KR100289991B1 - 조립시스템 - Google Patents

Abstract

부재들이 볼-소켓 또는 소켓-소켓 연결을 위한 수단을 갖는 조립시스템. 볼-소켓 연결은 소켓의 내부에 있는 하나 이상의 걸쇠가 볼 표면의 복수의 딤플증 하나 이상의 속으로 돌출할 때의 방위에 ″고착한다″. 조립부재는 일반적으로, 딤플이 형성된 볼을 일단에 그리고 소켓을 타단에 구비하거나, 또는 양 단에 딤플이 형성된 볼을 구비하거나, 또는 양 단에 소켓을 구비한 긴 보디를 갖는다. 볼-소켓 연결에 추가하여, 부재들은 소켓-보디 연결 또는 소켓-소켓 연결의 많은 상이한 형태로 연결될 수 있다. 소켓은 립 윤곽을 갖는 최소한 두 개의 페탈을 구비함으로써 소켓-소켓 연결의 일 형태에서 한 쌍의 소켓이 결합하여 구를 형성할 수 있다. 소켓의 립의 불규칙한 형상은 지레의 작용을 받아 볼이 소켓으로부터 이탈되게 하고, 볼-소켓 상호연결에서 최소한 2π 스테라디안 이상으로 방위를 이룰 수 있다.

Description

조립시스템

시중에서 판매되고 있고, 미합중국 및 타국의 공개된 특허출원에 개시된 바와 같은 완구분야에는 특히, 매우 다양한 조립시스템이 있다. 그러한 조립시스템은 통상적으로, 부재들을 연결하는 수(male) 결합수단과 암(female) 결합수단을 구비하는 부재들을 가진다. 그러한 조립부재들의 일 군이 일반적으로 다양한 방식으로 상호 연결될 수 있지만, 그러한 시스템은 이하에 열거되는 것을 포함하여, 대체로 많은 제약을 받는다:

(i) 한 형태의 결합수단은 동일 형태의 또 하나의 결합수단과 결합될 수 없고;

(ii) 오직 한 형태의 암/수 상호결합이 가능하고;

(iii) 암/수 연결장치는 오직 하나의 각, 또는 제한된 범위의 각의 방위를 갖고;

(iv) 조립부재의 표면중 일부는 상호연결을 형성하는 데 사용될 수 없고;

(v) 상호연결에 있어서 부재의 치수축척(size scale)은 단지 하나만 가능하고;

(vi) 부재들은 탄성재료로 재조되지 않으므로 신축성이 없고;

(vii) 상호연결된 부재의 재배열(reconfiguration)은 딸깍하는 소리 또는 래칫(ratcheting) 소리와 같은 음향효과에 의해 증대되지 않고;

(viii) 부재들은 생물학적 형태와 유사점이 없으므로, 다른 유기 및 무기(無機)시스템 뿐아니라, 생물학적 구조체 또는 상호작용의 모형을 만들 수 없고;

(ix) 완구가 볼-소켓(ball-and-socket) 연결장치를 포함하는 경우, 그 볼-소켓 연결장치가 어느 특정방위에서는 고착되지 않고;

(x) 부재들은 정밀하고 재현성있는 소규모 방위변경을 위한 수단을 포함하지 않고;

(xi) 적은 수의 부재들은 상호연결되어 폐쇄루프를 형성할 수 없고;

(xii) 부재들은 상호연결을 지레의 작용을 이용하여 해체할 수 있는 형태로되어 있지 않고; 그리고

(xiii) 부재들이 용이하게 상호연결될 수 있는 형태로 되어 있지 않다.

(xiv) 두 개의 부품이 볼-조(ball-jaw) 결합상태에 있으면, 상호간의 힘을 가하는 것만으로는 볼을 조 안에서 하나의 결합위치로부터 다른 위치로 움직일 수 없다.

(xv) 인간공학적 운동과 플라톤 및 아르키메데스 기하학을 모방하는 역학적 운동의 결여.

(xvi) 생체역학적인 운동, 성장 및 형태에 대한 유사점 결여.

(xvii) 흡인하는 베이슨(basin)을 제공하는 동시에 볼 및 샤프트를 수납하고, 부품이 단부(端部)에 위치할 수 있게 하고, 한 형태의 결합수단이 동일형태의 수단과 결합하도록 하는 결합수단용 추가표면적을 제공하는, 조 또는 소켓의 둘레 상에 다른 립(lip)이 없음.

(xviii) 다른 볼-조(ball-jaw) 연결은 마찰 및 ″고착(locking)″ 메커니즘을 모두 적용하여 상호 연결된 부재의 위치설정을 제어하지 못한다.

(xix) 동일한 수의 부품이 폐쇄 시스템을 만들 수 있고 가상공간내에서 어느 지점에 접할 수 있음.

(xx) 하나의 시스템으로서, 다른 완구는 복합형태 및 좁은 장소에서의 움직임을 허용하지 못함.

(xxi) 하나의 시스템으로서, 다른 어떤 완구도 복합성장 및 분기(分岐)의 모형을 만들 수 있게 하지 못함.

(xxii) 단 2개의 부재로 10가지 이상의 상이한 방식으로 결합할 수 없음.

(xxiii) 다른 독특한 결합으로의 변환결합으로도 작용하는 독특한 결합을 구비하지 못함.

(xxiv) 제한없는 디자인 시스템을 갖지 못함.

(xxv) 삼각형을 형성하는 3 부품을 갖지 못함.

(xxvi) 안정적이면서 회전하는 삼각형을 갖지 못함.

결국, 종래의 시스템의 제약을 극복하면서, 조립이 용이하고 또한 제조비용이 저렴한 조립시스템에 대한 요구가 있다.

본 발명은 조립(construction) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼(ball) 및 조(jaw) 연결장치를 갖는 개별적인 조립부재를 포함하는 조립시스템에 관한 것이다.

첨부하는 도면은 본 발명과 결합하여 그 일부를 이루는 것으로서, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 예시하며, 본 발명의 원리를 설명해준다.

도 1은 본 발명의 조립부재의 사시도이다.

도 2(A)는 요철면을 예시하는 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(B)는 오목한 딤플(dimple)을 예시하는 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(C)는 볼록형 융기부(bump)를 예시하는 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(D)는 각면(刻面, facet)이 있는 표면을 예시하는 볼커넥터의 평면도이다.

도 2(E)는 구형 리브(rib)를 예시하는 볼커넥터의 평면도이다.

도 2(F)는 개방단(開放端)을 갖는 연결구(連結球)를 예시하는 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(G)는 나선형 걸쇠(detent)를 예시하는 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(H)는 관통공이 있는 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(I)는 계란형 볼커넥터의 측면도이다.

도 2(J)는 협곡부가 있는 볼커넥터의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 조립부재의 제1 단면도이다.

도 4(A)는 관통공이 있는 페탈커넥터의 정면도이다.

도 4(B)는 망사형 페탈커넥터의 정면도이다.

도 4(C)는 개방된 페탈커넥터의 정면도이다.

도 4(D)는 복수의 핑거(finger)부재에 의해 형성된 페탈커넥터의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 조립부재의 제2 단면도이다.

도 6은 회전 제한기구를 구비한 걸쇠를 예시하는 소켓의 평면도이다.

도 7은 제1형 소켓-소켓 연결상태에 있는 두 조립부재의 사시도이다.

도 8a는 상호간의 길이방향 축이 약 120°를 이루고, 일 부재의 네크(neck)가 타 부재의 립의 내측부분에 인접하여, 볼-소켓 연결상태에 있는 두 개의 조립부재의 사시도이다.

도 8b는 상호간의 길이방향 축이 약 30°를 이루고, 일 부재의 네크가 타 부재의 립의 전방 에지에 있는 베이슨(basin)에 인접하여, 볼-소켓 연결상태에 있는 두 개의 조립부재의 사시도이다.

도 9는 볼-소켓 연결상태에 있는 조립부재의 체인을 예시하는 도면이다.

도 10은 소켓-보디 연결상태에 있는 두 개의 조립부재의 사시도이다.

도 11a는 다른 보디 구성체의 부분개략도이다.

도 11b는 제2의 다른 보디 구성체의 부분개략도이다.

도 11c는 제3의 다른 보디 구성체의 부분개략도이다.

도 12는 제2형 소켓-소켓 연결상태에 있는 두 개의 연결부재의 사시도이다.

도 13a는 부재들의 길이방향 축이 둥일평면상에 있고 체인방향을 가로지르는 제3형 소켓-소켓 연결상태에 있는 조립부재의 체인의 평면도이다.

도 13b는 진자(pendulum)형 소켓-소켓 연결의 평면도이다.

