DE8130173U1 - Drehwürfel - Google Patents
DrehwürfelInfo
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Description
-5-
Die Erfindung betrifft einsn Drehwürfel, bestehend aus einer Vielzahl allseits gegeneinander verdrehbarer
WUrfelchen mit sichtbaren und unsichtbaren Seitenflächen,
die je nach Betrachtungsweise in waagerechten oder senkrechten Ebenen liegen, wobei die Anzahl der
Ebenen der Anzahl der pro Kante der Drehwürfel vorgesehenen Würfelchen entspricht und die Würfelchen an
ihren von außen nicht sichtbaren Flächen über bogenförmige Nuten und Federn verbunden sind und diese
Nuten bzw. Federn der Würfelchen auf Kreisbögen um den Mittelpunkt der Drehwürfelflächen liegen, wobei
bei einer geraden Anzahl von Ebenen einen Kern bildende Würfelchen vorgesehen sind, die an ihren einander
zugewandten Flächen entweder mit bogenförmigen Nuten und einer bogenförmigen Feder oder mit bogenförmigen
2C Nuten versehen sind und wobei die Nuten und Federn auf konzentrischen Kugeln um den Mittelpunkt des Drehwürfels
liegen.
Bei diesem Drehwürfel verlaufen die Seitenwände der Nuten und Federn auf Flächen von Zylindern, deren
Mittelachsen durch den Mittelpunkt des Drehwürfels verlaufen und jeweils auf den mit den Nuten bzw. Federn
versehenen Seitenflächen des Würfelchens senkrecht
3^ stehen. Diese Ausführungsiorm benötigt zur Herstellung
beispielsweise in einer Kunststoffspritzgußmaschitie
ein aufwendiges Werkzeug, das aus mehreren Teilen besteht. Zur Ausformung der Würfelchen müssen die Werkzeugteile
jeweils von den Seitenflächen der Würfelchen
weg gedreht werden, wobei der Drehpunkt mit dem Punkt zusammenfällt, der bei dem zusammengebauten Drehwürfel
in dessen Mittelpunkt liegt.
•■ο ■*
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Würfelchen des Drehwürfels so auszugestalten, daß zu deren
Herstellung eine einfache Form verwendet werden kann, mit der auch die Herstellungszeit verkürzt werden
kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß die Wände der Nuten der Würfelchen Flächenausschnitte von Zylindern sind, deren Achsen
mit den Diagonalen der Würfelchen, die durch den Mittelpunkt dos Drehwürfels verlaufen, zusammenfallen
und daß die Federn eines Würfelchens senkrecht auf der Außenfläche des Zylinders mit dem Radius stehen, der
dem Radius des Zylinders der Außenwand derjenigen Nuten entspricht, die durch die Federn ersetzt werden.
Bei einem aus acht Würfelchen zusammengesetzten Drehwürfel, deren Zusammenhalt über Nuten und Federn erfolgt,
können drei Würfelchen an benachbarten Flächen nur mit jeweils fünf an den Kanten zusammenstoßenden
Nuten versehen sein, fünf Würfelchen können mit jeweils vier an den Kanten zusammenstoßenden Nuten und einer
an den Kanten zusammenstoßenden Feder ausgebildet sein. Das Werkzeug, das zur Herstellung der Würfelchen
gebraucht wird, kann bei dem erfindungsgemäßen Drehwürfel aus zwei Teilen bestehen. Die Längsachse
des Werkzeuges fällt mit der Diagonalen des Würfelchens zusammen, die durch die Ecke verläuft, an der
die drei sichtbaren Flächen zusammenstoßen und durch die Ecke, an der die drei mit Nuten bzw. Federn versehenen
Flächen zusammenstoßen. Die Wände der Nuten bilden dann Flächenausschnitte von Zylindern, deren
Achsen mit dieser Diagonalen zusammenfallen. Beim
Ausformen des Würfelchens kann die Form., die bei spielsweise aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, einfach
aüseinandergezogen werden. Würde man Zylinder in die Nuten einpassen, wären diese an ihrem Ende mit
-Ί-
drei konvex ausgebildeten Abschnitten, die den drei
zusammenhängenden kreisbogenförmigen Nuten entsprechen, *
versehen. · |
Bei fünf Würfelchen ist in einer ersten Ausführungs- f
form jeweils eine Nut durch eine Feder ersetzt. Diese s
Federn verlaufen auf den drei am zusammengebauten |
Drehwürfel nicht sichtbaren Flächen und sind an den ii
j" Kanten untereinander verbunden. Wird beispielsweise
die Nut mit dem größten Radius durch eine Feder ersetzt, dann steht diese senkrecht auf der Wandung
des Zylinders, der in diese Nut hineinzudenken ist.
