WO2021121683A1 - Vorrichtung für ein geduld- und/oder gedankenspiel - Google Patents

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WO2021121683A1
WO2021121683A1 PCT/EP2020/073233 EP2020073233W WO2021121683A1 WO 2021121683 A1 WO2021121683 A1 WO 2021121683A1 EP 2020073233 W EP2020073233 W EP 2020073233W WO 2021121683 A1 WO2021121683 A1 WO 2021121683A1
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spherical
bodies
coupling
ball device
plane
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PCT/EP2020/073233
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Torsten ALTRICHTER-HERZBERG
Original Assignee
Altrichter Herzberg Torsten
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    • A63F9/0803—Two-dimensional puzzles with slideable or rotatable elements or groups of elements, the main configuration remaining unchanged
    • A63F9/0819—Two-dimensional puzzles with slideable or rotatable elements or groups of elements, the main configuration remaining unchanged with rotatable non-concentric discs, e.g. gear games

Definitions

  • the present invention relates to a device for a puzzle and / or mental game and a device for performing a puzzle and / or mental game.
  • Rubik's Cube is a rotating puzzle that is divided into three layers in height, width and depth. The layers can each be rotated by 90 ° rotations around their respective spatial axis.
  • the sides of the Rubik's Cube that are visible from the outside are each formed by nine stones of the same size. Colored areas are applied to the sides of the stones that are visible from the outside, or the stones themselves are colored.
  • the individual stones are arranged in such a way that each side of the cube has a uniform color that is different from the color of the other side.
  • the goal is usually to return the throw to the home position after turning the sides to a random position.
  • There are strategies for solving the Rubik's Cube so that it is usually possible to move the Rubik's Cube to its basic position with just a few moves. For a user of the Rubik's Cube, this is therefore usually an entertaining occupation.
  • the aforementioned object is achieved by a ball device for a game of patience and / or thought, comprising at least one first spherical plane and a second spherical plane, each formed by at least two spherical bodies, the spherical bodies of the first spherical plane being coupled to one another in such a way that a rotation of a spherical body of the first spherical plane causes a rotation of the further spherical body or bodies of the first spherical plane and the spherical body or bodies of the second spherical plane not encompassed by the first spherical plane experiences or experience essentially no rotation, the spherical bodies each having at least one identification and being able to be arranged in such a way that the identifications of the spherical bodies of a side surface of the spherical device are the same.
  • the spherical bodies are arranged on the spherical device in particular in such a way that they can execute rotary movements.
  • the spherical bodies are arranged in particular in such a way that they can essentially not perform any translational movements.
  • the center points of the spherical bodies are preferably arranged in a stationary manner, in particular to one another.
  • the first spherical plane and the second spherical plane can be arranged in such a way that spherical plane orthogonals of these two spherical planes are aligned orthogonally to one another.
  • a single spherical body can be assigned to the first spherical plane and the second spherical plane.
  • the spherical bodies of the second spherical plane are coupled to one another in such a way that a rotation of a spherical body of the second spherical plane causes a rotation of the further spherical body or bodies of the second spherical plane and the spherical body or bodies of the first spherical plane and not encompassed by the second spherical plane possibly one, several or every further spherical plane experiences or experiences essentially no rotation.
  • the spherical bodies preferably each have the same radius. It is preferred that the spherical bodies of a spherical plane are arranged in such a way that their center points are arranged in a square.
  • Such a ball device for a game of patience and / or thought enables a user to arrange the ball bodies of the ball device in such a way that any side surfaces of the ball device have the same identification, in particular if the spherical bodies, as will be explained in more detail below, have the same identification .
  • This functionality is made possible by skillfully rotating the spherical bodies in different directions of rotation.
  • a preferred embodiment of the ball device is characterized in that the ball bodies each have two double grooves, the double grooves each being arranged essentially at a 90 ° angle to one another. Furthermore, it is preferred that the spherical bodies each have three double grooves, the double grooves each being arranged essentially at a 90 ° angle to one another. In a further preferred embodiment, it is provided that the grooves of the double grooves intersect in each case in intersection areas.
  • the double grooves in particular comprise two grooves running parallel to one another.
  • each of the spherical bodies has an equatorial double groove and a vertical double groove.
  • each spherical body has two vertical double grooves.
  • the arrangement of the two or three double grooves at a 90 ° angle to one another means in particular that each double groove encloses an essentially 90 ° angle with a further double groove.
  • the double equator groove comprises two parallel, spaced apart grooves which are equidistantly spaced from an equator of the respective spherical body.
  • intersection areas are located adjacent to the intersection of two double grooves.
  • the point of intersection of two double grooves is to be understood in particular as an area in which the points of intersection of the individual four grooves are located of the two double grooves. This area is also referred to below as the intersection area.
  • the identifications are arranged in the intersection areas.
  • the identifications for each spherical body can be designed essentially the same.
  • the markings are each arranged between the grooves of the double grooves that intersect in the intersection area.
  • the identifications can also be arranged in an area adjoining the intersection area, preferably additionally.
  • the ball device comprises at least one coupling unit, preferably three coupling units, which is or are designed for positioning at least one spherical body. It is also preferred that the at least one coupling unit has at least two guide pegs that can be arranged in one of the double grooves on a first side and a positioning axis on a second side facing away from the first side.
  • the positioning axis preferably holds the coupling unit in a position, which can be moved in a rotational manner about the positioning axis.
  • the arrangement of the sliding pegs within one of the double grooves of a spherical body makes it possible for the spherical body to be rotatable only along the double groove. A change in the direction of rotation is only possible in an intersection area, since there the guide pegs can be guided from one double groove into another double groove.
  • the distal cross section of the guide pegs preferably has a geometry corresponding to the cross section of the grooves of the double grooves.
  • the positioning of the at least one spherical body by the at least one coupling unit means in particular that the spherical body can be moved in a rotational manner, but is essentially fixed in a translational manner. It is particularly preferred that two, more or all of the spherical bodies are positioned by one, two or three coupling units. It is particularly preferred that the spherical bodies of Coupling units are positioned such that the coupling units are not arranged on the outer sides of the spherical bodies. In a further preferred embodiment variant of the ball device, it is provided that the coupling units have a curved body from which the guide pins and the positioning axis protrude.
  • the guide pegs protrude from a concave side and the positioning axis protrude from a convex side of the curved body.
  • the concave side has a coupling radius which essentially corresponds to a spherical body radius.
  • the guide pegs protrude on a concave side and the positioning axis protrude on a side arranged opposite the concave side, wherein the side arranged opposite the concave side can have different geometries, including being flat.
  • the coupling radius can also be larger than the spherical body radius.
  • the guide pegs and the positioning axis preferably protrude in substantially opposite directions.
  • At least one coupling unit has a first fixing element on the concave side in a central section, which is arranged and designed to interact with a second fixing element arranged on a corresponding ball body in such a way that the ball body can be locked in place is.
  • the first and / or the second fixing element can not be designed as a physical element, but for example also as a recess. It can be preferred that the first fixing element is designed such that it can cantilever from the concave side. Cantilever means in particular that the first fixing element is arranged so as to be movable to and fro in the direction of a surface orthogonal of the concave side.
  • the second fixing element as a depression and / or a recess, in particular in one of the Intersection areas, is formed. A center point of the depression is preferably arranged at the same position as a center point of the square formed in this intersection area through the four individual grooves, the double grooves intersecting in the intersection area.
  • each spherical body has a second fixing element in two or more intersection areas.
  • the central section of the concave side is to be understood in particular as a section which is essentially at the same distance from an outer edge of the coupling unit in all directions.
  • the first fixing element is designed to be cantilevered from the concave side and the second fixing element is designed as a recess so that the cantilevered first fixing element can be guided into the recess, in particular by the first fixing element, as follows will be explained in more detail, is mounted with a spring. This enables the spherical body to snap into place in corresponding positions, namely in particular where a change in direction, namely in intersection areas, is possible.
  • the first fixing element is mounted elastically, in particular by means of a spring.
  • the first fixing element is designed spherically and is arranged rotatably in such a way that the first spherical fixing element can rotate along a surface of one of the spherical bodies.
  • Another preferred embodiment variant of the ball device is characterized in that the at least one coupling unit is designed to be rotationally symmetrical with respect to the positioning axis.
  • the guide pegs are essentially hemispherical, at least in sections. It is it is particularly preferred that a distal section of the guide pin is designed to be hemispherical in order to act with this hemispherical section at least partially in one of the grooves of a double groove.
  • each two guide pegs are arranged in a square, with each two guide pegs preferably having a peg spacing that essentially corresponds to the distance between two grooves of the double grooves. It is particularly preferred that the distance between the two grooves is designed to be the same for all double grooves.
  • the ball device comprises a basic structure on which the at least one coupling unit is rotatably arranged with the positioning axis, the at least one coupling unit and the corresponding spherical body being arranged and designed in such a way that the spherical body is only along the double grooves is arranged movably.
  • At least two, preferably three, coupling units are rotationally coupled to one another with a synchronizing unit, with preferably all spherical bodies of a spherical plane being rotationally coupled to one another by coupling coupling units.
  • two or more of the coupling units have a coupling section, and preferably the coupling sections of two coupling units are coupled to the synchronization unit.
  • each spherical body is positioned by four coupling units and that three of these coupling units have a coupling section.
  • the coupling sections of two coupling units, in particular four coupling units are coupled by means of the synchronization unit, in particular those of a spherical plane.
  • At least one of the coupling sections is designed to be toothed.
  • the synchronization unit is designed as a toothed belt and / or as a chain unit and / or as a worm shaft.
  • the coupling sections each have a looping circumference
  • the coupling sections of different coupling units of a spherical plane have the same size looping circumferences
  • / or the coupling sections of different coupling units of two different spherical planes have looping circumferences of different sizes. This corresponding training ensures that there is no contact between the synchronization units during operation.
  • the ball device comprises three or more spherical planes, in particular six or nine spherical planes.
  • Six spherical planes arise, for example, in a spherical device with four spherical bodies.
  • one, two, several or all spherical planes are formed from four, eight or nine spherical bodies, and preferably three spherical planes are formed from eight spherical bodies and six spherical planes are formed from nine spherical bodies.
  • the at least two spherical bodies of the first spherical plane and / or the second spherical plane are rotationally coupled to one another with a coupling body.
  • the coupling body is preferably arranged in a translationally fixed and / or rotatable manner on the ball device.
  • the coupling body is preferably arranged on the basic structure.
  • the object mentioned at the beginning is achieved by a system for data processing for executing a patience and / or mental game, with storage means for storing a digital image of the ball device according to one of the embodiment variants described above, application means for rotating a digital image the spherical bodies which can be operated by a user, and execution means for executing the digital image of the device for changing a displayed image, based on the rotation by the application means.
  • the present invention also relates to a device for a puzzle and / or mental game and a device for performing a puzzle and / or mental game.
  • the object mentioned at the beginning is achieved by a device for patience and / or mental game, with at least two adjacent spherical bodies, the spherical bodies being arranged essentially translationally fixed and rotatable on a basic structure, at least one essentially translationally coupling body which is fixedly and rotatably arranged on the basic structure and which couples the two adjacent spherical bodies to one another in a rotational manner, wherein the coupling body is arranged to move in one of two, preferably three, circumferentially extending spherical grooves of the adjacent spherical bodies, and wherein the spherical bodies have referencing means, wherein the spherical bodies have at least one matching referencing means.
