專利名稱：用來形成三維組件的磁性構(gòu)造模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及智力玩具。具體來說，本發(fā)明涉及具有磁性表面并可磁性地和/或機(jī)械地連接而形成三維組件的結(jié)構(gòu)部件。
背景技術(shù)：
許多個人經(jīng)常在挑戰(zhàn)建筑美學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和/或功能性的結(jié)構(gòu)模型中尋找樂趣。構(gòu)造如此結(jié)構(gòu)通常在需要達(dá)到理想結(jié)構(gòu)目的發(fā)揮創(chuàng)造力和/或解決問題的過程中找到其效用。目前，已知各種構(gòu)造組件，其開發(fā)磁特性來互連各種結(jié)構(gòu)部件并由此形成不同的二維和/或三維結(jié)構(gòu)，這些構(gòu)造組件可對構(gòu)造過程提供一添加的復(fù)雜度。
與上述磁性構(gòu)造組件相關(guān)的一主要缺點(diǎn)包括固有局限的和時時有礙其提供的設(shè)計變化。通常有這樣的情形這些傳統(tǒng)的磁性構(gòu)造組件僅具有有限數(shù)量的零部件，這些零件通常具有局限的幾何形來確保有效的和合適地穩(wěn)定的或牢固的連接。因此，盡管至今一直在努力，但仍需要這樣一磁性構(gòu)造組件，其提供更大的構(gòu)造靈活性和/或設(shè)計選擇性。
本發(fā)明著力于上述的和其它的需要/目的。從以下的揭示中，尤其是當(dāng)結(jié)合諸附圖來審視時，將會明白本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)的特征和功能性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，可使用結(jié)構(gòu)部件來構(gòu)造各種結(jié)構(gòu)外形，由此，增加構(gòu)造靈活性和/或設(shè)計選擇性。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)部件各包括多個可操作地與其周緣連接的磁體，以便提供多個磁性連接點(diǎn)。此外，各個部件具有至少一個可操作地與其相連的機(jī)械連接件(例如，一槽，和/或一槽和一可操作地與槽相連的磁體)，以便提供至少一個機(jī)械連接點(diǎn)。
本發(fā)明有利地允許兩個或多個互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)部件通過磁性的或機(jī)械的連接可操作地連接，以形成復(fù)雜性變化的各種不同的二維或三維的結(jié)構(gòu)外形。本發(fā)明有利地適于與一個或多個鐵磁性結(jié)構(gòu)磁性地合作，鐵磁性結(jié)構(gòu)諸如一鐵磁性的或磁化的球，和/或一帶有裝有磁體的端部的細(xì)長桿，以提供甚至更大的設(shè)計和構(gòu)造靈活性。
附圖的簡要說明為了更好地理解本發(fā)明，結(jié)合諸附圖，參照以下對所考慮的各種示范實(shí)施例的詳細(xì)描述，在諸附圖中

圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一示范實(shí)施例的結(jié)構(gòu)部件的立面圖；圖1b是圖1a的結(jié)構(gòu)部件的俯視平面圖；圖2a是根據(jù)本發(fā)明的另一示范實(shí)施例的結(jié)構(gòu)部件的立面圖；圖2b是圖2a的結(jié)構(gòu)部件的俯視平面圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明的還有另一示范實(shí)施例的結(jié)構(gòu)部件的立面圖；圖3b是類似于圖3a的剖視的立面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范實(shí)施例構(gòu)造的結(jié)構(gòu)部件；圖3c是圖3a的結(jié)構(gòu)部件的俯視平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一所示的實(shí)施例的兩個互連的結(jié)構(gòu)部件的立體圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一所示的實(shí)施例的示范結(jié)構(gòu)外形的立體圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一所示的實(shí)施例的示范結(jié)構(gòu)外形的立體圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的還有另一所示的實(shí)施例的示范結(jié)構(gòu)外形的立體圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的還有一所示的實(shí)施例的示范結(jié)構(gòu)外形的立體圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一所示的實(shí)施例的可操作地與一次級連接元件相連的初級連接元件的立體圖；圖10是圖9的初級連接元件的第一平面圖；圖11是圖9的初級連接元件的第二平面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一示范的實(shí)施例的可移動的磁性構(gòu)造組的連接元件的示意平面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一示范的實(shí)施例的可移動的磁性構(gòu)造組的立體圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一示范的實(shí)施例構(gòu)造的一模塊的分解的立體圖，其包括一桿和一對保持器；圖15是圖14所示的保持器之一的示意的局剖的側(cè)視圖；圖16是圖15所示的保持器的一修改型式的示意的局剖的側(cè)視圖；圖17是圖14所示的桿的一修改型式的側(cè)視圖；圖18是圖14所示的桿的另一修改型式的側(cè)視圖；