도 14는 본 발명의 조립부재에 관한 다른 실시예의 사시도이다.

도 15는 도 14의 조립부재의 제1 단면도이다.

도 16은 도 14의 조립부재의 제2 단면도이다.

도 17은 메니스커스(meniscus) 네크의 다른 실시예의 부분단면도이다.

도 18a는 협곡부가 있는 보디를 포함하는 본 발명의 다른 실시예의 평면도이다.

도 18b는 협곡부를 갖는 조립부재들의 결합을 예시하는 평면도이다.

도 19(A)는 본 발명의 사각형 플레이트 조립부재의 평면도이다.

도 19(B)는 본 발명의 삼각형 플레이트 조립부재의 평면도이다.

도 19(C)는 본 발명의 원형 플레이트 조립부재의 평면도이다.

도 20(A)는 본 발명의 비례축소부재(scaling element)의 평면도이다.

도 20(B)는 다른 비례축소부재의 평면도이다.

도 20(C)는 제2의 다른 비례축소부재의 평면도이다.

본 발명은 최소한 볼-소켓(ball-to-socket) 접합 또는 소켓-소켓(socket-to-socket) 접합에 의해 서로 연결될 수 있는 개별적인 조립부재를 갖는 조립시스템을 지향한다. 기본적 조립부재는 일단에는 볼을 그리고 타단에는 소켓을 구비하거나, 양단에 볼 또는 소켓을 구비하는 보디를 갖는다. 하나의 부재에 대하여 두 개 이상 또는 두 개 미만의 커넥터를 가질 수 있는 다른 조립부재가 의도된다.

하나의 조립부재로부터의 볼이 다른 부재의 소켓 내부로 제거가능하게 삽입될 수 있다. 조(jaw)로도 지칭하게 될 소켓은, 그 양 측면상의 개구부에 의해 분리되어 있는 최소한 두 개의 페탈(petal)을 갖는다. 볼-소켓 접합은 소켓 내부에 있는 최소한 하나의 걸쇠(detent)가 볼 표면에 있는 복수의 딤플중 최소한 하나의 내부로 돌출하게 되면 그 방위에 ″고착″시킨다. 조의 페탈의 윤곽에 기인하여, 볼-소켓형 상호연결에서의 가능한 방위의 범위는 최소한 2π스테라디안이다. 볼 표면의 딤플의 규칙적인 패턴은 작고 잘 제어되며 재현성이 있는 연결의 방위조정을 가능하게 한다.

조립부재들은 또한 여러 가지 방식으로 상호 연결될 수 있는데, 예를 들면, 두 가지 형태의 소켓-소켓 연결에서 상호 연결되는 부재의 길이방향축은 동일선상에 있다. 소켓-소켓 연결에서 한 부재의 페탈은 제2 부재의 페탈과 연결된다. 제3 형태의 소켓-소켓 연결은 부재들이 그것들의 길이방향축이 평행이고 동일평면을 이루고 또한 체인의 방향에 직교하는 체인을 형성할 수 있게 한다. 부재들은 또한 제1 부재의 소켓이 제2 부재의 보디를 끼워 잡게 함으로써 상호 연결될 수 있다. 소켓-보디 연결로써 두 개의 부재의 길이방향축은 직교하고, 제1 부재의 대칭평면과 제2 부재의 길이방향축 사이의 각은 360°에 걸쳐 연속적으로 조절가능하다. 소켓-보디 연결에서 3 부재를 연결하여 폐쇄된 시스템을 형성할 수 있다. 조립세트는 치수비율(size scale)이 상이한 부재들과 하나 이상의 치수비율의 커넥터를 갖는 부재들을 포함할 수 있다.

본 발명이 바람직하게는 어린이용 완구분야에서의 조립세트로서의 용도로 설계되었지만, 본 발명의 기본적인 특징은 광범위한 최종용도의 다양성에 따라 변경가능하다. 완구분야에서, 본 발명의 조립세트는 활동적 인물형상, 플러시(plush) 완구, 인형, 게임 및 취학전 용도 등과 같은 완구의 조립용으로 의도되었다.

또한, 본 발명은 활동적 인물형상, 플러시 및 인형과 같은 다른 완구용 플랫폼(platform)이 될 수 있음으로써 본 발명의 기술이 완구조립용 시스템으로서 사용되는 것보다 이러한 완구에 삽입될 수 있기를 의도하였다. 본 발명에 대한 다른 용도에는 가구 및 하드웨어의 제조가 포함된다. 가구용도에 있어서, 조립부재는 대규모의 적합한 재료로 만들어지고, 공장에서 또는 구매자에 의해서 가구로 조립될 수 있다. 또한, 본 발명은 즉시 조립형 가구에 사용되는 커넥터로서 사용될 수 있다. 볼-소켓 연결은 셰이즈패티오 의자(chaise patio chair)와 같이 움직이는 가구의 제조에 사용될 수 있다. 달리 의도된 용도에는 비계 및 사무실 칸막이 등의 일시적인 구조물이 포함된다.

본 시스템은 과학적 모형, 예를 들면 포즈를 취한 인물 및 조작의 보강재를 포함하는 예술적 모형뿐 아니라 분자 엔지니어링모형, 인간공학적 모형 및 해부학적 모형 등에 사용될 수 있다. 본 시스템은 벽설치와 선반을 포함하여 점포, 박물관 또는 오피스 진열 등의 디스플레이에 관련하여 사용될 수 있다. 본 시스템은 의류산업에서 마네킹 창작에 사용될 수 있다. 본 시스템은 또한 야외 운동장 설비, 스포츠용품, 그리고 보석이나 다른 의상 장신구에도 사용될 수 있다.

의도된 다른 용도는 보철학(prosthetics), 로봇공학 및 컴퓨터분야의 적용이다. 컴퓨터 분야에서 본 시스템을 컴퓨터지원 모형에 사용할 수 있는 소프트웨어가 개발될 수 있다. 본 시스템은 컴퓨터에 접속되어 모형의 가상 3차원 버전을 창작할 수 있게 의도되었다. 본 시스템으로부터 제조된 모형을 컴퓨터에 연결하고 조작하여 컴퓨터가 만드는 대응하는 형태, 즉 전자인형극에서와 같은 가상 버전의 실시간 애니메이션을 창작할 수 있다. 정지동작 애니메이션에서, 본 시스템은 조각보강재로서 피부, 점토 또는 다른 재료를 부착하여 인물들을 창조하는 데 사용될 수 있도록 의도되었다.

따라서 본 발명의 일반적인 목적은 복수의 상호 연결형태를 제공하는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

따라서 본 발명의 또 하나의 일반적 목적은 넓은 범위의 방위(orientation)를 가능하게 하는 상호 연결을 갖는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 부재간의 방위를 조절할 수 있게 하는 결합수단이 있는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 암/수 연결을 가능하게 하는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 복수의 암/수 연결형태를 가능하게 하는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 연속적이고 유연하게 조절가능한 각(角)의 방향으로 암/수 연결을 제공하는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 가능한 방위의 범위가 최소한 2π스테라디안인 암/수 연결을 제공하는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 세 개의 부재가 상호 연결되어 폐쇄루프를 형성할 수 있는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은, 한 부재의 암 연결수단을 다른 부재의 암수 연결수단 사이의 영역에 연결하는 수단을 제공하는 부재를 구비하는 조립시스템으로서, 그 연결은 방위범위에 걸쳐 조절가능하거나 또는 방위가 고정되는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 스케일의 변화를 만들어 낼 수 있는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상호 연결된 부재들이 방위를 재조정할 때 음향을 발생하는 수단을 갖는 부재를 구비하는 조립시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적과 장점은 첨부하는 도면과 후속하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 이러한 다양한 실시예와 그의 분기(分岐)는 상세한 설명에서 구체적으로 언급된다.

