KR200325669Y1 - 자석 놀이 완구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다양한 형상으로 자유롭게 소성 변형이 가능한 다수의 자석 스틱과 금속구로 구성된 자석 놀이 완구에 관한 것이다.

본 고안의 자석 놀이 완구는, 자성체인 금속선으로 이루어진 코어(31A)와, 코어(31A)의 외주면을 감싸는 외피(31B)와, 코어(31A)의 양 선단면에 각각 밀착되는 한 쌍의 원반형 영구자석(31C)과, 상기 영구자석(31C)의 외측 선단면(S) 테두리부에 내면이 밀착되는 환상 내측 플랜지(F)의 외주연부로부터 연장되어 상기 외피(31B)의 양 단부 외주면에 내주면이 밀착결합되는 원통형 몸체(B)로 이루어진 자석 고정캡(31D)으로 구성된 다수의 자석 스틱(31)과; 다수의 자성체 금속구(32)로 구성되며, 상기 자석 스틱이 자유롭게 소성 변형될 수 있음에 본 고안의 기술적 특징이 있다.

본 고안을 구성하는 자석 스틱은 다양한 형상으로 반복적이며 회복 가능하게 소성 변형이 가능하기 때문에 종래에는 만들 수 없었던 조형물을 만들 수 있으며, 종래와 같이 여러 형태로 고정된 많은 종류의 자석 스틱이 필요 없기 때문에 자석 스틱의 제조 생산성이 향상되는 이점이 있다.

Description

자석 놀이 완구{Magnetic toy}

본 고안은 원봉 형상의 자석 스틱과 금속구로 구성된 자석 놀이 완구에 관한 것으로, 더 자세하게는 자성을 가진 금속선 내지는 다수의 금속선이 꼬여진 와이어를 코어로 하여 그 외주면에 유연한 재질의 합성수지 외피를 피복하고, 외피가 결합된 상기 코어의 양 선단면에 원반형의 영구자석을 밀착결합시켜 자석 스틱을 구성함으로써, 필요에 따라 상기 자석 스틱을 직선형, 절곡형, 만곡형 등의 다양한 형상으로 자유롭게 소성 변형이 가능하여 3차원적인 각종 형상의 조형물을 만들 수 있도록 한 자석 놀이 완구에 관한 것이다.

수 많은 어린이용 완구들 중에서 어린이들의 창의성 향상 많은 도움을 주며, 단기간이 아닌 장기간에 걸쳐 갖고 놀기에 적합하여 전세계 각국에서 오래도록 널리 판매되고 있는 대표적인 완구로는 레고를 들 수 있다.

상기 레고는 다양한 형상의 부품들을 어린이 각자의 취향과 생각에 따라 조립함으로써 어린이들의 상상력과 창의력 향상에 매우 도움이 되고 있는 완구이며, 나이에 따라 각 부품들의 크기를 달리하면서도 서로 다른 크기의 부품 사이에도 일정한 비율로 그 크기를 달리함으로써, 크기가 다른 부품들을 함께 조립할 수 있도록 하는 등 유아부터 초등학교 고학년 학생까지 함께 즐길 수 있는 대표적인 와구이다.

그러나, 상기 레고는 그 특성상 특정 형상을 만들기 위해서는 그 형상에 맞는 특정 모양의 부품이 반드시 필요하게 되는 제약이 따르게 되고, 각 부품들은 직육면체 또는 정유면체를 기본으로 하는 3차원적인 형상으로서, 테마별 여러 종류의 레고를 갖게 되면 부품들의 부피가 커져 보관에 어려움이 있으며, 모아져 있는 많은 레고 부품들 중에서 특정 부품을 찾기 위한 시간이 많이 걸리기 때문에 특정 형상을 조립하기 위한 시간이 과다하게 소요되는 문제가 있다.

