KR200415923Y1 - 자석 완구용 결합부재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자석 완구를 회동 가능하게 결합할 수 있는 자석 완구용 결합부재에 관한 것이다.

본 고안의 결합부재는, 적어도 어느 한 측면(S_S)에 그 폭 방향을 가로지르는 결합홈(G)이 형성된 다수의 다각형상 패널(31)과; 각 결합홈(G)에 회전 및 분리 가능하게 삽입 결합되는 구형 결합구(32A)가 연결바(32B)의 양 단부에 각각 연장 형성된 다수의 아령형 연결로드(32)로 구성되며, 상기 각 결합홈(G)의 양 측 개방 단부에 각각 한 쌍씩의 걸림편(P1, P2)(P1', P2')들이 직립 형성되고, 각 걸림편의 내면 외측단부에는 걸림돌기(E1)(E2)(E1')(E2')가 돌출 형성된 구조로서, 이 걸림돌기들이 결합구가 걸림편들 사이의 결합홈으로부터 외측으로 쉽게 분리되는 것을 방지하여 주는 역할을 한다.

본 고안의 자석 완구용 결합부재는, 패널과 패널의 결합이 매우 편리하며, 각각 독립적으로 자유로운 회동을 가능하도록 하기 때문에 더욱 다양한 형상의 입체 모형을 만들 수 있는 장점이 있다.

자석 완구, 금속구, 패널형 자석 완구

Description

자석 완구용 결합부재{Connecting elements for magnetic toy}

도 1은 종래 자석 완구의 결합 사시도.

도 2는 종래 자석 완구를 보인 것으로,

(가)는 자석 완구를 구성하는 자석 스틱의 단면도이며,

(나)는 자석 완구의 기본적인 조립 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 종래 패널형 자석 완구의 결합 구조를 보인 분리 사시도.

도 4는 종래 패널형 자석 완구의 결합 구조를 보인 결합 사시도.

도 5는 본 고안 실시예 4각 패널형 결합부재들간의 보인 결합 사시도.

도 6은 본 고안 실시예 3각 패널형 결합부재들간의 결합 사시도.

도 7은 본 고안 실시예 결합부재 1세트의 분리 사시도.

도 8은 본 고안 결합부재에 구비된 실시예 결합홈을 보인 것으로,

(가)는 단면도이고,

(나)는 평면도이며,

(다)는 정면도이다.

도 9는 본 고안 결합부재를 구성하는 실시예 연결로드를 보인 것으로,

(가)는 직선형 연결로드의 정면도이고,

(나)는 절곡형 연결로드의 정면도이며,

(다)는 라운드형 연결로드의 정면도이다.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

1. 자석 스틱 2. 금속구

11. 영구자석 12. 금속핀

13. 외피 21. 패널

22. 연결부재 22A. 연결편

22B. 연결판 31. 패널

32. 연결로드 32A. 결합구

32B. 연결바

E1,E2.E1'.E2'. 걸림돌기 G. 결합홈

G' 연결홈 P1.P2.P1',P2'. 걸림편

S_D. 패널 저면 S_S. 패널 측면

S_U. 패널 상면

본 고안은 자석 완구용 결합부재에 관한 것으로, 더 자세하게는, 1차원 직선형 자석 스틱과 점의 역할을 하는 금속구에 의해 만들어지는 입체 모형물에서, 자석 스틱들과 금속구 등에 의해 형성되는 평면 공간에 결합되어 더욱 다양한 모형물을 구성하게 되는 패널들이, 금속구와 자석 스틱에 결합될 수 있음은 물론, 금속구와 자석 스틱이 개재되지 않은 상태에서도 서로에 대하여 자유로운 회동이 가능하도록 분리 가능하게 결합할 수 있도록 한, 자석 완구용 결합부재에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 자석 완구는, 양 단부에 영구자석이 결합된 상태로 합성수지에 의해서 감싸진 봉상의 자석 스틱들과 금속구들로 구성되는 바, 영구자석의 자력에 의해 금속구가 자석 스틱의 양 단부에 부착되는 방법을 통하여 다수의 금속구들과 자석 스틱들이 연속적으로 선형 연결됨으로써, 원하는 모형물을 만들 수 있도록 한 기하학적 완구이다.