본 발명에 따른 기본적인 조립부재 100의 사시도가 도 1에 예시되어 있고, 도 3 및 도 5에 그 단면이 예시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 조립부재 100은 탄성이 있는 화합물로 만들어진다. 조립부재 100은 좁은 네크 150을 거쳐 일단에 대체로 구형인 볼 110이 보디 120에 부착해 있는 길고 대체로 원통형인 보디섹션 120과, 타단에 보디 120으로부터 연장하는 소켓, 즉 조(jaw) 130을 갖는다. 네크 150은 단면이 원형, 타원형, 직사각형 또는 다른 형상으로 되어 있을 수 있다. 예를 들면, 직경이 0.75인치인 볼은 직경이 0.2인치인 네크와, 직경이 0.548인치인 보디와, 조의 페탈(petal)들 사이에 0.54인치의 개구를 갖는 조를 포함할 수 있다. 네크의 기부(基部)에는 보강용 필릿(fillet)이 있다. 상기 볼 110에는 전 표면에 걸쳐 복수의 작은 딤플 112이 형성되어 있다. 바람직한 실시예에서, 직경이 약 3/8인치인 볼 110에 있어서, 정점을 갖는 세로축상에 정렬된 등각형(isosahedral) 패턴(정점 12개, 중심 20개, 중간점 30개)으로 배열된 62개의 딤플 112가 있다. 직경이 약 3/4인치인 볼 110에 있어서, ″버키볼(Bucky ball)″(12개의 오각형 면, 20개의 육각형 면 및 90개의 에지를 갖는 고형물)의 에지를 따라 중간쯤에 면의 중심부에 위치한 122개의 딤플 112가 있고, 두 개의 육각형 면의 수직 에지가 상기 보디 120의 세로축에 정렬되어 있다.

상기 버키볼 배열에서, 딤플은 32개가 중심부에 위치하고 90개가 중간점에 위치하도록 배열된다. 버키볼 배열은 특히 정확하고 명백히 과학적이고도 기계적인 모형제작을 가능하게 한다. 딤플들은 두 개의 상이한 직경(중간점에는 큰 직경이고 중심점에는 작은 직경)을 가져서, 조 안에서 회전할 때 딸깍하는 소리, 느낌 및 맞물림 강도 등을 상이하게 만들어 낸다. 그러나, 딤플이 모두 동일형상, 동일한 직경 및 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 주목할 점은 이러한 두가지 딤플의 배열 모두에 있어서, 볼의 적도선(equatorial line)을 따라 딤플이 있다는 것이다. 용도에 따라, 패턴 및 딤플의 기하학적 다른 배열이 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 시스템을 사용하여 원자구조의 모형을 만드는 경우, 딤플의 배열은 원자핵을 중심으로 하는 전자운(電子雲)의 배열에 대응하도록 선택될 수 있다.

한정적이 아닌 예로서, 도 2(A) 내지 도 2(J)는 볼 110의 여러 가지 표면 배열을 나타낸다. 도 2(A)에서, 볼 110의 외부면 114는 불규칙하게 형성된 요철면이다. 도 2(B)에서, 볼 110은 서로 다른 직경 및 깊이를 가지는 오목한 파이팬(pie-pan)형 딤플 112를 포함한다. 얕은 딤플은 볼을 소정의 위치에 유지하는 반면, 깊은 딤플은 걸쇠(detent)상의 소켓내에서 볼이 회전할 수 있게 한다. 또한, 딤플의 배열은 볼의 표면 주위에 불규칙패턴 또는 규칙적인 패턴으로 조정될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 도 2(C)는 볼록한 융기부 113을 갖는 볼 110을 예시하고 있는데, 여기서 융기부 113은 균일하거나 또는 서로 다른 직경 및 높이를 갖는다. 도 2(D)는 축구공 배열과 유사한 다수의 각면(刻面:facet) 115를 그 표면상에 포함하는 볼 110을 예시한다. 여기서 각면 115는 오각형으로 나타나 있으나 다른 기하학적 형상이 각면을 형성할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 도 2(E)에서, 볼 110의 표면은 지구의(地球儀)와 같은 패턴을 형성하는 위도 및 경도의 리브 116이 형성되어 있다. 상기 리브는 평행하게, 수직으로 또는 십자형으로 연장하는 사인곡선 파형으로 형성되어 3차원 기어(gear)를 형성할 수 있다. 도 2(F)는 또 다른 배열로서, 볼 110의 표면이 그 일단에 위치하는 하나의 개방단을 갖는 구(球) 117을 포함하는 것을 예시하고 있다. 도 2(G)에 나타낸 바와 같이, 나선형 패턴 111이 볼 외주부에 형성되어 있다. 마찬가지로 볼 110은 고형체일 수도 있고 중공체(中空體)일 수도 있다. 도 2(H)에서, 중공의 볼 110의 표면에 형성된 딤플 112는 그 볼 표면에 오목한 딤플을 형성하거나, 또는 볼 110의 벽을 관통하여 홀을 형성할 수 있다.

볼 110의 다른 변형이 도 2(I) 및 도 2(J)에 예시되어 있다. 볼 112의 바람직한 형상은 구형이나, 도 2(I)에 예시된 바와 같이 계란형처럼 다른 형상이 시도될 수 있다. 도 2(J)에 나타낸 바와 같이, 볼 110은 분열부 즉 협곡부(notch) 118을 가짐으로써, 그 협곡부에 의해 만들어진 개구부로 플레이트가 삽입될 수 있도록 할 수 있다. 플레이트는 추가의 조립부재가 연결되어 다양한 패턴을 형성할 수 있게 하는 추가 표면을 제공한다. 상기 볼 110은 설명된 표면 패턴을 갖는 것이 바람직하지만, 덜 바람직한 실시예에서는 볼이 매끄러운 표면을 가질 수 있는 것을 의도할 수 있다.

또한 도 3 및 도 5에서와 같이, 소켓 130 즉 조(jaw)는 대체로 구형인 내측 및 외측면을 구비한 두 개의 마주보는 페탈(petal) 140을 갖는다. 상기 페탈 140의 내측면 131은 볼 110의 직경과 대략 동등한 직경을 갖는 공동(空洞) 144의 벽을 형성한다. 페탈 140의 외주부에 연장하는 립 142에는, 각 페탈 140의 말단에 중앙 베이슨 132와, 각 페탈 140의 말단에 있는 베이슨 132의 양측에 크레스트(crest) 134와, 페탈 140 사이에 립 142을 따라 융기부 136이 형성되어 있다.

립은 각 페탈의 외주를 형성하고 또한 페탈의 양측에 있는 개구의 외주를 형성한다. 개구부의 외주는 페탈의 역(逆) 이미지이다. 본 명세서에서, 립 142의 ″외측″ 부분은 립 142의 상기 크레스트들 134 사이로 연장하는 부분을 의미한다. 마찬가지로, 본 명세서에서 립 142의 ″내측″ 부분은, 융기부 136을 포함하는 동시에 크레스트 134로 연장하는 부분을 의미할 것이다. 상기 립 142의 외측부의 윤곽은 립 142의 내측부의 윤곽에 대하여 상보적이다. 즉, 두 개의 조립부재 100의 두 페탈 140은 도 7( 및 이하에서 더 상세히 설명됨)에 나타낸 바와 같이 결합하여, 테니스 공의 두 개의 절반이 봉합선의 반대측상으로 맞물려 구를 형성하듯이 완전한 구를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 베이슨 132는 융기부 136이 외향하여 연장하는 거리만큼 크레스트 134에 상대적으로 만입(灣入)한다. 소켓 130의 립 142에 있는 베이슨 132는, 볼이 삽입되는 자유도(degree of freedom)를 제한하는 것을 돕는 크레스트 134를 연결하는 직선을 립 142가 형성하는 경우에 이루어지는 것보다 더 근접하게 볼 110의 폭에 더 근접한 폭으로, 소켓 130의 내측 공동 144로 들어가는 통로를 제공한다.

립은 소켓-소켓 연결을 위한 표면적을 증가시키고, 또한 보디의 말단 및 볼의 기부(네크를 따라) 사이에서 쐐기로, 즉 압착하여 고정되어 볼-소켓 연결로 결합될 때 캔틸레버부에 부가적인 강도를 제공할 수 있다. 베이슨 132를 거쳐 볼 110이 공동 144 내에 삽입될 때, 마찰저항의 대부분이 상기 크레스트 134에 의해 가해진다. 일단 볼 110의 중심점이 네 개의 크레스트 134에 의해 형성되는 평면을 벗어나면, 상기 볼 110은 소켓 130 속으로 삽입된다. 이와 유사하게, 베이슨 132를 거쳐 볼 110이 공동 144로부터 이탈될 때, 마찰저항의 대부분은 크레스트 134에 의해 가해지고, 일단 상기 볼 110의 중심점이 네 개의 크레스트 134에 의해 형성되는 평면을 벗어나면, 상기 볼 110은 소켓 130으로부터 탈착된다. 주목할 점은 크레스트 134의 단부(端部)들이 동일평면상에 있으므로, 부재 100은 그 세로축이 수직방향이 되는 상태로 크레스트 134 상에 세워질 수 있다는 점이다. 또한 볼-소켓 연결에 있어서, 볼 110은 볼 명세서의 다른 곳에서 연결부의 숫(male)성분으로 칭해지고, 소켓 130은 연결부의 암(female)성분으로 칭해지는 것을 참조해야 한다.