Zur Verbesserung des Zusammenhaltens der Würfelchen untereinander kann in Weiterführung vorgesehen sein,
daß sechs Würfelchen mit fünf Nuten und einer Feder und zwei Würfelchen mit sechs Nuten oder daß sieben
Würfelchen mit sechs Nuten und einer Feder und ein Würfelchen mit sieben Federn oder aber auch alle
Würfelchen mit sieben Nuten und einer Feder ausgebildet sind. Die Federn jedes Würfeichens liegen
dabei jeweils auf einer anderen Kugelschale um den Mittelpunkt des Drehwürfels.
in Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß die Federn einstückig an den Würfelchen angeformt sind. Die Federn werden dann sofort beim Spritzen
des Würfelchens ausgebildet. Wenn als Material ein wenig elastischer Kunststoff verwendet wird, muß
dann aber auf der Seite der Feder, die nach außen gerichtet ist, im Werkzeug ein Senkrechtschieber vorgesehen
werden, damit beim Ausformen die Feder nicht bleibend deformiert wird.
Um Senkrechtschieber einzusparen, kann bevorzugterweise
vorgesehen sein, daß die Federn auf den zum Drehwürfelmittelpunkt gerichteten Seitenflächen mit einer
-δι Einkerbung versehen sind. Diese Einkerbung erlaubt
ein stärkeres Verformen der Feder, ohne daß nach dem Ausformvorgang eine Deformation zurückbleibt.
Bevorzugterweise kann vorgesehen sein, daß alle Würfelchen an ihren einander zugewandten Flächen mit
mindestens fünf bogenförmigen Nuten ausgebildet sind und daß uei mindestens fünf Würfelchen jeweils die
Nuten mit gleichem Abstand vom Drehwürfelmittelpunkc
Federn eingesetzt sind. Die federn werden nicht einstückig bei der Herstellung der Wurfeichen an diesen
angeformt, sondern nachträglich in an den Würfelchen ausgebildete Nuten eingesetzt. Die Befestigung der
Federn in den Nuten kann bevorzugterweise durch Einkleben erfolgen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß zumindestens/einerSeitenwand der
Nuten, die mit einer Feder versehen werden, eine Einkerbung verläuft und daß die Federn an einer korrespondierenden
Stelle der Seitenwand eine Ausbuchtung aufweisen, zum Einschnappen in die Einkerbung. Ferner
kann vorgesehen sein, daß die Federn durch Ultraschallschweißen in den Nuten befestigt sind.
Wenn die Federn mittels Schnappsitz an den Würfelchen befestigt werden, können sie bevorzugterweise an ihren
Enden miteinander verbunden sein. Es ergibt sich damit ein in Draufsicht etwa dreieckiger Ring, der nach dem
Einschnappen in der entsprechenden Nut unverrückbar an den Würfelchen gehalten ist.
Zur Erleichterung des Zusammenbaus des Drehwürfels durch Zusammenklemmen der Würfelchen können die Federn
an den vor dem Zusammenfügen der Würfelchen von diesen abragenden Bereichen im Querschnitt etwa hakenförmig
ausgebildet sein.
at iit
-9-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen aus acht Würfelchen bestehenden
Drehwürfel,
Fig. 2 den Drehwürfel nach Fig. 1 mit nach
oben geklappter Ebene, 10
Fig. 3 die Würfelchen des Drehwürfels nach
Fig. 1 in Einzeldarstellung,
Fig. 4 ein Würfelchen in perspektivischer
* 5 Darstellung,
Fxg. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V
von Fig. 4,
Fig. 6 in vergrößerter Darstellung einen
Schnitt durch ein Würfelchen,
Fig. 7 einen Schnitt durch ein abgewandeltes
Würfelchen und 25
Fig. 8 in perspektivischer Darstellung eine
aus drei Abschnitten bestehende Feder.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen aus 80
zwei Ebenen gebildeten Drehwürfel 100, der aus a^ht
Würfelchen 102 bis 116 zusammengesetzt ist.
Fig. 2 zeigt den Drehwürfel 100, bei dem die in einer waagerechten oberen Ebene liegenden Würfelchen 102, 104,
110 und 112 um 90° nach oben geklappt sind.