상기와 같은 종래 자석 완구의 대표적인 예를, 도 1 및 도 2에 의해 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 자석 완구의 결합 상태를 보인 사시도이고, 도 2는 자석 스틱과 기본적인 조립 구조에 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 종래의 자석 완구는, 봉상의 자석 스틱(1)과 금속구(2)가 자석 스틱(1)의 양 단부에 구비된 영구자석(11)의 자력에 의해 연속적으로 결합되도록 함으로써, 원하는 형상의 모형물을 만들 수 있도록 한 구조이다.

즉, 양 단부에 원반형 영구자석(11)이 결합된 금속핀(12)이 합성수지 외피(13)로 감싸져 자석 스틱(1)이 만들어지고, 이와 같은 자석 스틱(1)의 양단부에 금속구(2)를 부착시키는 방법을 통하여 다수의 자석 스틱(1)들과 금속구(2)들을 연속적으로 결합시킴으로써, 점과 선으로 이루어지는 선형 모형물이 분리 가능하게 만들어 진다.

그리고, 상기 자석 완구는, 금속구(2)의 직경을 자석 스틱(1)의 직경보다 크게 함으로써, 하나의 금속구(2)를 중심으로 다수의 자석 스틱(1)들을 부착시킬 수 있으며, 그에 따라, 종 또는 횡 방향 뿐만 아니라, 금속구를 중심으로 하여 방사상으로 자유로운 각도를 표현할 수 있고, 자석 스틱(1)이 금속구(2)와 점접촉을 하기 때문에 각종 회전 구조물이 제작될 수도 있다.

그러나, 상기와 같이 각각 점과 직선의 역할만을 하는 금속구와 자석 스틱만으로 구성된 자석 완구로는, 점과 선으로만 연결되는 선형의 모형물만이 표현될 수 밖에 없으며, 모든 모형물이 기본적으로 포함하고 있는 또 다른 기하학적 형태인 2차원 평면을 표현할 수 없다는 단점이 있다.

즉, 면을 구성할 수 없기 때문에 모형물의 형상을 제대로 표현하지 못할 수 밖에 없는 한계가 있으며, 모형물의 크기가 커지게 되는 경우 모형물이 안정적으로 그 형태가 유지되기 위해서는 모형물의 구조와 관계 없는 불필요한 다수의 자석 스틱들과 금속구들이 필요로 되는 바, 이는, 결과적으로, 모형물의 조형미를 떨어뜨 리게 되는 문제를 초래하게 될 수도 있게 된다.

상기와 같이, 금속구와 자석 스틱으로만 구성된 종래 자석 완구의 문제점을 해결하기 위하여 면을 구성할 수 있는 패드가 구비된 자석 완구가 PCT/KR2004/98호에 개시되어 있으나, 이는, 다수의 금속구들과 자석 스틱들이 결합된 선형 구조물에서 동일 평면 상에 위치한 다수의 자석 스틱들 표면에, 자성을 가진 유연한 재질의 패드가 일측 면 테두리부가 단순 접착되는 구조로서, 상기 패드가 모형물의 구조적 지지 수단으로서의 역할을 전혀 할 수 없는 문제가 있다.

상기 외에도 다양한 형태의 패널형 자석 완구가 개발되었으나, 대부분의 경우 자석 스틱과 금속구가 개재된 상태로 사용될 수 있을 뿐 패널과 패널이 직접 결합된 상태에서 서로 타측에 대하여 회동할 수 없는 구조로서, 특히, 자석 스틱과 패널의 결합과 분리가 불편할 뿐 아니라, 다수의 자석 스틱들과 금속구들이 함께 사용되어야 하기 때문에 모형물의 부피와 중량이 커지면서 모형물의 안정성 또한 저하되는 단점이 있다.

상기와 같은 패널형 자석 완구의 단점을 보완하기 위하여, 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 패널(21)들이 서로 분리 가능하게 결합된 상태에서 회동될 수 있도록, 패널(21)의 측면에 연결홈(G')을 구비하고, 편상 연결편(22A) 양 단부의 양 면 각각에 원판상의 결합판(22B)이 구비된 연결부재(22)로서 패널(21)들을 분리 가능하게 연결하는 구조가 국내 등록실용신안 제394449호에 개시되어 있다.