圖19是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一桿的變化實(shí)施例的立體圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一桿的另一變化實(shí)施例的立體圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一桿的還有另一變化實(shí)施例的立體圖；圖22a和22b是圖21的桿的兩個修改型式的斷開視圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明的一保持器和一桿之間的一種類型的機(jī)械連接的示意圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明的一保持器和一桿之間的另一種類型的機(jī)械連接的示意圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的一保持器和一桿之間的還有另一種類型的機(jī)械連接的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照諸附圖，尤其是，圖1a和1b，圖中示出一根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的磁性結(jié)構(gòu)部件并一般地用標(biāo)號10表示。如圖所示，結(jié)構(gòu)部件10具有一帶有兩個面12、14的大致方形體11，可操作地連接有四個邊緣16、18、20、22和四個角24a、24b、24c、24d。本體11較佳地具有一預(yù)定的厚度“T”，四個邊緣16、18、20、22中的至少一個具有至少一個可操作地與其相連的機(jī)械連接元件23。
在本發(fā)明的一優(yōu)選所實(shí)施例中，機(jī)械連接元件23是一位于具有預(yù)定寬度“W”的邊緣20的中點(diǎn)處的槽34。該預(yù)定寬度“W”較佳地等于或略大于結(jié)構(gòu)部件10的厚度“T”。槽34較佳地也具有一預(yù)定的深度“D”，其沿至少大致地平行于邊緣18、22的方向延伸到邊緣20和邊緣16之間的距離的一半。
角24a、24b、24c、24d較佳地偏置約45度，并具有至少一個分別地與其可操作地相連的磁體26a、26b、26c、26d。磁體26a、26b、26c、26d永久地插入結(jié)構(gòu)部件10的各個角24a、24b、24c、24d內(nèi)，結(jié)構(gòu)部件具有各個磁體暴露的表面28a、28b、28c、28d。磁體26a、26b、26c、26d較佳地定向成使鄰近的角(例如，角24a和24b)中的暴露表面28a、28b、28c、28d彼此具有相對的極性，如圖1a中所示的北極N和南極S。
結(jié)構(gòu)部分10可用一實(shí)心板30進(jìn)行制造，實(shí)心板30在對應(yīng)的角24a、24b、24c、24d內(nèi)具有凹囊32a、32b、32c、32d，凹囊32a、32b、32c、32d模制或鉆入到實(shí)心板30內(nèi)，或用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的某些其它方法加工。各個凹囊32a、32b、32c、32d較佳地具有一尺寸和形狀，使對應(yīng)的磁體26a、26b、26c、26d可永久地插入對應(yīng)的凹囊32a、32b、32c、32d內(nèi)。各個磁體26a、26b、26c、26d和其對應(yīng)的凹囊32a、32b、32c、32d可以是圓柱形、矩形，或具有某些其它的形狀，視需要的磁性和/或機(jī)械連接的類型而定。如圖所示，凹囊32a、32b、32c、32d可適于容納各個磁體26a、26b、26c、26d，以使其暴露的表面28a、28b、28c、28d相對于對應(yīng)的角24a、24b、24c、24d齊平或凹入，以便于不同的連接特征。例如，如圖所示的暴露表面28a相對于角24a齊平，如圖所示，暴露表面28b和28d相對于角24b和24d大致地凹入，如圖所示，暴露表面28c相對于角24c僅略微地凹入。
通過進(jìn)一步的圖示，磁體26a、26b、26c、26d可凹入在凹囊32a、32b、32c、32d內(nèi)以便形成傾斜的邊緣，能使一連接元件(例如，一鐵磁性球)磁性地和機(jī)械地連接到模塊。因此，利用固有的磁性和機(jī)械連接特性，該磁性/機(jī)械的連接結(jié)構(gòu)以及其它類似的結(jié)構(gòu)可有利地提供更大的連接穩(wěn)定性或特性。
