KR20180001021U - 조립식 입체교구 - Google Patents

Abstract

조립식 입체교구가 개시되어 있다.
개시된 조립식 입체교구는 연결구(100)와 인접하는 다른 연결구 사이를 튜브에 의해 연속적으로 연결하여 형성되는 다면 조립체(300); 및 상기 다면 조립체(300)의 외면에 감기어, 다면 조립체(300)의 부위별 단면형태를 가늠할 수 있도록 하는 탄성밴드(400)를 포함하며, 상기 다면 조립체(300)의 튜브(1)와 다른 다면 조립체의 튜브를 묶음 결합하여 다면 조립체 간을 조합할 수 있는 결합부재(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조립식 입체교구{assembly type solid education apparatus}

본 고안은 다면체(또는 볼록다면체) 형태를 갖는 조립식 입체교구에 관한 것이다.

더 상세하게는 손쉬운 조립과정을 통해 다양한 크기 및 형태의 다면체를 만들 수 있고, 만들어진 다면체의 단면 형태를 시각적으로 확인할 수 있는 점, 단위 다면체들을 서로 연결할 수 있어서 다면체들의 조합체를 만들어 볼 수 있음에 따라 입체도형에 대한 이해도 및 창의력을 높이고, 나아가 수학교육의 흥미를 유발할 수 있는 조립식 입체교구에 관한 것이다.

일반적으로 다양한 블럭들을 조립하도록 된 조립식 입체교구는 어린이나 청소년의 창의력을 증진시키고, 공간에 대한 지각능력 증진 및 수학교육의 흥미를 유발시키는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 조립식 입체교구는 다양한 형태로 개방되어 학습교구로서 개발되어 이용되고 있다.

즉, 조립식 입체교구의 부품들을 이용하여 다양한 형태의 입체감을 가지는 모형을 구축함으로써 학습자의 상상력과 창의력을 증진시킬 수 있으며, 3차원 입체 공간에 대한 지각력을 증진시킬 수 있다.

그리고, 조립식 입체교구는 단순히 상상력과 창의력을 계발하는 목적 외에, 이미 존재하는 건축물, 공작기계, 또는 분자구조 등 특수한 용도의 3차원 형상을 설명하기 위한 용도로도 제작되며, 이러한 용도의 입체모형을 제작함으로써 학습자는 3차원 형상에 대한 이해도를 더욱 높이게 되고, 제작된 입체모형을 통하여 다른 이에게 3차원 형상에 대한 설명을 더욱 용이하게 할 수 있는 것이다.

그러나, 종래의 조립식 입체교구들은 외형적 형태에만 치중하여 해당 입체교구의 단면형태를 가늠하기 어려웠고, 이로 인해 교육적인 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 만들어진 여러 조립식 입체교구들을 서로 연결하는 수단이 없었으므로 단일 입체교구를 만들어 보는데 만족할 수 밖에 없었다. 따라서, 입체교구의 활용범위 및 교육효과가 매우 제한적이라는 문제점이 있었다.

문헌 1 : 등록실용신안공보 제20-0250880호(형태가 변형 가능한 모형물) 문헌 2 : 등록특허공보 제10-1336672호(기하학적 조립식 완구 및 그 연결방법)

본 고안의 목적은 조립이 완료된 다면체의 단면형상을 시각적으로 확인할 수 있어서 창의적 수학교육효과를 증진시킬 수 있는 조립식 입체교구를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 단위 다면체들을 서로 연결할 수 있음에 따라 다면체의 조합체를 만들어 볼 수 있어서 놀이를 통한 창의적 교육효과를 증진시킬 수 있는 조립식 입체교구를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 연결구(100)와 인접하는 다른 연결구 사이를 튜브에 의해 연속적으로 연결하여 형성되는 다면 조립체(300); 및 상기 다면 조립체(300)의 외면에 감기어, 다면 조립체(300)의 부위별 단면형태를 가늠할 수 있도록 하는 탄성밴드(400)를 포함하며, 상기 다면 조립체(300)의 튜브(1)와 다른 다면 조립체의 튜브를 묶음 결합하여 다면 조립체 간을 조합할 수 있는 결합부재(500)를 더 포함하는 조립식 입체교구가 제공된다.

상기 탄성밴드(400)는 폐곡선 형태로 되고, 그 내면에는 상기 튜브(1)가 요입되는 다수의 요홈(410)이 형성될 수 있다.

상기 탄성밴드(400)는 폐곡선 형태로 되고, 상기 튜브(1)에는 상기 탄성밴드(400)가 요입되는 다수의 요홈(1a)이 형성될 수 있다.

상기 결합부재(500)는 벨크로 테이프, 클립, 와이어 중 어느 하나로 될 수 있다.

