NL8302356A

NL8302356A - Instructional toy using light plastic spheres - contains slidable rod magnets and plastics strips with correspondingly concave indentations

Info

Publication number: NL8302356A
Application number: NL8302356A
Authority: NL
Original assignee: Vos Guillaume Sebastiaan
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1984-02-01

Abstract

The instructional toy comprises hollow spherical elements (5) in non-magnetisable material, particularly plastics, each contg. a rod magnet whose end faces are correspondingly spherically convex. The weight of the spherical shell is reduced to a minimum relative to the magnetic strength of the rod. The rod is pref. located within the shell such that it has some freedom of axial movement. The spheres may be used for assembling a structure using non-magnetisable (e.g. acrylic) strips (8), having both sides provided with correspondingly concave spherical indentations (9) and/or with openings (10,11) to receive a small portion of respective elements (5). FL.

Description

T *- ‘ t < * 3 VO 4942T * - "t <* 3 VO 4942

Titel: Speel- en instructiemiddel_Title: Play and instruction tool_

De uitvinding heeft betrekking op een speel- en instructiemid-del op basis van bolvormige elementen, waarbij elk element een samenstel is uit een hol, bolvormig omhulsel, vervaardigd uit een niet-magnetiseer-baar materiaal, in het bijzonder een kunststofmateriaal, en een binnen 5 het omhulsel gepositioneerde permanente staafvormige magneet met analoog aan het bolvormige omhulsel gekromde kopse vlakken.The invention relates to a play and instructional device based on spherical elements, each element being an assembly of a hollow, spherical casing, made of a non-magnetizable material, in particular a plastic material, and an inner 5 the rod positioned permanent bar-shaped magnet with curved end faces analogous to the spherical casing.

Een dergelijke bolvormige elementen omvattend instruct!emiddel is bekend uit het DE, B, 1,239.876. Deze bekende bolvormige, een magnetisch veld bezittende elementen zijn echter zodanig samengesteld, 10 dat wordt voldaan aan de gestelde voorwaarde dat de magnetische flux over een zo groot mogelijk deel van het boloppervlak verspreid is. Binnen de elementen zijn de staafvormige magneten niet-beweegbaar vastgezet.Instructing means comprising such spherical elements is known from DE, B, 1,239,876. These known spherical elements having a magnetic field are, however, composed in such a way that the condition is imposed that the magnetic flux is spread over as large a part of the spherical surface as possible. The rod-shaped magnets are fixed non-movably within the elements.

In DE, A, 30 00 567 is sprake van magnetische bouwstenen die kunnen worden gebruikt als speelmiddel voor kinderen of ook als model-15 bouwstenen voor bijvoorbeeld architekten. Aan de bouwstenen worden ten aanzien van vorm en grootte geen eisen gesteld evenmin als aan de aard van het materiaal waaruit zij vervaardigd zijn en dat bijvoorbeeld een kunststofmateriaal kan zijn. Binnen de bouwstenen zijn een of een aantal magneten ingebed en derhalve eveneens niet-beweegbaar vastgezet.DE, A, 30 00 567 refers to magnetic building blocks that can be used as children's play equipment or also as model 15 building blocks for architects, for example. No requirements are imposed on the building blocks with regard to shape and size, nor with regard to the nature of the material from which they are made and which, for example, may be a plastic material. One or more magnets are embedded within the building blocks and are therefore also immovable.

20 Doel van de uitvinding is een speel- en instruct!emiddel van de bovenvermelde soort met nieuwe verbeterde bolvormige magnetische elementen, die een groot aantal nieuwe toepassingen mogelijk maken, zowel als speel- als ook als instruct!emiddel.The object of the invention is a play and instructional device of the above-mentioned type with new improved spherical magnetic elements, which enable a large number of new applications, both as a playing and also as an instructional device.

De uitvinding heeft daartoe tot kenmerk dat het gewicht van het 25 in het bolvormige element verwerkte niet-magnetische materiaal gemini-maliseerdis ten opzichte van de magnetische sterkte van de staafvormige magneet.To this end, the invention is characterized in that the weight of the non-magnetic material incorporated in the spherical element is minimized relative to the magnetic strength of the rod-shaped magnet.