參照圖2a和2b，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一結(jié)構(gòu)部件10’顯示具有一大致三角形的本體11’。在圖2a和2b中，對應(yīng)于結(jié)構(gòu)10的元件的那些元件用帶有一上標(biāo)的相同的標(biāo)號表示。三角形本體11’具有兩個面12’、14’，它們可操作地與三個邊緣16’、18’、20’和三個角24a’、24b’、24c’相連。本體11’較佳地具有一預(yù)定的厚度“T’”，而三個邊緣16’、18’、20’中的至少一個具有可操作地與其相連的至少一個機(jī)械連接元件23’。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，機(jī)械連接元件23’同樣是一位于邊緣20’的中點(diǎn)處的槽34’，以便直徑方向地相對于磁體26b’。槽34’具有一預(yù)定的寬度“W”，其較佳地等于或略大于結(jié)構(gòu)10’的厚度“T”。槽34’較佳地也具有一預(yù)定的深度“D’”，其沿至少大致地垂直于邊緣20’的方向延伸到邊緣20’和邊緣16’之間的距離的一半。
各角24a’、24b’、24c’較佳地偏置約60度，并具有至少一個與其可操作地相連的磁體26a’、26b’、26c’。磁體26a’、26b’、26c’永久地插入結(jié)構(gòu)部件10’的各個角24a’、24b’、24c’內(nèi)，結(jié)構(gòu)部件具有各個磁體暴露的表面28a’、28b’、28c’。磁體26a’、26b’、26c’較佳地定向成使在鄰近的角(例如，角26a’和26b’)中的暴露表面28a’、28b’、28c’彼此具有相對的極性，如圖2a中所示的北極N和南極S。
結(jié)構(gòu)部分10’可用一實(shí)心板30’進(jìn)行制造，實(shí)心板30’在位于對應(yīng)的角24a’、24b’、24c’內(nèi)具有凹囊32a’、32b’、32c’。通過將凹囊32a’、32b’、32c’模制或鉆入到實(shí)心板30’內(nèi)，或用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的某些其它方法加工，由此可以形成凹囊32a’、32b’、32c’。各個凹囊32a’、32b’、32c’較佳地具有一尺寸和形狀，使對應(yīng)的磁體26a’、26b’、26c’可永久地插入對應(yīng)的凹囊32a’、32b’、32c’內(nèi)。各個磁體26a’、26b’、26c’和其對應(yīng)的凹囊32a’、32b’、32c’可以是圓柱形、矩形，或具有要求的任何其它的形狀。如圖所示，各凹囊32a’、32b’、32c’可適于容納一磁體26a’、26b’、26c’，以使其暴露的表面28a’、28b’、28c’相對于對應(yīng)的角24a’、24b’、24c’齊平或凹入，以便通過機(jī)械的和磁性的連接特性實(shí)現(xiàn)一改進(jìn)的連接。
參照圖3a至3c，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一結(jié)構(gòu)部件10”顯示具有一基本上類似于本體11的本體11”。在圖3a至3c中，對應(yīng)于結(jié)構(gòu)10的元件的那些元件用帶有一雙上標(biāo)的相同的標(biāo)號表示。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，兩個相同形狀的構(gòu)件(例如，圖3b中的構(gòu)件38”)較佳地連接而形成一中空的結(jié)構(gòu)部件10”，其具有與結(jié)構(gòu)部件10類似的元件結(jié)構(gòu)。各個構(gòu)件38”較佳地具有半凹囊40a”、40b”、40c”、40d”、40e”、40f”、一槽42”，以及一體地形成在其中的一突起的邊緣44”。突起的邊緣44”大致地沿構(gòu)件38”和槽42”的周緣走向，但形成半凹囊40a”、40b”、40c”、40d”、40e”、40f”的地方除外。兩個構(gòu)件38”可通過膠或焊接沿其對應(yīng)的突起的邊緣44”連接，形成具有一中心分隔41”的中空的結(jié)構(gòu)部件10”。在一個構(gòu)件38”上的半凹囊40a”、40b”、40c”、40d”、40e”、40f”對齊于和連接到一鏡面對稱構(gòu)件的對應(yīng)的和互補(bǔ)的半凹囊，以形成凹囊32a”、32b”、32c”、32d”、32e”、32f”，以便插入對應(yīng)的磁體26a”、26b”、26c”、26d”、26e”、26f”。諸如一標(biāo)簽或裝飾之類的物體可放置中空的結(jié)構(gòu)部件10”的分隔41”內(nèi)以提高其外觀。兩個至少基本上相同的構(gòu)件38”可以形成為不同的顏色或用不同材料制成。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，另外的磁體可操作地與結(jié)構(gòu)部件10、10’、10”相連。例如，如圖3a和3b所示，一磁體26e”可永久地插在一邊緣(例如，邊緣16”、邊緣18”和邊緣22”)的中點(diǎn)，以使其一個表面28e”暴露。暴露的表面28e”可具有極性N或極性S。此外，磁體26f”可操作地與機(jī)械連接元件23”(例如，槽34”)相連。
