專利名稱：磁性玩具積木的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用磁性積木元件組成的建筑積木，主要用于玩具，也可以作教具和/或用于闡明建筑范疇的設(shè)計(jì)并能勾作草樣。
基于磁力，積木的單個(gè)積木塊容易相互連結(jié)在一起，并能在大的反向外力作用下而分開，這類積木是建筑范疇內(nèi)的一種簡(jiǎn)單的、適用性強(qiáng)的普通玩具，具有較高的教育意義，并可帶來很多樂趣。
已有的磁性玩具是用永久磁鐵和/或磁性箔和/或金屬小片(作為分離的部分)固定在一個(gè)載體(如木頭或塑料)上做成的。這里永久磁鐵一般是軸向磁化過(或許還用鐵磁回路片)，磁箔一般是一面進(jìn)行條狀磁化，使北極和南極呈條狀交替變化(參見圖4)。
現(xiàn)有的磁性積木的積木塊與現(xiàn)有的機(jī)械的積木玩具(例如LEGO，F(xiàn)ischer技術(shù))相比，其連接的靈活性很有限。這與其(a)積木塊的形狀，(b)使用的磁性材料，(c)磁性有效連接點(diǎn)的數(shù)量、幾何形狀和排列以及(d)連接點(diǎn)的磁化工藝有關(guān)。由此，它們尤其不適用于房屋、建筑以及機(jī)器，植物、動(dòng)物和人類等的真實(shí)縮小造型?，F(xiàn)有的磁性積木形式是單一取向的，因而對(duì)塑造多面的實(shí)際建筑所需的形狀(例如DIN-結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn))是太少了。
永久磁鐵和磁性箔在其重量、幾何形狀、制造以及機(jī)械應(yīng)變或熱應(yīng)變等方面是有缺點(diǎn)的(參見有關(guān)的P4306573.2和G9304198.5發(fā)明專利文件)。
此外，現(xiàn)有的用永久磁鐵做的積木塊一般在一個(gè)接觸表面上只有一個(gè)磁性連接點(diǎn)。由于大部分表面是被磁性連接的，因此幾乎難以把它們位移。
為了達(dá)到整個(gè)接觸面的磁性連接，一般采用條狀磁化的金屬箔(參見圖4)，這樣就能構(gòu)成“錯(cuò)位”建筑，但仍沒有積木塊的縱向-橫向連接。
連接多樣化主要取決于幾何造形和連接點(diǎn)(及連接面)的磁化。
如同采用下面所描述的本發(fā)明的連接點(diǎn)新磁化工藝那樣，采用原軸向或條狀磁化的積木塊，其連接的可能方式顯得更少。
在專利DE2704204A1里介紹了一種建筑玩具積木，用以構(gòu)筑建筑物。它是一種網(wǎng)柵系統(tǒng)可組合插入的積木塊。這里所涉及的是一種沒有磁體的插入系統(tǒng)。在前面專利中已采用磁力作為連接力時(shí)，如同LEGO、DUPLO和Fischer技術(shù)一樣，其連接仍采用純粹的機(jī)械力，由此給出另一類型(或部分地)建筑積木和游戲積木。
在專利DE-GM8023609中描述了一種磁性玩具積木，它“至少具有一塊永久磁鐵”，即在這類積木的塑料積木塊體(部分或全部)的表面，置有永久磁鐵或可磁化的元件。永磁的排列特征是，它們帶有“端蓋”插入塊體的端部范圍，并在圖中可看出。
在那里沒有陳述關(guān)于永磁體的軸對(duì)稱排列或關(guān)于磁化的狀況。而有關(guān)磁連接點(diǎn)在母體上的(n×m)排列(這里n，m是大于1的數(shù))，既沒有文字又沒有圖來加以說明，這對(duì)“錯(cuò)位構(gòu)筑”十分重要的。
在專利DE-OS1942333里描述一種“用于建筑模型的積木”，其特點(diǎn)是“在積木塊的塑料體內(nèi)至少埋入一個(gè)永久磁體”。這里，“永久磁體可以是在基本材料中分布的細(xì)小顆粒，然后同一方向磁化”。