Door volgens de uitvinding het gewicht van het omhulsel ten opzichte van de magnetische sterkte te minimaliseren wordt bereikt dat de 30 onder invloed van de magnetische sterkte uit te oefenen krachten vrijwel 3302356 -2- onverminderd sterk werkzaam kunnen zijn. Het omhulsel heeft, afgezien van het feit dat hij dient als behuizing voor de'staafvormige magneet, in hoofdzaak slechts een ruimtelijke oriëntatiefunctie binnen het totaal van samenwerkende bolvormige elementen resp. zorgt voor de mogelijkheid 5 van een door de bolvormige elementen uit te voeren rol beweging.According to the invention, by minimizing the weight of the envelope with respect to the magnetic strength, it is achieved that the forces to be exerted under the influence of the magnetic strength can be almost undiminishedly effective. Apart from the fact that it serves as a housing for the rod-shaped magnet, the envelope has essentially only a spatial orientation function within the total of co-operating spherical elements, respectively. provides the possibility of a rolling movement to be performed by the spherical elements.

Deze beide eigenschappen van de bol vormige elementen in combinatie genomen zorgen tezamen met de sterke gepolariseerdheid van de magnetische werking, veroorzaakt doordat volgens de uitvinding elk bol-vormig element slechts van een enkele staafvormige magneet voorzien is, 10 ervoor dat bij het samenstellen van een bouwsel met behulp van de bol-vormige elementen deze zich door automatische verdraaiing optimaal volgens het magnetische krachtenveld richten en positioneren. Hierdoor is ook de stabiliteit van het verkregen bouwsel optimaal. Bij toenemend gewicht van het omhulsel ten opzichte van de magneetsterkte neemt de 15 mogelijkheid voor de bolletjes om door automatisch verdraaien de juiste positie te kiezen af om tenslotte eventueel zelfs te verdwijnen. In een dergelijk geval zou de bouwer zelf voor elk bol vormig element door verdraaiing met de hand binnen het bouwsel de optimale positie moeten kiezen. De kans dat hem <Jit zal lukken is echter verwaarloosbaar 20 omdat bij toevoeging van elk volgende bolvormige element aan een bouwsel het gehele tussen de reeds aanwezige elementen heersende magnetische krachtenveld wordt beïnvloed en gewijzigd. Het zal duidelijk zijn dat de door de bol vormige elementen volgens de uitvinding geboden mogelijkheid om automatisch verdraaiing steeds weer voor alle elementen binnen het 25 bouwsel de juiste positie te kiezen in het bijzonder voor jonge kinderen, die onvoldoende kennis hebben van magnetisme, bij het bouwen met de bolvormige elementen een belangrijk hulpmiddel is.These two properties of the spherical elements taken in combination, together with the strong polarization of the magnetic action, caused by the fact that according to the invention each spherical element is provided with only a single rod-shaped magnet, ensure that when assembling a structure with the help of the spherical elements, they automatically align and position themselves according to the magnetic force field by automatic rotation. As a result, the stability of the obtained structure is also optimal. As the weight of the envelope increases with respect to the magnetic strength, the possibility for the spheres to choose the correct position by automatic rotation decreases and eventually even disappears. In such a case, the builder himself should choose the optimum position for each spherical element by turning it by hand within the structure. The probability that he will succeed is negligible, however, because when each subsequent spherical element is added to a structure, the entire magnetic force field prevailing between the elements already present is influenced and modified. It will be clear that the possibility offered by the spherical elements according to the invention to automatically choose the correct position for all elements within the structure, especially for young children, who have insufficient knowledge of magnetism, during construction. with the spherical elements is an important tool.