已經(jīng)指明和描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，在使用中，兩個或多個結(jié)構(gòu)部件10、10’、10”可磁性地和/或機(jī)械地互連以形成任何的各種結(jié)構(gòu)外形。例如，如圖4所示，兩個結(jié)構(gòu)部件(例如，部件10和部件10”(如圖4所示)，兩個部件10的例子，和/或兩個部件10”的例子，等)可以通過互鎖其對應(yīng)的槽34、34”而機(jī)械地連接，以形成一三維的十字形組件50。在圖4中，各個結(jié)構(gòu)部件10、10”的對應(yīng)元件具有相同的標(biāo)號，通過使用雙上標(biāo)使結(jié)構(gòu)部件10”的元件區(qū)別于結(jié)構(gòu)部件10的元件。記住以上解釋性的評注，結(jié)構(gòu)部件10、10”的各個槽34、34”完全地在其它結(jié)構(gòu)部件10、10”的面12、14、12”、14”上滑動以形成一十字形組件50，其中，兩個結(jié)構(gòu)部件10、10”的面12、14”定向成至少基本上彼此為90度。結(jié)構(gòu)部件10的邊緣16較佳地與邊緣20”齊平。同樣地，結(jié)構(gòu)部件10”的邊緣16”較佳地與結(jié)構(gòu)部件10的邊緣20齊平。對應(yīng)的結(jié)構(gòu)部件10、10”的磁性表面28e、28e”在十字形組件50上直徑地彼此相對。
參照圖5-8，各種的組裝結(jié)構(gòu)其范圍從簡單到極其復(fù)雜都可由有想象力的使用者來創(chuàng)造，其可組合十字形組件50、結(jié)構(gòu)部件10、10’、10”，和/或鐵磁性球46進(jìn)行創(chuàng)造。結(jié)構(gòu)部件10、10’、10”也可與輪形的部件組合，它們將在下文中參照圖9-13進(jìn)行討論。
參照圖5，通過連接兩個如圖所示的十字形組件50、50可形成所示的結(jié)構(gòu)外形55。十字形組件50、50可較佳地連接在十字形組件50的磁性表面28e和十字形組件50的磁性表面28e，在圖5中兩個磁性表面28e、28e被十字形組件50、50遮蔽。十字形組件50、50相對于彼此的定向由其對應(yīng)的角磁體的磁性吸力保持，其中，兩個十字形組件50、50彼此毗鄰(例如，組件50的磁體26c和組件50的磁體26d彼此吸引，而組件50的磁體26d和組件50的磁體26c彼此吸引)。
參照圖6，通過將結(jié)構(gòu)組件10”連接到十字形組件50可形成另一所示的結(jié)構(gòu)外形60。結(jié)構(gòu)部件10”的槽34”較佳地接合如圖所示的十字形組件50，而結(jié)構(gòu)組件10”可較佳地通過一磁體固定就位，例如，固定在結(jié)構(gòu)部件10”的角磁體26b”和十字形組件50的角磁體26c之間，以及結(jié)構(gòu)部件10”的角磁體26c”和十字形組件50的角磁體26b之間，兩個磁體26c”和磁體26b蔭蔽在圖6中。
參照圖7，通過附連兩個將十字形組件50、50”可形成另一所示的結(jié)構(gòu)外形70。例如，可通過組件50的角磁體26d和組件50”的角磁體26a”之間的磁性吸力，以及組件50的角磁體26c和組件50”的角磁體26b”之間的磁性吸力(角磁體26c和26b”蔭蔽在圖7中)。如圖所示，鐵磁性球46可連接到十字形組件50的角磁體26a，和/或按連接要求到結(jié)構(gòu)部件10”的端部磁體26e”。再者，隱藏在圖7中的兩個26a和磁體26e”可用作為按要求連接結(jié)構(gòu)部件或十字形組件的連接器。例如，如圖所示，一結(jié)構(gòu)部件10可通過槽34機(jī)械地連接到十字形組件50。
參照圖8，通過將鐵磁性球46磁性地連接到可操作地連接在圖5的結(jié)構(gòu)外形55的相對端處的磁體26e、26e，可形成一所示的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)外形80(即，磁體26e、26e蔭蔽在圖8中)?？墒菇Y(jié)構(gòu)外形80自由地轉(zhuǎn)動，同時，鐵磁性球46保持靜止。例如，來自附近磁體的磁性吸力/斥力可用來結(jié)合轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)外形80而形成一電機(jī)。
參照圖9，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的另一所示的實(shí)施例的一初級連接元件，并一般地用標(biāo)號110表示。如圖所示，初級連接元件110具有一整體的轂形外貌，其具有一盤形的大致平面的本體112，本體具有兩個面111、113，多個可操作地與一周緣或邊緣116相連的初級磁體114，以及至少一個孔118。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，本體112可具有不同的形狀(例如，多邊形、矩形等)。如圖所示，初級連接元件110較佳地與一個或多個次級連接元件120可操作地連接。次級連接元件120各具有至少一個次級磁體122，其適于磁性地互相作用于與初級連接元件110相連的一個或多個初級磁體114。初級連接元件110的初級磁體114較佳地相對于彼此等距離地分布。初級磁體114的極性(即，北極N和南極S)較佳地錯列或定向成使相鄰的初級磁體114具有不同的極性初級磁體114，由此，提供磁性連接的最佳點(diǎn)。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，初級磁體114和/或其極性不需這樣布置，可以各種不同的方式進(jìn)行分布和/或定向。