상기 연결구(100)는 보스(110)와, 상기 보스(110)에 방사상으로 배열된 채 튜브(1)가 끼워지는 튜브 연결핀(120)으로 이루어지되,

상기 각 튜브 연결핀(120)은 상기 보스(110)에 방사상으로 배열되게 연결되며, 임의의 방향으로 변형 가능한 변형부재(121); 및 상기 변형부재(121)의 말단에 마련된 채, 그 외주면으로 튜브(1)의 내주면이 끼워지는 끼움봉(122);으로 구성될 수 있다.

상기 변형부재(121)는 상기 보스(110)로부터 임의의 방향으로 경사지게 배열될 수 있다.

상기 변형부재(121)는 만곡변형될 수 있는 탄성와이어로 될 수 있다.

상기 변형부재(121)는 소정부위에, 여타 부위에 비해 직경이 작은 연약부가 형성될 수 있다.

상기 끼움봉(122)의 외주면에는 이에 끼워지는 튜브(1) 내주면과의 마찰력을 유발하기 위한 널링(122a) 처리될 수 있다.

본 고안은 학습자에 의해 만들어진 다면체의 단면형태를 시각적으로 확인할 수 있어서 입체도형 및 그 단면형태에 대한 도형에 대한 교육효과를 증대시킬 수 있고, 이는 수학의 도형단원에 대한 개념을 스스로 체험할 수 있어서 이에 대한 이해도를 높일 수 있다.

또한, 단위 다면체들을 서로 결합하여 변형된 형태의 조합체를 만들어 볼 수 있어서 창의력을 증진시킬 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 조립식 입체교구의 일예를 보인 일부 분해사시도
도 2는 도 1의 결합사시도로서, 탄성밴드를 결합한 사시도
도 3은 탄성밴드를 고정시키기 위한 일 형태를 보인 사시도
도 4a 및 4b는 다양한 조립식 입체교구와 이의 단면 형태에 대한 예시도
도 5는 본 고안에 따른 조립식 입체교구의 변형예
도 6a 내지 6c는 결합부재의 예시도
도 7은 본 고안에 따른 조립교구용 튜브 연결구의 사시도
도 8은 본 고안의 일실시예에 따른 조립교구용 튜브 연결구의 변형상태도 및 튜브 결합상태도
도 9는 본 고안의 다른 실시예에 따른 조립교구용 튜브 연결구의 변형상태도 및 튜브 결합상태도

본 고안의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 본 고안이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 고안의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 고안의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 고안을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

첨부된 도 1은 본 고안에 따른 조립식 입체교구의 일예를 보인 일부 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 결합사시도로서, 탄성밴드를 결합한 사시도이며, 도 3은 탄성밴드를 고정시키기 위한 일 형태를 보인 사시도이고, 도 4a 및 4b는 다양한 조립식 입체교구와 이의 단면 형태에 대한 예시도이며, 도 5는 본 고안에 따른 조립식 입체교구의 변형예이고, 도 6a 내지 6c는 결합부재의 예시도이다.

위 도면들에 따르면, 본 고안에 따른 조립식 입체교구는 3차원 형상의 다면 조립체(300) 및 상기 다면 조립체(300)의 외면에 감기는 탄성밴드(400)를 포함한다.

상기 다면 조립체(300)는 튜브 연결구(100,200)와 인접하는 다른 튜브 연결구 사이를 튜브(1)에 의해 연속적으로 연결하여 형성된다. 이때, 튜브 연결구(100,200)의 형태 또는 이에 연결되는 튜브(1)의 연결개수에 따라 다양한 형태의 다면 조립체가 만들어지게 된다.

상기 탄성밴드(400)는 다양한 크기 및 모양을 갖는 상기 다면 조립체(300)의 외면에 감기는 것을 감안하여, 이에 적절하게 대응하여 감길 수 있도록 폐곡선 형태를 가지면서 신축이 가능한 탄성소재로 되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 탄성밴드(400)의 적어도 그 내면에는 도 2에서와 같이, 상기 튜브(1)가 요입되는 다수의 요홈(410)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 탄성밴드(400)를 상기 다면 조립체(300)의 표면에 감았을 때, 다면 조립체(300)에 대한 탄성밴드(400)의 결착력을 향상시켜 임의 이탈을 방지할 수 있다.

이와는 달리, 도 3에서와 같이, 튜브(1) 상에 상기 탄성밴드(400)가 요입되는 요홈(1a)이 형성될 수도 있다.

다른 예로서, 상기 요홈(410,1a)을 대신하여, 상기 탄성밴드(400)의 표면 또는 튜브(1)의 표면에 마찰력 강화를 위한 널링부(미도시)가 형성될 수도 있다.