與專利DE-GM8023609相似，并沒說明永久磁鐵的軸向排列狀況，或確切地說，沒有說明永久磁鐵的磁化的精確過程。用這里描述的積木去構(gòu)筑形狀確定的“錯(cuò)位建筑”可能性很小。
類似情況還有，在專利DE-GM1737900和DE-GM1783302中所敘的非玩具的、工業(yè)吸附磁鐵系統(tǒng)，采用了內(nèi)環(huán)與外環(huán)磁化方法。
當(dāng)然有幾點(diǎn)差別，即在DE-GM173790專利中極區(qū)部分重疊，而在DE-GM1783302中，不出現(xiàn)r2＞r1的情況。
在專利US-PS3196579里示出了磁性積木，它們由四部分組成1)中心空的長(zhǎng)方六面塑料體，其下部有格柵結(jié)構(gòu)(4×2)，上面是全開的，2)一個(gè)裝有4×2格柵的鐵片，它與積木塊的下部起到機(jī)械配合作用；3)一個(gè)小磁片，它放置在下部的塑料格柵里，4)一個(gè)薄的金屬小片，它安裝在小磁片的反向邊。
由于磁性積木塊具有機(jī)械配合的4×2格柵結(jié)構(gòu)，故可以按要求構(gòu)成錯(cuò)位連接。
本發(fā)明與專利US-PS3196579的本質(zhì)區(qū)別在于后者磁性材料是均勻分布在積塊—底邊的上部，通過鐵片及塑料體—底邊的機(jī)械格柵，從而得到4×2的矩陣的結(jié)構(gòu)。若無(wú)輔之以機(jī)械固定，則就不能得到合適形狀的錯(cuò)位建筑。與此相反，本發(fā)明中，磁性材料本身已排列成4×2矩陣結(jié)構(gòu)(同心的)，因而無(wú)需機(jī)械的固定裝置，積木塊就可藉助于磁力而成型并可相互錯(cuò)位。
進(jìn)一步的區(qū)別在于在US-PS3196579中磁鐵先吸附在金屬上，而本發(fā)明是磁鐵直接對(duì)磁鐵。此外，其磁化的磁極排列亦不相同。
本發(fā)明解決的任務(wù)是排除前述專利中所存在的缺點(diǎn)，盡可能使用簡(jiǎn)單的方法來構(gòu)造縮小的，富于想象的或真實(shí)的建筑物。
這些目標(biāo)是可通過權(quán)利要求1所標(biāo)明的方法來實(shí)現(xiàn)為了適合美學(xué)的要求和真實(shí)感，適當(dāng)?shù)呐浜鲜侵匾?，例如用法爾地酒色的斑沙巖色積木塊。
在造型時(shí)，采用可靠的DIN建筑標(biāo)尺的比例。基本積木塊選用長(zhǎng)方六面體，其長(zhǎng)寬高之比L∶B∶H為3∶1.5∶1。
通過倍減和/或倍加，很容易得到其他的積木塊(圖2)。用來塑造諸如窗戶、門、屋頂和不同風(fēng)格的房屋正面(如經(jīng)典型、羅馬型和青春型)。就材料而言，一方面有基材及填充材料，另一方面還采用不同的磁性材料。
通常的塑料(例如有顏色的)可用作基料，而磁性材料推薦采用磁性/可磁化的混合材料，它是由a)塑料；b)磁性及可磁化材料，c)可能還有一些添加劑(顏料)所組成。
一種實(shí)例所謂“可磁化的熱塑性塑料”，通常稱為“塑料磁性材料”或“塑料磁體”。
如同在G9304198.5專利中已描述的，塑料磁性材料的排列有多種可能性。與通常的磁性材料相比，采用塑料磁性材料，人們可以更加自由地塑造形象。這對(duì)于磁性連接點(diǎn)的造型、積木塊的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。要做到連接點(diǎn)的多樣化，首先重要的是磁連接點(diǎn)的數(shù)量，排列和幾何形狀。為能實(shí)現(xiàn)縱向/縱向和縱向/橫向的連接，推薦用軸向?qū)ΨQ和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的連接點(diǎn)，如正方形或圓周平面。為塑造“錯(cuò)位”的和有規(guī)律的構(gòu)型，在積木塊的表面上需要很多的均勻分布的、軸對(duì)稱的連接點(diǎn)(圖3和圖5)。