상기와 같은 레고의 단점을 해결하고, 특정 테마와 관련된 기본 조형물 형상이 없어 조형물을 만들 때 선입관에 좌우되지 않고 기하학적인 창의성을 배양하는데 유익한 자석 놀이 완구가 개발되었는 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 상기 자석 놀이 완구는, 합성수지 외피에 의해 감싸지며, 금속봉의 양 선단면에 영구자석이 결합된 자석 스틱과 금속구로 구성되며, 금속구를 매개로 하여 상기 다수의 자석 스틱들이 연속적으로 연결되도록 함으로써, 원하는 모형이나 구조물을 만들 수 있도록 한 완구이다.

즉, 엄밀히 말하면 3차원적인 부피를 가지기는 하나, 2차원의 선을 이루는 자석 스틱과 1차원의 점을 이루는 금속구를 이용하여 3차원의 다양한 조형물 모형을 만들 수 있도록 함으로써, 어린이의 공간 지각 능력과 기하학적 조형물에 대한 이해도 및 창의성을 향상시킬 수 있도록 한 것이 상기 자석 놀이 완구이다.

상기와 같은 종래 자석 놀이 완구의 대표적인 실시예를 도 1 내지 도 2에 의해 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 자석 놀이 완구의 사용 상태를 보인 사시도이고, 도 2는 종래 자석 놀이 완구를 구성하는 자석 스틱의 단면도와 기본적인 조립 구조를 보인 단면도이다.

도시한 바와 같이 종래의 자석 놀이 완구는, 양 선단면에 원반형 영구자석(11)이 각각 밀착된 금속봉(12)과 영구자석(11)의 외주면 및 영구자석(11)의 외측 선단면(S) 테두리부를 합성수지 외피(13)로 함께 피복시킨 자석 스틱(1)과, 금속구(2)로 구성되며, 각 금속구(2)를 매개로 하여 다수의 자석 스틱(1)이 연결될 수 있는 구조로서, 상기 자석 스틱(1)은 금속봉(12)의 양 선단면에 원반형의 영구자석(11)이 각각 밀착결합되어 자석 스틱(1)을 원형 단면을 갖는 막대자석화 함으로써, 자석 스틱(1)의 일측은 N극, 타측은 S극의 극성을 나타내게 된다.

그리고, 상기 자석 스틱(1)의 각 성단면은 자력에 의해 상기 금속구(2)의 표면에 부착되는 바, 그 연결 구조는 삼각형 구조가 가장 기본적인 구조로서, 이 구조를 기본으로 하여 더욱 크고 다양한 형상의 구조물 모형이 만들어지게 된다.

이때, 상기 원반형 영구자석(11)은 고성능 자기(磁氣) 특성에 의해 제품의 크기와 무게를 감소시킬 수 있고 기계적 강도와 부식에 대한 저항력이 우수한 희토류 계열의 네오디뮴(Nd) 자석이 주로 사용되는 바, 상기 금속봉(12)의 양단부에 부착되어 조밀한 자기력선을 유도함으로써, 약 1000G 정도의 자력 증가 효과가 얻어지며, 강화된 자력에 의해 다수개의 자석 스틱(1)과 금속구(2)이 연결된 큰 구조물의 경우에도 견고한 구조를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 종래의 자석 놀이 완구는 1차원 점의 역할을 하는 금속구와 2차원 선의 역할을 하는 자석 스틱으로 구성되어 보관시 그 부피가 최소화되며, 영구자석에 의해 각 부품들이 부착되기 때문에 분실의 염려가 적은 장점이 있으나, 점과 직선만으로 이루어진 기하학적인 모형에만 적합하며, 원형과 같이 만곡된 형상을 만들 수 없는 문제가 있다.

즉, 자석 스틱을 이용하여 다양한 형상의 조형물을 만들기 위해서는 직선이 아닌 원호상으로 변형된 자석 스틱 뿐 아니라, 다양한 각도와 길이 비로 절곡된 자석 스틱 등도 필요하나, 종래의 자석 놀이 완구는 이를 충족하지 못하여 만들 수있는 조형물의 형태가 비교적 단순할 수 밖에 없었다.

상기와 같은 자석 놀이 완구의 문제점을 해결하기 위한 자석 놀이 완구가 국내 실용신안등록출원 제02-35767호 및 제20-26771호에 개시되어 있다.