35
Auf den nun zu sehenden Flächen sind die Würfelchen bis 116 mit viertelkreisförmigen Nuten versehen, die auf
-ιοί konzentrischen Kreisen um den Mittelpunkt 118 des Drehwürfel
100 verlaufen. Die Würfelchen 108, 112 und weisen dabei fünf konzentrische Nutenstücke auf, die
Teile von Ringnuten 115, 117, 119, 121 und 123 sind. Die Würfelchen 102, 104, 106, 110 und 114 sind jeweils
mit vier Nutenstücken und einem Federstück ausgebildet. Dabei ist an dem Würfelchen 106 das Nutenstück mit dem
kleinsten Radius durch ein Federstück ersetzt, bei dem Würfelchen 114 das Nutenstück mit dem zweitkleinsten
bei dem Würfelchen 110 das Nutanstück mit aem drittgrößten
Radius, bei dem Würfelchen 104 das Nutenstück mit dem viertgröBten Radius und bei dem Würfelchen
das Nutenstück mit dem größten Radius durch edn Federstück ersetzt. Entsprechende Federn und Nutenstücke
!5 sind an den beiden anderen, am zusammengebauten Drehwürfel
nicht sichtbaren Seitenflächen der Würfelchen 102, 106, 104, 114 und 110 vorgesehen. Die Würfelchen 108,
112 und 116 weisen an den beiden anderen, von außen nicht sichtbaren Seitenflächen jeweils fünf Nuten-
bögen auf. Wenn die Würfelchen an dem Drehwürfel zusammengesetzt
sind, erstrecken sich die Nuten und Federstücke auf um den Mittelpunkt 118 des Drehwürfeis
100 gedachten Kugelschalen. Die unterschiedliche Anordnung
der Federn an den Würfelchen 102, 104, 106, 110 und 114 gewährleisten einen sicheren Zusammenhalt
der acht an dem Drehwürfel 100 vorgesehenen Würfelchen, ohne daß die Federn sich gegenseitig bei den Drehbewegungen
störend im Wege stehen.
Da bei der dargelegten Auöfuhrungsform der Fall auftreten
kann, daß die drei nur mit Nuten ausgebildeten Würfelchen in einer Ebene nebeneinander liegen, kann
die Stabilität des Drehwürfeisbeeinträchtigt sein. Es ist deshalb bevorzugt vorzusehen, daß die Würfelchen,
cie eine Feder aufweisen, mit mehr als vier Nuten und
die anderen Würfelchen dementsprechend mit mehr als fünf Nuten ausgebildet sind. Im Maximalfall sind dann
allt Würfelchen an den von außen nicht sichtbaren Seiten-
ItI 111
-11-flächen mit sieben Nuten und einer Feder versehen.
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung das Würfelchen 104. Durch die Ecke 118, die dem Mittelpunkt
des Drehwürfels entspricht, ist eine Diagonale 130 durch das Würfelchen gezeigt. In dem Würfelchen
104 sind vier an den Kanten des Würfelchens zusammentreffende Nuten 132, 134, 136 und 138 ausgebildet.
Mit strichpunktierten Linien sind Zylinder 140 bis 154 angedeutet. Diese Zylinder haben Achsen, die
mit der Diagonalen 130 zusammenfallen. Die äußeren und inneren Seitenwände der Nuten 132 bis 138 bilden
Flächenabschnitte dieser Zylinder 140 bis 154. Das Formwerkzeug kann so ausgebildet sein, daß ein linker
Teil die von außen sichtbaren Flächen des Würfelchens formt und ein rechter Teil die von außen nicht sichtbaren,
mit den Nuten und Federn ausgebildeten Seitenflächen. Da die Zylinderachsen mit der Diagonalen 130
zusammenfallen, kann die Ausformung dadurch erfolgen, daß die zwei Teile des Werkzeugs in Richtung der
Diagonalen 130 auseinandergezogen werden. Damit kann das Würfelchen mit einem relativ einfach ausgebildeten
Werkzeug geformt werden.
Zwischen der Nut 134 und der Nut 136 ist eine Feder 156 ausgebildet, die auf allen drei von außen nicht
sichtbaren Seitenflächen des Würfelchens 104 verläuft und an den Kanten des Würfelchens zusammentrifft.
