KR20230065524A

KR20230065524A - 볼 레일 블럭 및 이를 이용한 볼 트랙

Info

Publication number: KR20230065524A
Application number: KR1020210151187A
Authority: KR
Inventors: 이세이
Original assignee: 이세이
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2023-05-12
Also published as: KR102622989B1

Abstract

본 발명은 볼의 구름운동을 발생시키는 볼 레일 블럭과, 이 블럭을 이용하여 볼의 구름 방향을 안내하는 트랙을 조립할 수 있는 볼 트랙에 관한 것이다.

Description

볼 레일 블럭 및 이를 이용한 볼 트랙 {Ball rail block and ball track using thereof}

일반적으로 어린아이의 과학 실험을 위한 학습교구는 여러 종류가 알려져 있고, 종래의 학습교구 중에는 볼의 흐름 관찰 및 물리적 원리를 이해시킬 수 있도록 볼을 굴리는 학습교구가 있다.

볼을 중력의 힘으로 굴리도록 하는 학습교구는 레일을 따라 볼을 낙하시켜 굴리는 롤러코스터가 널리 알려져 있다.

이러한 롤러코스터는 한 쌍의 금속 와이어 또는 나무막대를 소정 간격 이격시켜 레일을 형성하고, 레일을 경사지도록 설치하여 이 레일 사이를 따라 볼이 굴러 아래쪽으로 낙하하도록 구성된다.

이와 같은 롤러코스터는 대부분 레일이 이미 성형된 와이어나 나무막대로 구성되기 때문에, 사용자(어린 아이)가 금속 와이어나 나무막대를 휘어 레일의 경로를 변경하기가 매우 어렵거나 불가능하다.

레일이 곡률이나 높낮이가 조금만 달라져도 볼이 구르지 않거나, 레일 사이로 볼이 빠져버리기 때문에 어린 아이들이 레일을 변경하는 것은 거의 불가능하다.

이와 같이 종래의 롤러코스터는 금방 싫증을 느껴 아이들이 오랫동안 가지고 놀지 못하는 문제점이 있다.

또한, 외부의 충격에 의해 레일이 조금만 변형되어도 롤러코스터가 제대로 작동하지 못하는 문제점이 있다.

물론, 이러한 문제점을 고려하여 블록 형태, 또는 여러 형태의 유닛을 조합하여 사용자가 스스로 경로를 디자인하도록 한 제품도 있으나, 각각의 블록은 경사로를 형성하기 위한 입체적 형태로 제작되어야 하므로 삼차원의 복잡한 금형을 사용하거나 조각하여야 한다.

이는 상품 제작을 위한 초기 비용 또는 제작공정에 따른 제작비가 상대적으로 많이 투입되도록 하므로, 제품의 가격을 높이는 요인이 되고 있다.

문헌 1. 대한민국특허청 공개특허공보 제10-2015 -0112058호, "롤링 볼의 블록결합 학습교구" 문헌 2. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1624832호, "볼 레일이 구성된 블록 도미노 교육완구" 문헌 3. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1611788호, "레일 블록 완구" 문헌 4. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1945146호, "레일블록 완구 세트" 문헌 5. 대한민국특허청 공개실용신안 제20-2012-0000960호, "레일구조물 놀이교구 세트"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 블록을 조립하여 볼이 구를 수 있는 트랙을 어린아이가 생각한 대로 형성하도록 구성함으로써, 어린 아이라도 쉽게 레일 경로를 변경할 수 있고, 외부의 충격에도 레일이 변형되지 않아 내구성이 우수한 블록을 이용한 볼 트랙을 제공하는 것이다.

또한, 제품 제작시에도 단축된 공정으로 인해 비용을 줄이고, 시간당 생산량을 높이고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 볼 레일 블럭은 몸체(111); 상기 몸체(111)의 상부 면에 형성된 홈; 및 상기 홈의 양측에서 돌출되고, 입구(112)에서 출구(113)로 갈수록 레일 사이의 폭이 점차 넓어지게 형성된 수평의 레일;로 구성된다.

