KR101853458B1 - 면을 이용한 교육 및 놀이용 골드버그 장치 - Google Patents

Abstract

직접 조립하고 눈으로 보게 하여 각종 물리원리를 학습하고, 창의력을 향상시킬 수 있는 면을 이용한 교육 및 놀이용 골드버그 장치가 개시된다. 상기 골드버그 장치는 일면 및/또는 타면에 소정 거리를 간격으로 다수의 끼움홈이 형성되어 있는 바형의 막대; 상기 막대의 측면에서 소정 각도를 가지고 지면으로 연장되어 형성된 고정프레임; 및 상기 막대의 하부 및 상기 고정프레임의 하부와 결합되어 상기 막대를 지면에 수직으로 위치시키는 하부프레임을 포함하는 지지부; 제1 내지 4 프레임이 연속적으로 연결되되, 상기 제1 및 3 프레임이 서로 대면되고, 상기 제2 및 4 프레임이 서로 대면되도록 연결되며, 상기 제1 내지 4 프레임의 외면에는 다수의 끼움홀이 소정 거리 간격으로 형성되어 있는 사각 프레임; 및 상기 사각 프레임 내에 수용되어 일정한 면을 가지고, 일면 및/또는 양면에 자성체 또는 철재가 부착되는 자석면이 형성되어 있는 자력부재를 포함하는 플레이트; 상기 끼움홈에 일단이 결합되고, 타단은 상기 끼움홀에 결합되어 상기 지지부 및 플레이트를 결합시키는 다수의 끼움돌기; 및 해체 가능하도록 상호 연결되는 복수개의 블록이 조립되어 구슬이 활주하도록 형성되는 레일구조물; 및 상기 복수개의 블록 각각의 측면에 일단이 결합되고, 타단에는 자성체가 구비되어 상기 자력부재와 자력으로 부착되는 연결부재를 포함하는 교구를 포함한다.

Description

면을 이용한 교육 및 놀이용 골드버그 장치{Goldberg apparatus for play and education using side}

본 발명은 면을 이용한 교육 및 놀이용 골드버그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직접 조립하고 눈으로 보게 하여 각종 물리원리를 학습하고, 창의력을 향상시킬 수 있는 면을 이용한 교육 및 놀이용 골드버그 장치에 관한 것이다.

골드버그 장치란 '매우 복잡한 장치들을 서로 조합하여 단순한 하나의 일을 처리하도록 만든 장치'를 말하는 것으로, 미국의 만화가 루브 골드버그(Rube Goldberg)가 처음으로 이러한 장치를 그림으로 그리기 시작하였기 때문에 그의 이름을 따서 붙여진 이름이다. 예를 들어, 책상 위에 놓여 있던 구슬이 경사를 타고 굴러 내려 나무 도막을 치면 나무 도막이 차례로 쓰러지고, 탁자의 끝에 있던 나무 도막이 쓰러지면서 탁자 아래 바닥에 있는 나무 판 위로 떨어지면 나무 판에 꽂아둔 핀 때문에 풍선이 터지고, 풍선이 터지면 도르래의 반대편에 있던 추가 아래로 떨어지면서 낮은 쪽에 설치된 도미노를 쓰러뜨리는 방식이다.

