten von Interaktionen auf, welche mit Bausteinen realisierbar sind, wenn sie derartige Kontakte untereinander ermöglichen und mit dem Host-Gerät und seiner Printplatte mit ihren logischen Verknüpfungen elektrisch kommunizieren können.

[0003] Aufgrund des Offenbarungsgehaltes der WO 2009/100051 erübrigt es sich, hier auf alle diese Varianten und Möglichkeiten einzugehen, welche ein solcher Baustein eröffnet. Jedenfalls sind sie unter anderem hoch geeignet für das effiziente Etablieren und das Fördern des dreidimensionalen Vorstellungsvermögens von Kindern und Heranwachsenden und haben daher einen hohen ausbildnerischen Effekt auf jene, die sich mit ihnen beschäftigen und räumliche Strukturen erschaffen.

[0004] Grundvoraussetzung für ein solches System wie in WO 2009/100051 dargestellt ist aber der Kunststoff-Spielbaustein. Dieser muss in mehrerlei Hinsicht überzeugen, um ein solches System überhaupt im Markt etablieren zu können, und daran mangelte es bisher. Hierzu müssen die Kunststoff-Bausteine beim Aufeinanderstecken hinreichend klemmen und zwar dauerhaft, auch nach Jahren. Allein schon das ist eine sehr grosse Herausforderung und der Marktführer LEGO hat hierin eine hohe Kompetenz erworben. Allerkleinste Toleranzen bei der Herstellung erweisen sich als hochwichtig, nebst der Wahl des geeigneten Kunststoff-Materials. Für die nun neu noch einzuführenden elektrischen Kontaktmöglichkeiten gilt Ähnliches. Sie müssen absolut zuverlässig funktionieren und das ebenfalls dauerhaft, also auch nachdem dutzende Male vorgenommenen Verbinden mit und Trennen von anderen Bausteinen, und auch eingedenk der Alterung der Steine. Auch nach mehreren Jahren dürfen nach dem Zusammenstecken keine elektrischen Wackelkontakte entstehen, sonst werden die Bausteine für das System wertlos. Einen derartigen Baustein aus Kunststoff zu fertigen, stellt daher eine in mehrfacher Hinsicht aussergewohnlich anspruchsvolle technische Aufgabe dar. Die erste Herausforderung ist die Sicherstellung der hinreichend und dauerhaft erhaltbaren mechanischen Klemmkraft beim Zusammensetzen der Bausteine. Die zweite Herausforderung ist es, eine technische Lösung zu finden, welche sicherstellt, dass mit dem Zusammenbau von Bausteinen auch die elektrischen Kontakte zwischen ihnen einwandfrei funktionieren, und auch dies dauerhaft, auch bei vielfachem Zusammenbauen und wieder Trennen der Bausteine und somit der Kontakte. Eine dritte Herausforderung ist es, solche Kontakt-Verbindungen mit einem Minimum an Teilen zu realisieren. Eine vierte Herausforderung ist es, die Bauteile des Bausteins in so einer Weise zu gestalten, dass die Montage rationell und vorzugsweise rein maschinell erfolgen kann, damit die Herstellungskosten auf ein tragbares Mass reduzierbar sind. Und schliesslich als fünfte Herausforderung mag gelten, dass die elektrischen Kontakte so robust und geschützt sein sollen, dass ein Herumwerfen, Herunterfallen, Darauftreten oder eine andere mechanische Beanspruchung der Bausteine den elektrischen Kontaktelementen nichts anzuhaben vermag, also keine Verkrümmungen, Brüche oder sonstige Beschädigungen von Kontaktdrähten bewirken kann.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand anzugeben, welcher ein sicheres und dauerhaftes Verklemmen beim Zusammenbau mit einem weiteren gleichen oder ähnlichen Baustein sicherstellt, weiter eine dauerhaft sichere elektrische Verbindung der Kontakte ermöglicht, und dies auch nach einem vielfachen Trennen und wieder Zusammensetzen der Bausteine, und der aus einem Minimum an Bauteilen besteht, wobei diese Bauteile rationell und möglichst maschinell montierbar sein sollen, für eine kostengünstige Herstellung der Kunststoff-Spielbausteine in grosser Serie.

[0006] Ausserdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein rationelles und industriell durchführbares Verfahren für die Herstellung eines solchen Spielbausteines anzugeben, das die serienmässige und automatisierte Herstellung erlaubt.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Kunststoff-Spielbaustein mit Noppen auf seiner Oberseite, wobei dessen Unterseite auf die Oberseite und dort auf die Noppen eines artgleichen Kunststoff-Spielbausteins unter Entwicklung einer Klemmkraft aufsteckbar ist, der sich dadurch auszeichnet, dass federnde Leiterdrähte von der Unterseite des Kunststoff-Spielbausteins durch sein Inneres über eine Kontakt-Schnittstelle auf seine Oberseite geführt sind, sodass je drei Leiterdrähte an mindestens eine Flanke jeder Noppe geführt sind, zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand mit einem weiteren artgleichen Kunststoff-Spielbaustein, und wobei der Kunststoff-Spielbaustein aus einem Grundkörper mit von oben nach unten durchgehenden Ausnehmungen besteht, und Einsatzteilen für das Einsetzen und Halten von über die Höhe des Kunststoff-Spielbausteins mehrerer, beim Aufeinanderstecken zweier artgleicher Kunststoff-Spielbausteinen miteinander in elektrische Verbindung bringbarer Leiterdrähte, sodass je nach erstellter elektrischer Verbindungen zwischen zwei aufeinanderliegenden Kunststoff-Spielbausteinen, das heisst zwischen den unteren Enden der Leiterdrähte des oberen Kunststoff-Spielbausteins und den oberen Enden der elektrischen Leitungen an den Noppen des unteren Kunststoff- Spielbausteins die relative Lage der beiden Spielbausteine zueinander elektronisch bestimmbar ist.

[0008] Weiter wird die Aufgabe gelöst von einem Verfahren zur industriellen Herstellung eines Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand, indem entweder die Schritte nach Anspruch 16, 17 oder 18 durchgeführt werden.

[0009] In den Figuren wird dieser Spielbaustein in drei Varianten und verschiedenen Ansichten gezeigt und anhand dieser Darstellungen wird er nachfolgend beschrieben und sein Aufbau, seine Herstellung und Zusammensetzung und seine Funktion werden erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 : Die einzelnen inneren Bauteile für die elektrische Funktionalität einer ersten Variante des Spielbausteins, und mit Pfeilen angezeigt, in welcher Richtung sie zusammengesetzt werden;

Figur 2: Die Leisten mit dem eingeklemmten Leiter in einer Stirnansicht;

Figur 3: Den Deckelträger des Spielbausteins mit elektrischer Schaltplatte und mit Pfeilen angezeigt, in welcher Richtung diese Teile zusammengesetzt werden;

Figur 4: Den Deckelträger des Spielbausteins mit darauf montierter elektrischer

Schaltplatte, und mit einem Pfeil angezeigt, wie er auf den Grundkörper des Spielbausteins aufgesetzt wird;

Den Spielbaustein mit dem Deckelteil und mit Pfeil angezeigt wie der Deckelteil auf den Deckelträger aufsetzt wird;

Figur 6: Den fertig zusammengebauten Spielbaustein;

Figur 7: Den fertig zusammmengebauten Spielbaustein in einer perspektivischen Ansicht von unten gezeigt;

Figur 8: Zwei aufeinandergesetzte, durch Klemmkraft aufeinandergebaute

Spielbausteine;

Figur 9: Die zwei aufeinander gebauten Spielbausteine aus Figur 8 in einem

Teilschnitt;

Figur 10: einen Querschnitt durch die zwei aufeinandergebauten Spielbausteine aus Figur 8 in vergrössertem Massstab;

Figur 1 1 : eine zweite Variante des Kunststoff-Spielbausteines in einer perspektivischen Ansicht von oben;

Figur 12: den Kunststoff-Spielbaustein nach Figur 1 1 in einer perspektivischen

Ansicht von unten;

Figur 13: den Kunststoff-Spielbaustein nach Figur 1 1 oder 12 in einer von oben gesehenen perspektivischen Explosionszeichnung dargestellt, mit allen seinen Bestandteilen;

Figur 14: den Kunststoff-Spielbaustein nach Figur 1 1 oder 12 in einer von unten gesehenen perspektivischen Explosionszeichnung dargestellt, mit allen seinen Bestandteilen; Figur 15: Zwei aufeinandergesetzte alternative Kunststoff-Spielbausteine einer dritten Ausführungsvarianten, mit je vier Noppen auf ihrer Oberseite;

Figur 16: die Kunststoff-Spielbausteine nach Figur 15 in getrenntem Zustand, mit

Blick von schräg unten;

Figur 17: die Kunststoff-Spielbausteine nach Figuren 15 und 16 in liegender Lage von schräg oben gesehen, in einer Explosionszeichnung mit allen ihren Bestandteilen im Innern;

Figur 18: die Kunststoff-Spielbausteine nach Figuren 15 und 16 in liegender Lage von schräg unten gesehen, in einer Explosionszeichnung mit allen ihren Bestandteilen im Innern.