  • the referencing means are preferably arranged adjacent to the intersection points of the ball grooves.
  • the device has a plurality of spherical bodies, with only the adjacent spherical bodies which are in a plane with the rotational movement rotating due to the ball grooves and the possibly arranged rotary element.
  • the device has six sides.
  • the referencing means of the spherical bodies are furthermore arranged in particular in such a way that each side can have one type of referencing means.
  • the goal is then to operate the device in such a way that each page has only one type of referencing means.
  • the complexity of the solution is high.
  • the number of possible positions of the spherical bodies and the referencing means is many times greater than in the case of the Rubik's cube mentioned at the beginning.
  • the at least two adjacent spherical bodies are essentially fixed in a translatory manner.
  • Translationally fixed means in particular arranged fixedly relative to one another.
  • the two adjacent spherical bodies can, for example, each have a center point, with no relative movement taking place between the center points of the spherical bodies during use of the device. Even if more than two spherical bodies are provided, it is preferred that the respective center points are essentially immovable relative to one another.
  • the spherical bodies are arranged in particular in such a way that surfaces of two adjacent spherical bodies are spaced from one another.
  • the distance between two groove bottoms of ball grooves of adjacent spherical bodies preferably corresponds essentially to the diameter of the coupling body.
  • the spherical bodies are also rotatably arranged on the basic structure. This means, in particular, that the spherical bodies can in principle be moved rotationally around their centers as desired. This fundamental rotational freedom is limited by the coupling body and the ball grooves.
  • the coupling body runs within the spherical grooves of the spherical bodies, so that the spherical bodies only in the planes of the spherical grooves are rotatable. A change in the plane of rotation of the spherical bodies is therefore only possible when the coupling body reaches an intersection of the spherical grooves.
  • the ball grooves run around the circumference of the ball bodies. On the circumferential side means in particular that these extend along a great circle of the spherical body. Less the groove depth, the extent of the ball grooves is preferably the maximum circumference of the spherical bodies.
  • the spherical bodies, the coupling body and the ball grooves are in particular arranged and designed to form a frictional connection. Because of this frictional connection, the rotational movement of a spherical body is transmitted to the respective adjacent spherical body by means of the coupling body. This transmission takes place, among other things, through friction forces.
  • the device in particular the spherical bodies, the coupling bodies and the spherical grooves are furthermore arranged and designed in such a way that more than one further spherical body can also be driven in rotation by means of the movement of a spherical body. This occurs in particular when the spherical body to be rotated has more than one adjacent spherical body.
  • a rotation of a first spherical body in a vertical plane of rotation leads in particular to the fact that the further spherical bodies, which are located in the same vertical spherical plane as the first spherical body, are also rotated.
  • the spherical bodies in the other vertical spherical planes and the spherical bodies in the horizontal spherical planes that are not in the vertical spherical plane of the first spherical body are not rotated.
  • a rotation of the first spherical body in a horizontal plane of rotation leads in particular to the fact that the further spherical bodies, which are located in the same horizontal spherical plane as the first spherical body, are also rotated.
  • the spherical bodies in the other horizontal spherical planes and the spherical bodies in the vertical spherical planes that are not located in the horizontal spherical plane of the first spherical body are not rotate
  • the referencing means can have different designs. It is particularly preferred that each spherical body per intersection of the Ball grooves having a referencing means, the two or more referencing means being distinguishable from one another. In the case of two ball grooves, it is therefore preferred that each ball body has two distinguishable referencing means. In the case of three ball grooves, it is preferred that the ball bodies have six distinguishable referencing means.
  • the referencing means can be of different types.
  • the referencing means have referencing elements and / or referencing fields or are designed as these.
  • the referencing element can be formed, for example, by a magnetic code or a color code. It is particularly preferred in the case of two ball grooves that each spherical body has a first point of intersection and a second point of intersection, a first referencing means being arranged at the first point of intersection and a second referencing means being arranged at the second point of intersection.
  • the spherical body has a first point of intersection, a second point of intersection, a third point of intersection, a fourth point of intersection, a fifth point of intersection and a sixth point of intersection, with a first referencing means a second referencing means at the second intersection, a third referencing means at the third intersection, a fourth referencing means at the fourth intersection, a fifth referencing means at the fifth intersection and a sixth referencing means at the sixth intersection, the aforementioned referencing means each from one another are distinguishable.
  • the device has four or more ball grooves. Because of the four or more ball grooves, the solution space is enlarged, making it difficult to find a solution.
  • each spherical body has a first spherical plane and one orthogonal to the first Second spherical plane aligned with the spherical plane forms, the spherical bodies and the coupling bodies are arranged in such a way that a first rotation of a spherical body in the first spherical plane causes a rotation of the further spherical bodies of the first spherical plane and a second rotation of the spherical body in the second spherical plane causes a rotation of the further spherical bodies the second spherical plane causes.
  • the first rotation of one of the spherical bodies in the first spherical plane means in particular that an axis of rotation is oriented orthogonally to the first spherical plane.
  • the spherical bodies can only be rotated along the ball groove, that is to say in particular in the plane that is spanned by the ball groove through the circumferential course.
  • the direction of rotation of the spherical body can be changed by moving the coupling body into the other ball groove.
  • the device comprises: two first spherical planes and two second spherical planes with a total of eight spherical bodies.
  • the device has three first spherical planes and three second spherical planes, two spherical planes each having nine spherical bodies and one spherical plane each having eight spherical bodies.
  • the device has six sides. Each of the six sides is formed by nine spherical bodies.
  • the middle plane preferably has an empty space in the middle, so that it can have eight spherical bodies. The space can be used, for example, to arrange the control unit explained below.
  • the referencing means of a spherical body differ from one another and that each spherical body has the same referencing means.
  • each spherical body has the same distinguishable referencing means, skilful rotation of the individual spherical bodies enables each side of the device to have the same referencing means. This can be the aim of dealing with the device.
  • the referencing means can for example be color elements and / or magnetic codes.
  • the referencing means can also be designed as light-emitting diodes or as electrical signals.
  • the referencing means are arranged in such a way that the spherical bodies can have the same referencing means at least one spherical plane visible from the outside, in particular a side surface of the device. This can be achieved, for example, by arranging the same referencing means on one side of the device when the spherical bodies are in a corresponding position. This can, for example, be a specific magnetic code or a color, for example red.
  • the device is characterized in that at least one of the ball grooves has a damping element, the damping element preferably having a thickness profile along the ball groove, the thickness in a first groove area adjacent to an intersection being less than in a second Groove area between two first groove areas.
  • the thickness of the damping element has a steadily and / or discretely increasing thickness starting from an intersection point, has a high point between two intersection points and then again has a decreasing thickness towards the next intersection point.
  • the damping element can for example be designed as a plastic insert.
  • the damping element has the advantage that when the spherical body rotates from one point of intersection to the next point of intersection, a slight resistance arises, in particular up to the high point of the damping element, with the coupling body moving when the high point is exceeded by the damping element towards the nearest point of intersection.
  • a preferred development of the device is characterized in that it comprises at least one rotary element which is arranged in the area of one of the intersection points.
  • a rotation of one of the spherical bodies should only cause the rotation of further spherical bodies in a spherical plane.
  • the rotation of a spherical body should cause the rotation of the further spherical bodies in a first spherical plane, but not a rotation of the spherical bodies in the second spherical plane.
  • the rotary element is provided so that essentially no energy is transmitted to spherical bodies that are not located in the plane of rotation of the rotated spherical body.
  • the rotary element can for example be designed as a rubberized disk.
  • a surface of at least one spherical body has recesses. Better feel is made possible by recesses on the surface of the spherical body.
  • a user of the device may not be able to apply the required torque to a spherical body for rotating the spherical body in the corresponding spherical plane.
  • the recesses can be produced, for example, by sandblasting, milling, drilling or reshaping.
  • the recesses are preferably designed in such a way that they correspond to the bearings explained below. This means in particular that the mounting of the spherical bodies is not adversely affected by the recesses on the surface.
  • the device is characterized in that at least one of the spherical bodies consists of glass or comprises glass, and / or the basic structure consists of metal and / or plastic, in particular acrylic glass, or metal and / or plastic, in particular acrylic glass, includes.
  • the spherical bodies can consist of metal and / or plastic or comprise metal and / or plastic.
  • the basic structure has two bearings for at least one spherical body, the bearings preferably supporting the spherical body on opposite sides of the spherical body.
  • the bearings for the at least one spherical body can be designed, for example, as ball bearings or as plain bearings.
  • the coupling body is spherical and preferably has a diameter that is many times smaller than the diameter of the spherical body. It is particularly preferred that the spherical bodies have essentially the same diameter.
  • the spherical bodies are preferably designed spherically.
  • the device comprises a control unit which is set up to detect a position of the referencing means, in particular relative to the basic structure and / or the vacancy, and to make it available to a user terminal.
  • the device preferably comprises sensors for detecting the position of the spherical bodies and / or the referencing means.
  • the control unit can in particular be coupled with the user terminal for signaling purposes, for which a connection unit can be provided, for example.
  • the signaling coupling of the control unit with the user terminal is designed to transmit the position data which represent the positions of the referencing means.
  • a program can run on the user terminal that supports the user of the device.
  • the program of the user terminal can inform the user of a preferred move, in particular a preferred rotation of a spherical body, so that the release of the device is simplified for the user.
  • the above-mentioned object is achieved by a device for performing a puzzle and / or mental game, with storage means for storing a digital image of the device according to one of the embodiment variants described above, application means for rotating a digital image of the Spherical bodies which can be operated by a user, and execution means for executing the digital image of the device for changing a displayed image, based on the rotation by the application means.
  • storage means for storing a digital image of the device according to one of the embodiment variants described above
  • application means for rotating a digital image of the Spherical bodies which can be operated by a user
  • execution means for executing the digital image of the device for changing a displayed image, based on the rotation by the application means.
  • FIG. 1 a schematic, three-dimensional view of an exemplary embodiment of a device
  • FIG. 2 a schematic, two-dimensional view of an exemplary embodiment of a first spherical plane
  • FIG. 3 a schematic, three-dimensional detailed view of the device from FIG. 1;
  • FIG. 4 a schematic, two-dimensional view of an exemplary embodiment of a spherical body
  • FIGS. 5a, b schematic, three-dimensional views of exemplary embodiments of spherical bodies
  • FIG. 6 a schematic, two-dimensional view of exemplary ball grooves
  • FIGS. 7a, b schematic, two-dimensional views of an exemplary embodiment of a damping element
  • FIG. 8 a schematic, three-dimensional view of an exemplary embodiment of a spherical body
  • FIG. 9 a schematic, two-dimensional view of an exemplary embodiment of a coupling unit
  • FIG. 10 a further view of the coupling unit shown in FIG. 9;
  • FIG. 11 a schematic, three-dimensional view of an exemplary
  • FIG. 12 a schematic, three-dimensional view of an exemplary
  • Embodiment of a ball device Embodiment of a ball device.