크레스트 134에 대한 립 142의 윤곽은 도 3의 단면도에 나타낸 바와 같이 측면에서 볼 때, 대체로 보디 120의 직경과 동일한 직경의 원호에 근접한다. 이것은 도 10과 관련하여 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이 소켓-보디 연결을 가능하게 한다.

바람직한 페탈 디자인은 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 균일한 연속면을 가지나, 도 4(A) 내지 도 4(D)에 나타낸 바와 같이 페탈 디자인의 변형이 시도된다. 도 4(A)에서, 페탈 140은 그 페탈을 관통하는 복수의 개구 141을 가지는 형태를 가질 수 있다. 도 4(B)에서 페탈 140은 그 페탈을 형성하는 복수의 행 143 및 열 145을 가지는 망사형으로 되어 있다. 도 4(C)에서 페탈 140은 페탈의 주위로 연장함으로써 개방된 중앙섹션을 가지는 림(rim) 147에 의해 형성된다. 도 4(D)에 예시된 페탈 140은 복수의 수직방향 핑거부재 149에 의해 형성된다.

바람직한 조 디자인은 볼이 조에 삽입될 때 볼의 50%를 덮는 균일한 표면을 갖는 페탈을 포함하지만, 도 1 및 도 3에 예시된 바와 같이 페탈이 연속적이고 균일하거나, 또는 도 4(A) 내지 도 4(D)에 나타낸 바와 같이 불연속적인 디자인이거나 간에, 조는 소켓내에 삽입되는 볼의 50%를 덮는 것으로 간주된다는 것을 이해해야 할 것이다. 덜 바람직한 배열에 있어서, 페탈은 볼의 50% 미만을 덮을 수 있다. 조립부재상의 조의 바람직한 형성방향은 페탈의 모든 측면상의 개구부는 볼의 평면(하나의 부재상에 하나 이상의 볼이 있는 경우)에 대하여 수직이 됨으로써 90°+ 확인 및 안정한 관계를 가능하게 하는 것이다. 조는 90° 방향전환이 가능하나, 이는 바람직한 것은 아니다.

보디 120의 중심 세로축을 따라서 소켓 130 내측에는 돌출하는 걸쇠 138이 있다. 상기 걸쇠는 볼 110상의 딤플 112의 깊이와 거의 같은 간격으로 소켓 130의 구형 공동 144 내부로 돌출한다. 따라서, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 제1 조립부재 100A의 볼 110A는 제2 조립부재 100B의 소켓 130B 속으로 삽입될 때, 그리고 제2 부재 100B의 걸쇠(도 8a에 도시되지 않음)가 제1 부재 100A의 볼 110A의 딤플 112A 속으로 돌출할 때, 제1 및 제2 부재 100A 및 100B의 세로축 사이의 각은 구속, 즉 ″고착(lock)″된다.

이 실시예에서 세로축을 따라 위치하는 걸쇠가 단 한 개뿐이므로, 제1 부재 100A는 제2 부재 100B의 세로축을 중심으로 회전할 수 있다. 볼 110A 및 소켓 130B의 기하학 및 구성은 수동으로 가한 힘이 제1 조립부재 100B의 걸쇠를 제1 조립부재 100A의 딤플 112A로부터 제거할 수 있고, 제2 조립부재 100B의 세로축에 대하여 제1 조립부재 100A의 세로축이 회전할 수 있게 되어 있다. 제1 조립부재 100A의 볼 110A상의 딤플의 패턴 때문에, 상기 두 조립부재 100A 및 100B는 각도상의 간격을 두고 고정된다.

단일 걸쇠 138이 바람직하지만, 두 개와 같이 하나 이상의 걸쇠가 내측면 131을 따라 공동 144 내에 위치할 수 있다. 예를 들어 두 개의 걸쇠가 서로 180°떨어진 위치에 있고 구의 중심을 통해 정렬하고 있다고 하면, 볼은 마치 걸쇠가 하나 뿐인 것처럼 동일한 수의 위치에서 고정될 수 있다. 그러나, 도 개의 걸쇠가 180°이격하고 있지 않거나, 걸쇠가 두 개이상인 경우에는, 그 걸쇠가 동시에 정렬할 수 있는 위치의 수는 12개로 격감된다. 12는 기하학적 고형물을 용액으로 간주할 때 유일한 대칭위치의 최대수치이다.

걸쇠는 볼에 있는 딤플과 견고하게 고정될 수 있도록 정상이 평탄하고 측면이 각을 이루는 원형 기부(base)를 가지는 형태로 디자인되는 것이 바람직하다. 딤플에서와 마찬가지로, 걸쇠는 감촉, 음향 및 고정되는 상태가 상이하도록 크기와 형상이 다를 수 있다. 단일 조립부재에 대하여 여러 가지 상이한 치수의 걸쇠가 있을 수 있어서, 독특한 음향과 음조의 다양성 그리고 상이한 걸쇠들을 구별시키는 감촉을 만들어 낸다.

볼이 딤플이 아닌 융기부를 가지는 형태에서는, 걸쇠 138은 도 6에 나타낸 바와 같이 볼록한 상부를 구비하도록 디자인될 수 있다. 이 디자인에서 걸쇠는 중앙에 융기부가 맞물릴수 있는 홀을 가질 수 있다. 단일 걸쇠를 구비하고, 축방향으로 정렬된 볼 및 소켓 연결부는 조립부재의 축을 중심으로 360°회전할 수 있다. 걸쇠 138은 두 개의 인접한 조립부재가 축을 중심으로 회전하는 것을 방지하는 회전방지 섹션 139를 구비하도록 디자인될 수 있다. 섹션 139는 인접한 융기부를 수납하여 회전을 방지하기 위한 개구부를 포함한다. 회전방지 섹션은 또한 딤플을 갖는 볼에 있어서도 사용될 수 있고 이 경우는 돌출부를 포함하게 된다.

도 8a에서, 제1 조립부재 100A의 세로축은 제2 조립부재 100B의 세로축과 약 120°의 각을 이루고 있으며, 제1 조립부재 100A의 네크 150A는 제2 조립부재 100B의 립 142B에 있는 융기부 136B에 인접한다. 제1 조립부재 100A의 네크와 제2 조립부재 100B의 융기부 사이의 접촉으로 인해, 상기 두 부재 100A 및 100B 사이의 각도는 그들이 이루는 평면내에서의 회전에 의해 증가될 수 없다. 그러나, 제2 조립부재 100B의 융기부와 제1 조립부재 100A의 네크와의 사이의 압력이 증가하도록 가해지는 힘을 사용하여 볼 110A를 소켓 130B로부터 빼낼 수 있다. 걸쇠를 일련의 딤플 112A로부터 이동시킴으로써, 제1 조립부재 100A는 상기 두 개의 조립부재 100A 및 100B가 이루는 평면에서, 도 8a에 나타낸 위치로부터 제1 조립부재 100A의 네크가 제2 조립부재 100B의 립 142B에 있는 다른 융기부 136B에 인접하는 위치로, 약 240°만큼 회전될 수 있다.

도 8b에서, 제1 조립부재 100a'의 세로축은 제2 조립부재 100b'의 세로축과 약 30°의 각을 이루고 있으며, 제1 조립부재 100a'의 네크 150a'는 제2 조립부재 100b'의 립 142b'에 있는 베이슨 132b'에 인접한다. 제1 조립부재 100a'의 네크와 제2 조립부재 100b'의 베이슨 132b' 사이의 접촉으로 인해, 상기 두 부재 100a' 및 100b' 사이의 각도는 그들이 이루는 평면내에서의 회전에 의해 증가될 수 없다. 그러나, 제2 조립부재 100B의 융기부와 제1 조립부재 100A의 네크와의 사이의 압력이 증가하도록 가해지는 힘을 사용하여 볼 110A를 소켓 130B로부터 빼낼 수 있다. 제2 조립부재 100b'의 걸쇠를 제1 조립부재 100a'에 있는 일련의 딤플 112a'으로부터 이동시킴으로써, 제1 조립부재 100a'는 상기 두 개의 조립부재 100a' 및 100b'가 이루는 평면에서, 제1 조립부재 100a'의 네크 150a'가 제2 조립부재 100b'의 립 142b'에 있는 다른 베이슨(보이디 않음)에 인접하도록, 약 90°만큼 회전될 수 있다.