[0010] Der Kunststoff-Spielbaustein ist mit elektrischen Kontakten versehen, zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand. Dazu besteht er in einer ersten Ausführungsvarianten gemäss den Figuren 1 bis 14 zunächst wie in Figur 1 unten ersichtlich aus einem kubischen Grundkörper 1 mit viereckigem Grundriss und rundum laufender Seitenwand 2 und im Innern dieses Grundkörpers 1 einer Struktur mit Ausnehmungen 15. An dieser Stelle sei erwähnt, dass dieser Grundkörper nicht notwendigerweise kubisch gestaltet sein muss. Es kann auch ein kreisrunder bzw. zylindrisch gestalteter Grundkörper in gleicher weise zum Einsatz kommen, oder auch ein Grundkörper mit einem L-, U-, F- oder E-förmigen Grundriss, oder noch weitere Ausgestaltungen, welche den hier beschriebenen Aufbau im Grundsatz ermöglichen. Wie man anhand von Figur 4 erkennt, ist der umlaufende Rand 3 oben ein stückweit nach oben auskragend, und dadurch ist ein gegenüber diesem oberen Rand 3 nach unten abgesetzter Boden 4 gebildet. Auf diesen Boden 4 ist eine Noppen-Platte 5 mit Noppen 6 passgenau einsetzbar. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um kubische Noppen. Es ist klar, dass in gleicher Weise auch kreisrunde oder anders geformte Noppen realisierbar sind. Sie müssen einfach ein Verklemmen mit der Unterseite eines zum Bausatz gehörigen Grundkörpers ermöglichen. Was es mit dieser Noppen-Platte 5 auf sich hat, wird anhand der Beschreibung von Figur 3 später klar. Selbstverständlich kann die Ausformung von Grundkörper und zugehöriger Deckplatte auch gerade umgekehrt realisiert sein, wobei dann die Deckplatte einen nach unten ragenden Kragen aufweist und auf dem Grundkörper sitzt, in dem dessen oberer Rand aussen eine nach innen abgesetzte Stufe ausbildet, oder die Deckplatte weist einen nach unten ragenden Kragen auf, der etwas nach innen versetzt ist, sodass sie eine umlaufende Stufe bildet, die auf den Grundkörper aufsetzbar ist. Des Weiteren könnten die beiden Bauteile auch mittels Schraubdornen aufeinander positioniert werden. Wie auch immer im Detail gelöst, wird eine Deckplatte oben auf den Grundkörper passgenau und unverrückbar aufgesetzt und darauf mittels Klemm- Mitteln oder Klickverbindungen sicher festgehalten. Als Alternative zu einem Zusammenklemmen oder Zusammenklicken können die Bauteile auch durch Zusammenschrauben, Schweissen oder Kleben miteinander dauerhaft verbunden werden.

[001 1 ] Zunächst werden die inneren Teile des Spielbausteins wie in Figur 1 gezeigt beschrieben. Links oben erkennt man einen elektrischen Montage-Leiter 20, von welchem aus vier Dreierpakete 16 von federnden Leiterdrähten nach unten abzweigen, die zuunterst in eine liegende V-Form gekrümmt sind, mit dem Ende des freien Schenkel des Vs nach oben gekrümmt. Damit wird unten je eine gekrümmte federnde Kontaktstelle 21 an jedem Leiterdraht 14 gebildet. Beidseits des elektrischen Montage-Leiters 20 erkennt man je eine Kunststoff-Leiste 17,18. Die im Bild links näher beim Betrachter dargestellte Kunststoff-Leiste 17 weist drei Löcher 22 auf. Zu diesen Löchern 22 passen diametral zweigeteilte Haltebolzen 23 auf der zweiten Kunststoff-Leiste 18. Diese beiden Kunststoff-Leisten 17,18 können unter Einschluss und Einklemmens des elektrischen Leiters 20 zusammengeklickt werden, wobei die Haltebolzen 23 sich in den Löchern 22 verkrallen bzw. einklicken. Hernach wird der Montageleiter 20 weggeschnitten und die verbleibenden kleinen und oben herausragenden Stummel der eingeklemmten Leiterdrähte 14 werden umgebogen. Sie bilden somit für jedes Paket von Leiterdrähten 14 drei verschiedene Kontaktstellen 24. Für jeden Spielbaustein gibt es zwei solche Montage-Leiter 20 mit den beiden sie einklemmenden Kunststoff- Leisten 17,18. Etwas weiter rechts im Bild sieht man die zweite Einheit. Die beiden Kunststoff-Leisten 17,18 sind hier gerade von der anderen Seite her sichtbar. Die beiden in dieser Weise fertiggestellten Halterungen für die je vier Leiterdraht-Pakete 16, nach Wegbrechen oder Wegschneiden des Montage-Leiters 20, je eingeklemmt zwischen ihren zwei anliegenden Kunststoff-Leisten 17,18, sind dann im Bild darunter dargestellt.

[0012] Aus dieser Position werden sie in den Spielbausein eingesetzt, dessen Struktur wie schon erwähnt zwei Ausnehmungen 15 bildet, in welche diese Einheiten mit ihren Leiterdraht-Paketen 16 von je drei Leiterdrähten 14 einpassen. Hernach präsentiert sich der Spielbaustein so wie in Figur 4 unten gezeigt.

[0013] Die Figur 2 zeigt die von den beiden Kunststoff-Leisten 17,18 eingeklemmten Leiterdrähte 14 in einer Ansicht auf die Stirnseite der Kunststoff-Leisten gesehen. Die Leiterdrähte 14 des Dreierpakets 16 ragen unten aus den Kunststoff-Leisten 17,18 und sind zu einem liegenden V mit je nach oben gekrümmtem Ende 21 umgebogen. Damit bilden sie ganz unten eine elastisch federnde Kontaktfläche. Auch oben sind die herausragenden Stummel der Leiterdrähte 14 umgebogen und bilden dort die Kontaktstellen 24.

[0014] In Figur 3 ist die elektrische Ausstattung der Noppen-Platte 5 dargestellt. Auf diese Noppen-Platte 5 ist eine elektrische, zum Beispiel durch Ausstanzung oder Laserzuschnitt hergestellte Kontaktfolie 7 aufsetzbar, die in der Figur 3 oben dargestellt ist. Die Oberseiten der Noppen 6 werden von dieser Kontaktfolie 7 beim Auflegen deckungsgleich bedeckt und deren elektrische Verbindungen von der Oberseite der Noppen 6 längs der Seitenflächen der Noppen nach unten auf die Oberseite 8 der Noppen-Platte 5 verlaufend geführt. Danach verlaufen sie über diese Oberseite 8 nach aussen an den einen schmalen Rand 9 dieser Oberseite 8, und dann über diesen Rand 9 hinaus in eine Folie 10 mit integrierten individuellen Kontaktstellen 1 1 für jede elektrische Leitung, die ab den verschiedenen Noppen 6 herangeführt sind. Diese Folie 10 wird wie in Figur 3 gezeigt um den gekrümmten Pfeil, das heisst nach unten um den Rand 9 der Noppen-Platte 5 geschwenkt, sodass sie hernach auf die Unterseite der Noppen-Platte 5 zu liegen kommt.