위에 설명된 바와 같이, 상기 다면 조립체(300)의 외주면에 탄성밴드(400)를 감을 경우, 탄성밴드(400)에 의한 단면 형태가 만들어지게 됨으로써 다면 조립체(300)의 부위별 단면 형태를 시각적으로 확인할 수 있게 된다.

도 4a 및 4b에서와 같이, 정육면체 형태의 다면 조립체, 정팔면체 형태의 다면 조립체의 경우를 예를 보면, 특정 점을 연결하도록 탄성밴드(400)를 감으면 육각형 형태의 단면이 만들어지는 것을 알 수 있다.

한편, 본 고안에 따른 조립식 입체교구는 도 5 및 도 6a에서와 같이, 상기 다면 조립체(300)의 튜브(1)와 다른 다면체 조립체의 튜브를 묶음 결합하기 위한 결합부재(500)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 결합부재(500)는 다면 조립체(300)와 다른 다면체 조립체의 대응하는 튜브를 서로 중첩시킨 채 이를 둘러 감아 결합하는 벨크로 테이프가 일예로 제시될 수 있다. 이외에도 도 6b에서와 같이 클립 또는 도 6c에서와 같이 와이어도 적용될 수 있다.

첨부된 도 7은 본 고안에 따른 조립교구용 튜브 연결구의 사시도, 도 8은 본 고안의 일실시예에 따른 조립교구용 튜브 연결구의 변형상태도 및 튜브 결합상태도, 도 9는 본 고안의 다른 실시예에 따른 조립교구용 튜브 연결구의 변형상태도 및 튜브 결합상태도이다.

위의 도 7 내지 도 9를 참고하면, 본 고안에 따른 튜브 연결구(이하 '연결구'라 약칭함, 100)는 튜브(1)들을 연결하여 조립교구(예컨대, 다면체 또는 볼록다면체)를 형성하기 위한 것으로, 조립교구의 모서리를 형성하는 보스(110) 및 조립교구의 변을 형성하는 다수의 튜브 연결핀(120)을 포함할 수 있다.

보스(110)는 상기 튜브 연결핀(120)들의 일단을 지지하기 위한 것이다.

보스(110)는 특정 형상으로 한정하지 않는다. 다만, 상기 튜브 연결핀(120)을 연결하기 위한 최소한의 볼륨을 제외하고 나머지 불필요한 부분은 제거하여 전체적인 볼륨을 최소화하는 것이 바람직하다. 이로써, 연결구(100)의 형상이 전체적으로 슬림하게 되므로 이를 이용하여 조립교구를 만들었을 때, 불필요한 부분이 없는 정확한 형태의 조립교구가 만들어지게 된다.

또한, 보스(110)은 튜브(1)를 끼울 때 튜브(1) 선단의 스토퍼 역할을 병행할 수 있다.

튜브 연결핀(120)은 조립교구의 뼈대를 형성하는 튜브(1)가 끼워지는 부분으로, 상기 보스(110)에 방사상으로 배열되며, 그 개수는 단수 또는 다수로 구성될 수 있다.

튜브 연결핀(120)은 상기 보스(110)에 방사상으로 배열되게 연결되며, 임의의 방향으로 변형 가능한 변형부재(121) 및 상기 변형부재(121)의 말단에 마련된 채, 그 외주면으로 튜브(1)의 내주면이 끼워지는 끼움봉(122)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 변형부재(121)는 일 실시예로서, 만곡변형이 가능한 탄성와이어로 마련될 수 있다. 탄성와이어는 상기 끼움봉(122)을 가변시키기 위한 수단으로서, 탄성변형이 가능한 금속재로 구성되며, 인서트 사출에 의해 상기 보스(110)와 일체로 구성될 수 있다.

이러한 탄성와이어는 그 굵기를 적절히 조절함으로써 예민한 굴곡도를 얻을 수 있고, 기존 판형핀에 비해 변형의 자유도가 크기 때문에 상기 끼움봉(122)에 튜브(1)를 끼울 때 또는 분리할 때 용이성을 확보할 수 있다.

상기 탄성와이어의 길이는 특별히 한정하지는 않으나, 변형 가능한 범위내에서 되도록 짧게, 예컨대, 1 ~ 2cm로 형성하는 것이 바람직하다. 이 보다 짧으면 변형율이 떨어지고 이 보다 길면 기능 향상에 관계없이 불필요한 재료가 투입됨에 따른 원가상승의 원인이 된다.

또한, 상기 변형부재(121)는 다른 실시예로서, 여타 부위에 비해 직경이 작은 연약부(121a)가 형성되어, 이를 기점으로 절곡 변형되도록 한 형태도 적용될 수 있다. 이 실시예의 변형부재(121)는 합성수재로 될 수 있고, 사출에 의해 상기 보스(110)와 일체로 될 수 있다. 특히, 상술한 절곡형 변형부재는 앞서의 탄성와이어와 같은 자유도를 가짐은 물론, 연약부(121a) 만이 변형되고 다른 부분은 비변형되므로 형태적 안정성을 가질 수 있다는 추가적 장점도 갖는다.