Hoewel mede afhankelijk van de diameter van het bolvormige element is het van belang de verhouding tussen de magneetsterkte en het 30 gewicht van het niet-magnetische materiaal zo te kiezen, dat per 500 Gauss magneetsterkte het gewicht van het niet-magnetische materiaal niet meer is dan ongeveer 1 gram. In de praktijk is een verhouding van ca. 900 Gauss magneetsterkte op 1 g gewicht van het niet-magnetische materiaal van omhulsel en positioneermiddelen bij een diameter van het omhulsel van 8302356 • * -3- ca. 17 mm goed hanteerbaar gebleken.Although partly dependent on the diameter of the spherical element, it is important to choose the ratio between the magnet strength and the weight of the non-magnetic material such that per 500 Gauss magnetic strength the weight of the non-magnetic material is not more than about 1 gram. In practice, a ratio of approximately 900 Gaussian magnetic strength to 1 g weight of the non-magnetic material of the casing and positioning means with a diameter of the casing of 8302356 • * -3- approximately 17 mm has proved to be easy to handle.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is binnen het omhulsel voorzien in met het omhulsel verbonden positioneermiddelen voor de staafvormige magneet, zodanig, dat binnen het omhulsel de staafvor-5 mige magneet in axiale en radiale richting over een ten opzichte van de diameter van het bolvormige omhulsel ondergeschikte afstand bewegingsvrijheid heeft. Door deze beweegbaarheid van de staafvormige magneet binnen het bolvormige omhulsel is een extra variabiliteit ten aanzien van het magnetische krachtenveld binnen een groep samen-10 werkende bolvormige elementen gegeven. Hierdoor wordt het gedrag van de bol vormige elementen binnen de groep nog minder voorspelbaar hetgeen bij toepassing van de elementen als speelmiddel de verrassing als spelelement verhoogd.According to a preferred embodiment, within the casing, positioning means for the rod-shaped magnet connected to the casing are provided, such that within the casing the rod-shaped magnet is axially and radially spaced apart for a distance of freedom of movement relative to the diameter of the spherical casing. has. Due to this movability of the rod-shaped magnet within the spherical envelope, an additional variability with regard to the magnetic force field within a group of interacting spherical elements is given. As a result, the behavior of the spherical elements within the group becomes even less predictable, which increases the surprise as a game element when the elements are used as a play tool.

Volgens een verdere uitwerking is het omhulsel gevormd uit 15 twee met elkaar verbonden halve-bolvormige delen waarbij dan binnen het bolvormige omhulsel de positioneermiddelen een rotatie-symmetrisch om de haaks op het deelvlak van de halve-bolvormige delen staande middellijn aangebrachte kamer is.According to a further elaboration, the casing is formed from two mutually connected hemispherical parts, the positioning means then being positioned within the spherical casing in a rotationally symmetrical manner about the center line perpendicular to the partial surface of the hemispherical parts.

Mede met het oog op een doelmatige fabrikage is het voordelig 20 als de magneet een rechte cirkel cilinder is en de kamer een ringvormige radiale doorsnede bezit en uit het voor het bol vormige omhulsel gebezigde kunststofmateriaal vervaardigd is.Partly with a view to efficient manufacture, it is advantageous if the magnet is a straight circle cylinder and the chamber has an annular radial cross-section and is manufactured from the plastic material used for the spherical casing.

Bij het samenstellen van het bol vormige element kunnen de beide halve-bolvormige delen op elke geschikte wijze met elkaar worden verbonden, 25 bijvoorbeeld door ultrasonoor lassen langs de omtrek van de bij voorkeur binnen het omhulsel te vormen kamer. Het spreekt vanzelf dat de samen te stellen halve-bolvormige delen verschillende kleuren kunnen bezitten.When assembling the spherical element, the two hemispherical parts can be joined together in any suitable manner, for instance by ultrasonic welding along the circumference of the chamber to be preferably formed within the envelope. It goes without saying that the hemispherical parts to be assembled can have different colors.

