ES2331166B1 - Juego de construccion geometrico. - Google Patents
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Abstract
Juego de construcción geométrico.
Juego de construcción de estructuras geométricas
tridimensionales basado en una diversidad de placas de un cierto
grosor que tienen la forma de polígono regular con un número par de
lados, preferentemente hexagonales o cuadradas. Dichas placas están
caracterizadas por poseer uniones positivas en la mitad de los
lados consecutivos y negativas en la otra mitad, las uniones
positivas y negativas son complementarias y permiten unir dos piezas
para formar un ángulo diedro arbitrario. Las piezas están también
dotadas de un encaje que permite unir a dos de ellas paralelamente
a sus planos. La especial disposición de las uniones positivas y
negativas en los lados de la pieza, todas las de un mismo tipo
consecutivas, es lo que proporciona la gran flexibilidad al
sistema. Las uniones son simétricas respecto a un plano
perpendicular al plano de la pieza que pasa por la mediatriz de la
cara donde esta situada.
Description
Juego de construcción geométrico.
Esta invención se refiere a un juego de
construcción de figuras y formas geométricas tridimensionales. Las
diversas estructuras geométricas se construyen a partir de la unión
de diversas piezas en forma de placa poligonal. En concreto, la
presente invención proporciona un sistema para la construcción de
teselaciones planas, poliedros semiregulares y formas espaciales
arbitrarias, a partir de un sólo tipo de pieza o módulo, y
proporciona la forma de dicha pieza. Las piezas o módulos básicos
tienen la forma de placas poligonales (preferentemente hexágonos o
cuadrados) que pueden unirse a través de sus lados formando un
ángulo arbitrario y a través de sus planos mediante un encaje u otro
tipo de unión.
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Existen multitud de juegos de construcción
modulares a base de piezas fabricadas en madera, plástico o metal.
En estos juegos, la unión de diversas piezas entre ellas permite la
construcción progresiva de formas espaciales. La geometría de las
piezas o módulos puede ser en forma de barra, placa, o mas
usualmente de sólido tridimensional (normalmente en forma de
paralelepípedo). La unión de las piezas suele realizarse por simple
apilamiento, mediante un encaje a presión, o usando piezas
auxiliares de unión.
La mayoría de los juegos de construcción
geométricos permiten el montaje de un número limitado de
configuraciones, con la geometría determinada por las simetrías del
bloque constructivo básico. En otros casos la flexibilidad se
obtiene gracias a la combinación de un gran número de piezas
distintas. La presente invención pertenece a los juegos en que los
bloques constructivos tiene la forma de placa poligonal plana que
puede unirse a través de sus aristas.
En GB1378942 se describe una pieza plana cuyos
lados poseen unos encajes formados por dos proyecciones separadas
por hendiduras de manera que cuando se juntan dos piezas las
proyecciones de una encajan en las hendiduras de la otra, les
hendiduras y las proyecciones están dotadas a su vez de pequeñas
protuberancias y hendiduras en sus laterales para realizar un
encaje a presión. Las piezas quedan unidas por sus lados formando
una bisagra. Las uniones en los lados de la pieza no son
simétricas, de manera que dos lados solo pueden encajar en una
orientación determinada. Este sistema permite montar un número
limitado de figuras geométricas, a no ser que se utilicen una gran
cantidad de piezas con distinta geometría. Las patentes US4731041,
EP327988-A, EP614395-A y
WO200056415-A describen juegos muy similares a la
anteriormente descrita. Una patente similar es GB2402631, pero en
este caso la unión entre las distintas placas se realiza mediante
una pieza auxiliar.
Los juegos descritos en las patentes citadas, o
bien contienen las dos partes de la unión en un mismo lado, de
forma que la arista no es simétrica, o necesitan de unas piezas
especiales de unión para ensamblar los bloques constructivos
principales. La versatilidad de dichos juegos se basa en utilizar
una variedad de piezas de distintas formas.
Es por lo tanto un objetivo de la presente
invención proporcionar un sistema de construcción modular a base de
un solo tipo de pieza en forma de placa de un cierto grosor, que no
requiera de piezas auxiliares para realizar las uniones y que
permita, además, la construcción de un gran numero de formas
espaciales no restringidas a la simetría cúbica. La presente
invención proporciona un sistema más flexible que el descrito en las
patentes citadas, con unas uniones más simples y robustas. Una
ventaja adicional del presente juego reside en que la orientación
de las piezas para formar diversas estructuras no puede ser
arbitraria, siendo necesario elegir en cada caso la orientación
correcta de la pieza que va a colocarse.