連接點(diǎn)的數(shù)量越多，越能構(gòu)成“細(xì)小錯(cuò)位”，當(dāng)然這里磁化工藝是重要的。
因?yàn)橥瑯O相斥，異極相吸(N-北極，S-南極)，所N-S極分布不能任意選擇。圖6中示出了按圖5連接點(diǎn)北-南極可能的排列。這里可以看出，采用這種磁化工藝，連接點(diǎn)的多樣化已比至今所知的磁性玩具要多得多，特別是可以做到縱橫連接。
在造型時(shí)，必須一直注意積木塊的正確翻轉(zhuǎn)，還要注意連接點(diǎn)只能(重復(fù))分別同再下一個(gè)點(diǎn)列連接，因?yàn)榫o接的一點(diǎn)是與之相斥的。
反之，理想的積木塊，兩個(gè)需要連接的積木面上的所有連接點(diǎn)相互吸引，這樣就無(wú)需在造型時(shí)考慮北極與南極了。

圖1示出一種解決辦法，在這個(gè)實(shí)施例中，連接點(diǎn)由四方或圓形套疊磁伴組成。它們(內(nèi)外圈)的磁化方向是不一致的。兩個(gè)需要連接邊的連接點(diǎn)磁化方向相反。
如果基本積木塊的上邊與底面依照?qǐng)D1磁化，它就具有了與機(jī)械LEGO建筑模塊同樣的連接可能性。若在六面體的各個(gè)面(6個(gè))都是這樣磁化，連接的多樣性就比LEGO的要大得多。側(cè)面的連接點(diǎn)在人們塑造專門的，具有某種風(fēng)格的屋面積木塊固定到基本積木塊上去時(shí)是有益的。
為附著盡可能牢靠，積木塊上表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)該最大。
要獲得所需的結(jié)合力，圖1中的參數(shù)d1，d2，d3或r1，r2，r3和h要選擇恰當(dāng)。這里r1是內(nèi)圈半徑，r2是外圈內(nèi)半徑，r3是外圈外半徑，d1，d2和d3是相應(yīng)于四方體。參數(shù)h是磁性連接點(diǎn)的高度。在特殊情況下，d3＝d2＝d1＞0，或r3＝r2＝r1＞0，這就僅有一個(gè)四方形或圓作為有效連接點(diǎn)(參見圖3和圖5)。從原則上講，要獲得這樣的排列和磁性，并非只有用可磁性的熱塑性塑料，所有已知的磁性材料均可采用。
圖1，2，3和5示出了這一發(fā)明的實(shí)施例。
詳細(xì)如下圖1軸對(duì)稱排列的磁結(jié)合點(diǎn)a)四方形的一對(duì)南北極，b)圓周形的南北極對(duì)，其幾何參數(shù)為d1，d2，d3或r1，r2，r3和h。
圖2a)基本積木塊，b)倍減的積木塊和c)倍加的積木外。
圖3a)所有的面都有磁性連接點(diǎn)，b)只有上，下兩個(gè)面有磁性連接點(diǎn)。
圖4條狀磁化，a)橫向條狀，b)縱向條狀，N＝北極，S＝南極。
圖5上表面為a)四方形磁性連接點(diǎn)，b)圓周形磁性連接點(diǎn)。
圖6按圖5，四方形或圓周形磁連接點(diǎn)的兩種磁效應(yīng)的N-S排列。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是磁性積木玩具，有各式各樣可以互相連接的積木塊，用它們可真實(shí)地、縮小地仿造一幢簡(jiǎn)單的房子。除了可仿造單一的單幢家庭住房或一排房子(有花園或沒有花園)外，還可仿造具有文化歷史意義的私人建筑物或公共建筑物。特別使人感興趣的如Trifel城堡、Hambacher宮、Ladwigschoehe別墅、Arc deTriomphe和Alhambra等建筑。
基本積木塊采用的比例L∶B∶H＝3∶1.5∶1，即30×15×10mm的四方六面體(見圖2)，積木塊的邊棱也可處理，使其圓滑及作修改以得到特殊的效果如陰影接縫。