이때, 상기 레일은 수직 방향으로 다단 형성되되, 어느 한 레일의 폭은 그 하부의 레일 폭보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홈 바닥인 베이스(114)는 볼(10)이 블럭(110)의 레일을 따라 구를 때 볼이 닿지 않을 정도의 깊이 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 블럭을 이용한 볼 트랙은 측 방향으로 연속 체결되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 블럭(110); 및 어느 한 블럭(110)이 인접한 블럭(110)과 다른 높이를 갖도록 블럭(110)의 높이를 조절하는 수단;으로 구성된다.

이때, 상기 블럭(110)의 높이 조절 수단은 블럭(110)의 체결홀(118)에 삽입되는 체결 로드(101); 및 몸체 가운데에 체결홀(102)을 구비하여 블럭(110) 하부에서 체결홀(102)에 상기 체결 로드(110)가 삽입되는 지지구(102);로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블럭(110)의 높이 조절 수단은 어느 한 블럭(110)에 체결된 다른 체결 로드(110)가 삽입되도록 양측에 체결홀(105)이 형성된 연결대(104);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트랙(100)을 구성하는 어느 한 블럭(110)의 n레일은, 볼(10)이 굴러 유입되는 이전 블럭(110)의 (n+1)레일과 연속되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지구(102)의 두께는 블럭(110)의 레일 사이의 높이와 동일하게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 레일이 형성된 블록을 조립하여 볼이 구를 수 있는 트랙을 어린아이가 생각한 대로 구성함으로써, 아이의 창의력과 집중력을 향상시킬 수 있다.

또한, 외부의 충격에도 레일이 변형되지 않아 내구성이 우수하고, 조립과 해체가 용이하므로 보관이 매우 간편하다.

도 1은 본 발명에 의한 볼 트랙을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 트랙을 구성하는 블럭을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 블럭을 따라 볼이 구르는 상태를 도시한 블럭의 측 단면도.
도 4는 본 발명의 블럭을 따라 볼이 구르는 상태를 도시한 블럭의 평면도.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도.
도 6은 도 4의 B-B선 단면도.
도 7은 도 4의 C-C선 단면도.
도 8은 도 4의 D-D선 단면도.
도 9는 블럭 3개를 체결하여 구성한 트랙을 도시한 측면도.
도 10은 체결 로드 및 지지구를 블럭에 체결하는 상태를 도시한 사시도.
도 11은 체결 로드를 고정하는 연결대를 도시한 사시도.
도 12는 연결대를 이용하여 체결 로드를 고정한 상태를 도시한 사시도.
도 13은 레일 경로가 직선 형태인 블럭을 도시한 사시도.
도 14는 레일 경로가 곡선 형태인 블럭을 도시한 사시도.
도 15는 다른 실시예의 블럭을 도시한 분해 사시도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 "상부", "하부", "저부", "전방", "후방", "아래" 등의 용어는 단지 설명을 용이하게 하기 위한 것으로 도면에 도시되어 있는 바와 같은 구성요소의 배향을 지칭한다.

본 발명에 의한 트랙(100)은 도 1에 도시한 바와 같이, 여러 개의 블럭(110)을 연속 체결하여 블럭(110)의 레일을 따라 볼이 구를 수 있도록 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 블럭(110)을 도시한 사시도이다.

도 2에 도시한 블럭(110)은 설명을 용이하게 하기 위해 길이 방향으로 길게 성형된 것으로 설명한다.

본 발명에 의한 블럭(110)은 육면체 형태의 몸체(111)의 상부 면에 홈이 형성되고, 이 홈을 따라 볼(10)이 구를 수 있도록 구성된다. 특히, 본 발명의 블럭(110)은 평평한 수평의 몸체(111)의 상부 면에 기울기가 없는 평평한 홈이 형성되는데 이 홈을 따라 볼(10)이 입구(112)에서 출구(113) 방향으로 구름 운동하도록 구성된다.

본 발명의 블럭(110)은 도 2에 도시한 바와 같이, 몸체(111)의 상부의 홈 내부 양측에 모서리 형태의 레일이 다단으로 형성된다. 본 발명의 실시예로 도시한 블럭(110)은 수직 방향으로 3개의 레일이 다단 형성되는 것으로 설명하지만, 본 발명은 레일의 수에 한정되지 않는다.