Volgens weer een andere voordeel biedende uitvoeringsvorm is het speel- en instructiemiddel volgens de uitvinding een samenstel van 30 de bolvormige elementen en uit niet-magnetiseerbaar plaatmateriaal vervaardigde constructie-elementen, voorzien van verdiepingen en/of gaten op een onderlinge afstand, die gelijk is aan of een veelvoud bedraagt van de middellijn van het bolvormige element en waarbij de gaten een middellijn bezitten die voldoende klein is opdat aan weerszijden 8302356 -4- van het strook- of plaatvormige element in hetzelfde gat geplaatste botvormige elementen elkaar niet raken. Met behulp van deze strook- of plaatvormige elementen kunnen bouwsels van uiteenlopende vorm, die bovendien holle ruimten kunnen omvatten en waarbij door de 5 regelmatigde verdeling van de kuilen en gaten getallen een rol spelen, worden gemaakt zoals later zal worden toegelicht.According to yet another advantageous embodiment, the play and instruction means according to the invention is an assembly of the spherical elements and construction elements made of non-magnetizable plate material, provided with recesses and / or holes at a mutual distance, which is equal to or is a multiple of the diameter of the spherical element and the holes have a diameter which is sufficiently small that on either side 8302356-4- of the strip or plate-shaped element placed in the same hole, bone-shaped elements do not touch each other. With the aid of these strip or plate-shaped elements, constructions of various shapes, which can also comprise hollow spaces and in which numbers play a role due to the regular distribution of the pits and holes, can be made as will be explained later.

Doordat het omhulsel vervaardigd is uit kunststof heeft men mede het praktische voordeel dat een dergelijk materiaal een zekere veerkracht bezit en daardoor geluiddempend is. In handen van kinderen 10 bestaat daardoor bovendien minder kans op het oplopen of toebrengen van letsel wanneer bijvoorbeeld met de bol vormige elementen naar elkaar wordt gegooid. Overigens kunnen ook andere bekledingsmaterialen worden toegepast, bijvoorbeeld keramisch materiaal of hout.Because the casing is made of plastic, one has the practical advantage that such a material has a certain resilience and is therefore sound-absorbing. Moreover, in the hands of children 10 there is less chance of sustaining or inflicting injury when, for example, the spherical elements are thrown at each other. Incidentally, other coating materials can also be used, for example ceramic material or wood.

De ronde vorm van de elementen in combinatie met het sterk ^ gepolariseerde magnetisch veld biedt bij toepassing als een speelgoed uitstekende mogelijkheden tot het samenstellen van de elementen tot bouwsels van uiteenlopende uitwendige vormen bijvoorbeeld een piramide, kubus, rechthoek, toren enz., en een nagenoeg onbeperkt aantal vrije vormen.The round shape of the elements in combination with the highly polarized magnetic field, when used as a toy, offers excellent possibilities for assembling the elements into structures of various external shapes, for example a pyramid, cube, rectangle, tower, etc., and an almost unlimited number of free forms.

20 In combinatie van 100 van de boTvormige elementen, verdeeld in 10 groepen van elk 10 elementen, waarbij per groep de elementen een zelfde, maar de elementen van de verschillende groepen een andere kleur bezitten, leent het instructiemateriaal zich te worden gebruikt als wat zou kunnen worden genoemd een driedimensionaal tel raam. In deze 25 vorm is het instruct!emiddel derhalve een hulpmiddel bij het leren rekenen van kinderen. Ook leent het instruct!emiddel volgens de uitvinding zich om er letters of figuren mee te maken en is ook bij een dergelijke toepassing voor kinderen een leermiddel.In combination of 100 of the boT-shaped elements, divided into 10 groups of 10 elements each, in which the elements of each group are the same, but the elements of the different groups have a different color, the instruction material lends itself to be used as what could are called a three-dimensional counting window. In this form, the instruction means is therefore an aid in teaching children to calculate. The instructional means according to the invention is also suitable for making letters or figures and is also a learning aid in such an application for children.

De tot het speel- en instruct!emiddel volgens de uitvinding behorende elementen zijn alle aktief magnetisch en kunnen door keuze van de aard van het materiaal waaruit de bekleding van de magnetische kern wordt vervaardigd, uitgevoerd zijn als overwegend "noordpolige", "zuidpolige" of "noord-en-zuid polige" elementen.The elements which are part of the playing and instructional means according to the invention are all active magnetic and, depending on the nature of the material from which the coating of the magnetic core is made, can be designed as predominantly "north pole", "south pole" or "north and south pole" elements.