通用的塑料(如含有顏色的ABS)被選作載體材料，可磁化的熱塑性塑料作磁性材料。
在積木塊的上、下面上，可以平滑地嵌入8個(gè)帶有內(nèi)外環(huán)的、與軸對(duì)稱的圓形磁性連接點(diǎn)。
上表面內(nèi)圓作為南極，外圓為北極，分別單向磁化，而下表面正好相反(見圖1)。
為盡可能真實(shí)仿造房屋正面，可以從基本積木塊的外側(cè)相應(yīng)地塑造(即表面結(jié)構(gòu)和顏色)，或者在一塊基本積木的外側(cè)面上附加設(shè)置磁性連接點(diǎn)，這樣就能把專門的屋面積木用磁性固定。后一種方案有如下優(yōu)點(diǎn)，即用它可以簡(jiǎn)單地構(gòu)造“粗樣”，同時(shí)可以快速地試試不同建筑正面風(fēng)格的效果。
基本積木塊的倍減塊及倍加塊(如作門梁)是需要的，此外還需要其他形式的積木塊(如作圓柱體的圓柱，用作窗戶和門的構(gòu)筑積木)。
一付這樣的磁積木可以逐步擴(kuò)展成一種全“磁性玩具世界”。
它促進(jìn)了創(chuàng)造性、建筑結(jié)構(gòu)和加深了對(duì)藝術(shù)的理解，特別是建筑史和藝術(shù)史。由于磁力的作用，還可帶來許多游戲的快樂。
權(quán)利要求
1.一種磁性建筑積木塊，其特征在于，其形狀L∶B∶H為3∶1.5∶1或3∶1∶1或4∶2∶1或4∶2∶2比例的長(zhǎng)方體，用通常諸如聚酰胺，ABS的塑料材料制成，在積木塊表面軸對(duì)稱地埋入一個(gè)或多個(gè)磁性連接點(diǎn)，例如矩陣為2×4個(gè)，磁性連接點(diǎn)用一種塑料結(jié)合的磁性材料如可磁化的熱塑性塑料或一種永磁材料，這里每一個(gè)連接點(diǎn)磁性有效的幾何表面是由兩個(gè)相互同心排列的、磁性相反的軸對(duì)稱或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱區(qū)組成，在積木的另一面，同樣分別置有排列相同的連接點(diǎn)但極化方向相反，除上表面底面之外，積木塊至少有一個(gè)側(cè)面可以設(shè)有排列連接點(diǎn)，以便固定建筑物正面的積木塊，這種積木是構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)用的，為的是能夠真實(shí)地構(gòu)成由積木塊組成的建筑物正面。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性積木塊，其特征在于，連接點(diǎn)的軸對(duì)稱或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱區(qū)是四方形或圓形的，對(duì)四方形d3≥d2≥d1＞0；對(duì)圓形r3≥r2≥r1＞0。
全文摘要
磁性積木是由磁性積木塊組成，它用以仿造人類歷史或幻想物的縮小的建筑物或建筑群，基本積木是一種磁性積木塊，它具有如下性質(zhì)a)其形狀恰是磚塊尺寸的1/4，b)其載體材料是通用的塑料(如ABS)和磁性熱塑性塑料作為磁性材料，c)其磁性連接點(diǎn)是具有內(nèi)外表面的四方形及圓周形，它們以軸對(duì)稱形式覆蓋于表面，d)其連接點(diǎn)的內(nèi)外表面的磁化不相同，兩個(gè)需要連接面其連接點(diǎn)磁化方向正好相反。
文檔編號(hào)A63H33/10GK1124461SQ94192230
公開日1996年6月12日 申請(qǐng)日期1994年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月28日
發(fā)明者米歇爾·克來恩 申請(qǐng)人:特里夫斯玩具制造有限公司