이처럼 골드버그 장치는 아주 단순한 결과를 얻기 위하여 경사면과 지렛대, 도르래 등과 같은 여러 가지 복잡한 과정을 거치기 때문에 비효율적인 장치라는 의미로 사용되기도 하지만, 그 과정이 아주 기발하고 과학적이며 재미있게 연결되기 때문에 최근에는 영화나 광고와 같은 산업용, 또는 융합인재교육(STEAM)을 위한 교육용 등으로 널리 사용되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 중력, 관성의 법칙이나 마찰력, 지렛대의 원리, 위치에너지, 운동에너지 등의 여러 가지 과학적 원리를 습득할 수 있는 면을 이용한 놀이 및 교육용 골드버그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 골드버그 장치를 조립하여 만드는 과정에 있어서, 다양한 방법으로 만들 수 있어서 창의적 사고를 향상시킬 수 있는 면을 이용한 놀이 및 교육용 골드버그 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일면 및/또는 타면에 소정 거리를 간격으로 다수의 끼움홈이 형성되어 있는 바형의 막대; 상기 막대의 측면에서 소정 각도를 가지고 지면으로 연장되어 형성된 고정프레임; 및 상기 막대의 하부 및 상기 고정프레임의 하부와 결합되어 상기 막대를 지면에 수직으로 위치시키는 하부프레임을 포함하는 지지부; 제1 내지 4 프레임이 연속적으로 연결되되, 상기 제1 및 3 프레임이 서로 대면되고, 상기 제2 및 4 프레임이 서로 대면되도록 연결되며, 상기 제1 내지 4 프레임의 외면에는 다수의 끼움홀이 소정 거리 간격으로 형성되어 있는 사각 프레임; 및 상기 사각 프레임 내에 수용되어 일정한 면을 가지고, 일면 및/또는 양면에 자성체 또는 철재가 부착되는 자석면이 형성되어 있는 자력부재를 포함하는 플레이트; 상기 끼움홈에 일단이 결합되고, 타단은 상기 끼움홀에 결합되어 상기 지지부 및 플레이트를 결합시키는 다수의 끼움돌기; 및 해체 가능하도록 상호 연결되는 복수개의 블록이 조립되어 구슬이 활주하도록 형성되는 레일구조물; 및 상기 복수개의 블록 각각의 측면에 일단이 결합되고, 타단에는 자성체가 구비되어 상기 자력부재와 자력으로 부착되는 연결부재를 포함하는 교구를 포함하는 골드버그 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 골드버그 장치는 중력, 관성의 법칙이나 마찰력, 지렛대의 원리, 위치에너지, 운동에너지 등의 여러 가지 과학적 원리를 습득시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 골드버그 장치는 다양한 방법으로 만들 수 있어서 창의적 사고를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 이용되는 지지부의 분해도(a) 및 결합도(b).
도 2는 본 발명에 이용되는 플레이트(b)의 상면도.
도 3은 본 발명에 이용되는 지지부, 끼움돌기 및 플레이트가 결합된 측면도.
도 4는 본 발명에 이용되는 교구의 다양한 예를 보여주는 상면도 및 측면도.
도 5는 본 발명에 이용되는 교구의 다른 예를 보여주는 측면도.
도 6 및 7은 본 발명에 따른 지지부, 플레이트 및 끼움돌기 결합도의 일 예 및 다른 예를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 골드버그 장치는 다양한 과학적 원리를 체험하여 학습하고, 조립함으로써, 창의력의 향상에 도움을 주는 것으로써, 지지부, 끼움돌기, 플레이트 및 교구를 포함한다.

도 1은 본 발명에 이용되는 지지부의 분해도(a) 및 결합도(b)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 지지부(100)는 상기 플레이트가 공중에 위치하도록 지지하는 역할을 하는 것으로써, 막대(110), 고정프레임(120) 및 하부프레임(130)를 포함한다.

상기 막대(110)는 측면에 소정의 간격을 가지고, 다수의 끼움홈(140)이 형성되어 있는 바형의 형태를 가지고, 하부에 상기 지지대(130)와 결합하기 위한 결합돌기가 형성되어 있다. 또한, 상기 막대(110)의 높이는 100 내지 500 cm, 바람직하게는 200 내지 400 cm이고, 필요에 따라 1 단, 2 단 등 다수의 막대를 결합하여 높이를 조절할 수 있다. 상기 끼움홈(140) 간의 간격은 필요에 따라 설정될 수 있으나, 바람직하게는 10 내지 100 cm, 더욱 바람직하게는 20 내지 80 cm이고, 끼움홈(140)의 크기 또한, 필요에 따라 설정될 수 있으나, 바람직하게는 2 내지 20 cm, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 cm이다. 상기 끼움홈(140) 간의 거리 및 크기가 너무 작으면, 끼움홈이 너무 많이 형성되서 효율적이지 못할 수 있고, 너무 크면, 후술되는 플레이트를 지지하는데 어려움이 있을 수 있다.

상기 고정프레임(120)은 상기 막대(110)를 고정시킬 수 있으면 형태는 무관하나, 바람직하게는 일단이 상기 막대(110)의 측면과 결합되고, 사면(四面), 더욱 바람직하게는 전면 및 후면에서 소정의 각도를 가지고 지면으로 연장되어 후술되는 하부프레임(130)과 타단이 결합되어 상기 막대(110)를 고정시킨다.