상기 실용신안등록출원 제02-35767호의 자석 놀이 완구는 금속핀(상기의 '금속봉'에 해당함)과 금속핀 사이에 금속 재질의 중심구를 개재시킨 상태에서 일측 금속핀과 타측 금속핀의 외측 선단면에 영구자석을 부착시킨 후 영구자석의 선단면 테두리를 포함하여 두 금속핀과 중심구 전체를 합성수지 재질의 외피로 감싸므로써, 외피로 둘러싸인 자석 스틱이 상기 중심구를 중심으로 절곡가능한 상태가 되는 구조로서, 자석 스틱이 적절한 각도로 절곡가능 하기 때문에 좀더 다양한 형태의 조형물이 가능은 하게 되나 이 역시 원호상의 형태를 만들 수 없는 문제가 있다.

그리고, 상기 실용신안등록출원 제20-26771호(명칭:유희용 완구)의 자석 놀이 완구는 자석 스틸을 반원형, 1/4 원형, 직각절곡형, 둔각절곡형 등의 여러 형상으로 만듦므로써, 더욱 다양한 형상의 조형물을 만들 수 있도록 하고 있으나, 그에 따라 자석 스틱의 종류가 많아져 그 들 중 적절한 것을 선택하는 시간이 소요됨으로써 조형물을 만드는데 필요한 시간이 오래 걸리게 되고, 다양한 형태의 자석 시틱을 만들어야 함으로써 제조 생산성이 떨어지게 된다.

그리고, 모든 형태의 자석 스틱을 다 만들 수는 없는 바, 비록 다양하기는 하나 조형물의 형상이 제한될 수 밖에 없으며, 그 형상 역시 만들어진 자석 스틱의 형상에 종속될 수 밖에 없는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같이 종래의 자석 놀이 완구가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 자석 스틱의 형상을 기본적으로는 직선형으로 하되, 만곡형, 다양한 각도와 길이 비를 갖는 절곡형, 만곡형과 직선형의 조합형 등과 같이 다양한 형상으로의 반복적인 소성 변형을 가능하도록 함으로써, 자석 스틱의 종류가 최소화되면서도 만들고자 하는 거의 모든 형상의 조형물을 만들 수 있는 다수의 자석 스틱과 금속구로 구성되는 자석 놀이 완구를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

도 1은 종래 자석 놀이 완구의 사용 상태를 보인 사시도.

도 2는 종래 자석놀이 완구를 보인 것으로,

(가)는 자석 놀이 완구를 구성하는 자석 스틱의 단면도이며,

(나)는 자석 놀이 완구의 기본적인 조립 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 본 고안 일실시예 자석 놀이 완구의 사시도.

도 4는 본 고안 일실시예 자석 놀이 완구의 단면도.

도 5는 일실시예 자석 스틱을 구성하는 코어의 사시도.

도 6은 일실시예 자석 고정캡을 보인 것으로,

(가)는 사시도이고,

(나)는 단면도이다.

도 7은 다른 실시예 자석 스틱의 단면도.

도 8은 일실시예 코어 고정캡을 보인 것으로,

(가)는 사시도이고,

(나)는 단면도이다.

도 9는 동일한 길이를 갖는 일실시에 자석 스틱의 다양한 변형 상태를 보인정면도.

도 10은 길이가 서로 다른 일실시예 자석 스틱의 다양한 변형 상태를 보인 종면도.

도 11은 또 다른 실시예 자석 스틱의 사시도.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

1,31. 자석 스틱 2,32. 금속구

11,31C. 영구자석 12. 금속봉

13,31B. 외피 31A. 코어

31D. 자석 고정캡 31E. 코어 고정캡

B,B'.몸체 F. 내측 플랜지

H. 관통공 M. 금속선

P. 측판 S. 외측 선단면

S'. 내측 선단면 W. 와이어

본 고안의 상기 목적은 반복적으로 소성 변형이 가능한 자성체에 의하여 달성된다.