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La presente invención proporciona un juego de
construcción a base de una pieza básica en forma de placa poligonal
regular de un cierto grosor. Las piezas pueden unirse entre sí a
través de sus lados formando un ángulo arbitrario. La unión que se
consigue tiene una parte positiva y una de negativa complementarias
y permite la articulación de las dos piezas respecto a un eje común
paralelo al plano de las piezas. Tanto la unión positiva como la
negativa son simétricas respecto a un plano perpendicular al plano
de la pieza que pasa por la bisectriz de la cara. El hecho de
separar la unión en una parte positiva y una negativa
complementarias proporciona una forma más simple a cada una de
dichas partes permitiendo una construcción más robusta y estética,
además al ser las caras simétricas la unión puede realizarse
cambiando la orientación de una de las piezas. Si se rompe la
simetría de reflexión de las piezas según su plano medio, se duplica
el numero de configuraciones distintas que pueden conseguirse.
Cada pieza posee la mitad de los lados con la
parte positiva de la unión y la otra mitad con la parte negativa,
dispuestos de manera que las uniones positivas (a) se encuentran
sobre lados consecutivos, y las uniones negativas (b) sobre los
lados restantes, como se puede ver en la figura 1. Los ejes de las
uniones (c) se encuentran sobre un polígono regular. Esta
disposición especial de las uniones, permite el montaje de una gran
cantidad de formas espaciales distintas. La unión mecánica de las
piezas puede realizarse por cualquier mecanismo de articulación que
posea dos partes complementarias. Las placas poligonales además,
están dotadas de un encaje (d) que permite unirlas paralelamente a
sus planos (ver la figura 6), esta unión puede consistir en un
saliente en una cara de la placa, que es complementario a un encaje
en la cara opuesta.
La disposición especial de las uniones, todas
las positivas y todas las negativas en lados consecutivos de la
pieza, así como la posibilidad de unirlas a través de sus caras,
permite el montaje de una infinidad de estructuras geométricas
usando un solo tipo de pieza.
Pieza o módulo básico: Una posible realización
de la pieza o bloque constructivo a partir de la cual se montan las
distintas formas geométricas se representa en la figura 1; consta de
uniones positivas (a) y negativas (b) dispuestas sobre los lados de
un polígono regular; en este caso un hexágono. Las uniones están
dispuestas de manera que tres uniones positivas (a) se encuentran
sobre tres lados consecutivos, y las tres uniones negativas (b)
sobre los tres lados restantes, como se puede ver en la figura 1.
Los ejes de las uniones se encuentran sobre un hexágono regular. La
unión de dos piezas se realiza ensamblando una unión positiva de
una pieza con una negativa de otra pieza, de manera que ambas piezas
queden unidas por dos de sus lados pudiendo hacer una rotación
sobre un eje paralelo a dichos lados (figura 2). Las piezas pueden
poseer un encaje auxiliar (d) en su plano que permita ensamblar dos
de ellas paralelamente, este encaje puede tener la forma, por
ejemplo, de un agujero circular y una protuberancia también
circular cuyo diámetro externo sea igual al diámetro interno del
agujero. De esta forma dos piezas dispuestas en la misma dirección
pueden encajar con sus planos paralelos (ver figura 6).
Método de unión entre las piezas: Dos piezas
pueden unirse entre ellas encajando la unión positiva de una de
ellas con una negativa de la otra pieza, tal como se muestra en la
figura 2. Una vez unidas las piezas pueden rotar respecto al eje de
la unión paralelo al lado del hexágono.
Teselaciones planas: Uniendo diversas piezas
entre ellas con un ángulo plano se obtiene una teselación a modo de
panal de abeja, como se muestra en la figura 3.
Poliedros semiregulares y otros módulos
compuestos: Uniendo diversas piezas en ángulo pueden generarse
algunos poliedros semiregulares; cuatro piezas unidas entre sí por
tres de sus lados no consecutivos se cierran para formar un
tetraedro truncado (figura 2). Uniendo de la misma forma ocho
piezas se obtiene un octaedro truncado, con veinte piezas podemos
construir un icosaedro truncado. También pueden generarse otras
figuras cerradas. La disposición especial de las uniones, tres de
positivas y tres de negativas en lados opuestos de la pieza,
permite el montaje de todas las figuras usando un solo tipo de
pieza.