상기 하부프레임(130)은 상부에 다수의 결합홈(132)가 형성되어 있어, 상기 막대(110)의 하부 및 고정프레임(120)의 하부와 결합하여 상기 막대(110)를 지면에 대하여 수직으로 위치시키는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 이용되는 플레이트(b)의 상면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 플레이트(200)는 상기 지지부와 결합되어 지면에 대해 수직으로 위치하여, 공중에서 면을 이루는 것으로써, 사각 프레임(210) 및 자력부재(220)를 포함한다.

상기 사각 프레임(210)은 상기 막대에 고정되어 면을 형성하기 위한 틀의 역할을 하는 것으로써, 제1 내지 4 프레임(212, 214, 216, 218)이 연속적으로 연결되되, 제 1 및 3 프레임(212, 216)은 서로 대면되고, 제2 및 4 프레임(214, 218)이 서로 대면되도록 연결되고, 상기 사각 프레임(210)의 모서리를 감싸도록 사각 프레임의 모서리에 결합되는 부재(220), 예를 들면, 브라켓(bracket) 등을 체결시켜 형성된다. 상기 제1 내지 4 프레임(212, 214, 216, 218)의 측면에는 소정의 간격을 가지고, 끼움홀(230)이 형성되어 있다. 상기 끼움홀(230)은 후술되는 끼움돌기를 이용하여 상기 지지부와 결합되어 플레이트를 공중에 고정시키거나, 플레이트 간에 결합되어 보다 큰 면을 만들어 이용할 수 있다. 상기 제1 내지 4 프레임(212, 214, 216, 218) 각각의 길이는 50 내지 450 cm, 바람직하게는 60 내지 300 cm이고, 폭은 5 내지 20 cm, 바람직하게는 5 내지 15 cm이며, 두께는 5 내지 30 cm, 바람직하게는 15 내지 25 cm이다. 상기 플레이트의 길이, 폭 및 두께가 너무 작으면, 구슬이 활주하는 레일구조물의 부착이 어려울 수 있고, 너무 크면, 무게가 커져 상기 지지부를 이용하여 지지하지 못할 수 있다. 또한, 상기 끼움홀(230)의 간격은 상기 지지부에서 설명한 끼움홈의 간격과 동일하다.

상기 자력부재(220)는 후술되는 교구와 부착되어, 상기 교구를 면 상에 고정시키는 역할을 하는 것으로써, 상기 사각 프레임(210)의 내부에 수용되어 일정한 면을 가지고, 자성체 또는 철재가 부착되는 자석면이 형성된다. 상기 자력부재(220)는 일면이 자석면일 수 있으나, 바람직하게는 양면이 모두 자석면으로써, 양면을 이용하여 후술되는 교구를 일면에서 타면으로 연결시키는 등의 보다 다양한 방법을 이용할 수 있다. 상기 자력부재(220)의 재질은 자성체 또는 철재가 부착될 수 있으면 무관하나, 바람직하게는 강철(steel)이다.

도 3은 본 발명에 이용되는 지지부, 끼움돌기 및 플레이트가 결합된 측면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지지부 및 플레이트는 끼움돌기(310)를 이용해 결합되어 공중에 면을 형성할 수 있다. 상기 끼움돌기(310)는 일단이 상기 막대(110)의 끼움홈과 끼움 결합되고, 타단이 사각프레임(210)의 끼움홈(230)과 끼움 결합하여, 상기 막대(110) 및 플레이트를 결합시키는 역할을 한다. 또한, 상기 끼움돌기(310)는 사각 프레임(210)의 끼움홈(230)에 일단이 결합되고 타단이 다른 사각프레임과 결합되어 보다 큰 플레이트를 형성함으로써, 보다 넓은 면을 이용하여 놀이 및 학습을 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 이용되는 교구의 다양한 예를 보여주는 상면도 및 측면도이고, 도 5는 본 발명에 이용되는 교구의 다른 예를 보여주는 측면도이다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 교구는 상기 플레이트에 부착되어 구슬이 활주하는 레일의 역할을 하는 것으로써, 복수개의 블록(410) 및 연결부재(420)를 포함한다.