볼-소켓 연결에서 부재들의 방향설정을 위한 가능한 입체각은 본 발명에서는 최소한 2π임을 주목해야 한다. 즉, 소켓내에 지지된 볼을 갖는 부재는 그 볼에 관하여 중심을 둔 구면의 약 50%를 지적하도록 방향설정이 될 수 있다는 것이다. 이것은 볼을 고정시키기 위해서는 소켓 단면의 최소한 일부는 180°이상의 호(弧)를 덮어야 하므로, 립의 윤곽이 평면적인 소켓이 만들 수 있는 어느 입체각보다 우월한 각이다. 또한 네크 150의 에지로부터 네크 150의 중심(볼 110의 중심에서 볼 때)에 대하는 호가 걸쇠 138로부터 립 142의 가장 근접한 에지(소켓 144의 중심에서 볼 때)에 대하는 호보다 작을 경우에, 볼 110 표면상의 딤플 112의 패턴은 네크 150까지 연장할 필요가 없다.

도 9는 조립부재들 310, 320, 330, 340, 350, 360 및 370(총체적으로 참고번호 310+로 지칭될 것임)의 체인을 예시하는 것으로서, 상기 부재들중 일부는 도 8a 및 도 8b에 나타낸 볼-소켓 연결형으로 연결된 신축성 네크 328, 338, 348, 349, 358 및 368(이들의 기하학적 구조 및 기능은 이하에서 상세히 설명됨)를 갖는다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 조립부재 310+는 길이가 서로 다른 보디섹션을 갖고 있다. 조립부재 360은 조립부재 350의 보디 354보다 긴 보디 364를 가지고, 이것은 또한 조립부재 340의 보디 344보다 길다. 조립부재 320 및 310의 보디 324 및 314는 서로 동일한 크기를 가지나, 상대적으로 직경이 큰 조립부재 340, 350, 360 및 370의 보디 344, 354, 364 및 374보다 작다. 조립부재 310 및 320의 볼 312, 322 및 소켓 316, 326의 직경은 조립부재 340, 350, 360 및 370의 볼 342, 343, 352 및 362와 소켓 356, 366 및 376의 직경보다 작다. 조립부재 340은 보디 344의 양단에 볼 342 및 343을 갖고 있다(마찬가지로, 조립부재는 보디섹션의 양단에 소켓을 가질 수 있고, 그 소켓의 조(jaw)는 90°또는 중간각만큼 치우쳐서 정렬될 수 있다). 조립부재 330은 볼 332의 직경보다 큰 직경의 공동을 구비한 소켓 336을 가지며, 따라서 부재 310+의 체인의 ″스케일(scale)″을 변경하는 기능을 할 수 있다. 상기 ″스케일변경″ 조립부재 330의 보디 334의 길이는 너무 짧아서 거의 없는 것처럼 보인다. 도 9에는 두가지 스케일 크기만 예시되어 있으나, 조립 키트는 다른 스케일 크기의 부재들을 포함할 수 있고, 또한 인접하거나 인접하지 않는 스케일 크기의 연결부재를 연결하는 스케일변경용 부재를 포함할 수 있다.

도 10에서와 같이 립 142C의 윤곽은 보디 120D의 직경과 거의 동일한 대략 원형이므로, 조립부재들간의 또 다른 가능한 연결은 제1 조립부재 100C의 소켓 130C가 제2 조립부재 100D의 보디 120D를 움켜잡는 소켓-보디 연결이다. 제2 조립부재 100D의 보디 120D는 원통형으로 대칭이므로, 제1 조립부재 100C가 보디 120C의 세로축은 제2 조립부재 100D의 페탈들 140D 사이의 중간 평면에 상대적으로 어떠한 각으로도 방향조정이 가능하다. 또한, 베이슨 132C에 의해 소켓 130C가 보디의 중심축으로부터 각을 이룬 상태로 보디 120D에 연결될 수 있으므로, 세 개의 조립부재로 세 개의 소켓-보디 연결의 폐쇄루프를 형성할 수 있다. 부가적으로, 부재는 융기부 136을 일정한 위치에 지지하도록 보조하는 가리비형 숄더를 가질 수 있으므로, 상기 삼각형을 안정화시킬 수 있다. 대안으로서, 제2 조립부재 100D의 보디 120D가 길이방향 리브(도시되지 않음)를 갖는 경우에, 제1 부재 100C의 보디 120C의 길이방향축은 제2 부재 100D의 페탈들 140D 사이의 중간평면에 대하여 고정된 방향에 고착될 수 있다.

보디 120의 바람직한 디자인은 도 10에 나타낸 바와 같이 원통형이다. 도 11a 내지 11c에 예시된 바와 같이, 보디에 대한 다른 디자인도 생각될 수 있다. 한정적이 아닌 예로서, 도 11a에서 보디 120에는 관통공이 형성되어 있다. 도 11b에서 보디 120은 I 빔 구조를 가진다. 도 11c에서 보디 120은 세 개의 상이한 스케일의 조가 보디에 동시에 결합될 수 있도록 시스템의 스케일에 비례하는 서로 다른 직경의 평행한 원주 151 및 153으로 이루어져 있다. 이와 유사하게 보디의 숄더 160(도 1 참조)는 여러 가지 구조를 가질 수 있다. 숄더 160은 둥근형이 바람직하지만, 도 17에 나타낸 메니스커스형 1221과 같이 다른 디자인도 시도될 수 있다.

앞에서 언급한 바와 같이, 도 7에 나타낸 소켓-소켓 연결에 있어서, 제1 부재 100c의 페탈 140e의 립 142e의 외측부분의 윤곽은 제2 부재 100f의립 142f의 내측부분의 윤곽에 대하여 또한 그 역에 대하여 상보적이고, 그 결과 두 조립부재 100e 및 100f의 페탈 140e 및 140f는 독특한 펑하는 소리와 함께 결합하여, 마치 테니스 공의 두 개의 절반이 봉합선의 반대측상으로 맞물려 구를 형성하듯이 완전한 구를 형성할 수 있다. 이러한 소켓-소켓 연결에서, 부재 100e 및 100f의 보디 120e 및 120f의 길이방향축은 동일선상에 있고, 두 부재 100e 및 100f의 페탈 140e 및 140f 사이의 평면은 직교한다. 상기 부재 100e 및 100f 사이의 방향을 조정이 불가능하다. 부재 100e 및 100f는 상호간에 가해지는 힘에 의해 결합이나 해체가 될 수 있다.

도 12에 나타낸 또 다른 형태의 소켓-소켓 연결에서, 두 개의 연결부재 100g 및 100h의 페탈 140g 및 140h의 립 142g 및 142h의 내측 에지는 상호 접해 있고, 각 연결부재 100g 및 100h의 페탈 140g 및 140h의 립 142g 및 142h의 외측 에지는 대향하는 부재 100h 및 100g의 보디 120h 및 120g를 움켜잡고 있다. 이 연결에서 각각의 부재 100g 및 100h의 보디 120g 및 120h의 길이방향축은 동일선상에 있고, 두 부재 100g 및 100h의 페탈 140g 및 140h 사이의 평면은 직교한다. 부재 100g 및 100h 사이의 방향성은, 하나의 부재 100g 또는 100h에 토크(torque)를 가하여 그 길이방향축을 중심으로 회전시키거나, 힘을 가하여 하나의 부재 100g 또는 100h의 길이방향축을 회전시킴으로써 그 축이 더 이상 타 부재 100h 또는 100g와 동일선상에 있지 않도록 하면서, 두 개의 부재 100g 및 100h를 상호 반대방향으로 잡아당김으로써 어느 정도 조절될 수 있다. 부재 100g 및 100h는 수동적으로 힘을 가하여 결합하거나 해체할 수 있다. 또한, 도 7 및 도 12의 연결 사이에서 두 부재를 잡아 빼지 않고도 움직일 수 있다.