상기 등록실용신안은, 패널과 패널을 간단히 결합시킨 상태에서 패널들을 자유롭게 회동시킬 수 있으며, 연결부재에 의해 모형물의 안정성이 향상되는 장점은 있으나, 패널과 패널이 일측 방향으로만 회동된다는 단점이 있다.

즉, 결합된 두 패널의 각 면이 서로 적층 상태로 겹쳐지거나 그 상태에서 원호를 따라 간격이 벌어지기만 할 뿐 일측 패널 면에 대하여 타측 패널의 면이 직각 또는 임의의 경사각을 이루도록 다양한 방향으로 회동할 수 없으며, 그 결과, 더욱 다양한 형태의 모형물 조립에 한계를 가지고 있다.

본 고안은 종래의 패널형 자석 완구가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자석 스틱과 금속구과 함께 조립이 가능함은 물론, 자석 스틱과 금속구가 개재되지 않은 상태에서도 서로 분리 가능한 동시에 결합된 상태에서는 서로에 대하여 자유로운 회동과 분리 및 결합이 가능한 자석 완구용 결합부재를 제공함에 본 고안의 고안의 목적이 있다.

본 고안의 상기 목적은 양 단부 각각에 결합구(結合球)가 구비된 아령형 연결로드에 의해 달성된다.

본 고안의 자석 완구용 결합부재는, 적어도 어느 한 측면에 측면의 폭 방향을 가로질러 결합홈이 형성된 다각형상의 패널과, 결합홈의 내부에 회전 가능하게 삽입 결합되는 구형 결합구가 양 단부에 각각 연장 형성된 아령형 연결로드로 구성된다.

즉, 인접한 두 패널의 대향하는 두 결합홈 각각에, 한 연결로드 양 단부의 구형 결합구가 각각 회전 가능하게 결합됨으로써, 두 패널은 연결로드를 매개로 하여 서로에 대하여 독립적이며 자유로운 회동이 가능한 상태가 되는 바, 각 결합 요소를 살펴보면 다음과 같다.

패널의 측면에 형성되는 결합홈은, 패널의 상면과 저면을 연결하며 이들에 수직한 측면의 어느 일측에서 그 폭 방향을 가로질러 상면에서 저면까지 형성되며, 결합홈의 개방된 양 단부 바닥 즉, 패널의 상면과 저면측 각 단부의 바닥으로부터 측면 높이까지 서로 평행한 한 쌍씩의 걸림편들이 각각 직립하여 연장 형성되고, 상기 상면측 두 걸림편과 저면측 두 걸림편은 서로 대향하는 상태가 된다.

이때, 상기 네 걸림편의 각 외측선단면은, 측면과 동일 평면을 이루는 공간 내에서 가상의 사각형을 이루는 네 꼭지점에 각각 해당하게 된다.

그리고, 각 결합편의 외면은 패널의 상면 또는 저면과 동일 평면을 이루며, 각 결합편의 외측선단면은 패널의 측면과 동일 평면을 이루게 되는 바, 결합홈은, 그 바닥으로부터 측면측 상단부와 패널 상면측 일측단부 및 패널 저면측 타측단부의 3방향을 통하여 외부로 개방되는 구조이나, 일측단부와 타측단부는 상기 걸림편에 의해 부분적으로 개방된 상태가 된다.

또한, 서로 평행하며 대향하는 두 쌍의 걸림편은, 각각의 대향 내면 외측단부에 각각 상대방을 향하는 걸림돌기가 돌출 형성된 구조이며, 각 걸림편은 패널과의 결합부가 되는 내측단부를 중심으로 탄성적인 밴딩이 가능한 상태이다.

즉, 상면과 저면측 각각에 한 쌍씩 구비된 걸림편들의 외측단부는, 패널과의 연결부인 내측단부를 중심으로 탄성적인 유동이 가능한 구조로서, 걸림편들의 네 외측선단면을 잇는 가상의 직선에 의해 형성되는 평면 사각형의 공간 면적이 탄성적으로 증감 가능하게 된다.