상기 복수개의 블록(410)은 상호간에 조립되어 구슬이 활주하는 레일의 역할을 하는 것으로써, 구슬이 이탈하지 않고 활주할 수 있으면 모양은 무관하나, 구슬의 활주가 원활하기 위하여, 구슬의 진행방향의 수직 단면은 만곡 부분을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 블록은 길이가 상이한 일자의 형태일 수 있고(a, b, c, d), 활주 방향으로 활주할수록 기울기가 증가하였다가 감소하는 'U'형의 형태일 수 있고(e, f), 구슬이 활주 도중 상기 활주 방향과 거꾸로 360 도 돌 수 있도록 꼬임형 'O'자 형태로 형성되어 롤러코스터 회전궤도 형상을 구비할 수 있고(g), 블록에 기울기를 부여(h)할 수 있다. 또한, 상기 블록은 활주 도중 활주 방향과 거꾸로 내려갔다가 다시 활주 방향으로 활주하는 형태(i)일 수 있으며, 활주 방향으로 활주 도중 활주 레일이 갈라지며, 상기 갈라지는 부분에 위치한 방향전환 부재에 의해 구슬이 순차적으로 좌우 레일로 활주하는 형태(j)일 수 있고, 곡선의 형태를 지니도록 형성(k, l)되거나, 굽이지게 형성되어 물결형상(m)으로 제조될 수 있다. 또한, 대칭되는 곡선의 형상의 블록을 이용할 경우, 상기 자력부재의 일면에서 타면으로 레일을 연장할 수 있어, 양면을 이용하여 다양한 레일 구조물을 만들 수 있다.

상기 연결부재(420)는 상기 자력부재 상에 각각의 블록을 자력에 의하여 부착시키는 역할을 하는 것으로써, 일단에는 자성체(422)가 구비되어 있고, 타단은 상기 블록(410)과 결합되어 있어, 상기 블록(410)을 상기 자력부재 상에 부착시킬 수 있다. 상기 자성체(422)는 상기 각각의 블록(410)에 대하여, 1 개 이상, 바람직하게는 2 내지 4 개가 구비되어 있다. 상기 자성체(422)로는 통상적인 자석을 사용할 수 있고, 자성체(422)의 길이는 5 내지 20 cm, 바람직하게는 5 내지 15 cm일 수 있다. 상기 자성체(422)는 자성체로만 자력부재 상에 부착될 수 있으나, 필요에 따라, 중공이 형성되어 있는 자성체(512) 및 상기 자성체(512)의 측면 및 중공 부분을 제외한 일면을 감싸고 상기 감싸진 일면이 돌출되어 형성(514)되어 있는 마그네틱 홀더(510)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 마그네틱 홀더(510)의 중앙 부분에 상기 연결부재의 자성체(422)를 꽂아, 상기 자력부재에 부착시킬 경우, 상기 연결부재의 자성체(422) 및 상기 마그네틱 홀더(510)의 타면이 자력부재에 부착되어, 부착 강도를 증가시킬 수 있다. 상기 마그네틱 홀더(510)의 직경은 5 내지 40 mm, 바람직하게는 10 내지 30 mm이다. 상기 마그네틱 홀더(510)의 직경이 너무 작으면, 상기 연결부재의 자성체(422)를 꽂지 못할 수 있고, 너무 크면, 다른 연결부재와 결합된 마그네틱 홀더(510)와 중첩될 수 있다. 또한, 상기 교구는 중앙에 상하 통공부(522)가 형성되고, 구슬이 상기 상하통공부(522)로 활주할 때, 나선형 단턱(524)이 형성되어 구슬이 회전하며 활주시키는 회전 부재(520), 상기 플레이트(210)의 끼움홀(230) 및/또는 상기 막대의 끼움홈에 결합하는 도르래 고정걸이(612), 중공이 형성되어 있는 원판(614) 및 상기 중공에 끼워지고 양단이 상기기 도르래 고정걸이(612)에 고정되는 도르래 걸이를 포함하는 도르래(610) 및 상기 플레이트(210)의 끼움홀(230) 및/또는 상기 막대(110)의 끼움홈에 결합하는 고정걸이(622) 및 상기 고정걸이(622)에 결합되어 있고, 갈고리형 또는 중공이 형성된 원형의 고리(624)를 포함하는 플레이트 고정 걸이(620)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 도르래(610)는 실 등이 이용해 상기 복수개의 블록들의 다양한 레일 구조물을 형성하는데 도움을 줄 수 있고, 상기 플레이트 고정 걸이(620)는 상기 막대의 상부(630)와 상기 플레이트 고정 걸이(620)를 실, 철사 등을 이용하여 연결시켜, 상기 플레이트(210)가 상기 막대(110)와 결합하는 결합력을 증강시킬 수 있다.