도 2와 같이 홈의 양측 상부로부터 제1 레일(115), 제2 레일(116) 및 제3 레일(117)이 형성된다.

상기 레일은 몸체(111)가 홈 내측으로 연장된 형태로 돌출, 형성되는데, 도 2와 같이 모서리 형태로 돌출되거나, 경사진 면 형태로 돌출될 수도 있다.

한 쌍의 제3 레일(117)의 폭은 도 4에 도시한 바와 같이, 블럭(110)의 입구(112)에서 출구(113) 방향으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성된다.

그리고 도 4와 같이, 제2 레일(116)은 상기 제3 레일(117)의 상부에 적층되는 형태로 형성되는데, 제2 레일(116)은 상기 제3 레일(117)의 폭보다 넓은 폭{입구(112) 및 출구(113) 측 폭이 모두 제3 레일(117)의 폭보다 넓게 형성됨}으로 형성된다.

마찬가지로, 제3 레일(117)은 상기 제2 레일(116)의 상부에 적층되는 형태로 형성되는데, 제3 레일(117)은 상기 제2 레일(117)의 폭보다 넓은 폭{입구(112) 및 출구(113) 측 폭이 모두 제2 레일(116)의 폭보다 넓게 형성됨}으로 형성된다.

상술한 제1 레일(115) 내지 제3 레일(117)은 모두 한 쌍이 소정 간격 이격되어 형성되므로 블럭(110) 하부의 베이스(114) 상부에 일체형으로 형성함으로써, 레일의 형상이 고정되도록 한다.

상기와 같이 구성된 블럭(110)의 몸체(111), 제1 레일(115) 내지 제3 레일(117)은 모두 수평 방향으로 형성되고, 각 레일은 입구(112)에서 출구(113)로 갈수록 해당 레일의 폭이 점차 넓어지도록 형성된다.

상기와 같이 블럭(110)과 레일이 수평임에도 불구하고, 도 3과 같이 블럭(110)의 입구(112) 측 홈에 볼(10)을 놓으면 볼이 블럭(110)의 출구(113) 방향으로 스스로 굴러 이동한다.

수평의 블럭(110)의 레일을 따라 볼이 스스로 굴러 이동하는 과정에 대해 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4와 같이 볼(10)을 블럭(110)의 입구(112)에 놓으면 도 5와 같이 볼(10)은 베이스(114)로부터 이격되고 제2 레일(116)들과 접촉한 상태이다.

제2 레일(116)이 출구(113) 방향으로 벌어지게 형성되므로 이 상태에서 볼(10)을 잡고 있던 손을 놓으면 도 6에 도시한 바와 같이, 볼(10)의 하중에 의해 블럭(110)의 출구(113) 방향으로 굴러 이동하면서 볼(10)이 하강한다. 즉, 볼(10)의 위치에너지가 운동에너지로 변화하며 굴러 이동한다.

도 6과 같이 볼(10)이 제2 레일(116)을 따라 이동하다가 볼(10)의 직경보다 제2 레일(116)의 직경이 큰 지점에서 도 7과 같이 볼(10)이 낙하하면서 볼(10)이 제3 레일(117) 사이에 안착한다.

제3 레일(117)도 출구(113) 방향으로 벌어지게 형성되므로 제3 레일(117)에 안착한 볼(10)은 도 8과 같이 출구(113) 방향으로 굴러 이동하면서 볼(10)이 하강한다.

도 5 내지 도 8과 같이, 출구(113)를 볼(10)이 통해 블럭(110) 밖으로 이동할 때까지 볼(10)은 블럭(110)의 베이스(114)와 접촉하지 않아야 한다.

본 발명의 실시예에서는 볼(10)이 블럭(110) 입구(112)에 올려졌을 때 제2 레일(116)과 접촉하지만, 볼(10)의 직경이 크면 제1 레일(115)부터 접촉하거나, 볼(10)의 직경이 작으면 제3 레일(117)부터 접촉하여 출구(113) 방향으로 굴러 이동한다.