본 고안의 자석 놀이 완구는, 반복적인 소성 변형과 회복이 가능한 다수의 자석 스틱과 금속구로 구성되며, 필요시 마다 다양한 형상으로 회복 가능하게 소성 변형시킬 수 있는 상기 자석 스틱에 기술적 특징이 있는 바, 상기 자석 스틱에 관하여 살펴보면 다음과 같다.

본 고안의 완구를 구성하는 상기 자석 스틱은, 철사와 같이 자성을 가지며 반복적인 소성 변형이 가능한 자성체 금속을 코어로 사용하여 그 외주면에 피브이씨(PVC), 피피(PP) 또는 우레탄과 같이 유연한 물성을 갖는 합성수지 외피를 피복시킨 후, 그 양 선단면에 영구자석을 밀착결합시킨 구조로서, 자성체 금속으로 이루어진 코어와 유연한 재질의 외피에 의해 상기 자석 스틱은 필요에 따라 원형, 반원형 등의 만곡형과 절곡 각도와 절곡 길이비가 다양한 절곡형 등 그 형상에 거의 관계 없이 자유로운 형상 변화가 가능하게 된다.

따라서, 상기 자성체 금속 코어의 소성 변형성을 확보하기 위하여는 0.2wt% 이하의 탄소를 갖는 탄소강 또는 불순물로서의 탄소를 함유하는 순철로 만들어진 철사나, 이러한 철사의 강도 및 연성 등과 동등한 수준의 물성을 가지며 자성을 갖는 금속선을 사용하는 것이 바람직한 바, 탄소강 중에서는 미국 자동차 학회의 규격인 0.08wt% 이하의 탄소를 함유하는 SAE1006 소재와 같은 저탄소강 소재가 더욱 바람직하다.

그러나, 상기 코어가 0.2wt% 이상의 C를 함유하게 되면 소성 변형에 대한 저항성이 커지고, 반복적인 소성 변형에 의한 가공 경화량이 크기 때문에 반복되는 변형에 의해 코어가 파단되어 일측 영구자석의 자력을 타측 영구자석으로 전달하지 못하게 됨으로써 자석 스틱의 전체적인 자력이 떨어지게 되는 문제가 발생될 수 있다.

그리고, 상기 코어로 사용되는 금속선의 경우 그 직경이 굵을수록 변형 저항성이 커지게 되는 바, 코어로서 하나의 대경 금속선 대신에 소경의 금속선 다수를 꼬아 사용하는 것도 바람직하며, 다수의 금속선이 꼬아진 와이어(이하에서 다수 금속선이 꼬아진 것을 '와이어', 단선인 경우는 '금속선'이라 함)를 사용하는 경우에는 각 금속선과 금속선 사이로 외피가 침투함으로써, 코어로 사용된 와이어와 외피와의 결합력 향상도 기대할 수 있다.

본 고안 자석 놀이완구의 상기 목적에 대한 기술적 구성 및 작용 효과에 관한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의하여 명확하게 이해될 것이다.

도 3에 본 고안의 일실시예 자석 놀이 완구의 사시도를, 도 4에 그 단면도를, 도 5에 와이어의 사시도를 도시하였다.

도시된 바와 같이 본 고안의 자석 놀이 완구는, 자성체 금속으로 이루어지며 반복적인 소성 변형이 가능한 코어(31A)와, 코어(31A)의 양 선단면을 제외한 외주면을 감싸는 합성수지 외피(31B)와, 외피(31B)가 감싸진 코어(31A)의 양 선단면에 각각 밀착되는 한 쌍의 원반형 영구자석(31C)과, 각 영구자석의 외측 선단면(S) 중앙부가 외부로 드러나도록 중앙부에 관통공(H)이 형성되며 상기 외측 선단면(S)의 테두리부에 내면이 밀착되는 환상 내측 플랜지(F)의 외주연부로부터 직립 연장되어 상기 외피(31B)의 양 단부 외주면에 내주면이 밀착되어 고정결합되는 원통형의 몸체(B)로 이루어진 자석 고정캡(31D)으로 구성된 다수의 자석 스틱(31)과;

상기 자석 스틱의 영구자석(31C)에 의해 자석 스틱(31)의 양 선단부에 반복가능하게 부착되는 다수의 자성체 금속구(32)로 구성된다.