[0015] In der Figur 4 erkennt man die so mit der Kontaktfolie 7 und ihrer Folie 10 ausgerüstete Noppen-Platte 5. Auf den Noppen 6 erkennt man die Kontaktfolie 7. Die darauf verlaufenden elektrischen Leitungen 19 führen von jeder Noppe 6 zunächst längs ihrer Seitenwand hinab auf die Noppen-Platte 8 und hernach auf der Kontaktfolie 7 zum schmalen Rand 9 der Noppen-Platte 8 hin, wo diese Folie 7 mit ihren elektrischen Leitungen 19 in die jetzt umgeklappte Folie 10 überführt ist, und deren individuelle Kontaktstellen 1 1 jetzt nach unten gerichtet sind, und somit hier nicht sichtbar. In diesem Zustand wird die Noppenplatte 5 wie mit dem Pfeil eingezeichnet auf den Boden 4 des Spielbausteins aufgesetzt.

[0016] Jetzt ist der Zustand erreicht wie er in Figur 5 unten gezeigt ist. Über dieser Darstellung erkennt man eine Deckplatte 12 mit acht nach oben auskragenden viereckigen Rahmen 13. Diese Deckplatte 12 ist auf die Noppen-Patte 5 aufsetzbar, wie mit dem Pfeil eingezeichnet, sodass im aufgesetzten Zustand die acht Rahmen 13 je eine Noppe 6 seitlich satt einfassen und die Deckplatte 12 am umlaufenden Rand 3 des Kunststoff-Spielbausteins, das heisst an einem Innenwulst an demselben, einklickbar ist. Die Ausnehmungen im kubischen Grundkörper 1 sind weiterhin von unten zugänglich. Die Figur 6 zeigt den fertig zusammengebauten Kunststoff-Spielbaustein.

[0017] In Figur 7 ist dieser Spielbaustein auf die Oberseite umgedreht abgelegt, sodass man also auf die Unterseite sieht. Man erkennt daher die Ausnehmungen 15, in welche die Kontaktdrähte im Spielbaustein von oben nach unten in ihn hineinragen. Entsprechend sieht man hier die unteren Enden der Kontaktdrähte bzw. der Leiterdrähte 14, nämlich die Kontaktstellen 24. Ausserdem erkennt man die Kunststoff-Klemmrohre 23, welche in herkömmlicher Manier angeordnet sind, um einen guten und dauerhaften Klemmsitz des Spielbausteins an den Noppen 6 desjenigen Spielbausteins gleicher Bauart sicherzustellen, auf welchen er aufgesteckt wird. In Figur 8 sind zwei solche Spielbausteine aufeinandergesetzt zusammengebaut. Diese halten aufgrund der infolge der Geometrie der Noppen 6 und der Klemmrohre 23 erzeugten Klemmkraft aneinander fest. Auf der Oberseite des Spielbausteins erkennt man die Kontaktfolie 7 auf der Oberseite der Noppen 6, welche mit den Kontaktstellen 1 1 der umgeklappten Folie 10 kommunizieren, wobei für jede Noppe 6 im gezeigten Beispiel drei durch Krümmung federnde Kontaktdrähte bzw. Leiterdrähte 14 als Dreier-Paket 16 beidseits von den durch Klemmleisten 17,18 eingeklemmt gehalten sind. Die Klemmleisten 17,18 sind in diesem hier gezeigten Beispiel in die Ausnehmungen 15 einklickbar, sodass die oberen Enden der Leiterdrähte 14 je eine Kontaktstelle 24 bilden, und jede eine verschiedene Kontaktstelle 1 1 an der umgeklappten Folie 10 kontaktiert. Es ist klar, dass nach demselben Prinzip auch weniger oder mehr Leiterdrähte in dieser Weise zwischen je zwei Klemmleisten eingebaut sein können. Ausserdem können die Klemmleisten anstelle eines Einklickens auch bloss mit einer leichten Pressung dauerhaft in den Ausnehmungen festgeklemmt sein.

[0018] In Figur 9 sind die zwei aufeinander gebauten Spielbausteine aus Figur 8 in einem Teilschnitt dargestellt, was den Blick ins Innere freigibt. Wie man erkennt führen die Kontaktpunkte 1 1 auf der Kontaktfolie 7 jedes Noppens 6 über die elektrischen Leitungen 19 auf der Folie 10 zu ganz individuellen, in die Ausnehmungen 15 ragende Leiterdrähte 14 und werden von deren unteren Enden 24 elektrisch kontaktiert. Durch das aufeinander Bauen von zwei solchen Spielbausteinen werden die Leiterdrähte 14 des oberen Spielbausteins mit den Kontaktpunkten der Kontaktfolie 7 auf den Noppen 6 des unteren Spielbausteins in elektrische Verbindung gebracht. Jede Noppe 6 weist oben neun Kontaktpunkte auf - angeordnet in drei Zeilen und drei Spalten auf ihrer Kontaktfolie 7 auf. Der zentrale Kontaktpunkt dient dabei als Datenleiter, während die insgesamt vier verschiedenen mittleren Kontaktpunkte am Rand als Erdung dienen, und die vier verschiedenen Kontaktpunkte in den Ecken der Noppe 6 als Stromleiter. Das erlaubt, aufgrund der jeweils stromführenden Verbindungen zu erkennen, ob zwei Spielbausteine miteinander verbunden sind, und wenn ja in welcher Konfiguration, wobei es eine Vielzahl von Möglichkeiten gibt. So können zwei Spielbausteine deckungsgleich aufeinander gebaut sein, oder nur teilweise überlappend, und sie können auch in einem rechten Winkel zueinander verlaufend aufeinander gebaut sein, und dies am Rand, in der Mitte oder am anderen Rand etc., das heisst in Linie versetzt. Die elektrischen Signale können zentral von einer Datenverarbeitungsanlage, zum Beispiel einem Endgerät in Form eines Päd, Phones, oder PC's erfasst und ausgewertet werden, sodass ein virtuelles Spielbaustein-Bild am Bildschirm eines Computer erzeugt werden kann, welches die in Realität zusammengebaute Konstruktion darstellt.

[0019] Diese Technologie ist derzeit bereits entwickelt und bekannt. Allein, die Herausforderung bestand in einer Konstruktion eines einfachen, narrensicheren Konzeptes für einen solchen Spielbaustein, sodass er hinsichtlich der Klemmkraft die nötigen Anforderungen erfüllt, und auch die elektrischen Verbindungen dauerhaft funktionstüchtig bleiben. Das wird hier sichergestellt durch die federnden Leiterdrähte 14. Solange diese im Rahmen ihrer elastischen Federn belastet werden, ermüden diese Federn nicht und die Funktionstüchtigkeit zum Erstellen von elektrischen Verbindungen mit Kontaktstellen auf den Noppen 6 bleibt erhalten.