  • Figure 1 shows a device 1 for a game of patience and / or thought.
  • the device comprises a plurality of partially adjacent spherical bodies 4, 6, the spherical bodies 4, 6 being arranged essentially translationally fixed on a basic frame 2.
  • two adjacent spherical bodies 4, 6 are rotationally coupled to one another by means of a coupling body 12 which is arranged essentially in a translationally fixed and rotatable manner on the basic structure 2.
  • the coupling body 12 is arranged to move in one of two, preferably three, circumferentially extending spherical grooves 32, 34, 36 of the adjacent spherical bodies 4, 6.
  • Referencing means in the form of referencing fields 20-28 are arranged adjacent to the intersection points 38-42 of the ball grooves 32-36.
  • the device 1 comprises three first spherical planes 16 arranged one above the other and three second spherical planes 18 arranged next to one another.
  • the first spherical planes 16 are aligned horizontally.
  • the second spherical planes 18 are aligned vertically.
  • the first spherical planes 16 can also be aligned vertically and the second spherical planes 18 can be aligned horizontally. It is essential for understanding that the first spherical planes 16 are aligned orthogonally to the second spherical planes 18.
  • the device 1 has six sides. Each of the sides of the device 1 is formed by nine spherical bodies 4, 6.
  • the middle first and second spherical planes preferably each have eight spherical bodies, since there can be a void inside the device 1.
  • FIG. 2 the mechanism of spherical bodies 4, 6 and coupling body 12 is shown.
  • the coupling body 12 is arranged between two adjacent spherical bodies 4, 6.
  • the spherical bodies 4, 6 are arranged essentially translationally fixed on the basic frame 2 by means of bearings 8, 10.
  • the spherical bodies 4, 6 each have ball grooves 7, 36.
  • the coupling bodies 12 can be arranged in these ball grooves 7, 36 and moved relative to the surface of the spherical body 4, 6.
  • the spherical body 4 is moved in the first direction of rotation 14, this movement is transmitted to the coupling body 12 and from the coupling body 12 to the spherical body 6.
  • the rotational movement is also transmitted from the second spherical body 6 to adjacent spherical bodies.
  • FIG. 3 a three-dimensional representation of the partially illustrated basic structure 2 is shown.
  • the arrangement of the bearings 8, 10 with which the spherical bodies 4, 6 are mounted is shown here.
  • parts of the basic structure 2 are shown which have the coupling bodies 12.
  • the first spherical body 4 shown in Figure 4 comprises a first referencing field 20, a second referencing field 22, a third referencing field 24, a fourth referencing field 26, a fifth referencing field 28 and a sixth referencing field arranged on the back of the first spherical body 4, not shown.
  • Each referencing field 20-28 can have a sub-referencing 30.
  • the sub-referencing 30 shows a user the arrangement of the remaining referencing fields 20-28 on the rear side and on the sides of the spherical body 4.
  • FIGS. 5a, b the specific designs of the first spherical body 4 with the ball grooves 32, 36, 38 are shown.
  • the first spherical body 4 has the equatorial ball groove 36.
  • the first spherical body 4 has two longitude spherical grooves 32, 34.
  • the equatorial ball groove 36 is distinguished in particular by the fact that it has exactly two points of intersection with every other ball groove 32, 34.
  • the longitude spherical grooves 32, 34 are characterized in that they each have an intersection point at a first pole and a further intersection point at a second pole. In particular in FIGS.
  • a circumferentially extending ball groove in the sense of the present description is in particular such a ball groove which in its circumference essentially corresponds to the circumference of the spherical bodies 4, 6.
  • Latitude grooves that do not correspond to the circumference of the spherical bodies 4, 6 are essentially not to be understood as a circumferentially extending spherical groove.
  • a section of the spherical body 4 is shown in FIG. In particular, ball grooves 32, 34 and 36 are shown.
  • a rotary element 44, 46 is arranged at each of the interfaces 40, 42 of the ball grooves 32-36. The rotating elements 44, 46 avoid the transmission of torque through point contact.
  • a damping element 54 is shown in FIGS. 7a, b.
  • the damping element 54 is arranged here, for example, in the first ball groove 32.
  • the first ball groove 32 has a first groove area 48, 50 which adjoins intersection points. Between the first groove areas 48, 50 is a second groove area 52 arranged.
  • the damping element 54 has a greater thickness in the region of the second groove region 52 than in the first groove regions 48, 50.
  • FIG. 8 shows a third spherical body 100 with a first double groove 102, a second double groove 108 and a third double groove 110.
  • the double grooves 102, 108, 110 are each formed by individual grooves, as exemplified for the first double groove 102 with the first single groove 104 and the second single groove 106 is shown.
  • the spherical body 100 also has a total of six identifications, of which the first identification 112, the second identification 114, the third identification 116 and the fourth identification 118 are shown.
  • the double grooves 102, 108, 110 each intersect in an intersection area 120.
  • a second fixing element 122 is arranged in the form of a depression.
  • a first coupling unit 200 corresponding to the third spherical body 100 is shown in FIG.
  • the first coupling unit 200 comprises a first sliding pin 202, a second sliding pin 204, a third sliding pin 206 and a fourth sliding pin 208.
  • the sliding pins 202-208 protrude on a concave side 210 of the first coupling unit 200.
  • the guide pegs 202-208 are arranged in a square, with three guide pegs each having a peg spacing which essentially corresponds to the distance between two grooves 104, 106 of a double groove 102, 108, 110.
  • a first fixing element 212 is also arranged, which protrudes in the same direction as the guide pegs 202-208.
  • the convex side 214 arranged opposite the concave side 210 is shown.
  • a positioning axis 216 protrudes in the middle of the convex side 214.
  • the first coupling unit 200 is designed to be essentially rotationally symmetrical about a virtual axis formed by the positioning axis.
  • About the positioning axis 216 around a coupling section 218 is provided which has a toothing 220.
  • FIG. 11 shows the spherical body 100 with the first coupling unit 200, a second coupling unit 222, a third coupling unit 224 and a fourth coupling unit 226.
  • first coupling unit 200, the third coupling unit 224 and the fourth coupling unit 226 have a coupling section with a toothing.
  • the second coupling unit 222 does not have a coupling section with a toothing.
  • the second coupling unit 222 is provided in particular in order to position the spherical body 100 on a framework 136 shown in FIG.
  • the second coupling unit 222 is arranged in such a way that it faces an outer side of the ball device 300.
  • the spherical device 300 shown in FIG. 12 has a fourth spherical body 124, a fifth spherical body 126, a sixth spherical body 128, a seventh spherical body 130, an eighth spherical body 132 and a ninth spherical body 134.
  • the spherical device 300 has a further spherical body which is covered behind the spherical bodies 100, 124-134 shown.
  • the spherical bodies 100, 124, 126, 128 form a first spherical plane 302.
  • the spherical bodies 124, 126, 132, 134 form a second spherical plane 304. Furthermore, the spherical bodies 100, 124, 130, 132 form a further spherical plane.
  • the ball device thus has a total of six ball planes.
  • the framework 300 has vertical and horizontal arms, the horizontal arms extending in a first direction and in a second direction oriented orthogonally to the first direction.
  • the coupling units are rotatably and rotatably fixed to the arms.
  • the coupling units facing the interior of the ball device 300 each have a coupling section and a toothing.
  • the coupling sections of coupling units of a single spherical plane are coupled to one another by means of synchronizing units 138-148.
  • the Synchronizing units 138-148 are each designed as toothed belts which loop around the coupling sections of the coupling units at about 90 °.
  • Spherical bodies of the other spherical planes experience essentially no rotation. If, for example, the spherical body 100 is rotated horizontally, only the spherical bodies 124, 126, 128 experience a rotary movement about their vertical axis. The further spherical bodies 130, 132, 134 experience no rotational movement. This is due to the fact that the spherical bodies 100, 124, 126, 128 are coupled to one another with the synchronizing unit 138.
  • the coupling of the spherical bodies 100, 124, 126, 128 with the spherical bodies 130, 132, 134 is not effective when the spherical body 100 rotates horizontally about its vertical axis, since the coupling units, for example the coupling unit 200, with the guide pins in the equatorial double groove of the Spherical body 100 slides.
  • the coupling units for example the coupling unit 200
  • first spherical plane 18 second spherical plane 20-28 referencing field 30 sub-referencing 32 first spherical groove 34 second spherical groove 36 third spherical groove

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel sowie eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kugelvorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel, umfassend mindestens eine erste Kugelebene (302) und eine zweite Kugelebene (304), die jeweils von mindestens zwei Kugelkörpern (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) ausgebildet sind, wobei die Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) der ersten Kugelebene (302) derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Drehung eines Kugelkörpers (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) der ersten Kugelebene (302) eine Rotation des oder der weiteren Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) der ersten Kugelebene (302) bewirkt und der oder die nicht von der ersten Kugelebene (302) umfassten Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) der zweiten Kugelebene (304) im Wesentlichen keine Rotation erfährt bzw. erfahren.

Description

Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel sowie eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels.
Vorrichtungen zur spielerischen Beschäftigung sind grundsätzlich bekannt. Insbesondere sind auch dreidimensional aufgebaute Vorrichtungen zur Beschäftigung, insbesondere in Form eines Spieles, bekannt. Eine der bekanntesten Vorrichtungen stellt der sogenannte Zauberwürfel, auch als Rubik Cube, bekannt, dar. Der Zauberwürfel ist ein Drehpuzzle, das in Höhe, Breite und Tiefe in jeweils drei Lagen unterteilt ist. Die Lagen lassen sich jeweils durch 90°- Drehungen um ihre jeweilige Raumachse drehen. Die von außen sichtbaren Seiten des Zauberwürfels werden jeweils durch neun gleich große Steine ausgebildet. Auf den von außen sichtbaren Seiten der Steine sind Farbflächen aufgebracht oder die Steine selbst weisen eine Einfärbung auf.
In der Grundstellung sind die einzelnen Steine derart angeordnet, dass jede Seite des Würfels eine einheitliche, von der Farbe der anderen Seite verschiedene Farbe aufweist. Ziel ist es für gewöhnlich, den Würfen in die Grundstellung zu verbringen, nachdem zuvor die Seiten in eine zufällige Stellung gedreht wurden. Zur Lösung des Zauberwürfels bestehen Strategien, so dass das Verbringen des Zauberwürfels in seine Grundstellung in der Regel mit wenigen Zügen möglich ist. Für einen Benutzer des Zauberwürfels ist dies daher eine in der Regel kurzweilige Beschäftigung.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel und eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine komplexere Lösungsstrategie erfordert, als im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Kugelvorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel, umfassend mindestens eine erste Kugelebene und eine zweite Kugelebene, die jeweils von mindestens zwei Kugelkörpern ausgebildet sind, wobei die Kugelkörper der ersten Kugelebene derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Drehung eines Kugelkörpers der ersten Kugelebene eine Rotation des oder der weiteren Kugelkörper der ersten Kugelebene bewirkt und der oder die nicht von der ersten Kugelebene umfassten Kugelkörper der zweiten Kugelebene im Wesentlichen keine Rotation erfährt bzw. erfahren, wobei die Kugelkörper jeweils mindestens eine Kennzeichnung aufweisen und derart anordenbar sind, dass die Kennzeichnungen der Kugelkörper einer Seitenfläche der Kugelvorrichtung gleich sind.