상기와 같이 구성된 블럭(110)을 도 9와 같이 여러 개 체결하여 볼(10)의 구르는 주행 방향을 가이드 하는 트랙(100)을 구성한다.

본 발명의 블럭(110)은 볼(10)이 낙하하면서 위치에너지가 운동에너지로 변환하며 굴러 이동하므로 도 9와 같이 체결하는 블럭(110)들 사이에 높이를 조절하여야 한다.

트랙(100)을 구성하는 블럭(110)의 높이를 조절하기 위한 수단으로 체결 로드(101)와 지지구(102)를 사용한다.

지지구(102)는 도 10에 도시한 바와 같이, 소정 높이의 몸체에 체결홀(103)을 형성하고, 이 지지구(102)를 블럭(110)과 체결, 고정하기 위해 체결 로드(101)를 사용한다.

도 10과 같이, 블럭(110)을 높이고자 하는 수만큼의 지지구(102) 체결홀(103)에 체결 로드(101)를 삽입하고, 블럭(110)의 체결홀(118)에 체결 로드(101)를 삽입한다.

도 1과 같이 한 개의 블럭(110)에 4개의 체결 로드(101)가 체결되는데 만일, 블럭(110)을 높은 위치에 위치시키기 위해서는 긴 체결 로드(101)에 많은 수의 지지구(102)를 삽입하여야 하고, 이 경우 블럭(110)의 휘청거릴 수 있다.

이를 방지하기 위해 체결 블럭(110)에 결합된 체결 로드(101)와 반대쪽 체결로드(101) 사이에 연결대(104)를 결합함으로써, 블럭(110)이 휘청거리는 것을 방지할 수 있다.

연결대(104)는 도 11과 같이 긴 막대 형태 몸체 양측에 체결홀(105)이 형성되고, 상기 체결홀(105)에는 도 12와 같이 블럭(110)에 체결된 체결 로드(101)를 삽입함으로써, 블럭(110)이 높은 위치에 위치하더라도 휘청거리는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 블럭(110)은 볼(10)이 낙하하면서 위치에너지가 운동에너지로 변환하며 굴러 이동하므로 도 9와 같이 상술한 블럭 높이 조절 수단을 통해 트랙(100)을 구성하는 블럭(110)의 높이를 조절한다.

이때, 볼(10)이 이동하는 방향으로 블럭(110)이 점차 낮아지도록 각 블럭(110)의 높이를 조절한다. 예를 들면, 도 9는 도면의 좌측에서 볼(10)이 출발하여 우측 방향으로 굴러 이동하도록 구성된 트랙(100)이다.

이때, 트랙(100)의 어느 한 블럭(110)의 n레일은 이전 블럭(110)의 (n+1)레일과 연속되도록 블럭(110)의 높이를 조절하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 9에서 제일 좌측 블럭(110)의 제2 레일(116)과 제3 레일(117)은 인접한 두 번째 블럭(110)의 제1 레일(115)과 제2 레일(116)과 접한다.

그리고 두 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)과 제3 레일(117)은 인접한 세 번째 블럭(110)의 제1레일(115)과 제2 레일(116)과 접한다.

볼(10)이 첫 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)을 따라 구르다 제3 레일(117)로 낙하하여 구르면서 첫 번째 블럭(110)의 제3 레일(117)과 동일한 높이에 위치하는 두 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)로 진입한다.

두 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)로 진입한 볼(10)은 두 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)을 따라 구르다 제3 레일(117)로 낙하하여 구르면서 두 번째 블럭의 제3 레일(117)과 동일한 높이에 위치하는 세 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)로 진입한다.

이러한 방식으로 높이가 다르게(점차 낮게) 위치하는 블럭(110)을 따라 볼(10)이 굴러 이동하도록 트랙(100)이 구성된다.

본 발명에서는 설명하지 않았으나, 어느 한 블럭(110)과 인접한 블럭(110)이 서로 체결되어 고정되도록 블럭 체결수단을 더 구성할 수도 있고, 블럭 체결수단은 클립, 본드 등 공지의 여러 체결수단을 사용할 수도 있다.