[0020] Den Stromleiter von oben, von einem Leiter 19 bzw. Kontaktpunkt auf den Noppen 6 bis hinunter zum Kontaktpunkt 21 eines Leiterdrahtes 14 eines unteren Spielbausteins geht aus Figur 10 hervor, die einen Querschnitt durch zwei aufeinander gebaute Spielbausteine wie in Figur 9 gezeigt in vergrössertem Massstab darstellt. Von Bedeutung für die einwandfreie elektrische Funktion, das heisst für das elektrische Verbinden der Spielbausteine, erweist sich ein geringer Widerstandswert der Verbindungen. Das ermöglicht grosse Baugruppen. Diese Spielbausteine bieten dank dieser elektrischen Verdrahtung die Möglichkeit für visuelles, hörbares, taktiles Feedback, zum Beispiel für den Bau von Prototypen mit LED, Lautsprecher-Funktionen am Endgerät etc. Die LEDs können Bestandteile des Blocks sein. Auf der Leiterfolie können dafür zwei Positionen genützt werden, inkl. Vorwiderstände. Auch ein Microcontroller kann auf der Leiterfolie integriert werden. Der zentrale Kontaktpunkt kann als Datenleiter dienen - Daten, die ja zur Verarbeitung zum Erstellen eines bestimmten Gebildes wesentlich sind. Hierzu kommt dann die konzeptionelle Logik der Verschaltung und Kommunikation wie schon in WO 2009/100051 beschrieben zum Tragen und wird hier nicht weiter ausgeführt. Diese Spielbausteine können ohne Batterie betrieben werden, weil die Stromversorgung von einer Grundplatte bzw. vom Grundbaustein aus kommt und an die einzelnen angeschlossenen bzw. aufgebauten Spielbausteine verteilt wird. Die hier vorgestellte Lösung bietet 3 x 3 Kontakte pro Noppe, das heisst (9 Plus- und 9 Minus-Kontakte pro Noppe. Normalerweise würde ein Spielbaustein mit 2 Reihen mit je 4 Noppen insgesamt 2 x 4 x 3 x 3 = 72 Steckverbindungen benötigen, während der hier vorgestellte mit bloss 24 Federkontakten auskommt, für die gleiche Funktion, nämlich mit 2 x 4 Leiterdraht-Paketen zu je 3 Leiterdrähten 14, d.h. 2 x 4 x 3 = 24 Federkontakte. Ausserdem ist von aussen nicht ersichtlich, wie die Kontaktierung im Innern organisiert ist. Diese Lösung ist kostengünstig und effektiv. Die Kontaktierung mit cluster-gefertigten Stanz-Biegeteilen dient ebenfalls der Kostensenkung. Eine komplette Reihe von Kontakten wird uniform gebogen. Die unterschiedliche Positionierung erfolgt nach Einlegen in einen Kontaktträger. Sind die Kontakte eingebettet und positioniert, wird der verbindende Stanzstreifen abgetrennt und die Kontakte werden dadurch vereinzelt. Das Handling einer Vielzahl individueller Kontaktfedern wäre vergleichsweise viel aufwändiger. Und anstelle von zwei zusammenklickbaren Klemmleisten können für eine massenweise Herstellung die Leiterdraht-Pakete aus je 4 x 3 Kontaktdrähten auch beidseits mit Kunststoff umspritzt werden, wonach dann der verbindende Leiter-Streifen weggestanzt oder weggeschnitten wird. Die Leiterdrähte sind dann in einem einzigen Kunststoffteil eingegossen und können in die Ausnehmungen montiert werden. In einer allerbesten Ausführung können die einzelnen Spielbausteine mittels HF Induktion mit Strom versorgt werden und könnten ihre Position dank Beschleunigungsmesser drahtlos per Near Field Communication an eine Basisstation übermitteln.

[0021 ] Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsvariante des Spielbausteins anhand der Figuren 1 1 bis 14 präsentiert und beschrieben. Diese Alternative lässt sich einfacher industriell in grossen Serien kostengünstig herstellen, unter Zuhilfenahme von Robotern, welche das Zusammensetzen der einzelnen Teile besorgen können. Zunächst zeigt die Figur 1 1 diese alternative Ausführung des Kunststoff-Spielbausteines in einer perspektivischen Ansicht von oben. Die Kontakte an den einzelnen Noppen 46 der Noppenplatte 39 befinden sich hier an den Seitenwänden dieser Noppen 46. Jede Seitenwand beinhaltet drei Kontaktflächen von dort vorhandenen Leiterdrähten 25, die in Nuten 44 in den Seitenwänden der Noppen 46 stecken.

[0022] Die Figur 12 zeigt diesen Spielbaustein in einer perspektivischen Ansicht von unten gesehen. Der Spielbaustein ist auf seiner Unterseite im Wesentlichen hohl, bis auf einen zentralen Steg 42, der sich längs der Längsmitte des Spielbausteins erstreckt. Dieser Steg 42 schliesst hier drei Hohlzylinder 48 ein, deren Aussenseiten die Seitenwände des Stegs 42 leicht überragen. Zur Verstärkung ist ein Quersteg 50 eingebaut. Mit den seitlichen Stegen 51 wird ein klemmender Pass-Sitz für die Noppen 46 auf der Oberseite eines gleichen Spielbausteins geschaffen.

[0023] Die Figur 13 zeigt den Kunststoff-Spielbaustein nach den Figuren 1 1 oder 12 in einer von oben gesehenen perspektivischen Explosionszeichnung dargestellt, mit unten dem Grundkörper 45 mit seiner tiefer gelegten Oberseite 43. Diese weist drei Löcher 34 auf, wobei die äusseren zwei zur Aufnahme von Schrauben 31 , für den Zusammenbau mit den weiteren Teilen dienne. Die Löcher 34 sind längs ihres Umfangs mit ringsegmentförmigen Rändern 52 ausgestattet. Diese Ränder 52 dienen als Auflage für die einzusetzende Leiterplatte 29, die weiter oben dargestellt ist. Die Oberseite 43 des Grundkörpers 45 zeigt weiter eine Vertiefung 40, in welche ein Mikrochip 32 einsetzbar ist, der für die Verschaltung der verschiedenen Leitungen und deren intelligente Vernetzung bestimmt ist. Längs der Längsmitte der Oberseite 43 sind Einschublöcher 33 zu sehen, in welche untere Leiterdrähte 26 einschiebbar sind, die in der Figur oberhalb des Grundkörpers 45 dargestellt sind. Diese Leiterdrähte 26 ragen nach dem Einschieben bis zu ihrem oberen abgewinkelten Ende 27 frei in den unteren Hohlraum des Grundkörpers 45, unterhalb der Platte, welche die Oberseite 43 bildet. Am unteren Ende sind die Leiterdrähte 26 in gekrümmte Enden 28 ausgeformt, welche elastisch und nachgiebig sind und mit ihren nach aussen an die Längsseiten des Grundkörpers

45 gewandten Seitenflächen als Kontaktflächen wirken, die infolge der elastisch federnden Eigenschaft beim Aufstecken des Spielbausteins auf die Oberseite eines gleichen Spielbausteins an die seitlichen Kontaktflächen 25 an den Noppen 46 auf der Oberseite dieses Spielbausteins anschmiegen. Längs des nach oben auskragenden Randes des Grundkörpers 45 sind Nocken 35 auf der Oberseite der Platte angeformt, welche die Oberseite 43 des Grundkörpers 45 bildet. Auf diese Nocken 35 kommt beim Zusammensetzen des Spielbausteins die Leiterplatte 29 zu liegen. Von den oberen Leiterdrähten 25 gibt es 8 Einheiten zu je 12 einzelnen Leiterdrähten 25. Diese Leiterdrähte 25 können längs der Seitenflächen der Noppen

46 an der zuoberst dargestellten Noppenplatte 39 von unten durch Löcher 38 (Figur 14) in der Noppenplatte 39 und damit durch diese Noppenplatte 39 hindurch in die Nuten 44 eingeschoben werden, die in den Seitenflächen der Noppen 46 eingelassen sind. Am oberen Ende 24 sind diese Leiterdrähte 25 abgewinkelt, bilden also je ein abgewickeltes Ende 24. Diese abgewinkelten Enden 24 können in Querschlitze in den Nuten 44 einrasten, wonach die Leiterdrähte 25 in den Nuten 44 festgehalten werden. Die nach aussen gerichteten Seiten der Leiterdrähte 25 bilden längs der Noppen-Seitenflächen je eine Kontaktfläche, die mit den nach aussen ragenden unteren Enden 28 der unteren Leiterdrähte 26 einen elektrischen Kontakt herstellen, wenn ein gleicher Spielbaustein auf den unten liegenden aufgesteckt wird. Je nach Positionierung des oberen Spielbausteins auf dem unteren werden andere elektrische Verbindungen erstellt. Die Leiterplatte 29 mit ihren beiden Löchern 30 weist eine Vielzahl von zum Beispiel aufgedampften elektrischen Leitungsbahnen 37 auf, die längs ihrer Ober- und Unterseite verlaufen und um ihre Ränder geführt sind, sodass also ein elektrischer Strom längs einer oberen Leitungsbahn 37 um den äusseren Rand der Leiterplatte 29 herum und dann längs einer unteren Leitungsbahn 37 geführt werden kann. Diese Leiterbahnen sind hier allerdings nicht im Einzelnen eingezeichnet, Die unteren Enden 47 der oberen Leiterdrähte 25 in den Seitenwänden der Noppen 46 berühren dabei die Oberseite der Leiterplatte 29 und schliessen Kontakte mit den darauf verlaufenden Leiterbahnen 37, und die oberen Enden 27 der unteren Leiterdrähte 26 schliessen gleichermassen Kontakte mit den unteren Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterplatte 29.