이때, 상기 코어(31A)를 이루는 자성체 금속으로는 하나의 금속선(M) 내지는 다수의 금속선이 꼬여진 와이어(W) 중의 하나가 사용될 수 있다.

그리고, 상기 외피(31B)의 양 단부 외주면과 자석 고정캡 몸체(B)의 내주면을 접착제로 결합시킬 수도 있으나, 접착제의 경시변화에 의한 접착력 열화가 소성변형에 의해 초래되는 두 경계면의 위상 변화에 따른 결합부의 분리를 방지하기 어렵게 되는 바, 자석 고정캡 몸체(B)에 외피가 결합된 코어의 단부를 삽입한 상태에서 상기 몸체(B)의 외주면을 부분적으로 외피측을 향하여 압착함으로써 몸체(B)가 부분적으로 외피 속으로 함몰되도록 하거나, 외피의 외주면과 자석 고정캡 몸체 내주면에 나사산을 각각 형성시켜 나사결합시킴으로써, 결합력을 향상시키는 동시에 영구자석을 분리가능하게 결합시키는 것도 바람직하다.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 고안의 자석 놀이 완구는, 상기 자석 스틱(31)의 반복적인 소성 변형에 따른 곡률 반경 차이에 의해 코어(31A)와 외피(31B)의 경계부에서 서로 분리되어 코어가 외피에 대하여 일측으로 밀리는 현상이 발생하거나 코어의 선단면이 영구자석에 대하여 경시면을 이룸으로써, 코어의 일측 선단면과 영구자석의 내측 선단면(S')이 서로 떨어지게 되거나 접촉 면적이 작아져 자석 스틱의 자력이 급격히 떨어질 수 있게 된다.

따라서, 영구자석과 코어 사이에 코어 고정캡을 개재시키는 것이 바람직한 바, 그 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 7과 8에 도시된 바와 같이, 원판상 측판(P)의 외주연부로부터 내·외주면에 서로 상반되는 나사산이 형성된 원통형 몸체(B')가 직립하여 연장형성된 한 쌍의 코어 고정캡(31E) 내부에, 외피가 결합된 코어의 양 단부를 각각 삽입 결합시킬 수 있다.

이때, 코어가 결합되기전 상기 코어 고정캡 몸체(B')의 내·외주면에는 나사산이 형성되지 않은 상태이며, 상기 코어 고정캡(31E)에 외피가 결합된 코어의 양단부가 밀착된 상태로 삽입 결합된 후 상기 몸체(B')를 압축 가공하여 그 내·외주면에 나사산을 형성시키게 되는 바, 삽입 결합된 상태에서 몸체(B')를 압축 가공하여 그 내·외주면에 나사산을 형성시키기 때문에 몸체(B')의 내주면과 외피의 외주면이 더욱 밀착되는 동시에 외주면의 골 또는 내주면의 산이 외피의 표면으로부터 그 내부로 함몰되면서 코어 고정캡과 외피가 더욱 단단히 결합하게 된다.

또한, 코어 고정캡의 측판(P) 내면 중앙부를 코어의 선단면에 저항 용접 등의 방법으로 고정결합시킴으로써, 자석 스틱의 어떠한 소성 변형에 의해서도 상기 측판(P)과 코어(31A)가 분리되지 않도록 하며, 상기 측판(P)의 외면에 영구자석(31C)을 밀착시킨 상태에서 나사산이 형성된 자석 고정캡(31D)의 내주면을 상기 코어 고정캡 몸체(B')의 외주면에 나사결합시키게 된다.

상기와 같이 본 고안의 자석 놀이 완구를 구성하는 자석 스틱(31)은 반복적이며 유연한 소성 변형이 가능한 금속선 내지는 와이어를 코어로 사용함에 따라 도 9에 도시된 바와 같이, 반원형, 원형, 절곡형, 만곡 및 직선 복합형 등 다양한 형상으로의 뱐형이 가능하며, 그에 따라 다양한 형태의 조형물 조립이 가능하게 된다.