Die Kugelkörper sind an der Kugelvorrichtung insbesondere derart angeordnet, dass diese rotatorische Bewegungen ausführen können. Darüber hinaus sind die Kugelkörper insbesondere derart angeordnet, dass diese im Wesentlichen keine translatorischen Bewegungen ausführen können. Die Mittelpunkte der Kugelkörper sind vorzugsweise ortsfest angeordnet, insbesondere zueinander. Die erste Kugelebene und die zweite Kugelebene können derart angeordnet sein, dass Kugelebenenorthogonalen dieser zwei Kugelebenen orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Ein einzelner Kugelkörper kann der ersten Kugelebene und der zweiten Kugelebene zugeordnet sein.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Kugelkörper der zweiten Kugelebene derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Drehung eines Kugelkörpers der zweiten Kugelebene eine Rotation des oder der weiteren Kugelkörper der zweiten Kugelebene bewirkt und der oder die nicht von der zweiten Kugelebene umfassten Kugelkörper der ersten Kugelebene und gegebenenfalls einer, mehrerer oder jeder weiteren Kugelebene im Wesentlichen keine Rotation erfährt beziehungsweise erfahren. Weitere Details zu der Kennzeichnung, entsprechenden Ausbildungen der Kennzeichnungen und Anordnungen der Kennzeichnungen wird auf die im Folgenden beschriebene Vorrichtung verwiesen. Die Kugelkörper weisen vorzugsweise jeweils den gleichen Radius auf. Es ist bevorzugt, dass die Kugelkörper einer Kugelebene derart angeordnet sind, dass deren Mittelpunkte in einem Quadrat angeordnet sind.
Eine derartige Kugelvorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel ermöglicht es einem Anwender, die Kugelkörper der Kugelvorrichtung derart anzuordnen, dass jegliche Seitenflächen der Kugelvorrichtung die gleiche Kennzeichnung aufweisen, insbesondere wenn die Kugelkörper, wie im weiteren Verlauf noch näher erläutert, die gleichen Kennzeichnungen aufweisen. Durch geschicktes Drehen der Kugelkörper in unterschiedliche Rotationsrichtungen wird diese Funktionalität ermöglicht.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kugelkörper jeweils zwei Doppelrillen aufweisen, wobei die Doppelrillen jeweils im Wesentlichen im 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Ferner ist es bevorzugt, dass die Kugelkörper jeweils drei Doppelrillen aufweisen, wobei die Doppelrillen jeweils im Wesentlichen im 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass sich Rillen der Doppelrillen jeweils in Schnittpunktbereichen schneiden.
Die Doppelrillen umfassen insbesondere zwei parallel zueinander verlaufende Rillen. Vorzugsweise weist jeder der Kugelkörper eine Äquatordoppelrille und eine vertikale Doppelrille auf. Insbesondere ist es bevorzugt, dass jeder Kugelkörper zwei vertikale Doppelrillen aufweist. Die Anordnung der zwei oder drei Doppelrillen im 90°-Winkel zueinander bedeutet insbesondere, dass jede Doppelrille mit einer weiteren Doppelrille einen im Wesentlichen 90°-Winkel einschließt. Es ist bevorzugt, dass die Äquatordoppelrille zwei parallel verlaufende, beabstandete Rillen umfasst, die äquidistant von einem Äquator des jeweiligen Kugelkörpers beabstandet sind.
Die Schnittpunktbereiche sind angrenzend an Schnittpunkte von zwei Doppelrillen verortet. Der Schnittpunkt von zwei Doppelrillen ist insbesondere als ein Bereich zu verstehen, in dem sich die Schnittpunkte der einzelnen vier Rillen der zwei Doppelrillen befinden. Dieser Bereich wird im Folgenden auch als Schnittpunktbereich bezeichnet.
In einerweiteren bevorzugte Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Kennzeichnungen in den Schnittpunktbereichen angeordnet sind. Darüber hinaus können die Kennzeichnungen je Kugelkörper im Wesentlichen gleich ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Kennzeichnungen jeweils zwischen den Rillen der sich im Schnittpunktbereich schneidenden Doppelrillen angeordnet sind. Darüber hinaus können die Kennzeichnungen auch in einem an den Schnittpunktbereich angrenzenden Bereich angeordnet sein, vorzugsweise zusätzlich.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung ist vorgesehen, dass diese mindestens eine Kopplungseinheit umfasst, vorzugsweise drei Kopplungseinheiten, die zur Positionierung mindestens eines Kugelkörpers ausgebildet ist bzw. sind. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die mindestens eine Kopplungseinheit mindestens zwei in einer der Doppelrillen anordenbare Gleitzapfen auf einer ersten Seite und eine Positionierungsachse auf einer der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite aufweist.
Die Positionierungsachse hält die Kopplungseinheit vorzugsweise in einer Position, wobei diese um die Positionierungsachse rotatorisch bewegbar ist. Durch die Anordnung der Gleitzapfen innerhalb einer der Doppelrillen eines Kugelkörpers wird ermöglicht, dass der Kugelkörper lediglich entlang der Doppelrille rotierbar ist. Eine Veränderung der Rotationsrichtung ist lediglich in einem Schnittpunktbereich möglich, da dort die Gleitzapfen von einer Doppelrille in eine andere Doppelrille geführt werden können. Der distale Querschnitt der Gleitzapfen weist vorzugsweise eine korrespondierende Geometrie zum Querschnitt der Rillen der Doppelrillen auf. Die Positionierung des mindestens einen Kugelkörpers durch die mindestens eine Kopplungseinheit bedeutet insbesondere, dass der Kugelkörper rotatorisch bewegbar ist, jedoch translatorisch im Wesentlichen fixiert ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass zwei, mehrere oder alle Kugelkörper von ein, zwei oder drei Kopplungseinheiten positioniert werden. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Kugelkörper von Kopplungseinheiten derart positioniert werden, dass die Kopplungseinheiten nicht auf den Außenseiten der Kugelkörper angeordnet sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung ist vorgesehen, dass die Kopplungseinheiten einen gewölbten Körper aufweisen, von dem die Gleitzapfen und die Positionierungsachse auskragen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Gleitzapfen von einer konkaven Seite und die Positionierungsachse von einer konvexen Seite des gewölbten Körpers auskragen. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass die konkave Seite einen Kopplungsradius aufweist, der im Wesentlichen einem Kugelkörperradius entspricht. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass die Gleitzapfen auf einer konkaven Seite und die Positionierungsachse auf einer der konkaven Seite gegenüberliegend angeordneten Seite auskragen, wobei die der konkaven Seite gegenüberliegend angeordnete Seite unterschiedliche Geometrien aufweisen kann, unter anderem kann diese auch eben ausgebildet sein.
Der Kopplungsradius kann auch größer als der Kugelkörperradius sein. Die Gleitzapfen und die Positionierungsachse kragen vorzugsweise im Wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen aus.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Kopplungseinheit auf der konkaven Seite in einem mittigen Abschnitt ein erstes Fixierungselement aufweist, das angeordnet und ausgebildet ist, mit einem an einem korrespondierenden Kugelkörper angeordneten zweiten Fixierungselement derart zusammenzuwirken, dass der Kugelkörper einrastbar ist.
Beispielsweise kann das erste und/oder das zweite Fixierungselement nicht als gegenständliches Element ausgebildet sein, sondern beispielsweise auch als eine Ausnehmung. Es kann bevorzugt sein, dass das erste Fixierungselement von der konkaven Seite auskragbar ausgebildet ist. Auskragbar bedeutet insbesondere, dass das erste Fixierungselement in Richtung einer Flächenorthogonale der konkaven Seite hin- und/oder herbewegbar angeordnet ist. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das zweite Fixierungselement als eine Vertiefung und/oder eine Ausnehmung, insbesondere in einem der Schnittpunktbereiche, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist ein Mittelpunkt der Vertiefung an der gleichen Position angeordnet wie ein Mittelpunkt des in diesem Schnittpunktbereich ausgebildeten Quadrats durch die vier Einzelrillen, der sich im Schnittpunktbereich schneidenden Doppelrillen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass jeder Kugelkörper in zwei oder mehr Schnittpunktbereichen ein zweites Fixierungselement aufweist.
Der mittige Abschnitt der konkaven Seite ist insbesondere als ein Abschnitt zu verstehen, der im Wesentlichen in alle Richtungen die gleiche Beabstandung zu einer Außenkante der Kopplungseinheit aufweist.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass das erste Fixierungselement von der konkaven Seite auskragbar ausgebildet ist und das zweite Fixierungselement als eine Vertiefung ausgebildet ist, so dass das auskragbare erste Fixierungselement in die Vertiefung hineingeführt werden kann, insbesondere dadurch, dass das erste Fixierungselement, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, mit einer Feder gelagert ist. Dadurch wird ein Einrasten des Kugelkörpers in entsprechenden Positionen ermöglicht, nämlich insbesondere dort, wo eine Richtungsänderung, nämlich in Schnittpunktbereichen, möglich ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Fixierungselement elastisch gelagert ist, insbesondere mittels einer Feder. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das erste Fixierungselement kugelförmig ausgebildet und derart drehbar angeordnet ist, dass das erste kugelförmige Fixierungselement entlang einer Oberfläche einer der Kugelkörper rotieren kann. Durch eine derartige Ausbildung wird die Kugelvorrichtung besonders leichtgängig ausgebildet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Kopplungseinheit rotationssymmtrisch in Bezug auf die Positionierungsachse ausgebildet ist.
Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass die Gleitzapfen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass ein distaler Abschnitt des Gleitzapfens halbkugelförmig ausgebildet ist, um mit diesem halbkugelförmig ausgebildeten Abschnitt zumindest teilweise in einer der Rillen einer Doppelrille zu wirken.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Gleitzapfen in einem Quadrat angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei Gleitzapfen eine Zapfenbeabstandung aufweisen, die im Wesentlichen dem Abstand von zwei Rillen der Doppelrillen entspricht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Abstand der zwei Rillen bei allen Doppelrillen gleich groß ausgebildet ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Kugelvorrichtung ist vorgesehen, dass diese ein Grundgerüst umfasst, an dem die mindestens eine Kopplungseinheit mit der Positionierungsachse drehbar angeordnet ist, wobei die mindestens eine Kopplungseinheit und der korrespondierende Kugelkörper derart angeordnet und ausgebildet sind, dass der Kugelkörper lediglich entlang der Doppelrillen bewegbar angeordnet ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass mindestens zwei, vorzugsweise drei, Kopplungseinheiten mit einer Synchronisiereinheit rotatorisch miteinander gekoppelt sind, wobei vorzugsweise alle Kugelkörper einer Kugelebene durch Kopplung von Kopplungseinheiten rotatorisch miteinander gekoppelt sind.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass zwei oder mehr der Kopplungseinheiten einen Kopplungsabschnitt aufweisen, und vorzugsweise die Kopplungsabschnitte von zwei Kopplungseinheiten mit der Synchronisiereinheit gekoppelt sind. Bei einer Kugelvorrichtung mit vier Kugelkörpern kann es beispielsweise bevorzugt sein, dass jeder Kugelkörper von vier Kopplungseinheiten positioniert wird und dass drei dieser Kopplungseinheiten einen Kopplungsabschnitt aufweisen. Es ist ferner bevorzugt, dass die Kopplungsabschnitte von zwei Kopplungseinheiten, insbesondere von vier Kopplungseinheiten, mittels der Synchronisiereinheit gekoppelt sind, insbesondere solche einer Kugelebene.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass zumindest einer der Kopplungsabschnitte verzahnt ausgebildet ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Synchronisiereinheit als ein Zahnriemen, und/oder als eine Ketteneinheit und/oder als eine Schneckenwelle ausgebildet ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Kugelvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Kopplungsabschnitte jeweils einen Umschlingungsumfang aufweisen, die Kopplungsabschnitte unterschiedlicher Kopplungseinheiten einer Kugelebene gleichgroße Umschlingungsumfänge aufweisen, und/oder die Kopplungsabschnitte unterschiedlicher Kopplungseinheiten von zwei unterschiedlichen Kugelebenen unterschiedlich große Umschlingungsumfänge aufweisen. Durch diese entsprechende Ausbildung wird gewährleistet, dass kein Kontakt zwischen den Synchronisiereinheiten im Betrieb erfolgt.
Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass die Kugelvorrichtung drei oder mehr Kugelebenen umfasst, insbesondere sechs oder neun Kugelebenen. Sechs Kugelebenen entstehen beispielsweise bei einer Kugelvorrichtung mit vier Kugelkörpern.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass eine, zwei, mehrere oder alle Kugelebenen aus vier, acht oder neun Kugelkörpern ausgebildet werden, und vorzugsweise drei Kugelebenen von acht Kugelkörpern und sechs Kugelebenen von neun Kugelkörpern ausgebildet sind.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Kugekörper der ersten Kugelebene und/oder der zweiten Kugelebene mit einem Kopplungskörper rotatorisch miteinander gekoppelt sind. Der Kopplungskörper ist vorzugsweise translatorisch fest und/oder rotierbar an der Kugelvorrichtung angeordnet. Der Kopplungskörper ist vorzugsweise an dem Grundgerüst angeordnet. Für weitere Merkmale oder Vorteile der Kugelvorrichtung wird auch auf die Merkmale und Vorteile der im Folgenden beschriebenen Vorrichtung verwiesen, deren Merkmale auch in der Kugelvorrichtung vorgesehen sein können. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein System zur Datenverarbeitung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels, mit Speichermitteln zur Speicherung eines digitalen Abbilds der Kugelvorrichtung nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, Anwendungsmittel zum Rotieren eines digitalen Abbilds der Kugelkörper, die von einem Anwender betätigt werden können, und Ausführungsmitteln für das Ausführen des digitalen Abbilds der Vorrichtung zum Verändern eines dargestellten Bildes, basierend auf der Rotation durch die Anwendungsmittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel sowie eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel, mit mindestens zwei benachbarten Kugelkörpern, wobei die Kugelkörper im Wesentlichen translatorisch fest und rotierbar an einem Grundgerüst angeordnet sind, mindestens einem im Wesentlichen translatorisch fest und rotierbar an dem Grundgerüst angeordneten Kopplungskörper, der die zwei benachbarten Kugelkörper rotatorisch miteinander koppelt, wobei der Kopplungskörper angeordnet ist, sich jeweils in einer von zwei, vorzugsweise drei, umfangsseitig verlaufenden Kugelrillen der benachbarten Kugelkörper zu bewegen, und wobei die Kugelkörper Referenzierungsmittel aufweisen, wobei die Kugelkörper mindestens ein übereinstimmendes Referenzierungsmittel aufweisen. Die Referenzierungsmittel sind vorzugsweise angrenzend an Schnittpunkte der Kugelrillen angeordnet.
Durch die rotatorische Kopplung der zwei benachbarten Kugelkörper mit dem Kopplungskörper kann eine Rotation eines Kugelkörpers auf den jeweils anderen Kugelkörper übertragen werden. Ein Anwender kann somit die Vorrichtung halten, einen Kugelkörper beispielsweise mit einem Finger rotatorisch bewegen, so dass der andere Kugelkörper durch die rotatorische Kopplung ebenfalls gedreht wird. Wie im weiteren Verlauf noch näher erläutert wird, ist es insbesondere bevorzugt, dass die Vorrichtung eine Vielzahl an Kugelkörpern aufweist, wobei sich durch die Kugelrillen und das ggf. angeordnete Drehelement lediglich die benachbarten Kugelkörper drehen, die sich in einer Ebene mit der Drehbewegung befinden.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung sechs Seiten aufweist. Die Referenzierungsmittel der Kugelkörper sind darüber hinaus insbesondere derart angeordnet, dass jede Seite eine Art von Referenzierungsmittel aufweisen kann. Für den Anwender ist es dann das Ziel, die Vorrichtung derart zu bedienen, dass jede Seite lediglich eine Art von Referenzierungsmittel aufweist. Insbesondere bei einer Vorrichtung mit jeweils neun Kugelkörpern je Seite ist die Komplexität der Lösung hoch. Insbesondere ist die Zahl der möglichen Stellungen der Kugelkörper und der Referenzierungsmittel um ein Vielfaches größer als bei dem eingangs genannten Zauberwürfel.
Die mindestens zwei benachbarten Kugelkörper sind im Wesentlichen translatorisch fest angeordnet. Translatorisch fest bedeutet insbesondere relativ zueinander fest angeordnet. Die zwei benachbarten Kugelkörper können beispielsweise jeweils einen Mittelpunkt aufweisen, wobei während der Anwendung der Vorrichtung keine Relativbewegung zwischen den Mittelpunkten der Kugelkörper stattfindet. Auch bei dem Vorsehen von mehr als zwei Kugelkörpern ist es bevorzugt, dass die jeweiligen Mittelpunkte relativ zueinander im Wesentlichen unbewegbar sind. Die Kugelkörper sind insbesondere derart angeordnet, dass Oberflächen von zwei benachbarten Kugelkörpern voneinander beabstandet sind. Der Abstand zweier Rillengründe von Kugelrillen benachbarter Kugelkörpern entspricht vorzugsweise im Wesentlichen dem Durchmesser des Kopplungskörpers.
Die Kugelkörper sind ferner rotierbar an dem Grundgerüst angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Kugelkörper grundsätzlich beliebig um ihre Mittelpunkte rotatorisch bewegt werden können. Diese grundsätzliche rotatorische Freiheit wird durch den Kopplungskörper und die Kugelrillen beschränkt. Der Kopplungskörper verläuft innerhalb der Kugelrillen der Kugelkörper, so dass die Kugelkörper lediglich in den Ebenen der Kugelrillen rotierbar sind. Eine Änderung der Rotationsebene der Kugelkörper ist somit lediglich möglich, wenn die Kopplungskörper einen Schnittpunkt der Kugelrillen erreicht.
Die Kugelrillen verlaufen umfangsseitig der Kugelkörper. Umfangsseitig bedeutet insbesondere, dass diese sich entlang eines Großkreises des Kugelkörpers erstrecken. Abzüglich der Rillentiefe beträgt die Erstreckung der Kugelrillen vorzugsweise dem maximalen Umfang der Kugelkörper. Die Kugelkörper, der Kopplungskörper sowie die Kugelrillen sind insbesondere angeordnet und ausgebildet, um einen Kraftschluss auszubilden. Aufgrund dieses Kraftschlusses wird die rotatorische Bewegung eines Kugelkörpers mittels des Kopplungskörpers auf den jeweils benachbarten Kugelkörper übertragen. Diese Übertragung erfolgt u.a. durch Reibungskräfte. Die Vorrichtung, insbesondere die Kugelkörper, die Kopplungskörper und die Kugelrillen sind ferner derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels der Bewegung eines Kugelkörpers auch mehr als ein weiterer Kugelkörper rotatorisch angetrieben werden kann. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn der zu drehende Kugelkörper mehr als einen benachbarten Kugelkörper aufweist.
Eine Rotation eines ersten Kugelkörpers in einer vertikalen Rotationsebene führt insbesondere dazu, dass sich die weiteren Kugelkörper, die sich in der gleichen vertikalen Kugelebene wie der erste Kugelkörper befinden, ebenfalls gedreht werden. Die Kugelkörper in den anderen vertikalen Kugelebenen und die Kugelkörper in den horizontalen Kugelebenen, die sich nicht in der vertikalen Kugelebene des ersten Kugelkörpers befinden, werden nicht gedreht. Eine Rotation des ersten Kugelkörpers in einer horizontalen Rotationsebene führt insbesondere dazu, dass sich die weiteren Kugelkörper, die sich in der gleichen horizontalen Kugelebene wie der erste Kugelkörper befinden, ebenfalls gedreht werden. Die Kugelkörper in den anderen horizontalen Kugelebenen und die Kugelkörper in den vertikalen Kugelebenen, die sich nicht in der horizontalen Kugelebene des ersten Kugelkörpers befinden, werden nicht gedreht.
Die Referenzierungsmittel können unterschiedliche Ausbildungen aufweisen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass jeder Kugelkörper je Schnittpunkt der Kugelrillen ein Referenzierungsmittel aufweist, wobei die zwei oder mehr Referenzierungsmittel voneinander unterscheidbar sind. Bei zwei Kugelrillen ist es somit bevorzugt, dass jeder Kugelkörper zwei unterscheidbare Referenzierungsmittel aufweist. Bei drei Kugelrillen ist es bevorzugt, dass die Kugelkörper sechs unterscheidbare Referenzierungsmittel aufweisen.