Denkt man sich anstelle der Feder 156 ebenfalls eine
^O ttut, so kann diese durch einen Zylinder 158, dessen
Achse ebenfalls mit der Diagonalen zusammenfällt, beschrieben werden. Die Feder 156 ist derart ausgebildet,
daß sie senkrecht auf diesem Zylinder steht.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Wurfeichen 104,
wobei die Schnittebene durch die Ecken 118, 160, 162 und 164 gelegt ist. Aus der Figur sind die Wandflächen
Ill· < .,
-12-
der Nuten 132 bis 138 zu sehen, die in dieser Darstellung
parallel zur Diagonalen 130 verlaufen. Die Feder 156 stellt sich in diesem Schnitt senkrecht zur
Diagonalen 130 dar. Wenn die Feder 156 einstückig mit dem Würfelche.n geformt wird und das Material aus Festigkeitsgründen
nur eine beschränkte Elastizität aufweist, wird zweckmäßiger Weise hinter der Feder 156 in Richtung
zur Ecke 160 bzw. 164 in dem Formwerkzeug ein Senkrechtschieber vorgesehen, damit beim Auseinanderziehen
der Formteile die Feder 156 'nicht bleibend deformiert wird.
Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch eine Feder 166, die an ihrer ins Innere des
Drehwürfels gerichteten Wandfläche eine Kerbung 168 aufweist, durch die es möglich ist, daß die Feder
beim Ausformvorgang leichter zurückgebogen werden kann. Je nach Wahl des Materials ist dann evtl. kein
Senkrechtschieber an der Form notwendig.
Fig. 7 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Feder 170, die nicht einstückig mit den Würfelchen geformt ist,
sondern nach der Ausformung des Würfelchens in eine ausgebildete Nut eingesetzt wird. Die Nut, in die die
Feder 170 eingesetzt/ist,'wie die anderen Nuten als Flächenausschnitt von Zylindern ausgebildet. Um das
Zusammenbauen der Würfelchen zu einem Drehwürfel zu erleichtern und die gegenseitige Verschiebung der
Drehwürfeichen leichtgängig zu halten, ist die Fe-
aö der 170 im Querschnitt etwa hakenförmig ausgebildet
und mit einer Spitze 172 versehen. Die Feder 170 kann durch Einkleben oder ültrascuallschweißen in
der Nut des Würfelchens befestigt sein. Es ist aber auch möglich, die Feder 170 durch eine Schnappverbindung
in der Nut zu befestigen, wozu dann in der Nut eine Einkerbung 174 und an der Feder eine Ausbuchtung
176 angeformt sind.
-13-
Fig· 8 zeigt eine Feder 178, die an ihrer Rückseite senkrecht abstehend einen geschlossenen, etwa dreieckigen
Ring 180 aufweist, der in eine entsprechende Nut an einem Würfelchen eingesetzt wird. Da die
Federn eines Würfelchens vom Mittelpunkt des Drehwürfels alle den gleichen Abstand haben, kann diese
geschlossene Ringform der Feder 178 ausgebildet werden.
-14-Zusammenfassung
Bei diesem beispielsweise aus acht Würfelchen zusammengesetzten Drehwürfel sind zur Erleichterung und damit
Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung die Nuten an den von außen nicht sichtbaren Seitenflächen
der Würfelchen (104) als Flächenausschnitte von Zylindern (140-158) ausgebildet, deren Achsen mit der
Diagonalen (130) der Würfelchen durch den Drehwürfelmittelpunkt zusammenfallen. Die für den Zusammenhalt
der Würfelchen notwendigen Federn (156) stehen dabei senkrecht auf der Außenfläche des Zylindert
(158), /mit der äußeren Wand einer entsprechenden Nut zusammenfallen würde. Die Federn können entweder
einstückig an den Würfelchen angeformt sein oder in einem getrennten Arbeitsschritt beispielsweise
in einer ausgebildeten Nut befestigt werden.
Das Werkzeug zur Herstellung der Würfelchen ist einfach aufgebaut, da es aus zwei Teilen bestehen kann
und die Ausformung der Würfelchen durch Auseinanderziehen parallel zur Diagonalen (130) durch den Mittelpunkt
(118) erfolgen kann. (Fig. 4).