[0024] Die Figur 14 zeigt denselben Kunststoff-Spielbaustein nach den Figuren 1 1 oder 12, jetzt aber in einer von unten gesehenen perspektivischen Explosionszeichnung dargestellt, mit allen seinen Bestandteilen. Wie man mit Blick von unten in den Grundkörper 45 erkennt, laufen die drei Löcher 34 im längsmittigen Steg 42 unten aus. Die seitlich den längsmittigen Steg 42 überragenden Hohlzylindern 48 zu den Löchern 34 wirken als Klemmflächen, wenn der Grundkörper 45 von oben auf die Noppenplatte 39 eines gleichen Spielbausteins aufgesteckt wird. Seitlich am Steg 42 erkennt man die Nuten 49, in welche von oben die unteren Leiterdrähte 26 eingeschoben werden können, wonach ihre unteren gekrümmten Enden 28 frei in den Raum unterhalb des Stegs 42 ragen. Im gezeigten Beispiel sind es vier Dreierpakete von Nuten 49. Bei einem Stein mit bloss vier Noppen wären es entsprechend bloss zwei Dreierpakete von Nuten 49. Diese gekrümmten Enden 28 können Kontakte mit den Leiterdrähten 25 in den Seitenflächen der Noppen 46 auf der Noppenplatte 39 eines gleichen Spielbausteins schliessen, auf den dieser Spielbaustein als oberer Spielbaustein aufgesetzt wird. Oberhalb des Grundkörpers 45 erkennt man die unteren Leiterdrähte 26 mit ihren gekrümmten Enden 28, die durch entsprechende Löcher 33 (Figur 13) in der Oberseite 43 des Grundkörpers 45 und dann längs der Nuten 49 in dieselben eingesteckt werden können. Auf diese eingesteckten unteren Leiterdrähte 26 und ihre oberen Enden 27 wird von oben die Leiterplatte 29 aufgelegt. Dabei schliessen die Leitungsbahnen 37 an der Unterseite der Leitungsplatte 29 auch Kontakte mit den nach oben ragenden Kontaktfüsschen 53 des Mikrochips 32 in der Oberseite des Grundkörpers 45, zur intelligenten Verschaltung aller Leiter. Die oberen Leiterdrähte 25 werden durch die Löcher 38 in der Noppenplatte 39 von unten durch dieselbe in die Nuten 44 in den Seitenflächen der Noppen 46 geschoben, bis sie in denselben einrasten, wie schon beschrieben. Dann ragen bloss noch die unteren gekrümmten Enden 47 dieser Leiterdrähte 25 aus der Noppenplatte 39 heraus. Diese unteren Enden 47 schliessen Kontakte mit den Leitungsbahnen 37 auf der Oberseite der Leiterplatte 29, die hier allerdings von unten nicht sichtbar ist. Die Noppenplatte 39 weist auf ihrer Unterseite ausserdem Distanzhalter 54 auf, mit denen sie nach dem Zusammenbau auf der Leiterplatte 29 aufliegt, um einen Freiraum für die unteren federnden Enden 47 der oberen Leiterdrähte 25 sicherzustellen. Alle Teile werden zusammengesetzt, indem nun die Leiterplatte 29 auf die Oberseite 43 des Grundkörpers 45 aufgesetzt wird, und dann die Noppenplatte 39 auf die Oberseite der Leiterplatte 29 aufgelegt wird. Dann wird der Grundkörper 45 mit der Noppenplatte 39 verschraubt, wozu zwei Schrauben 31 von unten in die äusseren Löcher 34 im Steg 42 gesteckt werden. Diese Schrauben 31 können dann mit ihren Gewinden in die Gewindebuchsen 36 eingeschraubt werden, die auf der Unterseite der Noppenplatte 39 angeformt sind, unter Einschluss der Leiterplatte 29, die sich dann zwischen den unteren Enden 47 der oberen Leiterdrähte 25 und den oberen Enden 27 der unteren Leiterdrähte 26 befindet. [0025] Die Figuren 15 bis 18 zeigen eine dritte Ausführungsvariante solcher Kunststoff-Spielbausteine. Hier in Figur 15 sind zwei solche Kunststoff- Spielbausteine aufeinandergesetzt dargestellt und sie weisen je vier Noppen 69 auf ihrer Oberseite auf. In jeder Flanke der Noppen 69 sind je drei Leiterdrähte 60 geführt, die in Kontakt treten können mit den nach unten ragenden inneren bzw. unteren Leiterdrähten eines darauf aufgesetzten artgleichen Kunststoff- Spielbausteins. Selbstverständlich können auch Grundkörper 64 mit sechs, acht oder noch mehr Noppen gebaut bzw. gespritzt werden. In Figur 16 sind diese Kunststoff-Spielbausteine nach Figur 15 in getrenntem Zustand mit Blick von schräg unten dargestellt. In dieser Darstellung erkennt man die nach unten ragenden unteren Leiterdrähte 61 , die in speziellen Einsätzen 63 gehalten sind, die von unten in den Grundkörper 64 des Kunststoff-Spielbausteines einsetzbar und darin einklickbar sind.

[0026] Die Figur 17 zeigt diese beiden Kunststoff-Spielbausteine nach den Figuren 15 und 16 in liegender Lage von schräg oben gesehen in einer Explosionszeichnung mit allen ihren Bestandteilen im Innern. Von links unten im Bild begonnen erkennt man zunächst den Grundkörper 64 des oberen Kunststoff- Spielbausteins mit seinen vier Noppen 69 auf seiner Oberseite. Rechts davon bzw. unterhalb des Grundkörpers 64 sind die oberen Leiterdrähte 60 eingezeichnet. Es handelt sich um vier Dreier-Pakete von Leiterdrähten 60, sodass je drei Leiterdrähte 60 an jede Flanke einer Noppe 69 in entsprechenden Nuten in diesen Noppenflanken zu liegen kommen und darin sicher gehaltert sind, indem sie mit ihren oberen Haken 65 federnd in Vertiefungen in diesen Nuten einhaken. In Richtung gegen rechts bzw. unten bei zusammengesetztem Zustand erkennt man eine Kontaktplatte 62. In zusammengesetztem Zustand ruhen die unteren Enden der oberen Leiterdrähte auf der Oberseite dieser Kontaktplatte 62. Die schwarzen Linien auf der Kontaktplatte 62 zeigen die verschiedenen Verschaltungen der Kontaktpunkte. Im Bild rechts der Kontaktplatte 62 bzw. bei zusammengesetztem Spielbaustein unterhalb derselben schliessen zwei Einsatzteile 63 an. Diese dienen zur Aufnahme und Halterung der unteren Leiterdrähte 61 , die in einem dieser beiden hier gezeigten Einbauteile 63 eingebaut sind und oben leicht aus demselben herausragen, während das benachbarte Einbauteil 63 noch nicht mit seinen Leiterdrähten bestückt ist. In Richtung gegen rechts auf der Zeichnung folgt der nächste, untere Kunststoff-Spielbaustein mit seinem Grundkörper 64. Rechts von demselben erkennt man die neun oberen Leiterdrähte 60 für eine Noppe 69, und rechts davon bzw. darunter die Kontaktplatte 62 mit ihren Verdrahtungen bzw. Verschaltungen. Weiter rechts in der Zeichnung bzw. unterhalb der Kontaktplatte 62 sind zwei Pakete von je drei unteren Leiterdrähten 61 dargestellt. Diese werden wie mit dem Pfeil angedeutet von unten bzw. in der Zeichnung von rechts her in entsprechende Nuten im Einsatzteil 63 eingeschoben, welches in der Zeichnung rechts von den Leiterdrähten 61 bzw. unterhalb derselben eingezeichnet ist. Hernach ragen sie mit ihren oberen abgewinkelten Kontaktfüsschen oben aus dem Einsatzteil, und in zusammengesetztem Zustand des Kunststoff-Spielbausteins drücken diese dann von unten auf die Kontaktplatte 62 und kontaktieren die dort vorhandenen elektrischen Kontakte der Verschaltung. Die unteren Enden 66 der unteren Leiterdrähte 61 sind schräg um ca. 135° abgewinkelt und ihre äussersten Endbereiche 67 sind abermals um ca. 90° in derselben Richtung abgewinkelt. Damit bilden sie mit ihrer so gebildeten äusseren Kante eine federnde nachgebende Kontaktfläche, die sich über die äussere Seite der oberen Leiterdrähte 60 schiebt, wenn dieser Kunststoff-Spielbaustein auf einen artgleichen Kunststoff-Spielbaustein aufgesetzt wird. Entsprechend werden Kontakte geschlossen, welche Rückschlüsse auf die relative Lage der beiden aufeinander gesteckten Kunststoff-Spielbausteine zulassen.

