DE8130173U1

DE8130173U1 - Drehwürfel

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Publication number: DE8130173U1
Application number: DE8130173U
Authority: DE
Original assignee: Gebr Obermaier Ohg 8210 Prien De
Current assignee: Gebr Obermaier Ohg 8210 Prien De
Priority date: 1981-10-15
Publication date: 1982-02-18

Description

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Beschreibung

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.

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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

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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.

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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

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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.

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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

Drehwürfel

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

MÜTiIiER-BOKE PATEIiTAKWlITE BTTROFEAST PATENT ATTOHM ETS OR. WOLFGANG MULLER-BORE CPATENTANWALTVON 1927-.975) DR. PAUL DEUFEL. DIPU-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPU-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. O 1072/1 H 5. OKT. 1981 Gebrüder Obermaier OHG Prien-Bachham Drehwürfel Ansprüche

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

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.

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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.

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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.