도 6 및 7은 본 발명에 따른 지지부, 플레이트 및 끼움돌기 결합도의 일 예 및 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 골드버그 장치는 다수의 지지부 및 플레이트(210)가 결합되어 이용될 수 있고, 상기 도르래(610) 및 플레이트 고정 걸이(620)를 이용하여 면을 형성할 수 있다.

이상, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 골드버그 장치를 설명하였으나, 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 하기 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (6)

1. 일면 및/또는 타면에 소정 거리를 간격으로 다수의 끼움홈이 형성되어 있는 바형의 막대; 상기 막대의 측면에서 소정 각도를 가지고 지면으로 연장되어 형성된 고정프레임; 및 상기 막대의 하부 및 상기 고정프레임의 하부와 결합되어 상기 막대를 지면에 수직으로 위치시키는 하부프레임을 포함하는 지지부;
   제1 내지 4 프레임이 연속적으로 연결되되, 상기 제1 및 3 프레임이 서로 대면되고, 상기 제2 및 4 프레임이 서로 대면되도록 연결되며, 상기 제1 내지 4 프레임의 외면에는 다수의 끼움홀이 소정 거리 간격으로 형성되어 있는 사각 프레임; 및 상기 사각 프레임 내에 수용되어 일정한 면을 가지고, 일면 및/또는 양면에 자성체 또는 철재가 부착되는 자석면이 형성되어 있는 자력부재를 포함하는 플레이트;
   상기 끼움홈에 일단이 결합되고, 타단은 상기 끼움홀에 결합되어 상기 지지부 및 플레이트를 결합시키는 다수의 끼움돌기; 및
   해체 가능하도록 상호 연결되는 복수개의 블록이 조립되어 구슬이 활주하도록 형성되는 레일구조물; 및 상기 복수개의 블록 각각의 측면에 일단이 결합되고, 타단에는 자성체가 구비되어 상기 자력부재와 자력으로 부착되는 연결부재를 포함하는 교구를 포함하며,
   상기 교구는 상기 끼움홈 및/또는 끼움홀에 끼움 결합하는 도르래 고정걸이; 중공이 형성되어 있는 원판; 및 상기 중공에 끼워지고 양단이 상기 도르래 고정걸이에 고정되는 도르래 걸이을 포함하는 도르래; 및
   상기 끼움홈 및/또는 끼움홀에 끼움 결합하는 고정 걸이 및 상기 고정 걸이와 결합되어 있고, 갈고리형 또는 중공이 형성된 원형의 고리를 포함하는 플레이트 고정 걸이를 더욱 포함하는 것인, 골드버그 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 블록은 적어도 2 이상의 블록이 연결되고, 내부에 상기 구슬이 활주하는 이동로가 형성되어 있는 것인, 골드버그 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 블록은 상기 구슬이 활주 도중 상기 활주 방향과 거꾸로 360 도 돌 수 있도록 꼬임형 'O'자 형태로 형성되어 롤러코스터 회전궤도 형상;
   상기 구슬이 동일한 방향으로 활주하도록 일자형 형상;
   상기 구슬이 활주할수록 기울기가 증가하였다가 감소하는 'U'자 형상;
   상기 구슬이 활주 도중 상기 활주 방향과 거꾸로 내려갔다가 다시 활주 방향으로 활주되는 형상;
   상기 구슬이 활주 도중 레일이 양방향으로 갈라지고, 상기 갈라지는 부분에 위치한 방향전환 부재에 의해 구슬이 순차적으로 좌우 레일로 활주되는 형상; 및
   상기 구슬이 활주 도중 레일이 'S' 또는 물결의 형상인 것인, 골드버그 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 끼움돌기는 일단이 하나의 플레이트의 끼움홀과 끼움결합하고, 타단이 다른 플레이트의 끼움홀과 끼움결합하여, 두 개의 플레이트를 연결시키는 것인, 골드버그 장치.
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