도 13a에 예시된 제3 형태의 소켓-소켓 연결에서, 부재 410, 420, 430, 440, 450 및 460은 하나의 체인 400을 형성하는데, 그 부재들의 길이방향축은 동일평면상에 있고, 체인 400의 화살표방향 401과 직교한다. 이러한 형태의 소켓-소켓 연결 400은 제1 부재의 제1 페탈과 제2 부재의 제2 페탈을 제3 부재의 두 페탈 사이에 끼워 넣음으로써 이루어진다. 예를 들면, 도 13a에 예시된 바와 같이, 부재 410의 우측 페탈 412와 부재 430의 좌측 페탈 431이 부재 420의 페탈 421 및 422 사이에 삽입됨으로써, 페탈 412 및 431의 외측면이 접하고, 페탈 412 및 431의 외측 에지는 부재 420의 공동 425의 벽에 접하며, 페탈 421 및 422의 외측 에지는 각각 부재 410 및 430의 공동 415 및 435의 벽에 접하게 된다. 동일하게, 부재 420의 우측 페탈 422와 부재 440의 좌측 페탈 441이 부재 430의 페탈 431 및 432 사이에 삽입됨으로써, 페탈 422 및 441의 외측면이 접하고, 페탈 422 및 441의 외측 에지는 부재 430의 공동 435의 벽에 접하며, 페탈 431 및 432의 외측 에지는 각각 부재 420 및 440의 공동 425 및 445의 벽에 접하게 된다. 페탈간의 이러한 형태의 접촉은 체인 400의 길이에 대하여 계속되고, 그러한 체인 400은 무한정 연장될 수 있음은 명백하다. 페탈 411, 412, 421, 422, 431, 432, 441, 442, 451, 452, 461 및 462(총괄적으로 참고번호 411+로 지칭될 것임)의 기하학적 구조는 페탈 411+의 전방 에지에 있는 크레스트(도 9에서 참고번호가 부여되지 않았음)가 소켓 공동 415, 425, 435, 445, 455 및 465의 내부에 위치하게 되어 있다. 이러한 체인구조 400은 부재 410, 420, 430, 440, 450 및 460의 평면내에서 약간의 회전을 허용하는 동시에, 부재 410, 420, 430, 440, 450 및 460의 평면에 수직방향으로 부재 410, 420, 430, 440, 450 및 460이 약간 회전할 수 있게 한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 페탈 412 및 431, 432 및 451, 422 및 441, 442 및 461의 외측면이 접하는 지점에서의 걸쇠는 상기 체인구조 400을 안정화한다.

도 13b에는 제4 형태의 소켓-소켓 연결이 예시된다. 도 13b에서, 조립부재 510 및 520은 조립부재 530에 연결되어 있다. 이 구조에서 부재 510의 조 540은 부재 530의 페탈 550에 부착되어 있다. 동일하게, 부재 520의 조 560은 부재 530의 페탈 570에 연결되어 있다. 이 구조에서 페탈 550은 조 540의 페탈들 사이에 있으며 페탈 570은 조 560의 페탈들 사이에 위치한다. 이러한 연결은 부재 510 및 520이 페탈 550 및 570을 중심으로 진자(pendulum)처럼 자유롭게 진동할 수 있기때문에 진자연결이라고 칭한다.

본 발명의 기본적인 조립부재 1100의 다른 실시예가 도 14의 사시도와, 도 15 및 16의 단면도에 나타나 있다. 이 조립부재 1100은 도 14, 15 및 16의 조립부재 1100이 볼 1110과 보디 1120의 사이에 위치하는 ″신축성 네크″ 1150을 가지고 있는 것과, 소켓 1130의 내부에 단일 걸쇠 1138 또는 2개의 걸쇠 1139를 가지고 있는 것 외에는, 도 1, 3 및 5에 나타낸 조립부재 100과 동일한 디자인으로 되어 있다. 상기 신축성 네크 1150은 보디의 길이방향축에 대하여 대칭이고, 좁은 네크 1157 및 1153에 의해 각각 볼 1110 및 보디 1120에 연결되어 있는 중앙의 고리(annulus) 1155를 가진다. 상기 좁은 네크 1157 및 1153(또는 전체 조립부재 1100일 수도 있음)는 플라스틱고무와 같은 신축성재료로 만들어짐으소써, 이러한 형태의 제2 부재 1100가 볼-소켓 접합에 의해 제1 조립부재 1100에 연결되는 경우, 제2 부재 1100의 소켓 1130에 있는 걸쇠 1138 및 1139가 제1 조립부재 1100의 볼 1110에 있는 딤플 1112내에 잔류하고 있는 동안에도 제2 부재의 조립방향은 약간의 조절이 가능하다.

조립부재 100 및 1100의 디자인이 신축성 네크 1150 및 추가의 걸쇠 1139를 제외하고는 동일하므로, 앞에서 논의되고 도 7∼13a에 예시된 모든 형태의 상호 결합은 또한 도 14∼16에 예시된 조립부재 1100의 다른 바람직한 실시예를 이용하여도 형성될 수 있다. 상기 고리 1155와 볼 1110 사이의 네크 1157의 윤곽은 부재 1100이 볼-소켓 접합에 의해 연결되는 경우 소켓 1130의 립 1142이 고리 1155와 볼 1110 사이에 끼워짐으로써 연결의 안정성을 추가로 제공할 수 있게 되어 있다.

도 19의 단면도에 나타낸 또 다른 실시예에서, 네크 1250은 보디 1220의 메니스커스 숄더 1221과 볼 1210 사이에서 연장한다. 도 14∼17의 실시예에서와 같이, 이러한 대안적 실시예의 볼 1210이 소켓 130 또는 1130에 연결될 때, 소켓 130 또는 1130의 립 142 또는 1142는 보디 1220의 숄더 1221과 볼 1210의 사이에 있는 좁은 틈 1252 속으로 끼워짐으로써 연결에 추가의 안정성을 제공할 수 있다.

조립부재용 시스템 형성의 일부로서, 원통형 보디는 도 18a 및 도 18b에 나타낸 바와 같이 보디의 길이를 따라 형성된 공동 2000을 가질 수 있다. 공동 2000은 도 18b에 나타낸 바와 같이, 두 개의 조립부재 2030 및 2040을 지지하는 립 2010 및 2020을 구비하는, 대체로 U자형인 하우징이다. 공동 2000은 두 개의 소켓 2050 및 2060을 구비하는 조립부재(도 18a 참조), 도 18b에 나타낸 바와 같은 두 개의 볼 2070, 2080 또는 하나의 볼 2090과 하나의 소켓 2100 등과 같이 어떠한 형태의 조립부재에도 형성될 수 있다.

완벽한 조립 킷을 제공하는 일부로서 또는 모형제작의 목적으로, 도 19(A) 내지 19(C)에 나타낸 바와 같이 본 발명의 다른 시스템 구성요소가 강구된다. 도 19(A)에서, 사각형 부재 2500은 그 사각형의 각 모서리에 위치한 볼 2510, 2520, 2530 및 2540을 갖는 것으로 예시되어 있다. 반원형 림(rim) 2550이 각각의 인접한 한쌍의 볼 사이에 위치하여 또 다른 조립부재(도시되지 않음)의 조에 대한 연결을 더 제공한다. 도 19(B)는 삼각형 부재의 각 모서리에 위치한 볼 2610, 2620 및 2630을 갖는 삼각형 부재 2600을 예시한다. 마찬가지로, 반원형 림 2640이 각각의 인접한 한쌍의 볼 사이에 위치하여 추가의 조립부재(도시되지 않음)의 소켓에 대한 추가적인 연결위치를 제공한다. 상기 삼각형 부재 2600 및 사각형 부재 2500은 다른 조립부재의 볼이 부재 2500 및 2600의 모서리에 있는 볼들 사이에 연결될 수 있도록 설계될 수 있다. 도 19(C)는, 원형 부재의 둘레에 위치하여 추가의 조립부재(도시되지 않음)의 소켓에 대한 연속적인 연결위치를 제공하는 원형 림 2800을 갖는 원형 조립부재 2700을 나타낸다. 사각형, 삼각형 및 원형 이외에 다른 형상이 의도될 수 있다. 도 19(A) 내지 19(C)에 나타낸 플레이트는 대안으로서, 측면상에 볼이 삽입될 수 있는 협곡부(notch)를 가질 수 있고, 또한 중심부에 볼의 삽입을 위한 홀을 가질 수 있다.

추가하여, 상기 시스템은 도 20(A) 내지 20(C)에 나타낸 바와 같이 축소부재(reducer element)를 사용하여 비례축소될 수 있다. 도 20(A)는 서로 다른 스케일의 볼 3100 및 3200을 갖는 축소부재 3000을 나타낸다. 도 20(B)는 서로 다른 스케일의 소켓 3400 및 3500을 갖는 축소부재 3300을 예시하고, 도 20(C)는 서로 다른 스케일의 볼 3700과 소켓 3800을 갖는 축소부재를 예시한다. 바람직한 축소비율은 세 개의 스케일을 갖는 피보나치 수열(Fibonacci progression)(중용 = 1.618x)이다. 피보나치 수열이 볼의 체적에 기초하는 경우, 성장(growth)은 x³이지만, 부재의 길이에 기초하는 경우에는 성장은 x²이다. 많은 수의 스케일이 있을 수 있고, 스케일 사이의 비율은 여러가지 모형의 목적에 따라, 임의적, 데카르트식(Cartesian), 제곱평균, 또는 조화수열방식 등이 가능하다.