參照圖10，初級連接元件110的本體112在本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施例中是一復(fù)合結(jié)構(gòu)，其由一第一半部124和一第二半部126組成，它們通過任何已知方法(例如，粘結(jié)劑、超聲波焊接，和/或其它的機(jī)械工藝)可操作地連接以實(shí)現(xiàn)這樣一任務(wù)。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，第一半部124和一第二半部126至少稍有相同，較佳地是基本上相同。兩個半部124、126一起形成一中心分隔或內(nèi)腔127，其適于接納一諸如一標(biāo)簽或裝飾(未示出)之類的物體。第一半部124和一第二半部126較佳地合作以便固定地保持對應(yīng)的初級磁體114，并防止其不希望的和/或不留心的脫開。例如，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一半部124和一第二半部126合作而圍繞本體112的邊緣116形成多個磁體保持凹囊128。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，其中，本體112是一獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，例如，磁體保持凹囊128可以通過鉆孔或模制過程一體地形成在如此的獨(dú)立結(jié)構(gòu)中。
磁體保持凹囊128可具有任何的各種形狀、尺寸和/或構(gòu)造。例如，磁體保持凹囊128可以是圓柱形、正方形、矩形、卵形，以及多邊形或任何其它合適的幾何形。然而，較佳地，磁體保持凹囊128應(yīng)是這樣由此容納的對應(yīng)的初級磁體114可通過任何合適的工藝或技術(shù)固定地保持在磁體保持凹囊128中，以便適合這樣一操作。例如，磁體保持凹囊128和初級磁體114可以有合適的尺寸，以便合作地形成有足夠強(qiáng)度的摩擦連接來防止初級磁體114不留意地移動。一合適的粘結(jié)劑也可被合適地采用，以確保磁體保持凹囊128和初級磁體114之間的牢固連接。此外，對應(yīng)的磁體保持凹囊128可各具有一保持輪緣(未示出)，以允許有效地接納初級磁體114和防止或至少基本上阻止其不留心的移動。
參照圖11，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可合適地使用連接結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)任何的各種要求的效果。例如，磁體保持凹囊128可構(gòu)造成便于一個或多個初級磁體114相對于邊緣116的外表面130提高一預(yù)定的范圍(“E”)。對應(yīng)的初級磁體114可以提高，以使其頂表面132的至少一部分可有效地接觸與次級連接元件120可操作地相連的次級磁體122。此外，對應(yīng)的初級磁體114可被磁體保持凹囊128容納，以使這樣的初級磁體114的頂表面132基本上相對于邊緣116的外表面130齊平。此外，磁體保持凹囊128可便于一個或多個初級磁體114相對于邊緣116的外表面130凹入一預(yù)定的距離(“R”)。
仍參照圖11，在本發(fā)明的一變化的實(shí)施例中，初級連接元件110可具有一個或多個機(jī)械的連接器，例如，一突出121、一凹入123，或一槽125。較佳地，各個機(jī)械連接器可操作地與對應(yīng)的互補(bǔ)連接元件連接。例如，突出121可以很好地適于與具有一互補(bǔ)的凹入(未示出)的次級連接元件120合作。同樣地，凹入123可以很好地適于與具有一互補(bǔ)的突出(未示出)的次級連接元件120合作地連接。此外，具有一預(yù)定寬度W和深度D的槽125可合作地與具有一互補(bǔ)的部分的次級連接元件120相連，互補(bǔ)部分具有相同的或略微小一點(diǎn)的對應(yīng)尺寸，以便按要求可滑動地被接納在槽125內(nèi)。
如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所認(rèn)識到的，根據(jù)本文的描述，然而，相同的機(jī)械連接器只是示范，同樣可以使用許多其它的連接器，它們在當(dāng)今或以后變得公知，用來在任何的各種次級連接元件120和初級連接元件110之間提供一穩(wěn)定的連接。例如，各個機(jī)械連接器可設(shè)置有一獨(dú)特的表面結(jié)構(gòu)或紋理(未示出)，以在對應(yīng)的連接元件之間進(jìn)一步改進(jìn)機(jī)械連接。
參照圖12，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，初級連接元件110可操作地與一個或多個次級連接元件120合作，與一個或多個第三級連接元件136合作，和/或與一個或多個第四級連接元件138合作，以形成任何的各種不同的構(gòu)造外形。例如，如圖所示，初級連接元件110可操作地與多個沿圓周間隔的徑向延伸的細(xì)長的次級連接元件120相連。如圖11所示，細(xì)長的次級連接元件120較佳地在其各端內(nèi)具有凹入一預(yù)定深度E的次級磁體122，細(xì)長的次級連接元件120又可各與一第三級的連接元件可操作地相連。第三級連接元件136可較佳地操作為一柔性的接頭，其連接離開初級連接元件110的兩個或多個次級連接元件120，這樣，兩個或多個次級連接元件120可以相對于彼此調(diào)整地定向在各種不同的方向。例如，如圖所示，第三級連接元件136可以是機(jī)械地固定的合適尺寸的鐵磁體或磁化球或球體，以便連接三個次級的連接元件120，以使一個元件相對于初級連接元件110沿徑向地定向，如圖所示，另兩個元件彼此至少大致地對齊，相對于一個元件至少稍微地垂直。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會容易地明白其它結(jié)構(gòu)，它們同樣可被采用。