Claims (13)
1. Drehwürfel, bestehend aus einer Vielzahl allseits
gegeneinander verdrehbarer Würfelchen mit sichtbaren und unsichtbaren Seitenflächen, die je nach
Betrachtungsweise in waagerechten oder senkrechten
Ebenen liegen, wobei die Anzahl der Ebenen der
Anzahl der pro Kante des Drehwürfels vorgesehenen
Würfelchen entspricht und die Würfelchen an ihren
von außen nicht sichtbaren Flächen über bogenförmige Nuten und Federn verbunden sind und diese Nuten bzw. Federn der Würfelchen auf Kreisbögen um den Mittelpunkt des Drehwürfels liegen, wobei bei einer geraden Anzahl von Ebenen einen Kern bildende Würfelchen vorgesehen sind, die an ihren einander zugewandten Flächen
gegeneinander verdrehbarer Würfelchen mit sichtbaren und unsichtbaren Seitenflächen, die je nach
Betrachtungsweise in waagerechten oder senkrechten
Ebenen liegen, wobei die Anzahl der Ebenen der
Anzahl der pro Kante des Drehwürfels vorgesehenen
Würfelchen entspricht und die Würfelchen an ihren
von außen nicht sichtbaren Flächen über bogenförmige Nuten und Federn verbunden sind und diese Nuten bzw. Federn der Würfelchen auf Kreisbögen um den Mittelpunkt des Drehwürfels liegen, wobei bei einer geraden Anzahl von Ebenen einen Kern bildende Würfelchen vorgesehen sind, die an ihren einander zugewandten Flächen
β MÜNCHEN 83. SIEBERTSTR. 4 · POB ββΟ,ΜΟ. · ISABEL: HUEBOfrAT.·* TEL. <0 B9) 474005 · TELECOPIER XEROX 400 ■ TELEX 5-24285
entweder mit bogenförmigen Nuten und einer bogenförmigen
Feder oder mit bogenförmigen Nuten versehen sind und wobei die Nuten und Federn auf konzentrischen
Kugeln um den Mittelpunkt des Drehwürfels liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wände der Nuten (132,134,136,138) der Würfelchen
(102-116) Flächenausschnitte von Zylindern (140-154,158) sind, deren Achsen mit den Diagonalen
(130) der Würfelchen, die durch den Mittelpunkt (118) des Drehwürfels (100) verlaufen, zusaraner fallen und
daß die Federn (156) eines Würfelchens senkrecht auf
üjr Außenfläch'? des Zylinders (158) mit dem Radius
stehen, der dem Radius des Zylinders der Außenwand derjenigen Nuten entspricht, die durch die Federn
ersetzt werden.
2. Drehwürfel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (156) einstückig an den Würfelchen
angeformt sind.
3. Drehwürfel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (166) auf der zum Drehwürfelmitteipunkt
(118) gerichteten Seitenfläche mit einer Einkerbung (168) versehen sind.
4. Drehwürfel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Würfelchen an ihren einander zugewandten
Flächen mit mindestens fünf bogenförmigen Nuten ausgebildet sind und daß bei mindestens fünf Würfelchen
jeweils in Nuten itit gleichem Abstand vom Drehwürfelmittelpunkt Federn eingesetzt sind.
5. Drehwürfel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (170) in die Nuten der Würfelchen
eingeklebt sind.
-3-
6. Drehwürfel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Seitanwand der Nuten eine
Einkerbung (174) verläuft und daß die Federn (170) an der korrespondierenden Stelle der Seitenwand eine
Ausbuchtung (176) aufweisen zum Einschnappen in
die Einkerbung (174). \
7. Drehwürfel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn durch Ultraschallschweißen in den
Nuten befestigt sind. /
8. Drehwürfel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (178) an ihren Enden
miteinander verbunden sind.
9. Drehwürfel nach einem der Ansprüche 4 bis 8/ dadurch
gekennzeichnet, daß die Federn an den vor dem Zusammenfügen der Drehwürfelchen von dieser abragenden
Bereichen im Querschnitt etwa hakenförmig ausgebildet sind.
Drehwürfel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seitenflächen
von sechs Würfelchen jeweils mit fünf Nuten und einer Feder und von zwei Würfelchen mit sechs
Nuten versehen sind.
11. Drehwürfel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seitenfläehen von sieben Würfelehen jeweils mit sechs Nuten
und einer Feder und von einem Würfeichen mit sieben Nuten versehen sind.
12. Drehwürfel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seitenflächen aller Würfelchen jeweils mit sieben Nuten
und einerFeder versehen sind.
-4-
13. Drehwürfel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn jedes Würfelchen
jeweils auf einer anderen Kugelschale um den Mittelpunkt des Drehwürfels liegen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3140991 | 1981-10-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8130173U1 true DE8130173U1 (de) | 1982-02-18 |
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ID=1329174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8130173U Expired DE8130173U1 (de) | 1981-10-15 | Drehwürfel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8130173U1 (de) |
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