아령형 연결로드는, 원형 단면을 갖는 연결바와, 연결바의 양 단부 각각에 구 형상의 결합구가 연장 형성된 구조로서, 그 외관이 일반적인 팔 운동용 아령의 형상을 하며, 상기 각 결합구는, 탄성적으로 유동이 가능한 걸림편들이 구비된 패널의 각 결합홈 내부에 회전 가능하게 삽입 결합된다.

이때, 각 결합홈에 구비된 네 결합편들의 내면은, 네 결합편들 사이에 위치하는 결합구의 외주면에 접하거나 다소 이격된 상태가 되는 반면에, 네 결합편의 내면 외측단부에 돌출 형성된 각 걸림돌기의 끝단부는, 결합구와 동일 평면 상에서 겹쳤을 때, 결합구의 내부에 위치하는 구조이다.

즉, 걸림돌기들 사이의 거리는 결합구의 직경보다 작은 상태이다.

따라서, 네 결합돌기의 외측단부를 벗어난 외부에서 네 결합돌기 사이의 공간으로 결합구를 삽입시키는 경우, 결합구는 그 외주면에 최초로 접하게 되는 네 결합돌기의 걸림돌기들에 걸려 네 걸림편 사이로 삽입될 수 없는 상태가 되나, 결합구에 힘을 가함으로써 결합구가 걸림돌기들을 외측으로 밀어내면서 걸림편들 사이로 삽입이 가능하게 되며, 결합구가 걸림돌기들을 벗어나 걸림편들 사이로 완전히 삽입되면 탄성적으로 밀려났던 걸림돌기들이 다시 원래의 위치로 돌아오게 되면서 결합구가 외부로 빠져나가지 않도록 하여 주는 스토퍼의 역할을 하게 된다.

그리고, 네 결합편들 사이로 삽입된 결합구에 외부를 향한 어느 정도의 힘 이상이 작용되지 않는 한, 결합구는 결합돌기들에 걸려 걸림편들 사이에서 외부로 빠지지 않는 상태가 되며, 결합구가 결합편들 사이에 위치한 상태에서 결합편들의 내면은 결합구의 외주면에 접하거나 이격된 상태이기 때문에 결합구는 결합편들 사이에서 자유로운 유동 및 회전이 가능하게 된다.

상기와 같이 패널의 측면에 형성된 결합홈에 연결로드의 결합구가 분리 가능하게 삽입 결합됨으로써, 각 패널은 결합구를 회전 중심으로 하여 자유로운 회전이 가능한 동시에, 연결로드의 연결바를 매개로 하여 일측 패널에 대하여 타측 패널이 자유롭게 회동 가능하게 된다.

상기 본 고안의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 5와 6에 본 고안 결합부재들간의 결합 사시도를, 도 7에 본 고안 결합부재 1세트의 분리 사시도를, 도 8에 본 고안 결합부재에 구비된 결합홈의 단면도와 평면도 및 정면도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 자석 완구용 결합부재는, 다수의 측면(S_S)들 중 적어도 어느 한 측면(S_S)에 측면(S_S)의 폭 방향을 가로질러 결합홈(G)이 형성되며 다각형의 평면 형상을 하는 다수의 패널(31)과;

상기 각 패널(31)의 측면(S_S) 폭 방향을 따라 형성된 결합홈(G)에 회전 및 분리 가능하게 삽입 결합되는 구 형상의 결합구(32A)가 연결바(32B)의 양 단부에 각각 연장 형성된 다수의 아령형 연결로드(32)로 구성된다.

그리고, 상기 결합홈(G)의 패널(31) 상면(S_U)측 단부 바닥과 저면(S_D)측 단부 바닥 각각에는 서로 평행한 한 쌍씩의 걸림편(P1, P2)(P1', P2')들이 측면 높이까지 연장 형성되며, 각 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')의 외측단부 내면에는 걸림돌기(E1)(E2)(E1')(E2')가 돌출 형성된다.