應(yīng)該指出的是，在本發(fā)明的一個方面，第三級連接元件的球形和凹入的次級磁體122可允許各個次級連接元件120和第三級連接元件136之間實(shí)現(xiàn)磁性的和機(jī)械的連接。即，磁體可以較佳地相對于次級連接元件的外表面凹入一預(yù)定的深度(例如，由第三級連接元件的幾何確定)，以便形成一傾斜的邊緣，其能使第三級連接元件磁性地和機(jī)械地連接到次級連接元件。該磁性的/機(jī)械的連接結(jié)構(gòu)也可對于初級磁體114和初級連接元件110的凹囊128使用。因此，利用磁性的和機(jī)械的連接特性，該磁性的/機(jī)械的連接結(jié)構(gòu)，以及其它類似構(gòu)造可以有利地提供較大的連接穩(wěn)定性或特性。
應(yīng)該指出的是，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會容易地明白，根據(jù)本文的描述，第三級連接元件136可具有任何的各種其它的幾何形、尺寸，或適于有效地與至少次級連接元件120合作的結(jié)構(gòu)。例如，如上所述，第三級連接元件136，可較佳地由磁化材料制成，它可具有一非磁性的蓋(未示出)，其提供有限制的凹入到磁化的第三級連接元件136。該蓋可以適于方便于任何各種不同的機(jī)械和/或磁性的連接。
此外，次級連接元件120各可操作地與一個或多個第四級連接元件138相連，其較佳地操作為一剛性接頭，在離初級連接元件110一定距離處連接兩個或多個次級連接元件120，這樣，兩個或多個次級連接元件120相對于彼此剛性地定向在預(yù)定的方向。例如，如圖所示，第四級連接元件138可以是一弧形構(gòu)件，其形成一彎頭并連接兩個次級連接元件120，這樣，它們相對于彼此定向成一預(yù)定的角度。第四級連接元件138可以磁性地連接到初級連接元件110、次級連接元件120、第三級連接元件136和/或附加的第四級連接元件138。
參照圖13，為了形成動態(tài)的可移動磁性結(jié)構(gòu)外形，一個或多個初級連接元件110可被一軸元件140支承。如圖所示，軸元件140較佳地便于兩個或多個初級連接元件110，通過次級連接元件120、第三級連接元件136和/或第四級連接元件可操作地進(jìn)行連接，以便形成任何的各種結(jié)構(gòu)外形。這樣結(jié)構(gòu)外形的尺寸和范圍僅受到相對于所使用的各種連接元件的重量的與采用的磁體的相關(guān)的相對磁性強(qiáng)度的限制。
如圖所示，軸元件140較佳地橫過被其支承的各個初級連接元件110的孔118。軸元件140可具有任何的各種形狀、尺寸和/或結(jié)構(gòu)。此外，軸元件140可以可操作地與一機(jī)電裝置(未示出)相連，以便對由軸元件140支承的任何初級連接元件110直接地或間接地提供一初始的和/或繼續(xù)的運(yùn)動力的功。或者，軸元件140可便于手工地轉(zhuǎn)動由軸元件140支承的任何初級連接元件110。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，一旦通過手工地或電氣裝置開始運(yùn)動，通過利用某種的磁性結(jié)構(gòu)，在一規(guī)定的時間內(nèi)無需連續(xù)的手工和/或電氣的幫助，可以延伸這樣的運(yùn)動。例如，一第一初級連接元件110和/或與其相連的次級連接元件120，可以足夠靠近一第二的初級連接元件110和/或與其相連的次級連接元件120，這樣，在操作中，一旦第一初級連接元件110投入轉(zhuǎn)動，則第二的初級連接元件110借助于它和轉(zhuǎn)動的第一初級連接元件110之間的磁性吸力而被驅(qū)動投入運(yùn)動。
現(xiàn)參照圖14，另一類型的磁性結(jié)構(gòu)模塊210包括一細(xì)長的圓柱形桿212和一對磁體保持器214、216，它們分布附連到桿212的相對端218、220。各個保持器214、216適于以陽-陰的連接方式可釋放地連接到基本上剛性桿22，這樣，在一互補(bǔ)的形式中，一個元件具有一陽的構(gòu)件，而另一元件具有一適于接納陽構(gòu)件的陰構(gòu)件。在圖14所示的本發(fā)明的示范的實(shí)施例中，桿212設(shè)置有陰構(gòu)件，其在端部218、220內(nèi)分別呈凹入222、224的形式，而保持器214、216設(shè)置有陽構(gòu)件，其分別呈柄226、228的形式。具體來說，柄226、228分別可釋放地接納在桿212的凹入222、224內(nèi)，由此，一使用者具有能力來彼此互換保持器214、216，和/或用類似的或相異的保持器互換。
保持器214在柄226的相對端處具有一凹囊230，凹囊230的尺寸和形狀適于接納一磁體232。同樣地，保持器216在柄228的相對端處具有一凹囊234，凹囊234的尺寸和形狀適于接納一磁體236。凹囊230、234可以形成為各種尺寸、形狀和/或結(jié)構(gòu)，只要它們適于分別地保持磁體232、236。例如，凹囊230、234的尺寸可以分別摩擦地保持住磁體232、236?；蛘?，磁體232、236可分別地用粘結(jié)劑粘結(jié)到凹囊230、234內(nèi)。還應(yīng)該指出的是，盡管凹囊230、234特別地適于保持磁體232、236，但凹囊230、234可保持除磁體之外的其它物品，例如，維可牢尼龍搭扣、搭鎖緊固件等。
特別地參照圖15，凹囊230設(shè)置有一傾斜的邊緣238，它突出超過磁體232的暴露的表面240。可具有任何要求極性(例如，北極或南極)的暴露表面240適于與以下建立一磁性連接具有一相對極性的另一保持器的磁體，或諸如一金屬球的球體242，在此情形中，保持器214的傾斜邊緣238對于球體242和磁體232之間的磁性吸力添加一定程度的機(jī)械支承。
與保持器214的凹囊230相同，保持器216的凹囊234設(shè)置有一傾斜的邊緣(未示出)，其突出超過磁體236的一暴露表面(未示出)。因此，與磁體232相同，磁體236具有一暴露的磁體表面，其相對于保持器216的傾斜邊緣凹入。磁體236的暴露表面適于與以下建立一磁性連接具有一相對極性的另一保持器的磁體，或類似于球體242的一球體。