Die Referenzierungsmittel können unterschiedlicher Art sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Referenzierungsmittel Referenzierungselemente und/oder Referenzierungsfelder aufweisen oder als diese ausgebildet sind. Das Referenzierungselement kann beispielsweise durch einen magnetischen Code oder einen Farbcode ausgebildet sein. Es ist insbesondere bei zwei Kugelrillen bevorzugt, dass jeder Kugelkörper einen ersten Schnittpunkt und einen zweiten Schnittpunkt aufweist, wobei an dem ersten Schnittpunkt ein erstes Referenzierungsmittel und an dem zweiten Schnittpunkt ein zweites Referenzierungsmittel angeordnet ist.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass im Falle von drei umfangsseitig verlaufenden Kugelrillen der Kugelkörper einen ersten Schnittpunkt, einen zweiten Schnittpunkt, einen dritten Schnittpunkt, einen vierten Schnittpunkt, einen fünften Schnittpunkt und einen sechsten Schnittpunkt aufweist, wobei an dem ersten Schnittpunkt ein erstes Referenzierungsmittel, an dem zweiten Schnittpunkt ein zweites Referenzierungsmittel, an dem dritten Schnittpunkt ein drittes Referenzierungsmittel, an dem vierten Schnittpunkt ein viertes Referenzierungsmittel, an dem fünften Schnittpunkt ein fünftes Referenzierungsmittel und an dem sechsten Schnittpunkt ein sechstes Referenzierungsmittel angeordnet ist, wobei die im Vorherigen genannten Referenzierungsmittel jeweils voneinander unterscheidbar sind.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante weist die Vorrichtung vier oder mehr Kugelrillen auf. Aufgrund der vier oder mehr Kugelrillen wird der Lösungsraum vergrößert, sodass das Auffinden einer Lösung erschwert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist vorgesehen, dass jeder Kugelkörper eine erste Kugelebene und eine orthogonal zur ersten Kugelebene ausgerichtete zweite Kugelebene mit ausbildet, die Kugelkörper und die Kopplungskörper derart angeordnet sind, dass eine erste Rotation eines Kugelkörpers in der ersten Kugelebene eine Rotation der weiteren Kugelkörper der ersten Kugelebene bewirkt und eine zweite Rotation des Kugelkörpers in der zweiten Kugelebene eine Rotation der weiteren Kugelkörper der zweiten Kugelebene bewirkt. Die erste Rotation einer der Kugelköper in der ersten Kugelebene bedeutet insbesondere, dass eine Rotationsachse orthogonal zur ersten Kugelebene ausgerichtet ist. Zwischen zwei Schnittpunkten der Kugelrillen können die Kugelkörper lediglich entlang der Kugelrille rotiert werden, also insbesondere in der Ebene, die von der Kugelrille durch den umfangsseitigen Verlauf aufgespannt wird. Im Schnittpunkt kann die Rotationsrichtung des Kugelkörpers geändert werden, indem der Kopplungskörper in die andere Kugelrille verfahren wird.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese umfasst: zwei erste Kugelebenen und zwei zweite Kugelebenen mit insgesamt acht Kugelkörpern. Darüber hinaus kann in einer bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Vorrichtung drei erste Kugelebenen und drei zweite Kugelebenen aufweist, wobei jeweils zwei Kugelebenen neun Kugelkörper und jeweils eine Kugelebene acht Kugelkörper aufweist. In dieser bevorzugten Ausführungsvariante weist die Vorrichtung sechs Seiten auf. Jede der sechs Seiten wird durch neun Kugelkörper ausgebildet. Die mittlere Ebene weist vorzugsweise eine Leerstelle in der Mitte auf, so dass diese acht Kugelkörper aufweisen kann. Die Leerstelle kann beispielsweise genutzt werden, um die im Folgenden erläuterte Steuerungseinheit anzuordnen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist es bevorzugt, dass sich die Referenzierungsmittel eines Kugelkörpers voneinander unterscheiden und jeder Kugelkörper die gleichen Referenzierungsmittel aufweist.
Wenn jeder Kugelkörper die gleichen unterscheidbaren Referenzierungsmittel aufweist, wird durch geschicktes Drehen der einzelnen Kugelkörper ermöglicht, dass jede Seite der Vorrichtung die gleichen Referenzierungsmittel aufweist. Dies kann Ziel der Beschäftigung mit der Vorrichtung sein. Die Referenzierungsmittel können beispielsweise Farbelemente und/oder Magnetcodes sein. Darüber hinaus können die Referenzierungsmittel auch als Leuchtdioden oder als elektrische Signale ausgebildet sein.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Referenzierungsmittel derart angeordnet sind, dass die Kugelkörper mindestens einer von außen sichtbaren Kugelebene, insbesondere einer Seitenfläche der Vorrichtung, die gleichen Referenzierungsmittel aufweisen können. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass bei entsprechender Stellung der Kugelkörper die gleichen Referenzierungsmittel auf einer Seite der Vorrichtung angeordnet sind. Dies kann beispielsweise ein bestimmter magnetischer Code oder eine Farbe, beispielsweise rot, sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine der Kugelrillen ein Dämpfungselement aufweist, wobei vorzugsweise das Dämpfungselement entlang der Kugelrille einen Dickenverlauf aufweist, wobei die Dicke in einem ersten Rillenbereich angrenzend an einen Schnittpunkt eine geringere Dicke aufweist als in einem zweiten Rillenbereich zwischen zwei ersten Rillenbereichen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Dicke des Dämpfungselements von einem Schnittpunkt ausgehend eine stetig und/oder diskret ansteigende Dicke aufweist, einen Hochpunkt zwischen zwei Schnittpunkten aufweist und dann wieder eine abfallende Dicke hin zum nächsten Schnittpunkt aufweist. Das Dämpfungselement kann beispielsweise als eine Kunststoffeinlage ausgebildet sein. Das Dämpfungselement hat den Vorteil, dass bei einer Drehung des Kugelkörpers von einem Schnittpunkt zum nächsten Schnittpunkt, ein leichter Widerstand entsteht, insbesondere bis zum Hochpunkt des Dämpfungselements, wobei eine Bewegung des Kopplungskörpers bei Überschreiten des Hochpunkts durch das Dämpfungselement hin zum nächstliegenden Schnittpunkt bewirkt wird.
Eine bevorzugte Fortbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese mindestens ein Drehelement umfasst, das im Bereich einer der Schnittpunkte angeordnet ist. Eine Rotation einer der Kugelkörper soll lediglich die Rotation weiterer Kugelkörper einer Kugelebene bewirken. Beispielsweise soll die Rotation eines Kugelkörpers die Rotation der weiteren Kugelkörper einer ersten Kugelebene bewirken, jedoch keine Rotation der Kugelkörper in der zweiten Kugelebene. Beim Rotieren des Kugelkörpers zum Rotieren der Kugelkörper der ersten Kugelebene wird lediglich eine geringfügige Rotationsenergie auf die zweite Kugelebene übertragen, da der Kontaktpunkt der zu rotierenden Kugelkörper zur zweiten Kugelebene im Wesentlichen lediglich ein Punktkontakt ist. Obwohl dieser Punktkontakt lediglich ein geringes Drehmoment übertragen kann, kann es Vorkommen, dass eine Rotationsenergie auch auf die zweite Kugelebene übertragen wird. Um dies zu verhindern, ist das Drehelement vorgesehen, so dass im Wesentlichen keine Energie auf Kugelkörper übertragen wird, die sich nicht in der Drehebene des gedrehten Kugelkörpers befinden. Das Drehelement kann beispielsweise als eine gummierte Scheibe ausgebildet sein.
In einerweiteren bevorzugten Fortbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Oberfläche mindestens eines Kugelkörpers Ausnehmungen aufweist. Durch Ausnehmungen auf der Oberfläche des Kugelkörpers wird eine bessere Haptik ermöglicht. Insbesondere bei vergleichsweise glatten Werkstoffen, beispielsweise Glas, kann ein Benutzer der Vorrichtung ggf. nicht das erforderliche Drehmoment auf einen Kugelkörper zur Rotation der Kugelkörper in der entsprechenden Kugelebene bewirken.
Die Ausnehmungen können beispielsweise durch Sandstrahlen, Fräsen, Bohren oder Umformen hergestellt werden. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese mit den im Folgenden erläuterten Lagern korrespondieren. Dies bedeutet insbesondere, dass die Lagerung der Kugelkörper nicht durch die Ausnehmungen an der Oberfläche negativ beeinflusst wird.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der Kugelkörper aus Glas besteht oder Glas umfasst, und/oder das Grundgerüst aus Metall und/oder Kunststoff, insbesondere Acrylglas, besteht oder Metall und/oder Kunststoff, insbesondere Acrylglas, umfasst. Darüber hinaus können die Kugelkörper aus Metall und/oder Kunststoff bestehen oder Metall und/oder Kunststoff umfassen.
In einerweiteren bevorzugten Fortbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Grundgerüst für mindestens einen Kugelkörper zwei Lager aufweist, wobei vorzugsweise die Lager den Kugelkörper an gegenüberliegenden Seiten des Kugelkörpers lagern. Die Lager für den mindestens einen Kugelkörper können beispielsweise als Kugellager oder als Gleitlager ausgebildet sein.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Kopplungskörper kugelförmig ausgebildet ist und vorzugsweise einen Durchmesser aufweist, der um ein Vielfaches geringer ist als der Durchmesser der Kugelkörper. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Kugelkörper im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Kugelkörper sind vorzugsweise kugelförmig ausgebildet.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese eine Steuerungseinheit umfasst, die eingerichtet ist, eine Position der Referenzierungsmittel, insbesondere relativ zu dem Grundgerüst und/oder der Leerstelle, zu erfassen und einem Benutzerendgerät zur Verfügung zu stellen. Hierfür umfasst die Vorrichtung vorzugsweise Sensoren zur Erfassung der Position der Kugelkörper und/oder der Referenzierungsmittel.
Die Steuerungseinheit ist insbesondere mit dem Benutzerendgerät signaltechnisch koppelbar, wofür beispielsweise eine Verbindungseinheit vorgesehen sein kann. Die signaltechnische Kopplung der Steuerungseinheit mit dem Benutzerendgerät ist zur Übertragung der Positionsdaten ausgebildet, die die Positionen der Referenzierungsmittel repräsentieren. Durch die Übermittlung der Positionsdaten an ein Benutzerendgerät, kann ein Programm auf dem Benutzerendgerät ablaufen, das den Anwender der Vorrichtung unterstützt. Beispielsweise kann das Programm des Benutzerendgerätes dem Anwender einen bevorzugten Zug, insbesondere eine bevorzugte Rotation eines Kugelkörpers, mitteilen, so dass das Lösen der Vorrichtung für den Anwender vereinfacht wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausführen eines Geduld- und/oder Gedankenspiels, mit Speichermitteln zur Speicherung eines digitalen Abbilds der Vorrichtung nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, Anwendungsmitteln zum Rotieren eines digitalen Abbilds des Kugelkörpers, die von einem Anwender betätigt werden können, und Ausführungsmitteln für das Ausführen des digitalen Abbilds der Vorrichtung zum Verändern eines dargestellten Bildes, basierend auf der Rotation durch die Anwendungsmittel. Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des weiteren Aspekts und seiner möglichen Fortbildungen sowie der Kugelvorrichtung, wird auch auf die Beschreibung zur Vorrichtung für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung;
Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer ersten Kugelebene; Figur 3: eine schematische, dreidimensionale Detailansicht der Vorrichtung aus Figur 1;
Figur 4: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Kugelkörpers;
Figur 5a, b: schematische, dreidimensionale Ansichten beispielhafter Ausführungsformen von Kugelkörpern;
Figur 6: eine schematische, zweidimensionale Ansicht beispielhaft ausgeführter Kugelrillen; und Figur 7a, b: schematische, zweidimensionale Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines Dämpfungselements;
Figur 8: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Kugelkörpers; Figur 9: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Kopplungseinheit;
Figur 10: eine weitere Ansicht der in Figur 9 gezeigten Kopplungseinheit;
Figur 11 : eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform des Kugelkörpers mit Kopplungseinheiten; und Figur 12: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform einer Kugelvorrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von teilweise benachbarten Kugelkörpern 4, 6, wobei die Kugelkörper 4, 6 im Wesentlichen translatorisch fest an einem Grundgerüst 2 angeordnet sind. Jeweils zwei benachbarte Kugelkörper 4, 6 sind mit einem im Wesentlichen translatorisch fest und rotierbar an dem Grundgerüst 2 angeordneten Kopplungskörper 12 rotatorisch miteinander gekoppelt. Der
Kopplungskörper 12 ist angeordnet, sich jeweils in einer von zwei, vorzugsweise drei, umfangsseitig verlaufenden Kugelrillen 32, 34, 36 der benachbarten Kugelkörper 4, 6 zu bewegen. Angrenzend an Schnittpunkte 38 - 42 der Kugelrillen 32 - 36 sind Referenzierungsmittel in Form von Referenzierungsfeldern 20 - 28 angeordnet.