상기와 같이, 본 고안의 자석 놀이 완구를 구성하는 자석 스틱은 직선형으로 만들어지나, 자석 스틱 자체가 유연하기 때문에 다양한 형상으로의 변형이 가능하기 때문에 종래와 달리 다양한 형상이 아닌 하나의 형상, 즉 직선형으로만 만들어지며, 도 10에 도시된 바와 같이 필요에 따라 단지 그 길이만을 달리함으로써 복잡한 거의 모든 형상의 조형물을 만들 수 있게 된다.

그리고, 코어와 함께 소성 변형되는 외피(31B)의 소성 변형성을 더욱 좋게 하기 위하여 도 11에 도시된 바와 같이 축방향에 직교하는 다수의 주름을 축방향으로 형성시키는 것도 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 자석 놀이 완구를 구성하는 자석 스틱은 다양한 형상으로 반복적인 소성 변형이 가능하기 때문에 종래에는 만들 수 없었던 조형물을 만들 수 있어 어린이들의 흥미를 더욱 불러 일으킬 수 있으며, 각 자석 스틱 자체가 여러 형상으로 변형될 수 있기 때문에 종래와 같이 여러 형태로 고정된 많은 종류의 자석 스틱이 필요 없게 되어 자석 스틱의 제조 생산성이 향상되고 그에 따라 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 원봉 형상의 자석 스틱과, 금속구로 구성된 자석 놀이 완구에 있어서,

   자성체이며 유연한 금속으로 이루어진 코어(31A)와, 코어(31A)의 양 선단면을 제외한 외주면을 감싸는 합성수지 외피(31B)와, 코어(31A)의 양 선단면에 각각 밀착되는 한 쌍의 원반형 영구자석(31C)과, 중앙부에 관통공(H)이 형성되며 상기 영구자석(31C)의 외측 선단면(S) 테두리부에 내면이 밀착되는 환상 내측 플랜지(F)의 외주연부로부터 직립 연장되어 상기 외피(31B)의 양 단부 외주면에 내주면이 밀착결합되는 원통형 몸체(B)로 이루어진 자석 고정캡(31D)으로 구성된 다수의 자석 스틱(31)과;

   상기 영구자석(31C)에 의해 자석 스틱(31)의 양 선단면에 반복가능하게 부착되는 다수의 자성체 금속구(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 자석 놀이 완구.
2. 제 1항에 있어서, 상기 코어(31A)는 하나의 금속선(M) 내지는 다수의 금속선이 꼬여진 와이어(W) 중의 하나인 것을 특징으로 하는 자석 놀이 완구.
3. 제 1항에 있어서, 상기 코어(31A)는 탄소 함량이 0.2wt% 이하인 탄소강 내지는 탄소가 불가피하게 불순물로서 함유되는 순철 중의 하나 인것을 특징으로 하는자석 놀이 완구.
4. 제 1항에 있어서, 상기 합성수지 외피(31B)는 피브이씨, 피피, 우레탄 중의 하나인 것을 특징으로 하는 자석 놀이 완구.
5. 제 1항에 있어서, 상기 외피(31B)의 양 단부 외주면과 자석 고정캡(31D)의 내주면에는 나사산이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 자석 놀이 완구.
6. 제 1항에 있어서, 상기 외피(31B)의 표면에는 축방향에 직교하는 다수의 주름이 축방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 자석 놀이 완구.
7. 제 1항에 있어서, 상기 외피(31B)가 감싸진 코어(31A)의 양 단부와 각 영구자석(31C) 사이에, 코어(31A)의 선단면이 중앙부에 고정결합되는 원판상의 측판(P)과, 상기 측판(P)의 외주연부로부터 직립하여 연장되며 그 내·외주면에 서로 상반되는 나사산이 형성되어 외피(31B)의 외주면에 밀착결합되는 원통형 몸체(B')로 이루어진 코어 고정캡(31E)이 개재된 것을 특징으로 하는 자석 놀이 완구.