조립부재는 시스템 성장의 정수배 또는 그 이하의 변화와 3차원 공간을 나타내는 극성좌표내에 존재할 수 있다. 이러한 극성 관계는 부품들이 움직이고 있을 때 실현된다. 결과적으로, 길이가 같은 세 개의 부품이 일렬로 결합될 때(볼-소켓 연결) 세 개의 연결부품의 말단에 있는 볼의 중심이 그 볼의 중심과 소켓의 중심(소켓의 중심은 그 소켓내에 있는 가상의 볼의 중심에 의해 결정됨)의 사이의 거리와 동일한 반경을 갖는 가상의 구(球)내의 임의의 점을 접할 수 있도록 이동될 수 있다. 또한, 분기부품(최소한 세 개의 볼, 조 또는 그들의 조합으로 이루어지는 부품)은, 원점에서 시작하는 궤도상에 모든 볼을 위치시키는, 중앙의 반경방향으로 대칭인 지점/궤적을 갖는다. 특정 스케일내에서, 부품들은 데카르트의 격자(grid)(1, 2, 3, 4 ...)상에 배치되도록 설계된다. 예를 들면, 하나의 볼과 하나의 소켓을 구비한 부품이 서로 다른 길이를 가질 수 있으나, 그 길이는 간단한 데카르트 비율에 기초한 것이다. 이것은 여러 가지 유기구조체 뿐 아니라 큐브나 주책과 같은 인조구조체를 조립할 수 있게 한다. 본 시스템의 다른 실시예는 조화수열, 제곱평균 및 피보나치급수와 같은 여러 가지 격자상에 부품을 배치할 수 있다.

조립부재는 음파용접된 두 개의 중공부 절반을 사용하여 제조되는 것이 바람직하다. 중공부재는 개별적 조립부재내에 액체, 빛, 음성 칩 등의 삽입을 허용한다. 모든 조립부재는 여러개의 부품을 조합하여 만들어질 수 있고, 몰드내 어셈블리를 통하여 단일부품으로 제조될 수 있다. 몰드내 어셈블리는 부품마다 다중 색상과 다중 재료의 사용을 가능하게 한다. 그것은 또한 회전하는 볼 또는 망원경식의 보디와 같은 움직이는 부품을 사용할 수 있게 한다.

본 발명의 조립부재는 바람직하게 원통형 보디를 갖는 것으로 도시되었으나, 부재의 보디는 그 밖에도 식물, 동물, 인공의 물제 등을 닮게 형성되거나 장식될 수 있고, 또는 고무, 금속, 포말(foam)이나 플러시(plush)등 거의 모든 재료로 만들어 질 수 있다. 대안으로서, 보디는 골격, 나무가지, 대나무 마디, 벽돌, 원자결합의 전자운 등의 형상을 가질 수 있다. 이는 원통형 보디 대신에 거의 모든 재료나 디자인을 허용하며, 무엇보다도 본 시스템이 면허된 특성을 한데 모으는 플랫폼 완구로서 사용되고 쌓는 완구가 아닌 장난감으로서 판매될 수 있게 하는, 본 시스템의 열린 설계를 예증하는 것이다. 본 발명의 조립부재는 건축 또는 엔지니어링 목적으로, 또는 일시적, 반영구적 또는 영구적 구조체를 조립하는 데 사용될 수 있다. 추가하여, 소켓섹션은 예를 들면, 한 쌍의 눈을 조의 일측면에 그리거나 그 안에 성형하여 동물의 머리와 유사하게 장식할 수 있고; 또는 볼을 헤드나 다른 물체로 대체할 수 있다.

앞에서의 설명은 많은 특이성을 포함하고 있지만, 이들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 않도며, 단지 본 발명의 몇가지 바람직한 실시예를 예시하는 것으로 파악되어야 할 것이다. 많은 변경이 가능하며 그러한 변경은 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들면: 조립부재의 보디는 길게 연장되거나 원통형이 아니어도 된다; 볼-소켓 연결에 의해 서로 연결된 두 개의 부재의 관계가 연속적으로 조절가능하도록, 볼은 딤플을 갖지 않아도 되고 및/또는 소켓은 걸쇠를 갖지 않아도 된다; 소켓은 예를 들면 양측 페탈에 각각 걸쇠가 형성됨으로써 두 개의 걸쇠만 구비할 수 있다; 소켓은 세 개 이상의 걸쇠를 구비할 수 있다; 볼 표면의 딤플은 위에서 상술한 바와 같이 배열되지 않아도 된다; 볼-소켓 연결의 방위조정이 작고 잘 제어될 수 있도록, 딤플은 매우 근접한 간격으로 배열될 수 있다; 소켓은 볼의 방위를 고정하도록 스프링이 장착된 핀을 구비할 수 있다; 볼을 소켓내에 정위치에 고정하기 위해 코터핀(cotter pin)이 사용될 수 있다; 소켓의 페탈에 내향하는 힘을 가함으로써 볼의 방위를 소켓내에 고정하는 수단을 마련해도 된다; 앞에서 설명한 소켓-소켓 연결중 어느 하나로 상호 연결된 부재에 있어서, 부재들간의 관계는 조절가능해도 된다; 부재의 보디는 길이방향의 물마루(ridge)를 가짐으로써 타 부재가 소켓-소켓 연결에 의해 연결될 때, 타 부재의 방위는 복수의 불연속적인 각도에 고정될 수 있게 할 수 있다; 제1 부재의 보디는 길이방향 물마루를 가지고 볼 및 소켓에 상대적으로 자유롭게 회전가능하게 함으로써, 하나 또는 그 이상의 추가 부재가 소켓-소켓 연결로 상기 제1 부재에 연결될 때, 추가 부재의 방위는 서로에 대하여 복수의 불연속적인 각도에 고정될 수 있고, 그 추가 부재는 제1 부재의 보디의 대칭축을 중심으로 회전할 수 있게 할 수 있다; 부재의 보디는 각 담부에 횡단 물마루를 가짐으로써 타 부재가 소켓-소켓 연결에 의해 연결될 때, 타 부재가 보디의 단부를 슬라이드하여 빠져나갈 수 없게 할 수 있다; 볼을 보디에 연결하는 네크는 원형 단면이 아닌 타원형 또는 다른 단면을 가질 수 있고, 타원주의 주축은 소켓의 대향하는 페탈상의 베이슨간의 거리와 동일한 길이를 가짐으로써 네크는 조 사이에 삽입될 수 있게 할 수 있다; 볼과 부재의 보디 사이의 네크는 정사각형, 삼각형, 직사각형, 별모양, 또는 아스테리스크형 등의 다른 단면형상을 가질 수 있다; 조립 세트는 하나 이상의 비례축소 부재를 포함하지 않아도 되고, 하나 이상의 비례축소의 커넥터를 갖는 부재를 포함하지 않아도 된다; 조립부재는 부재의 무게를 줄이기 위해서 관통공을 가질 수 있고 및/또는 작은 스케일의 부재를 위한 리셉터클(receptacle)을 제공할 수 있다; 부재는 말단끼리 연결된 부재의 체인이 유체, 분체, 와이어, 구슬 등을 위한 도관을 제공할 수 있도록 길이방향의 보어(bore)를 가질 수 있다; 부재는 트러스 등으로 사용될 수 있도록 금속으로 구성될 수 있다; 부재는 금속과 같은 가요성이 없는 재료로 만들어질 수 있고, 중앙의 길이방향축을 관통하고 조 사이의 중간위치에 놓인 평면을 따라 절반으로 분할됨으로써, 금속 볼이 부재의 조 사이에 위치하고, 부재의 두 개의 절반이 함께 고정되면 볼이 제거될 수 없게 할 수 있다; 볼이 소켓내에서 방위조정이 될 때 딸깍하는 소리를 낼 수 있다; 부재는 호각, 취주악기, 건반악기 및/또는 타악기로서 기능하도록 개조될 수 있다; 조립부재의 세트는 애니메이션 대상 또는 애니메이션 골격으로 사용될 수 있게 개조될 수 있다; 부재는 자석 커넥터와 같은 커넥터의 추가 시스템을 포함할 수 있다; 조립부재의 세트는 날개, 바퀴 및 차축을 포함할 수 있다; 대형 조립부재는 부재의 무게를 적절한 한계내에 유지하기 위해 블로우몰드로 제조될 수 있다; 볼은 딤플형성 볼 대신에 각면이 형성된 것일 수 있고, 보디와 조는 별도로 제조된 후 조립되고 소비자의 요구에 기초하여 재조립될 수 있다; 등이 그것이다.