本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)在于，保持器214的凹囊230可以一凹入的方式保持磁體232，這樣，當(dāng)磁體232的暴露表面240對球體242提供磁性連接時，傾斜邊緣238對球體242提供機(jī)械連接。具體來說，傾斜邊緣238基本上與球體242的表面輪廓一致，球體有效地坐落在傾斜邊緣238內(nèi)。此外，傾斜邊緣238可變粗糙，或另外方法適于提高其摩擦系數(shù)。再者，磁體232的暴露表面240可具有一弧度，其對應(yīng)于球體242的表面輪廓，由此，改進(jìn)其間的總的磁心連接。因此，通過使用磁性的和機(jī)械的連接特性，本發(fā)明比迄今已知的技術(shù)提供更大的連接穩(wěn)定性和/或特性。應(yīng)該指出的是，球體242可以在尺寸上變化而不需是球形，但可具有任何的各種其它的幾何形狀、尺寸，或適于有效地與保持器214和/或磁體232合作的構(gòu)造。
圖16示出一保持器314，其是圖14所示的保持器214的變化的實(shí)施例。簡而言之，圖16的實(shí)施例以相同方式進(jìn)行操作，并提供與圖15的實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)，例外的是，代替一陽構(gòu)件(即，柄226)，保持器314具有一凹入311(即，陰構(gòu)件)，其適于接受一設(shè)置在一桿(未示出)上的互補(bǔ)的陽構(gòu)件。
如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員從本發(fā)明中會容易地明白的，圖14的桿212可具有任何的各種其它的結(jié)構(gòu)，只要它適于與互補(bǔ)保持器具有一陽-陰機(jī)械的連接。圖17-21、22a和22b示出幾個這些可能的結(jié)構(gòu)，并將在下文中予以簡要地談?wù)摗?br> 例如，圖17示出一桿412的示范的實(shí)施例，該桿412可結(jié)合如圖16所示的保持器314那樣的保持器使用。圖14所示的桿212具有布置在相對端處的凹入222、224，桿412具有從其相對端延伸的柄411、413。各個柄411、413適于可釋放地連接在一互補(bǔ)的陰構(gòu)件內(nèi)，諸如圖16中所示的保持器314的凹入311。
圖18示出可結(jié)合諸如圖14所示的保持器214和如圖16所示的保持器314那樣的保持器使用的桿512的還有的另一實(shí)施例。圖14所示的桿212具有布置在相對端處的凹入222、224，桿512具有帶有一凹入522的端部518，以及帶有從中延伸的柄511的另一端520。桿512的凹入522適于可釋放地連接于一保持器的互補(bǔ)的陽的構(gòu)件，諸如圖14所示的保持器214的柄226。另一方面，從桿512延伸的柄511適于可釋放地連接在一互補(bǔ)的陰構(gòu)件內(nèi)，諸如圖16所示的保持器314的凹入311。
圖19示出一桿612的一實(shí)施例，該桿形成為一十字形，由此，桿612具有四個端部611、613、615和617。十字形桿612的端部611、613具有對應(yīng)的柄611a、613a，各個柄從桿612延伸并適于可釋放地連接在一互補(bǔ)的陰構(gòu)件內(nèi)，諸如圖16所示的保持器314的凹入311。相反地，十字形桿612的端部615、617具有對應(yīng)的凹入615a、617a，各個凹入適于可釋放地連接在一互補(bǔ)的陽構(gòu)件，諸如圖14所示的保持器214的柄226。
圖20示出有關(guān)弧形桿712結(jié)構(gòu)的另一變體，其呈具有一預(yù)定弧形角(例如，90度)的彎頭的形狀。根據(jù)需要，弧形桿712可以形成為具有小于或大于90度角的彎頭。在本發(fā)明的另一方面(未示出)，弧形桿712的長度可以調(diào)整，提供一由不同直徑的至少兩構(gòu)件形成的中空的內(nèi)部，以允許形成一伸縮的結(jié)構(gòu)?；⌒螚U712具有一帶有從中延伸的柄713a的端部713。該柄713a適于可釋放地連接在一互補(bǔ)的陰構(gòu)件內(nèi)，諸如圖16所示的保持器314的凹入311。相反，弧形桿712也具有一帶有其中凹入715a的端部715。凹入715a適于可釋放地連接于一保持器的互補(bǔ)的陽的構(gòu)件，諸如圖14所示的保持器214的柄226。
在圖21所示的本發(fā)明的另一示范實(shí)施例中，具有一對相對端818和820的桿812由一可彎曲的或柔性的材料形成，所述柔性材料由易彎曲的彈性材料制造，例如，軟金屬、塑料或橡膠材料，它們適于使桿812彎曲成任何的各種弧形形狀。在此實(shí)施例中，一凹入822布置在桿812的端部818內(nèi)，以便可釋放地與相對于磁體832的保持器814的柄826連接。端部820可按要求具有一凹入(未示出)或一柄(未示出)。
圖22a示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，一桿912a顯示為具有一易彎的內(nèi)芯911，該內(nèi)芯可由任何可彎曲的材料制成。圖22b示出一桿912b，其類似于桿912a，例外的是，易彎的內(nèi)芯呈一盤簧913的形式，其可由適于按要求保持桿912b的形狀的任何材料制成。
圖23-25示出涉及保持器214與桿212的可釋放連接的某些變體。技術(shù)人員應(yīng)該理解到，下面所述和所示的可釋放連接的類型中的各種變體可以應(yīng)用于先前所示和描述的互補(bǔ)保持器和桿的任何不同的實(shí)施例中。