De diameter van de bol vormige elementen is niet kritisch en 8302356 -5- kan afhankelijk van het doel waarvoor de elementen worden gebruikt 0,5-7 cm. bedragen. Desgewenst echter kunnen kleinere of grotere diameters worden aangehouden.The diameter of the spherical elements is not critical and 8302356 -5- can be 0.5-7 cm depending on the purpose for which the elements are used. amounts. If desired, however, smaller or larger diameters can be used.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening die een 5 uitvoeringsvoorbeeld van een element volgens de uitvinding toont nader toegelicht.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which shows an exemplary embodiment of an element according to the invention.

In de tekening toont figuur 1 een doorsnede door het middelpunt van eenbol vormig element volgens de uitvinding, dat zodanig is opgesteld, dat de staaf-10 vormige magneet verticaal is; figuur 2 in aanzicht een strook als construct!e-element uit Perspex, voorzien van organen voor onderlinge koppeling van de stroken met behulp van de bolvormige elementen; figuur 3 een bouwsel onder toepassing van stroken uit ver-15 schillende lengte van het in figuur 2 getoonde type.In the drawing, Figure 1 shows a section through the center of a spherical element according to the invention, which is arranged such that the rod-shaped magnet is vertical; Figure 2 is a view in elevation of a strip as a structural element from Perspex, provided with members for coupling the strips together by means of the spherical elements; Figure 3 shows a structure using strips of different lengths of the type shown in figure 2.

Door 1 en 2 zijn twee halve-bolvormige schalen aangegeven, vervaardigd uit polyetheen waarbij deze beide schalen dezelfde of verschillende kleuren kunnen hebben.1 and 2 indicate two hemispherical shells made of polyethylene, both shells having the same or different colors.

De schalen 1 resp. 2 dragen inwendig ringvormige uitsteeksels 20 3 en 4 die een geheel vormen met de respectieve schalen 1 en 2 en die bij het samenstellen van de schalen 1 en 2 tot het gerede bol vormige element 5 in samenwerking een kamer 6 afschermen waarbinnen de cilindrische staafvormige magneet 7 is aangebracht. Dwars- en hoogteafmeting van kamer 6 zijn groter dan de overeenkomstige afmetingen van de magneet, 25 De schalen 1, 2 zijn hecht met elkaar verbonden via een langs de omtrek van de elkaar rakende randen van de ringvormige uitsteeksels 3 en 4 ultrasonoor gelegde 1asverbinding.The scales 1 resp. 2 internally bear annular projections 20 and 4 which are integral with the respective shells 1 and 2 and which, when assembling the shells 1 and 2 into the finished spherical element 5, shield a chamber 6 within which the cylindrical rod-shaped magnet 7 has been applied. Transverse and height dimensions of chamber 6 are larger than the corresponding dimensions of the magnet. The shells 1, 2 are bonded tightly together via an ultrasonically laid shaft joint along the periphery of the tangent edges of the annular projections 3 and 4.

De in figuur 2 en figuur 3 getoonde stroken 8 zijn vervaardigd uit Perspex. Ter onderlinge koppeling van de stroken 8 tot bouwsels, 30 waarvan in figuur 3 een voorbeeld is getoond, zijn de stroken 8 aan weerszijden en op de overeenkomstige plaatsen voorzien van kuilen 9, In plaats van kuilen kan men ook gaten aanbrengen zoals bij wijze van voorbeeld door 11 is aangegeven, resp. kan het middendeel van de kuilen van een doorlopend gat zijn voorzien zoals eveneens bij wijze van voor- 8302356 -6- beeld door 10 is weergegeven.The strips 8 shown in figure 2 and figure 3 are made of Perspex. For the purpose of coupling the strips 8 to structures, 30 of which an example is shown, the strips 8 are provided on both sides and in corresponding places with holes 9. Instead of holes, holes can also be provided as for example. is indicated by 11, resp. the center part of the pits can be provided with a through hole, as also shown by 10 by way of example.