Die Vorrichtung 1 umfasst drei übereinander angeordnete erste Kugelebenen 16 und drei nebeneinander angeordnete zweite Kugelebenen 18. Die ersten Kugelebenen 16 sind horizontal ausgerichtet. Die zweiten Kugelebenen 18 sind vertikal ausgerichtet. Bei entsprechender Ausrichtung der Vorrichtung 1 können die ersten Kugelebenen 16 auch vertikal und die zweiten Kugelebenen 18 horizontal ausgerichtet sein. Wesentlich für das Verständnis ist, dass die ersten Kugelebenen 16 orthogonal zu den zweiten Kugelebenen 18 ausgerichtet sind. Die Vorrichtung 1 weist sechs Seiten auf. Jede der Seiten der Vorrichtung 1 wird durch neun Kugelkörper 4, 6 ausgebildet. Die mittleren ersten und zweiten Kugelebenen weisen vorzugsweise jeweils acht Kugelkörper auf, da im Inneren der Vorrichtung 1 eine Leerstelle sein kann.
In Figur 2 ist der Mechanismus aus Kugelkörpern 4, 6 und Kopplungskörper 12 gezeigt. Zwischen zwei benachbarten Kugelkörpern 4, 6 ist der Kopplungskörper 12 angeordnet. Die Kugelkörper 4, 6 sind mittels Lagern 8, 10 im Wesentlichen translatorisch fest an dem Grundgerüst 2 angeordnet. In der in Figur 2 gezeigten Draufsicht von oben ist der jeweilige Umfang der Kugelkörper 4, 6 sichtbar. Die Kugelkörper 4, 6 weisen jeweils Kugelrillen 7, 36 auf. In diesen Kugelrillen 7, 36 können die Kopplungskörper 12 angeordnet werden und relativ zur Oberfläche des Kugelkörpers 4, 6 bewegt werden. Wenn beispielsweise der Kugelkörper 4 in die erste Rotationsrichtung 14 bewegt wird, wird diese Bewegung auf den Kopplungskörper 12 und von dem Kopplungskörper 12 auf den Kugelkörper 6 übertragen. Darüber hinaus wird die Rotationsbewegung auch von dem zweiten Kugelkörper 6 auf benachbarte Kugelkörper übertragen.
Durch die Bewegung in Rotationsrichtung 14 wird im Wesentlichen keine Energie von den Kugelkörpern 4, 6 auf Kugelkörper in der Kugelebene über oder unter der Kugelebene 16 übertragen, da es sich hierbei idealisiert betrachtet lediglich um einen Punktkontakt handelt. Um die auf benachbarte Kugelebenen übertragene Energie weiter zu reduzieren, kann das in Figur 6 gezeigte Drehelement verwendet werden.
In der Figur 3 ist eine dreidimensionale Darstellung des teilweise dargestellten Grundgerüstes 2 abgebildet. Insbesondere ist hier die Anordnung der Lager 8, 10 dargestellt, mit denen die Kugelkörper 4, 6 gelagert sind. Darüber hinaus sind Teile des Grundgerüstes 2 gezeigt, die die Kopplungskörper 12 aufweisen. Es ist ersichtlich, dass die Vorrichtung 1 insgesamt 12 Kopplungskörper 12 aufweist. Der in Figur 4 dargestellte erste Kugelkörper 4 umfasst ein erstes Referenzierungsfeld 20, ein zweites Referenzierungsfeld 22, ein drittes Referenzierungsfeld 24, ein viertes Referenzierungsfeld 26, ein fünftes Referenzierungsfeld 28 und ein auf der nicht gezeigten Rückseite des ersten Kugelkörpers 4 angeordnetes sechstes Referenzierungsfeld. Jedes Referenzierungsfeld 20-28 kann eine Unterreferenzierung 30 aufweisen. Die Unterreferenzierung 30 zeigt einem Anwender, die Anordnung der übrigen Referenzierungsfelder 20-28 auf der Rückseite und auf den Seiten des Kugelkörpers 4.
In den Figuren 5a, b sind die spezifischen Ausbildungen des ersten Kugelkörpers 4 mit den Kugelrillen 32, 36, 38 dargestellt. Der erste Kugelkörper 4 weist die Äquatorialkugelrille 36 auf. Darüber hinaus weist der erste Kugelkörper 4 zwei Längengradkugelrillen 32, 34 auf. Die Äquatorialkugelrille 36 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass diese mit jeder anderen Kugelrille 32, 34 genau zwei Schnittpunkte aufweist. Die Längengradkugelrillen 32, 34 zeichnen sich dadurch aus, dass diese jeweils einen Schnittpunkt an einem ersten Pol und einen weiteren Schnittpunkt an einem zweiten Pol aufweisen. Insbesondere in den Figuren 5a und 5b ist ersichtlich, dass eine umfangsseitig verlaufende Kugelrille im Sinne der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine solche Kugelrille ist, die im Umfang im Wesentlichen dem Umfang der Kugelkörper 4, 6 entspricht. Breitengradrillen, die nicht dem Umfang der Kugelkörper 4, 6 entsprechen, sind im Wesentlichen nicht unter einer umfangsseitig verlaufenden Kugelrille zu verstehen.
In Figur 6 ist ein Ausschnitt des Kugelkörpers 4 gezeigt. Insbesondere sind die Kugelrillen 32, 34 und 36 gezeigt. An den Schnittstellen 40, 42 der Kugelrillen 32 - 36 ist jeweils ein Drehelement 44, 46 angeordnet. Die Drehelemente 44, 46 vermeiden die Übertragung eines Drehmomentes durch Punktkontakt.
In den Figuren 7a, b ist ein Dämpfungselement 54 gezeigt. Das Dämpfungselement 54 ist hier beispielhaft in der ersten Kugelrille 32 angeordnet. Die erste Kugelrille 32 weist einen ersten Rillenbereich 48, 50 auf, der an Schnittpunkte angrenzt. Zwischen den ersten Rillenbereichen 48, 50 ist ein zweiter Rillenbereich 52 angeordnet. Das Dämpfungselement 54 weist im Bereich des zweiten Rillenbereichs 52 eine größere Dicke auf als in den ersten Rillenbereichen 48, 50.
Figur 8 zeigt einen dritten Kugelkörper 100 mit einer ersten Doppelrille 102, einer zweiten Doppelrille 108 und einer dritten Doppelrille 110. Die Doppelrillen 102, 108, 110 werden jeweils durch einzelne Rillen ausgebildet, wie es exemplarisch für die erste Doppelrille 102 mit der ersten Einzelrille 104 und der zweiten Einzelrille 106 gezeigt ist. Der Kugelkörper 100 weist darüber hinaus insgesamt sechs Kennzeichnungen auf, von denen hier die erste Kennzeichnung 112, die zweite Kennzeichnung 114, die dritte Kennzeichnung 116 und die vierte Kennzeichnung 118 gezeigt sind.
Die Doppelrillen 102, 108, 110 schneiden sich jeweils in einem Schnittpunktbereich 120. In der Mitte des Schnittpunktbereiches 120 ist ein zweites Fixierungselement 122 in Form einer Vertiefung angeordnet.
In Figur 9 ist eine zu dem dritten Kugelkörper 100 korrespondierende erste Kopplungseinheit 200 gezeigt. Die erste Kopplungseinheit 200 umfasst einen ersten Gleitzapfen 202, einen zweiten Gleitzapfen 204, einen dritten Gleitzapfen 206 und einen vierten Gleitzapfen 208. Die Gleitzapfen 202 - 208 kragen auf einer konkaven Seite 210 der ersten Kopplungseinheit 200 aus. Darüber hinaus sind die Gleitzapfen 202 - 208 in einem Quadrat angeordnet, wobei jeweils drei Gleitzapfen eine Zapfenbeabstandung aufweisen, die im Wesentlichen dem Abstand von zwei Rillen 104, 106 einer Doppelrille 102, 108, 110 entspricht. In der Mitte dieses Quadrates ist darüber hinaus ein erstes Fixierungselement 212 angeordnet, das in die gleiche Richtung auskragt wie die Gleitzapfen 202 - 208.
In Figur 10 ist die der konkaven Seite 210 gegenüberliegend angeordnete konvexe Seite 214 gezeigt. In der Mitte der konvexen Seite 214 kragt eine Positionierungsachse 216 aus. Die erste Kopplungseinheit 200 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine von der Positionierungsachse ausgebildete virtuelle Achse ausgebildet. Um die Positionierungsachse 216 herum ist ein Kopplungsabschnitt 218 vorgesehen, der eine Verzahnung 220 aufweist.
In der Figur 11 ist der Kugelkörper 100 mit der ersten Kopplungseinheit 200, einer zweiten Kopplungseinheit 222, einer dritten Kopplungseinheit 224 und einer vierten Kopplungseinheit 226 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die erste Kopplungseinheit 200, die dritte Kopplungseinheit 224 und die vierte Kopplungseinheit 226 einen Kopplungsabschnitt mit einer Verzahnung aufweisen. Die zweite Kopplungseinheit 222 weist keinen Kopplungsabschnitt mit einer Verzahnung auf. Die zweite Kopplungseinheit 222 ist insbesondere vorgesehen, um den Kugelkörper 100 an einem in der Figur 12 gezeigten Gerüst 136 zu positionieren. Insbesondere ist die zweite Kopplungseinheit 222 derart angeordnet, dass diese einer äußeren Seite der Kugelvorrichtung 300 zugewandt ist.
Die in Figur 12 gezeigte Kugelvorrichtung 300 weist neben dem dritten Kugelkörper 100 einen vierten Kugelkörper 124, einen fünften Kugelkörper 126, einen sechsten Kugelkörper 128, einen siebten Kugelkörper 130, einen achten Kugelkörper 132 und einen neunten Kugelkörper 134 auf. Darüber hinaus weist die Kugelvorrichtung 300 einen weiteren Kugelkörper auf, der hinter den gezeigten Kugelkörpern 100, 124 - 134 verdeckt ist. Die Kugelkörper 100, 124, 126, 128 bilden eine erste Kugelebene 302 aus. Die Kugelkörper 124, 126, 132, 134 bilden eine zweite Kugelebene 304 aus. Ferner bilden die Kugelkörper 100, 124, 130, 132 eine weitere Kugelebene aus. Insgesamt weist die Kugelvorrichtung somit sechs Kugelebenen auf.