상술한 바와 같이 트랙(100)을 구성할 때 블럭(110)은 지지구(102)가 블럭(110)을 지지하여 높이를 조절하도록 구성되는데, 지지구(102)의 높이(두께)는 블럭(110)의 각 레일 사이의 높이 차이와 동일하게 구성함으로써, 블럭(110)의 높이 조절이 용이하도록 한다.

예를 들어, 도 9와 같이 첫 번째 블럭(110)은 6개의 지지대(102)로 지지하고, 그 인접한 두 번째 블럭(110)은 5개의 지지대(102)로 구성함으로써, 첫 번째 블럭(110)의 제3 레일(117)과 두 번째 블럭(110)의 제2 레일(116)이 동일한 레벨이 되도록 한다.

도 13과 같이 레일이 직선 형태로 형성된 블럭(110)과, 도 14와 같이 레일이 곡선 형태로 형성된 블럭(110)을 조합함으로써, 다양한 경로의 트랙(100)을 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 블럭(110)은 베이스(114), 제1 레일(115) 내지 제3 레일(117)이 모두 일체형으로 구성된 것으로 설명하였으나, 도 15와 같이 여러 개의 패널을 적층하여 블럭(110)을 구성할 수도 있다.

도 15와 같이 베이스 패널(P114)의 상부에 제3 레일(117)이 형성된 제3 패널(P117)을 적층하여 체결하고, 그 상부에 제2 레일(116)이 형성된 제2 패널(P116)을 적층하여 체결하며, 그 상부에 제1 레일(115)이 형성된 제1 패널(P115)을 적층하여 체결함으로써, 본 발명의 블럭(110)이 구성된다.

상기 각 패널은 본드 등의 체결수단으로 체결한다.

이상 상술한 실시 예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시 예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다.

또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.

첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 국한되지 아니한다.

10 : 볼
100 : 트랙
101 : 체결 로드
102 : 지지구
103 : 체결홀
104 : 연결대
105 : 체결홀
110 : 블럭
111 : 몸체
112 : 입구
113 : 출구
114 : 베이스
115 : 제1 레일
116 : 제2 레일
117 : 제3 레일
118 : 체결홀
P114 : 베이스 패널
P115 : 제1 패널
P116 : 제2 패널
P117 : 제3 패널

Claims

몸체(111);
상기 몸체(111)의 상부 면에 형성된 홈; 및
상기 홈의 양측에서 돌출되고, 입구(112)에서 출구(113)로 갈수록 레일 사이의 폭이 점차 넓어지게 형성된 수평의 레일;로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭(110).
제1항에 있어서,
상기 레일은 수직 방향으로 다단 형성되되, 어느 한 레일의 폭은 그 하부의 레일 폭보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭.
제1항에 있어서,
상기 홈 바닥인 베이스(114)는 볼(10)이 블럭(110)의 레일을 따라 구를 때 볼이 닿지 않을 정도의 깊이 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭.
측 방향으로 연속 체결되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 블럭(110); 및
어느 한 블럭(110)이 인접한 블럭(110)과 다른 높이를 갖도록 블럭(110)의 높이를 조절하는 수단;으로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭을 이용한 볼 트랙.
제4항에 있어서,
상기 블럭(110)의 높이 조절 수단은,
블럭(110)의 체결홀(118)에 삽입되는 체결 로드(101); 및
몸체 가운데에 체결홀(103)을 구비하여 블럭(110) 하부에서 체결홀(103)에 상기 체결 로드(101)가 삽입되는 지지구(102);로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭을 이용한 볼 트랙.
제5항에 있어서,
상기 블럭(110)의 높이 조절 수단은,
어느 한 블럭(110)에 체결된 다른 체결 로드(110)가 삽입되도록 양측에 체결홀(105)이 형성된 연결대(104);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭을 이용한 볼 트랙.
제4항에 있어서,
상기 트랙(100)을 구성하는 어느 한 블럭(110)의 n레일은,
볼(10)이 굴러 유입되는 이전 블럭(110)의 (n+1)레일과 연속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭을 이용한 볼 트랙.
제5항에 있어서,
상기 지지구(102)의 두께는 블럭(110)의 레일 사이의 높이와 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 볼 레일 블럭을 이용한 볼 트랙.