Voor het koppelen van de stroken tot bouwsels met behulp van de magnetische bolvormige elementen worden deze op de in figuur 3 getoonde wijze in de kuilen 9 geplaatst waarbij de strook onder invloed van de 5 tussen de bolvormige elementen werkzame magnetische aantrekkingskracht door deze elementen wordt vastgeklemd.For coupling the strips to structures by means of the magnetic spherical elements, these are placed in the pits 9 in the manner shown in figure 3, the strip being clamped by these elements under the influence of the magnetic attraction acting between the spherical elements.

Zoals in figuuur 3 is getoond is voor een bol vormig element en een kuil een gelijke kromtestraal gekozen. Hierdoor is het tegengaan van een zijwaartse verschuiving van de stroken in een bouwsel ten op-10 zichte van elkaar beter gewaarborgd. Dit effect kan nog worden versterkt door het uitwendige oppervlak van de bol vormige elementen en het oppervlak van de kuilen ruw te maken.As shown in figure 3, an equal radius of curvature has been chosen for a spherical element and a pit. As a result, counteracting a lateral displacement of the strips in a structure relative to each other is better guaranteed. This effect can be further enhanced by roughening the exterior surface of the spherical elements and the surface of the pits.

Teneinde op eenvoudige wijze hoekverbindingen te kunnen maken kunnen de strook- of plaatvormige elementen worden voorzien van omge-15 zette randen met een voldoende breedte voor het daarin aanbrengen van de koppelingskuilen 9, of kunnen een gebogen vorm bezitten.In order to be able to make corner joints in a simple manner, the strip or plate-shaped elements can be provided with flanged edges of sufficient width for arranging the coupling pits 9 therein, or they can have a curved shape.

Uiteraard kunnen aan het speel- en instructiemiddel zoals in het vorenstaande is besproken en in de tekening is getoond wijzigingen worden aangebracht zonder dat men het kader van de uitvinding verlaat, ψ 8302356Naturally, changes can be made to the playing and instructional means as discussed above and shown in the drawing without departing from the scope of the invention, 30 8302356

Claims

1. Play and instructional device based on spherical elements, each element being an assembly of a hollow, spherical casing, made of a non-magnetizable material, in particular a plastic material, and a permanent rod-shaped element positioned within the casing magnet with curved end faces analogous to the bbl-shaped envelope, characterized in that the weight of the non-magnetic material incorporated in the spherical element is minimized relative to the magnetic strength of the rod-shaped magnet.

2. Playing and instructional means according to claim 1, wherein within the BD-shaped casing there are provided postioning means for the rod-shaped magnet connected to the casing, characterized in that within the casing the rod-shaped magnet in axial and radial direction over a diameter relative to the diameter. of the spherical casing has a minor distance of freedom of movement.

3. Playing and instructional means according to claim 2, wherein the casing is formed of two interconnected hemispherical parts, characterized in that within the spherical casing the positioning means are rotationally symmetrical about the perpendicular to the partial surface of the hemispherical parts is a center-arranged chamber.

4. Play and instruction means according to claim 3, characterized in that the magnet is a straight circular cylinder and the chamber has an annular radial cross-section and is made of the plastic material used for the spherical casing.

5. Play and instruction means as claimed in claims 1-4, characterized in that the means is an assembly of the spherical element and construction elements made of non-magnetizable plate material, which are provided with tie elements. depressions and / or holes spaced equal to or a multiple of the diameter of the spherical element and the holes having a diameter sufficiently small that either side of the strip-or plate-shaped element is in the same hole placed spherical elements do not touch each other.

6. Play and instruction means according to claim 5, characterized in that the structural elements made from the sheet material have a curved or non-curved surface and / or are provided with a bent edge.

7. A spherical casing of plastic material comprising and a magnetic field-containing element for use in the playing and instructional device according to claims 1-6. 8302356