[0026] Die Figur 18 zeigt diese beiden Kunststoff-Spielbausteine nach den Figuren 15, 16 und 17 in liegender Lage, diesmal von schräg unten gesehen in einer Explosionszeichnung mit allen ihren Bestandteilen im Innern. Von links im Bild begonnen erkennt man zwei Einsatzteile 63 mit ihren Nuten 68 zum Einschieben der unteren Leiterdrähte 61 von unten in diese Nuten 68. Die unteren Enden 66 dieser unteren Leiterdrähten 61 sind um je ca. 135° umgebogen, sodass sie mit dem übrigen Leiterdraht einen Winkel von ca. 45° einschliessen. Die äusseren Enden 67 sind um abermals ca. 90° abgewinkelt und die so gebildete äussere Kante wirkt dann als federnd nachgebende Kontaktfläche. Weiter rechts erkennt man die Kontaktplatte 62 mit ihren Verdrahtungen bzw. Verschaltungen. Weiter rechts folgt ein Paket von drei mal drei obere Leiterdrähte 60, mit je unten und oben einem um 90° abgewinkelten Ende 65. Während die unteren abgewinkelten Enden als Kontaktfüsschen wirken, die auf der Kontaktplatte 62 anliegen, so wirken die oberen Abwicklungen zum Verrasten der Leiterdrähte 60 in den Nuten der Flanken der Noppen 69 auf der Oberseite des Kunststoff-Spielbausteins. Noch weiter rechts folgt der Grundkörper 64 des Kunststoff-Spielbausteins. Alle diese Teile sind rechts nochmals für den oben aufzusetzenden Kunststoff-Spielbaustein dargestellt. An einem der Einsatzteile 63 erkennt man die oben aus ihm herausragenden unteren Leiterdrähte 61 mit ihren um 90° abgewickelte Enden als Kontaktfüsschen zum Anliegen an der darüber zu liegenden kommenden Kontaktplatte 62. Oberhalb der Kontaktplatte 62 sieht man abermals neue obere Leiterdrähte 60, obwohl es insgesamt vier Pakete von je neun solcher oberer Leiterdrähte 60 gibt, und schliesslich ganz rechts den Grundkörper 64 des oberen Kunststoff-Spielbausteins. Die Einsatzteile 63 und die Kontaktplatte 62 sind so gestaltet, dass sie von unten in den Grundkörper 64 eines Kunststoff-Spielbausteins 64 einsetzbar und darin verrastend einklickbar sind, während die unteren Leiterdrähte 61 in die Nuten 68 an den Einsatzteilen 63 einschiebbar sind, und die oberen Leiterdrähte 60 in die Nuten in den Flanken der Noppen 69 und schliesslich in diesen einhängen. Es entstehen dabei elektrische Verbindungen von den oberen Leiterdrähten 60 an die unten sechs nach unten ragenden unteren Leiterdrähte 61 . Je nach relativer Lage der zwei aufeinander aufgesetzten Kunststoff-Spielbausteine sind diese oder jene Kontakte wirksam, sodass bestimmbar ist, ob ein oberer Kunststoff-Spielbaustein deckungsgleich oder versetzt auf den unteren Spielbaustein aufgesetzt ist, und wenn ja in welcher Richtung versetzt.

[0027] Zwei solche Spielbausteine wie bisher in drei Varianten beschrieben können in beliebiger Weise aufeinander gesteckt werden, also zum Beispiel von oben gesehen deckungsgleich, oder aber in Längsrichtung verschoben, das heisst zwei, vier oder gar sechs Noppen des unteren Steins freiliegend gelassen. Die Steine können auch im rechten Winkel zueinander über zwei oder vier Noppen des unten liegenden Steines gesteckt werden, oder auch in Längsrichtung seitlich verschoben zwei, drei oder vier Noppen abdeckend. In jeder Konstellation werden die Leiterdrähte 25;60 in den Seitenflächen der belegten Noppen 6;46;69 von anderen unteren Leiterdrähten 26;61 am oberen Spielbaustein kontaktiert und können so einen Stromkreis schliessen. Je nachdem, welche Leiterbahnen auf der Leiterplatte 29 oder Kontaktplatte 62 entsprechend Strom führen, erkennt der Mikroprozessor 32 die Konstellation der beiden Spielbausteine zueinander und über zwei der nach unten mündenden Leiter 26;61 eines Dreierpaketes kann er diese Information an einen Computer weitergeben, welcher die Konstellation entsprechend auf einem Bildschirm anzeigen kann. Werden weitere Steine oben aufgesetzt, so wird deren Konstellation gleichermassen nach ganz unten weitergemeldet und schliesslich auf einem Bildschirm zur Anzeige gebracht.

Ziffernverzeichnis

1. Variante (Figuren 1 bis 10)

1 Grundkörper

2 Seitenwand

3 Oberer Rand

4 Boden im Spielbaustein

5 Noppenplatte

6 Noppen

7 Kontaktfolie

8 Oberseite der Noppenplatte 5

9 Schmaler Rand der Noppenplatte

10 Folie

1 1 Kontaktstellen auf Folie

12 Deckplatte

13 Rahmen auf Deckplatte

14 Leiterdrähte

15 Ausnehmung in Grundkörper 1

16 Dreier-Paket von Leiterdrähten 14

17 Kunststoff-Leiste mit Löcher

18 Kunststoff-Leiste mit Bolzen

19 Leiter auf Kontaktfolie

20 Montage-Leiter

21 Kontaktflächen unten an Leiterdrähten Löcher in Kunststoff-Leiste 17

Bolzen an Kunststoff-Leiste 18

Obere Kontaktstellen der Leiterdrähte ante: (Figuren 11 bis 14)

Obere Leiterdrähte

Untere Leiterdrähte

Obere Enden der unteren Leiterdrähte

Untere Enden der unteren Leiterdrähte

Leiterplatte zwischen Noppenplatte und Grundkörper 1

Loch in Montageplatte

Schrauben für Montageplatte 29

Mikroprozessor

Einschublöcher für die längsmittigen, unteren Leiterdrähte

Löcher in Grundkörper

Nocken längs des Aussenrandes des Grundkörpers für die Abstützung der Leiterplatte 29

Gewindebuchsen an Montageplatte 29

Leitungsbahnen auf der Leiterplatte 29

Löcher in der Noppenplatte

Noppenplatte

Aussparung an Grundkörper für Mikrochip

Längsmittige Löcher in Grundkörper 1

Stege zwischen den längsmittigen Löchern im Grundkörper

Tiefer gelegte Oberseite des Grundkörpers

Nuten an Seitenflächen der Noppen, für die oberen Leiterdrähte

Grundkörper zweite Variante

Noppen zweite Variante

Untere Enden der oberen Leiterdrähte 25

Hohlzylinder im Steg 42

Nuten in Steg 42 zum Einschieben der unteren Leiterdrähte

Quersteg unten im Grundkörper 45

Seitliche Stege am Grundkörper 45 Ringsegmente um die Löcher 34

Kontaktdrähte des Mikrochips

Distanzhalter unten an der Noppenplatte 39 ante: (Figuren 15 bis 18)

Obere Leiterdrähte an Noppenflanken (Fig. 17/18) untere Leiterdrähte im Innern des Grundkörpers (Fig. 17/18) Kontaktplatte (Fig. 17/18)

Einsatzteile als Halterung für die Leiterdrähte (Fig. 17/18) Grundkörper

obere Haken an den oberen Leiterdrähten 60

um 135° abgewinkelte untere Enden der unteren Leiterdrähte um 90° an diesen Enden abgewinkelte äussere Enden Nuten an den Einsatzteilen 63