Das Gerüst 300 weist vertikale und horizontale Arme auf, wobei sich die horizontalen Arme in eine erste Richtung und in eine zur ersten Richtung orthogonal ausgerichteten zweiten Richtung erstrecken. An den Armen sind die Kopplungseinheiten rotatorisch drehbar fixiert. Die dem Inneren der Kugelvorrichtung 300 zugewandten Kopplungseinheiten weisen jeweils einen Kopplungsabschnitt und eine Verzahnung auf. Die Kopplungsabschnitte von Kopplungseinheiten einer einzelnen Kugelebene sind mittels Synchronisiereinheiten 138 - 148 miteinander gekoppelt. Die Synchronisiereinheiten 138 - 148 sind jeweils als Zahnriemen ausgebildet, die die Kopplungsabschnitte der Kopplungseinheiten zu ca. 90° umschlingen.
Durch diese Anordnung wird ermöglicht, dass das Drehen eines einzelnen Kugelkörpers lediglich die Drehung von weiteren Kugelkörpern in einer Kugelebene bewirkt und dass die nicht von dieser Kugelebene umfassten
Kugelkörper der weiteren Kugelebenen im Wesentlichen keine Rotation erfahren. Wird beispielsweise der Kugelkörper 100 horizontal gedreht, erfahren lediglich die Kugelkörper 124, 126, 128 eine rotatorische Bewegung um ihre vertikale Achse. Die weiteren Kugelkörper 130, 132, 134 erfahren keine rotatorische Bewegung. Dies liegt darin begründet, dass die Kugelkörper 100, 124, 126, 128 mit der Synchronisiereinheit 138 miteinander gekoppelt sind. Die Kopplung der Kugelkörper 100, 124, 126, 128 mit den Kugelkörpern 130, 132, 134 ist bei einer horizontalen Drehung des Kugelkörpers 100 um seine vertikale Achse nicht wirksam, da die Kopplungseinheiten, beispielsweise die Kopplungseinheit 200, mit den Gleitzapfen in der Äquatordoppelrille des Kugelkörpers 100 gleitet. Das Gleiche gilt für die weiteren Kugelkörper 124, 126, 128.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung
2 Grundgerüst
4 erster Kugelkörper 6 zweiter Kugelkörper
8, 10 Lager 12 Kopplungskörper 14 erste Rotationsrichtung 16 erste Kugelebene 18 zweite Kugelebene 20-28 Referenzierungsfeld 30 Unterreferenzierung 32 erste Kugelrille 34 zweite Kugelrille 36 dritte Kugelrille
38 erster Schnittpunkt 40 zweiter Schnittpunkt 42 dritter Schnittpunkt 44 erstes Drehelement 46 zweites Drehelement
48, 50 erster Rillenbereich 52 zweiter Rillenbereich 54 Dämpfungselement 100 dritter Kugelkörper 102 erste Doppelrille
104 erste Einzelrille 106 zweite Einzelrille 108 zweite Doppelrille 110 dritte Doppelrille 112 erste Kennzeichnung
114 zweite Kennzeichnung 116 dritte Kennzeichnung vierte Kennzeichnung Schnittpunktbereich zweites Fixierungselement vierter Kugelkörper fünfter Kugelkörper sechster Kugelkörper siebter Kugelkörper achter Kugelkörper neunter Kugelkörper Gerüst erste Synchronisiereinheit zweite Synchronisiereinheit dritte Synchronisiereinheit vierte Synchronisiereinheit fünfte Synchronisiereinheit sechste Synchronisiereinheit erste Kopplungseinheit erster Gleitzapfen zweiter Gleitzapfen dritter Gleitzapfen vierter Gleitzapfen konkave Seite erstes Fixierungselement konvexe Seite Positionierungsachse Kopplungsabschnitt Verzahnung zweite Kopplungseinheit dritte Kopplungseinheit vierte Kopplungseinheit Kugelvorrichtung erste Kugelebene zweite Kugelebene

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kugelvorrichtung (300) für ein Geduld- und/oder Gedankenspiel, umfassend mindestens eine erste Kugelebene (302) und eine zweite Kugelebene (304), die jeweils von mindestens zwei Kugelkörpern (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) ausgebildet sind, wobei die Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) der ersten Kugelebene (302) derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Drehung eines Kugelkörpers (100, 124, 126, 128) der ersten Kugelebene (302) eine Rotation des oder der weiteren Kugelkörper der ersten Kugelebene (302) bewirkt und der oder die nicht von der ersten Kugelebene (302) umfassten Kugelkörper der zweiten Kugelebene (304) im Wesentlichen keine Rotation erfährt bzw. erfahren, wobei die Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) jeweils mindestens eine Kennzeichnung (112, 114, 116, 118) aufweisen und derart anordenbar sind, dass die Kennzeichnungen (112, 114, 116, 118) der Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) einer Seitenfläche der Kugelvorrichtung gleich sind.
Kugelvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) jeweils zwei Doppelrillen (102,108, 110) aufweisen, wobei die Doppelrillen (102,108, 110) jeweils im Wesentlichen im 90° Winkel zueinander angeordnet sind, und/oder die Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) jeweils drei Doppelrillen (102,108, 110) aufweisen, wobei die Doppelrillen (102,108, 110) jeweils im Wesentlichen im 90° Winkel zueinander angeordnet sind, und/oder sich Rillen der Doppelrillen (102,108, 110) jeweils in Schnittpunktbereichen schneiden.
Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kennzeichnungen (112, 114, 116, 118) in den Schnittpunktbereichen (120) angeordnet sind, und/oder die Kennzeichnungen (112, 114, 116, 118) je Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) im Wesentlichen gleich ausgebildet sind, und/oder die Kennzeichnungen (112, 114, 116, 118) jeweils zwischen den Rillen der sich im Schnittpunktbereich (120) schneidenden Doppelrillen (102,108, 110) angeordnet sind.
Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend mindestens eine Kopplungseinheit (200, 222, 224, 226), vorzugsweise drei Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226), die zur Positionierung mindestens eines Kugelkörpers (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) ausgebildet ist bzw. sind, und wobei vorzugsweise die mindestens eine Kopplungseinheit (200, 222, 224, 226) mindestens zwei in einer der Doppelrillen (102,108, 110) anordenbare Gleitzapfen (202, 204, 206, 208) auf einer ersten Seite (210) und eine Positionierungsachse (216) auf einer der ersten Seite (210) abgewandten, zweiten Seite (214) aufweist.
Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226) einen gewölbten Körper aufweisen, von dem die Gleitzapfen (202, 204, 206, 208) und die Positionierungsachse (216) auskragen, vorzugsweise die Gleitzapfen (202, 204, 206, 208) auf einer konkaven Seite (210) und die Positionierungsachse (216) auf einer konvexen Seite (214) des gewölbten Körpers auskragen, und/oder vorzugsweise die konkave Seite (210) einen Kopplungsradius aufweist, der im Wesentlichen einem Kugelkörperradius entspricht.
Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eine Kopplungseinheit (200, 222, 224, 226) auf der konkaven Seite (210) in einem mittigen Abschnitt ein erstes Fixierungselement (212) aufweist, das angeordnet und ausgebildet ist, mit einem an einem korrespondierenden Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) angeordnetem zweiten Fixierungselement (122) derart zusammenzuwirken, dass der Kugelkörper (100, 124,
126, 128, 130, 132, 134) einrastbar ist, vorzugsweise das erste Fixierungselement (212) von der konkaven Seite (210) auskragbar ausgebildet ist, und/oder vorzugsweise das zweite Fixierungselement (214) als eine Vertiefung, insbesondere in einem der Schnittpunktbereiche (120), ausgebildet ist, und/oder vorzugsweise jeder Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) in zwei oder mehr, insbesondere allen, Schnittpunktbereichen (120) ein zweites Fixierungselement (214) aufweist.
Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Fixierungselement (212) elastisch gelagert ist, insbesondere mittels einer Feder, und/oder das erste Fixierungselement (212) kugelförmig ausgebildet und derart drehbar angeordnet ist, dass das erste kugelförmige Fixierungselement entlang einer Oberfläche einer der Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) rotieren kann.
8. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Kopplungseinheit (200, 222, 224, 226) rotationssymmetrisch in Bezug auf die Positionierungsachse (216) ausgebildet ist.
9. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Gleitzapfen (202, 204, 206, 208) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet sind, und/oder - die Gleitzapfen (202, 204, 206, 208) in einem Quadrat angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei Gleitzapfen (202, 204, 206, 208) eine Zapfenbeabstandung aufweisen, die im Wesentlichen dem Abstand von zwei Rillen (104, 106) der Doppelrillen (102,108, 110) entspricht. 10. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein Grundgerüst (136) an dem die mindestens eine Kopplungseinheit (200, 222, 224, 226) mit der Positionierungsachse (216) drehbar angeordnet ist, wobei die mindestens eine Kopplungseinheit (200, 222, 224, 226) und der korrespondierende Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130,
132, 134) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass der Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) lediglich entlang der Doppelrillen (102,108, 110) bewegbar angeordnet ist.
11. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - mindestens zwei, vorzugsweise drei, Kopplungseinheiten (200, 222,
224, 226) mit einer Synchronisiereinheit (138, 140, 142, 144, 146, 148) rotatorisch miteinander gekoppelt sind, wobei vorzugsweise alle Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) einer Kugelebene (302) durch Kopplung von Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226) rotatorisch miteinander gekoppelt sind.
12. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - zwei oder mehr der Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226) einen
Kopplungsabschnitt (218) aufweisen, und vorzugsweise die Kopplungsabschnitte (218) von zwei Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226) mit der Synchronisiereinheit (138, 140, 142, 144, 146, 148) gekoppelt sind, 13. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest einer der Kopplungsabschnitte (218) verzahnt ausgebildet ist.
14. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Synchronisiereinheit als ein Zahnriemen ausgebildet ist, und/oder - die Synchronisiereinheit als eine Ketteneinheit ausgebildet ist, und/oder die Synchronisiereinheit als eine Schneckenwelle ausgebildet ist.
15. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kopplungsabschnitte (218) jeweils einen Umschlingungsumfang aufweisen, und die Kopplungsabschnitte (218) unterschiedlicher Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226) einer der Kugelebenen (302, 304) gleich große Umschlingungsumfänge aufweisen, und/oder die Kopplungsabschnitte (218) unterschiedlicher Kopplungseinheiten (200, 222, 224, 226) von zwei unterschiedlichen Kugelebenen (302, 304) unterschiedlich große Umschlingungsumfänge aufweisen.
16. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - drei oder mehr Kugelebenen (302, 304), insbesondere sechs oder neun Kugelebenen (304).
17. Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine, zwei, mehrere oder alle Kugelebenen (302, 304) aus vier oder neun Kugelkörpern (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) ausgebildet werden, und vorzugsweise drei Kugelebenen (304) von acht Kugelkörpern (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) und sechs Kugelebenen (304) von neun Kugelkörpern (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134) ausgebildet sind. 18. System zur Datenverarbeitung zum Ausführen eines Geduld- und/oder
Gedankenspiels, mit
Speichermitteln zur Speicherung eines digitalen Abbilds der Kugelvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1-17,
Anwendungsmittel zum Rotieren eines digitalen Abbilds der Kugelkörper (100, 124, 126, 128, 130, 132, 134), die von einem
Anwender betätigt werden können, und
Ausführungsmitteln für das Ausführen des digitalen Abbilds der Vorrichtung zum Verändern eines dargestellten Bildes, basierend auf der Rotation durch die Anwendungsmittel.
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