이때, 각 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')의 내면이 결합구(31A)의 외주면에 접하거나 다소 이격된 상태가 될 수 있도록, 각 대각선 방향의 두 걸림편(P1, P2')(P2, P1') 사이의 거리 또는 대향하는 두 걸림편(P1, P1')(P2, P2') 사이의 거리 중 적어도 어느 하나는, 연결로드(32)에 구비된 결합구(32A)의 직경 이상이 되며, 연결구(32A)가 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들 사이로 삽입되거나 빠질 때 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들의 걸림돌기(E1)(E2)(E1')(E2')에 걸리도록, 각 대각선 방향의 두 걸림돌기(E1, E2')(E2, E1') 사이의 거리와 대향하는 두 걸림돌기(E1, E1')(E2, E2') 사이의 거리 모두는 상기 결합구(32A)의 직경보다 작아야 한다.

상기와 같은 구조를 통하여 연결로드(32)의 결합구(32A)는, 그 외주면에 접촉하게 되는 걸림돌기(E1)(E2)(E1')(E2')들을 외측으로 밀어내면서 외부에서 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들 사이로 삽입되거나, 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들 사이에서 외부로 빠져 나오게 될 수 있게 되며, 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들 사이에 삽입된 결합구(32A)는 그 외주면에 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들의 내면이 접한 상태 또는 다소 이격된 상태에서 자유로운 회전이 가능하게 된다.

그리고, 상기 연결로드(32)를 구성하는 연결바(32B)는 필요에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 직선형, 절곡형, 라운드형 등 다양한 형태를 취할 수 있으며, 그 단면 형상 역시 원형외에 타원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기에서 언급되지는 않았으나, 본 고안은 종래의 자석 완구에 함께 사용되는 패널의 단점을 해결하기 위한 것인 바, 필요에 따라 패널 내부에 하나 이상의 영구자석이 내장될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 자석 완구용 결합부재는, 패널과 패널의 결합이 매우 편리하며, 자석 스틱이나 금속구가 없이도 결합이 가능할 뿐 아니라, 결합된 패널들이 각각 독립적으로 자유로운 회동이 가능하기 때문에 더욱 다양한 형상의 입체 모형을 만들 수 있는 장점이 있고, 그에 따라, 어린이들의 창의력과 상상력을 향상시키는데에 효과가 있을 것으로 기대된다.

Claims (6)

1. 다수의 자석 스틱들 및 금속구들을 회동 가능하게 연결하기 위한 결합부재에 있어서,

   적어도 어느 한 측면(S_S)에 그 폭 방향을 가로지르는 결합홈(G)이 형성된 다수의 다각형상 패널(31)과;

   상기 패널(31)의 각 결합홈(G)에 회전 및 분리 가능하게 삽입 결합되는 구형 결합구(32A)가 연결바(32B)의 양 단부에 각각 연장 형성된 다수의 아령형 연결로드(32)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자석 완구용 결합부재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 각 결합홈(G)의 패널(31) 상면(S_U)측 단부 바닥과 저면(S_D)측 단부 바닥 각각에는 서로 평행한 한 쌍씩의 걸림편(P1, P2)(P1', P2')들이 측면 높이까지 연장 형성된 것을 특징으로 하는 자석 완구용 결합부재.
3. 제 2항에 있어서, 상기 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')들 중 대각선 방향으로 위치한 두 걸림편(P1, P2')(P2, P1') 사이의 거리 또는 대향하는 두 걸림편(P1, P1')(P2, P2') 사이의 거리 중 적어도 어느 하나는 결합구(32A)의 직경 이상인 것을 특징으로 하는 자석 완구용 결합부재.
4. 제 2항에 있어서, 상기 각 걸림편(P1)(P2)(P1')(P2')의 외측단부 내면에는 걸림돌기(E1)(E2)(E1')(E2')가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자석 완구용 결합부재.
5. 제 4항에 있어서, 상기 걸림돌기(E1)(E2)(E1')(E2')들 중 대각선 방향의 두 걸림돌기(E1, E2')(E2, E1') 사이의 거리 및 대향하는 두 걸림돌기(E1, E1')(E2, E2') 사이의 거리는 상기 결합구(32A)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 자석 완구용 결합부재.
6. 제 1항에 있어서, 상기 연결로드(32)를 구성하는 연결바(32B)는 직선형, 절곡형, 라운드형 중의 어느 한 형상이며, 그 단면은 원형, 타원형, 다각형 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자석 완구용 결합부재.

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