Claims

Patentansprüche

Kunststoff-Spielbaustein mit Noppen auf seiner Oberseite, wobei dessen Unterseite auf die Oberseite und dort auf die Noppen (6) eines artgleichen Kunststoff-Spielbausteins unter Entwicklung einer Klemmkraft aufsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass federnde Leiterdrähte (14;25,26;60,61 ) von der Unterseite des Kunststoff-Spielbausteins durch sein Inneres über eine Kontakt-Schnittstelle auf seine Oberseite geführt sind, sodass je drei Leiterdrähte (14;25,26;60,61 ) an mindestens eine Flanke oder Oberseite jeder Noppe (6;46;69) geführt sind, zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand mit einem weiteren artgleichen Kunststoff-Spielbaustein, und wobei der Kunststoff-Spielbaustein aus einem Grundkörper (1 ,45;64) mit von oben nach unten durchgehenden Ausnehmungen (15;33,38;65) besteht, und mit Einsatzteilen (63) für das Einsetzen und Halten von über die Höhe des Kunststoff-Spielbausteins mehrerer, beim Aufeinanderstecken zweier artgleicher Kunststoff-Spielbausteinen miteinander in elektrische Verbindung bringbarer Leiterdrähte (14;25,26;60,61 ), sodass je nach erstellter elektrischer Verbindungen zwischen zwei aufeinanderliegenden Kunststoff- Spielbausteinen, das heisst zwischen den unteren Enden der Leiterdrähte (14;26;61 ) des oberen Kunststoff-Spielbausteins und den oberen Enden der Leiterdrähte (19;25;60) oder elektrischen Leitungen an den Noppen (6;46;69) des unteren Kunststoff-Spielbausteins die relative Lage der beiden Spielbausteine zueinander elektronisch bestimmbar ist.

2. Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (60,61 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand, nach Anspruch 1 , bestehend aus einem Grundkörper (64), in den von unten eine Kontaktplatte (62) und an diese anschliessend mindstens ein Einsatzteil (63) verrastend einsetzbar ist, wobei die Kontaktplatte (62) elektrische, durch sie hindurch führende Leiter als Verschaltungen von Kontaktflächen auf beiden Seiten aufweist, und obere Leiterdrähte (60) durch die Oberseite des Grundkörpers (64) in Nuten in den Flanken der Noppen (69) verrastend eingeschoben sind, die mit ihren unteren Enden die Kontaktplatte (62) berühren, und in das mindestens eine Einsatzteil (63) von unten in Nuten (68) untere Leiterdrähte (61 ) verrastend einschiebbar sind, deren obere Enden die Kontaktplatte (62) von unten berühren, und deren untere Enden als Kontaktflächen für die oberen Leiterdrähte (60) an den Flanken der Noppen (69) ausgebildet sind.

3. Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (7,21 ;25;26) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand, nach Anspruch 1 , bestehend aus einem Grundkörper (1 ,45) mit von oben nach unten durchgehenden Ausnehmungen (15;33,38) in seinem Innern und mit einer innen abgesenkten Oberseite (43) zum passgenauen Einsetzen einer zugehörigen Noppenplatte (5;39), wobei in den Grundkörper (1 ;45) mehrere diskrete elastisch federnde Leiterdrähte (14;25,26) einsetzbar sind, sodass sie unten als freie, elastisch federnde Leiterdrähte (14;26) nach unten in den unten hohlen Grundkörper (1 ;45) ragen, ohne den Spielbaustein unten zu überragen, aber oben als Kontaktstellen aus der Oberseite (43) herausragen, und dass an den Noppen (6;46) der zugehörigen Noppenplatte (5;39) mehrere elektrische Leitungen (19,25) enden, welche durch die Noppenplatte (5;39) geführt oder um sie herum unter sie geführt durch Einsetzen der Noppenplatte (5;39) in den Grundkörper (1 ;45) elektrisch mit den einzelnen oberen Kontaktstellen (24) der Leiterdrähte (14;19;27) verbindbar sind, sodass je nach erstellter elektrischer Verbindungen zwischen zwei aufeinanderliegenden Kunststoff-Spielbausteinen, das heisst zwischen den unteren Enden der Leiterdrähte (14;26) des oberen Kunststoff-Spielbausteins und den oberen Enden der elektrischen Leitungen (19;25) an den Noppen (6;46) des unteren Kunststoff-Spielbausteins die relative Lage der beiden Spielbausteine zueinander elektronisch bestimmbar ist.

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (25;26) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sein Grundkörper (45) eine gegenüber seinem oberen Rand tiefer gelegte, abgesenkte Oberseite (43) aufweist, welche längs ihrer Längsmitte beidseits derselben je eine Anzahl Dreierpakete von Löchern (33) zum Einschieben von Leiterdrähten (26) mit oben und unten gekrümmten Enden (27,28) aufweist, weiter dass unterhalb der Noppenplatte (39) eine Leiterplatte (29) mit elektrischen Leitungsbahnen (37) von ihrer Unterseite zu ihrer Oberseite angeordnet ist, mit einem Mikrochip (32) auf der Leiterplatte (29), dessen Kontaktdrähte (53) mit den Leitungsbahnen (37) der Leiterplatte (29) belegt sind, und wobei der Grundkörper (45) auf seiner Unterseite einen längsmittigen Steg (42) bildet, welcher in seinen beiden Seiten mehrere Nuten (49) aufweist, zum klemmenden Einschieben je eines unteren Leiterdrahtes (26), und dass der Steg (42) von drei ihn unterbrechenden und ihn seitlich mit ihren Aussenseiten überragenden Hohlzylindern (48) durchsetzt ist, weiter dass die Noppenplatte (39) längs der Seiten der Noppen (46) die Noppenplatte (39) durchsetzende Löcher (38) zum Einschieben von oberen Leiterdrähten (25) längs der Noppen-Seitenwände aufweist, und dass eine Leiterplatte (29) zwischen der Noppenplatte (39) und dem Grundkörper (45) angeordnet ist, mit von der Unterseite zur Oberseite führenden Leitungsbahnen (37) zum Erstellen von elektrischen Verbindungen zwischen den oberen Enden (27) der unteren Leiterdrähte (26) mit ausgewählten Leitern der oberen Leiterdrähte (25), und dass die Noppenplatte (39) unter Einschluss der Leiterplatte (29) mit dem Grundkörper (45) fest verbindbar ist.

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (25;26) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterdrähte (25,26;60,61 ) an den kontaktführenden Enden (24,47;27,28;66) gekrümmt und elastisch nachgiebig sind, und die oberen Leiterdrähte (25;60) mit ihren abgewinkelten Enden (24;66) in Ausnehmungen (44) in den Seitenwänden der Noppen (46;69) einklickbar sind, und die unteren Leiterdrähte (26;61 ) mittels Reibwiderstand in den sie aufnehmenden Nuten (49;68) sitzen.

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (25;26) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppenplatte (39) unter Einschluss der Leiterplatte (29) mit dem Grundkörper (45) fest verbindbar ist, in dem Noppenplatte (39) auf ihrer Unterseite Gewindebuchsen (36) aufweist, und die Leiterplatte (29) mit diesen Buchsen (36) korrespondierende Löcher (30), und die Grundplatte (45) mittels durch die Hohlzylinder (48) einführbare Schrauben (31 ) durch Einschrauben in die Gewindebuchsen (36) mit der Noppenplatte (39) verspannbar ist.

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (25;26) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppenplatte (39) unter Einschluss der Leiterplatte (29) mit dem Grundkörper (45) fest verbindbar ist, in dem die Noppenplatte (39) auf ihrer Unterseite längs ihre Randes Verschlussteile aufweist, welche unter Einschluss der Leiterplatte (29) mit Verschlussteilen an der Oberseite des Grundkörpers (45) zusammenklickbar sind.

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (25;26) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er durch Umspritzen der Leiterdrähte (25,26) und der Leiterplatte (29) und des Mikrochips (32) erzeugt ist.

Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (7,21 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach Anspruch 1 , bestehend aus einem Grundkörper (1 ) mit von oben nach unten durchgehenden Ausnehmungen (15) in seinem Innern, in welche zu Paketen (16) zusammengefasst je mehrere diskrete elastisch federnde Leiterdrähte (14) zwischen Kunststoff-Leisten (17,18) eingeklemmt oder in einer Kunststoff- Leiste eingespritzt einsetzbar sind, sodass sie unten als freie, elastisch federnde Leiterdrähte (14) nach unten in die Ausnehmung (15) ragen, ohne den Spielbaustein unten zu überragen, und oben als Kontaktstellen (24) aus den Kunststoff-Leisten (17,18) ragen, und dass der Spielbaustein eine Noppenplatte (5) aufweist, die mit einer sie oben bedeckenden und um ihren Rand (9) umgeklappten Folie (10) versehen ist, auf welcher je mehrere elektrische Leitungen (19) von jeder Noppe auf die Unterseite der Noppenplatte (5) zu diskreten Kontaktpunkten (1 1 ) geführt sind, wobei diese Noppenplatte (5) von einer Deckplatte (12) bis auf die Noppenoberflächen abdeckbar und hernach mit der Noppenplatte (5) auf den Grundkörper (1 ) des Spielbaustein aufsetzbar ist, sodass die unteren Kontaktpunkte (1 1 ) an der Folie (10) mit den oberen Stummeln und somit Kontaktstellen (24) der Leiterdrähte (14) in elektrischen Kontakt treten.

10. Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (7,21 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem kubischen Grundkörper (1 ) mit viereckigem Grundriss besteht, mit rundum laufender Seitenwand (2) und im Innern dieses Grundkörpers (1 ) einer Struktur mit Ausnehmungen (15), oder aus einem kreisrunden Grundkörper (1 ) mit viereckigem Grundriss besteht, mit rundum laufender Seitenwand (2) und im Innern dieses Grundkörpers (1 ) einer Struktur mit Ausnehmungen (15) oder aus einem im wesentlichen kubischen Grundkörper (1 ) mit L-, U-, E oder F-förmigen Grundriss besteht, mit rundum laufender Seitenwand (2) und im Innern dieses Grundkörpers (1 ) einer Struktur mit Ausnehmungen (15).

1 1 . Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (7,21 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Noppen-Platte (5) mit Noppen (6) auf den Spielbaustein aufsetzbar ist, und auf diese Noppen-Platte (5) eine elektrische Kontaktfolie (7) aufsetzbar ist, welche die Oberseiten der Noppen (6) deckungsgleich bedeckt und deren elektrische Verbindungen (19) von der Oberseite der Noppen (6) nach unten auf die Noppen-Platte (5) und über diese nach aussen an ihren Rand (9) führen, und von dort weiter an eine um die Noppen-Platte (5) umklappbare Folie (10) mit integrierten Kontaktstellen (1 1 ), und dass eine Deckplatte (12) mit nach oben auskragenden Rahmen (13) auf diese Noppen-Patte (5) aufsetzbar ist, sodass im aufgesetzten Zustand die Rahmen (13) je eine Noppe (6) seitlich satt einfassen und die Deckplatte (12) auf dem Kunststoff-Spielbausteins bündig einklickbar ist, weiter dass der Grundkörper (1 ) von unten zugängliche Ausnehmungen (15) aufweist, welche mit den Kontaktstellen (1 1 ) der umgeklappten Folie (10) kommunizieren, wobei für jeden Noppen (6) drei durch Krümmung federnde Kontaktdrähte (16) als Ensemble beidseits durch Klemmleisten (17,18) eingeklemmt gehalten und die Klemmleisten (17,18) in die Ausnehmungen (15) einklickbar sind, sodass die Kontaktdrähte (16) drei verschiedene Kontaktstellen (1 1 ) an der umgeklappten Folie (10) kontaktieren.

12. Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (7,21 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spielbaustein oben einen nach oben auskragenden Rand (3) aufweist, sodass ein gegenüber diesem oberen Rand (3) nach unten abgesetzter Boden (4) gebildet ist, auf welchen eine Noppen-Platte (5) mit Noppen (6) passgenau einsetzbar ist, oder dass er oben einen Randbereich aufweist, der eine gegen innen verlaufende Stufe bildet, und die zugehörige Noppen-Platte (5) aussen einen nach unten auskragenden Rand aufweist, mit dem sie passgenau auf diese Stufe aufsetzbar ist.

13. Verfahren zur industriellen Herstellung eines Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass

a) untere Leiterdrähte (60) mittels eines Roboters oder von Hand in die Nuten (68) in den Einsatzteilen (63) gegen Reibwiderstand eingeschoben werden,

b) obere Leiterdrähte (60) von unten durch die Oberseite des Kunststoff- Spielbausteins mittels eines Roboters oder von Hand längs in Nuten in den Seitenwänden der Noppen (6) eingeschoben werden, bis deren obere, abgewinkelte Enden in entsprechende Ausnehmungen in den Nuten einklicken und somit darin gehalten sind, c) eine Kontaktplatte (62) mit Leitern und Verschaltungen zur elektrischen Verbindung von oberen und unteren Kontaktflächen mittels eines Roboters oder von Hand von unten in den Grundkörper (64) eingeschoben und darin eingeklickt wird, zur Erstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den oberen Kontaktflächen und den unteren, federnden Enden der oberen Leiterdrähte (60);

d) die Einsatzteile (63) von unten mittels eines Roboters oder von Hand in den Grundkörper (64) eingeschoben und darin eingeklickt werden, zur Erstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den unteren Kontaktflächen an der Kontaktplatte (62) und den oberen, federnden Enden der unteren Leiterdrähte (60).

14. Verfahren zur industriellen Herstellung eines Kunststoff-Spielbaustein mit elektrischen Kontakten (7,21 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

e) untere Leiterdrähte (26) mittels eines Roboters oder von Hand in die Nuten (49) in den Seitenflächen des Steges (42) gegen Reibwiderstand eingeschoben werden,

f) obere Leiterdrähte (25) durch die Löcher (38) in der Noppenplatte (39) von unten mittels eines Roboters oder von Hand längs in Nuten (44) in den Seitenwänden der Noppen (46) eingeschoben werden, bis deren obere, abgewinkelte Enden (24) in entsprechende Ausnehmungen in den Nuten (44) einklicken und somit darin gehalten sind,

g) die Leiterplatte (29) und hernach die Noppenplatte (39) mittels eines Roboters oder von Hand auf die Oberseite des Grundkörpers (45) eingesetzt wird,

h) der Grundkörper (45) unter Einschluss der Leiterplatte (29) mittels Schrauben (31 ) von einem Roboter oder von Hand mit der Unterseite der Noppenplatte (39) verschraubt oder verschweisst oder zusammengeklickt wird.

Verfahren zur industriellen Herstellung eines Kunststoff-Spielbaustein elektrischen Kontakten (7,21 ) zur elektronischen Bestimmung seiner Lage im verbauten Zustand nach Anspruch 9, bestehend aus einem Grundkörper (1 ) mit rundum laufender Seitenwand (2) und im Innern dieses Grundkörpers (1 ) einer Struktur mit Ausnehmungen (15),

a) eine Kontaktfolie (7) mit Leitungen (19) und endseitigen Kontaktstellen auf die Oberseite einer Noppenplatte (5) anschmiegend an diese angelegt wird und sich über einen Rand (9) der Noppenplatte (5) hinaus erstreckt, und das freie Folienende um den Rand (9) der Noppenplatte (5) auf ihre Unterseite umgeklappt wird, sodass sie die Unterseite bedeckt;

b) ein oder mehrere Montageleiter (20) mit mehreren von ihnen abzweigenden Paketen (16) von mehreren elastisch federnden Leiterdrähten (14) zwischen zwei Kunststoff-Leisten (17,18) eingeklemmt oder in eine einzelne Kunststoffleiste allseitig eingespritzt wird,

c) die Montageleiter (20) weggeschnitten werden und die Kunststoff-Leisten (17,18) oder die einzelne Kunststoffleiste mit den oben als Stummel und unten als gebogene Drähte herausragenden Leiterdrähten (14) von oben in Ausnehmungen (15) im Spielbaustein eingebaut werden, sodass die elastisch federnden Leiterdrähte (14) nach unten in die Ausnehmung (15) ragen, ohne den unteren Rand des Spielbausteins nach unten zu überragen,

d) die Noppenplatte (5) auf den oben offenen Spielbaustein abgesenkt wird, sodass die Kontaktstellen (1 1 ) an der Folie (10) auf ihrer Unterseite mit den oberen Stummeln (24) der Leiterdrähte (14) in Kontakt treten, e) eine Deckplatte (12) mit Rahmen (13) passgenau auf die Noppen (6) der Noppenplatte (5) abgesenkt wird, sodass diese Noppen (6) je von einem Rahmen (13) umschlossen werden, und die Deckplatte (12) am oberen Rand des Spielbausteins eingeklickt oder eingeschweisst wird.