본 발명의 범위내에서 또한 많은 다른 변형이 강구될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서에서 개시된 예에 의해 결정될 것이 아니고, 부속하는 청구의 범위 및 그 동등물에 의해 결정되어야 할 것이다.

Claims (27)

1. 제1 부착수단 및 제2 부착수단을 갖는 제1 조립부재와;

   제1 부착수단 및 제2 부착수단을 갖는 제2 조립부재;

   를 포함하고,

   상기 제1 및 제2 조립부재의 제1 부착수단 또는 제2 부착수단중 최소한 하나는 최소한 두 개의 이격한 페탈을 구비한 소켓을 포함하고, 상기 소켓의 페탈은 상호 연결될 때 회전타원체(spheroid)를 형성하는 형태로 되어 있는 조립시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 부착수단의 다른 쪽은, 소켓의 페탈이 연결될 때 회전타원체를 형성하는 형태로 되어 있는 최소한 두 개의 이격한 페탈을 갖는 제2 소켓인 조립시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 부착수단의 다른 쪽은 상기 소켓내에 적합한 크기를 갖는 볼인 조립시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조립부재는 상기 제1 및 제2 부착수단 사이에 위치하는 보디부를 포함하는 조립시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 조립부재는 상기 보디부와 상기 볼 사이에 위치하는 네크부를 더 포함하는 조립시스템.
6. 제3항에 있어서, 상기 조립부재는 상기 소켓내에 상기 볼의 위치를 고정하는 수단을 더 포함하는 조립시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 고정수단은 상기 볼의 표면의 최소한 하나의 딤플과 결합하는 소켓내의 최소한 하나의 걸쇠를 포함하는 조립시스템.
8. 제7항에 있어서, 버키 볼(Bucky Ball) 패턴으로 배열된 복수의 딤플이 있는 조립시스템.
9. 제3항에 있어서, 제1 부착수단과 제2 부착수단을 갖는 제3 조립부재를 더 포함하고, 상기 제3 조립부재가 구의 체적내에 어느 위치에도 연접(連接)될 수 있도록 상기 제1, 제2 및 제3 조립부재가 상호 연결될 수 있는 조립시스템.
10. 제3항에 있어서, 상기 소켓은 상기 제1 및 제2 조립부재 사이에서 볼과 소켓 연결에 대하여 최소한 2π 스테라디안의 운동을 제공하도록 형성되는 조립시스템.
11. 제3항에 있어서, 제1 부착수단과 제2 부착수단을 갖는 제3 조립부재를 더 포함하고, 상기 제1 조립부재와 제2 조립부재와 제3 조립부재는 상호 연결되어 폐쇄루프를 형성할 수 있는 조립시스템.
12. 제2항에 있어서, 상기 소켓은 상기 보디부와 연결을 이루도록 형성되는 조립시스템.
13. 보디부와 그 보디부상에 위치하는 최소한 하나의 소켓 커넥터를 갖는 제1 조립부재와;

    보디부와 그 보디부로부터 연장하는 최소한 하나의 볼 커넥터를 갖는 제2 조립부재;

    를 포함하고,

    상기 소켓은 볼을 수용하는 수단을 가지고 상기 제1 및 제2 조립부재 사이에서 2π 스테라디안 범위의 운동을 제공하도록 형성되는 조립시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 볼을 수용하는 수단은 최소한 두 개의 이격한 페탈이고, 상기 소켓은 상기 볼을 상기 소켓내에 고정하는 수단을 더 포함하는 조립시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 고정수단은 상기 소켓내에 위치하고 상기 볼의 표면에 있는 최소한 하나의 딤플과 결합하는 최소한 하나의 걸쇠를 포함하는 조립시스템.
16. 제14항에 있어서, 상기 소켓내에 볼을 고정하는 수단은 소켓내의 걸쇠와 볼의 표면으로부터의 최소한 하나의 둘출부를 포함하고, 상기 걸쇠는 상기 돌출부를 수용하는 수단을 갖는 조립시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 볼의 표면상에는 복수의 돌출부가 있고, 상기 걸쇠는 소켓내에서 볼의 회전을 제한하는 수단을 포함하는 조립시스템.
18. 제13항에 있어서, 상기 제2 조립부재는, 제1 조립부재의 페탈과 제2 조립부재의 페탈이 서로 연결될 때 회전타원체를 형성하는 형태로 되어 있는 서로 이격한 두 개의 페탈을 갖는 소켓 커넥터를 더 포함하는 조립시스템.
19. 제13항에 있어서, 제1 부착수단과 제2 부착수단을 갖는 제3 조립부재를 더 포함하고, 상기 제1 조립부재와 제2 조립부재와 제3 조립부재는 상호 연결되어 폐쇄루프를 형성할 수 있는 조립시스템.
20. 제13항에 있어서, 제1 부착수단과 제2 부착수단을 갖는 제3 조립부재를 더 포함하고, 상기 제3 조립부재가 구의 체적내에 어느 위치에도 연접될 수 있도록 상기 제1, 제2 및 제3 조립부재가 상호 연결될 수 있는 조립시스템.
21. 구의 2π 스테라디안을 덮는 최소한 두 개의 페탈을 갖는 제1 조(jaw)와;

    구의 2π 스테라디안을 덮는 최소한 두 개의 페탈을 갖는 제2 조(jaw);

    를 포함하고,

    상기 제1 조의 페탈은 상기 제2 조의 페탈과 상호 연결하여 두 개의 조를 함께 고정하는 연결부재.
22. 제1 및 제2 조립부재를 포함하고, 각각 보디부와 그로부터 연장하여 시스템내의 다른 하나의 조립부재와 상호 연결하도록 형성된 커플링부를 구비하는 복수의 조립부재를 포함하고;

    상기 제1 조립부재의 커플링부는 그 위에 형성된 2차원 배열의 표면형상을 갖는 대체로 볼모양의 구조체를 포함하고, 상기 제2 조립부재의 커플링부는 상기 볼모양의 구조체를 수용하도록 형성된 대체로 소켓모양의 구조체를 포함하고, 상기 소켓모양의 구조체는 상기 볼모양의 구조체의 상기 표면형상과 릴리스 가능하게 결합하여 볼모양의 구조체가 소켓모양의 구조체내에 수용되면 볼모양의 구조체와 소켓모양의 구조체 사이의 상대적 회전을 억제하는 정지형 표면수단을 구비하는 조립시스템.
23. 시스템내의 또 하나의 조립부재와 상호연결하도록 형성된 제1 및 제2 커플링부를 각각 갖는 복수의 조립부재를 포함하고;

    각 조립부재의 커플링부는 미리 형성된 2차원 배열의 표면형상을 갖는 대체로 볼모양의 구조체를 포함하고, 각각의 제2 조립부재의 제2 커플링부는 상기 제1 커플림부의 볼모양의 구조체를 소용하도록 형성된 대체로 소켓모양의 구조체를 포함하고, 상기 소켓모양의 구조체는 볼모양의 구조체가 소켓모양의 구조체내에 수용되면 하나의 조립부재의 제2 커플링부를 또 하나의 조립부재의 볼모양의 구조체의 상기 표면형상에 릴리스 가능하게 결합함으로써, 소켓모양의 구조체내에 있는 볼모양 구조체의 회전을 억제하는 정지형 표면수단을 구비하는 조립시스템.
24. 제22항에 있어서, 상기 소켓모양 구조체의 표면수단과 상기 볼모양 구조체의 표면형상은, 볼모양의 구조체가 소켓모양의 구조체내에서 회전할 때 스냅맞춤 방식으로 일치됨으로써, 두 조립부재의 제1 및 제2 커플링부를 릴리스 가능하게 결합시키도록 형성되어 있는 조립시스템.
25. 제23항에 있어서, 상기 소켓모양 구조체의 표면수단과 상기 볼모양 구조체의 표면형상은, 볼모양의 구조체가 소켓모양의 구조체내에서 회전할 때 스냅맞춤 방식으로 일치됨으로써, 두 조립부재의 제1 및 제2 커플링부를 릴리스 가능하게 결합시키도록 형성되어 있는 조립시스템.
26. 제25항에 있어서, 상기 볼모양 구조체의 표면형상은 외부 힘이 가해짐으로써 하나의 결합위치로부터 또 하나의 위치로 볼모양의 구조체가 회전가능하게 색인(index)이 부여될 수 있도록 표면형상과 일치시키는 결합위치를 규정하도록 형성되어 있는 조립시스템.
27. 제26항에 있어서, 상기 표면형상 및 표면수단은 움직이는 부분이 없이, 각각 상기 소켓모양의 구조체 및 볼모양의 구조체에 일원화되도록 형성되어 있는 조립시스템.