Unión de módulos entre ellos: Los módulos
poliédricos descritos hasta ahora, pueden unirse entre ellos a
través de las uniones que quedan libres en las caras truncadas; en
la figura 7 se representa una unión de esta forma entre dos
tetraedros truncados. La unión entre los módulos tridimensionales
se puede realizar también uniendo un hexágono de cada módulo
mediante el encaje que poseen, como se muestra en la figura 6.
Las configuraciones descritas hasta ahora son
solo un ejemplo de las posibilidades constructivas de la presente
invención, y no pretenden ser una enumeración exhaustiva de todas
las posibilidades, sino que se han presentado para facilitar la
comprensión de la invención, sin excluir otras posibilidades de
ensamblaje de los módulos.
Figura 1: Representación de la pieza básica
cuando tiene forma hexagonal, caracterizada por poseer tres uniones
positivas (a) consecutivas, y tres uniones negativas (b) también
consecutivas. Los ejes de las uniones (c) están sobre los lados de
un hexágono regular. La pieza puede poseer un encaje perpendicular
a su plano (d).
Figura 2: Representa dos piezas unidas formando
un cierto ángulo.
Figura 3: Tres piezas unidas en ángulo plano
formando una teselación.
Figura 4: Tetraedro truncado formado por cuatro
piezas unidas formando un ángulo de 109,471 grados.
Figura 5: Representación esquemática de la unión
de dos piezas paralelamente a sus caras.
Figura 6: Representación de dos tetraedros
truncados unidos a través de sus caras hexagonales mediante la
unión auxiliar.
Figura 7: Representación de dos tetraedros
truncados unidos a través de sus caras triangulares a partir de las
uniones macho-hembra de los lados de las piezas
hexagonales.
En una realización preferida las piezas básicas
están hechas de un material plástico (por ejemplo ABS) y tienen
unas dimensiones de 4 mm de grosor y 30 mm de radio. Todos los
bordes de la pieza tienen una curvatura de 2 mm para permitir la
rotación relativa de 2 piezas una vez unidas. El diseño de la pieza
es el que se muestra en la figura 1.
Las uniones positivas consisten en unos
salientes con su sección según el plano de la pieza de forma
rectangular, provistos de dos protuberancias hemisféricas situadas
en sus extremos y sobre el eje de la unión. Las uniones negativas
son hendiduras rectangulares en las aristas de la pieza provistas
de cavidades hemisféricas del mismo diámetro interior que el
diámetro exterior de las protuberancias de las uniones positivas.
Esta pieza ha de poder fabricarse mediante moldeo por
inyección.
La unión se realiza a presión mediante la
deformación elástica de la pieza, de manera que los salientes
hemisféricos de un lado positivo encajen con las cavidades
hemisféricas de un lado negativo. Para facilitar la deformación
elástica de las uniones, estas pueden proveerse de unos cortes de
manera que la parte deformable tenga forma de pestaña.
Claims (5)
1. Juego de construcción de figuras geométricas
tridimensionales basado en una pluralidad de placas de un cierto
grosor en forma de polígono regular con un número par de lados y
dichas placas caracterizadas porque la mitad de lados
consecutivos poseen una parte de una unión articulada, y la otra
mitad poseen la parte complementaria de dicha unión articulada
respecto a un eje paralelo a los lados que forman la unión y que
permiten unir dos piezas de manera que sus planos formen un ángulo
arbitrario respecto a dicho eje, dichas piezas caracterizadas
también por estar dotadas de un sistema que permita unir a dos de
ellas con sus planos paralelos y con los ejes perpendiculares al
plano que pasan por el centro del polígono que define la geometría
de las piezas coincidentes.
2. Juego de construcción según la reivindicación
1 caracterizado porque las piezas tienen la forma un
cuadrado.
3. Juego de construcción según la reivindicación
1 caracterizado porque las piezas tienen la forma de
hexágonos regulares.
4. Juego de construcción según la reivindicación
1 caracterizado por estar formado a la vez por piezas en
forma de cuadrado y hexágono regular ambos con los lados de la misma
longitud y uniones exactamente iguales.
5. Juego de construcción según la reivindicación
1 caracterizado porque el encaje que permite unir las piezas
a través de su plano tiene simetría cilíndrica.
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