그리고, 상기 변형부재(121)는 상기 보스(110)로부터 임의의 방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 이는 연결구(100)를 이용하여 만들어지는 조립교구의 형태에 맞춰서 미리 그 각도를 정해 놓음으로써 변형부재(121)의 절곡범위를 최소한으로 줄이기 위한 것이다.

이로써, 끼움봉(122)에 튜브(1)를 끼울 때 변형부재(121)를 약간만 변형시켜도 되므로 끼움의 용이성을 확보할 수 있고, 변형부재(121)를 무리하게 변형시키지 않아도 되므로 조립교구를 조립하는 과정에서 끼움봉(122)으로부터 튜브(1)가 탈거되는 것을 예방할 수 있다.

한편, 상기 끼움봉(122)은 상기 변형부재(121)의 말단에 마련되는 것으로, 플라스틱 사출물로 될 수 있고, 그 외주면에는 이에 끼워지는 상기 튜브(1) 내주면과의 마찰력 유발을 위해 널링(knurling, 122a) 처리 되는 것이 바람직하다. 여기서, 널링(122a)은 미끄럼 방지를 위해 표면을 깔죽깔죽하게 만드는 사전적 의미외에, 돌기 등을 형성하는 광의적인 의미도 포함하고 있음은 물론이다.

이상에서 살핀, 본 고안은 튜브 연결구의 구조 개선을 통해, 튜브 연결핀과 튜브가 형합되는 결합구조를 가짐에 따라 정확한 결합, 결합의 견고성을 향상시킬 수 있고, 나아가, 이에 의해 만들어지는 조립교구를 형태가 정확한 형태를 가질 수 있도록 함으로써 제품의 완성도를 높일 수 있는 유용한 고안인다.

이상 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 고안을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 고안은 이에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

1 : 튜브 100 : 튜브 연결구
110 : 보스 120 : 튜브 연결핀
121 : 변형부재 122 : 끼움봉
122a : 널링 300 : 다면 조립체
400 : 탄성밴드 500 : 결합부재

Claims (9)

1. 연결구(100)와 인접하는 다른 연결구 사이를 튜브에 의해 연속적으로 연결하여 형성되는 다면 조립체(300); 및
   상기 다면 조립체(300)의 외면에 감기어, 다면 조립체(300)의 부위별 단면형태를 가늠할 수 있도록 하는 탄성밴드(400)를 포함하며,
   상기 다면 조립체(300)의 튜브(1)와 다른 다면 조립체의 튜브를 묶음 결합하여 다면 조립체 간을 조합할 수 있는 결합부재(500)를 더 포함하는 조립식 입체교구.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성밴드(400)는 폐곡선 형태로 되고, 그 내면에는 상기 튜브(1)가 요입되는 다수의 요홈(410)이 형성된, 조립식 입체교구.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성밴드(400)는 폐곡선 형태로 되고, 상기 튜브(1)에는 상기 탄성밴드(400)가 요입되는 다수의 요홈(1a)이 형성된, 조립식 입체교구.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부재(500)는 벨크로 테이프, 클립, 와이어 중 어느 하나인, 조립식 입체교구.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결구(100)는 보스(110)와, 상기 보스(110)에 방사상으로 배열된 채 튜브(1)가 끼워지는 튜브 연결핀(120)으로 이루어지되,
   상기 각 튜브 연결핀(120)은,
   상기 보스(110)에 방사상으로 배열되게 연결되며, 임의의 방향으로 변형 가능한 변형부재(121); 및
   상기 변형부재(121)의 말단에 마련된 채, 그 외주면으로 튜브(1)의 내주면이 끼워지는 끼움봉(122);으로 구성된 것을 포함하는 조립식 입체교구.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 변형부재(121)는 상기 보스(110)로부터 임의의 방향으로 경사지게 배열된, 조립교구용 튜브 연결구.
   
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 변형부재(121)는 만곡변형될 수 있는 탄성와이어인, 조립교구용 튜브 연결구.
   
8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 변형부재(121)는 소정부위에, 여타 부위에 비해 직경이 작은 연약부가 형성되어, 이를 기점으로 절곡변형될 수 있는, 조립교구용 튜브 연결구.
   
9. 청구항 5에 있어서,
   상기 끼움봉(122)의 외주면에는 이에 끼워지는 튜브(1) 내주면과의 마찰력을 유발하기 위한 널링(122a) 처리 된, 조립교구용 튜브 연결구.

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