圖23示出一摩擦配合的實(shí)例，其用來將保持器1014的柄1026(類似于圖14中所示的類型)接合在桿1012的凹入1022內(nèi)。與柄1026的外表面和/或凹入1022的內(nèi)表面相關(guān)的摩擦系數(shù)可以按要求通過用任何已知的工藝過程變粗糙匹配表面中的一個或兩個表面而進(jìn)行調(diào)整。技術(shù)人員可理解和認(rèn)識到，還存在著各種可使用的其它的機(jī)械連接的結(jié)構(gòu)。
圖24示出一卡入的配合，其用來將保持器1114(類似于圖14中所示的類型)的柄1126接合在一桿1112的凹入1122內(nèi)。在此實(shí)施例中，柄1126具有一突臺1113，而凹入1122具有一互補(bǔ)的和對應(yīng)的槽1115，由此，防止任何不留心的或不希望的釋放。
圖25示出使用一螺紋結(jié)構(gòu)來將保持器1214(類似于圖14中所示的類型)的柄1226接合在桿1212的凹入1222內(nèi)。在此實(shí)施例中，柄1226具有與凹入1222相關(guān)的互補(bǔ)和對應(yīng)的內(nèi)螺紋(未示出)合作的外螺紋。采用該螺紋結(jié)構(gòu)，通過將柄1226旋入到凹入1222內(nèi)而使保持器1214和桿1212連接起來。
盡管本文所揭示的本發(fā)明參照特定的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解到，這些實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明的原理和應(yīng)用而已。因此，應(yīng)該理解到，可以作出許多改型來說明各種實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下還可衍生出其它的各種結(jié)構(gòu)。例如，平面的結(jié)構(gòu)部件可以做成其它的矩形而不是方形，或具有不是四個角的多角的形狀，例如，三角形或六角形，或諸如圓形的完全沒有角。槽可以形成為在平面的結(jié)構(gòu)部件的一角處打開，并向內(nèi)延伸與結(jié)構(gòu)部件的一個或多個邊緣形成一角。槽本身的形狀可以形成為兩個互鎖的結(jié)構(gòu)部件的平面的表面定向成不是90度的某個角。此外，面、邊緣和/或角可以設(shè)置有任何各種的紋理和/或表面結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)牢固、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外形的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一三維組件，包括第一和第二大致平面的本體，各個所述本體具有大致平面的表面、一周緣的邊緣，以及一形成在所述周緣邊緣內(nèi)的槽，所述本體通過所述槽彼此連接而形成一結(jié)構(gòu)外形，其中，所述本體軸向地對齊，并相對于彼此定向成一預(yù)定角度，其特征在于，至少一個所述本體還包括一可操作地與所述槽相連的磁體。
2.如權(quán)利要求1所述的三維組件，其特征在于，各個所述本體包括一可操作地與所述槽相連的磁體，所述諸磁體合作而磁性地彼此偶聯(lián)所述本體。
3.如權(quán)利要求2所述的三維組件，其特征在于，各個所述槽包括一具有形成在其中的凹囊的底表面，其中，各個所述磁體保持在所述凹囊中的對應(yīng)的一個內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的三維組件，其特征在于，至少一個所述本體具有一矩形形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的三維組件，其特征在于，所述本體之一具有一圓形形狀。
6.如權(quán)利要求4所述的三維組件，其特征在于，所述本體之一具有一三角形形狀。
7.如權(quán)利要求4所述的三維組件，其特征在于，所述本體各具有一矩形形狀。
8.如權(quán)利要求2所述的三維組件，其特征在于，各個所述本體具有一在所述大致平面的面之間測量的預(yù)定的厚度，其中，各個所述槽具有一預(yù)定的寬度，它等于或大于所述預(yù)定的厚度。
9.如權(quán)利要求2所述的三維組件，其特征在于，各個所述本體是基本上實(shí)心的結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求2所述的三維組件，其特征在于，各個所述本體是一復(fù)合的中空結(jié)構(gòu)，它由通過對應(yīng)的突起邊緣連接的兩個基本上平面的構(gòu)件組成。
11.如權(quán)利要求2所述的三維組件，其特征在于，所述本體相對于彼此定向成一大致垂直的角度，以使所述三維組件具有一大致的十字形形狀。
全文摘要
使用磁性結(jié)構(gòu)部件(10、10”)來構(gòu)造各種各樣的結(jié)構(gòu)外形。結(jié)構(gòu)部件(10、10”)包括可操作地與其周緣相連的多個磁體(26a－26e、26a”－26e”)，以提供多個磁性連接點(diǎn)。此外，各個結(jié)構(gòu)部件(10、10”)具有諸如槽(34、34”)之類的至少一個機(jī)械連接器(23、23”)，以提供至少一個機(jī)械連接點(diǎn)。至少一個槽(34”)具有一可操作地相連的磁體(26f”)以提供另一機(jī)械連接點(diǎn)。結(jié)構(gòu)部件(10、10”)彼此互連而形成一十字形(50)。
文檔編號A63H33/04GK1909949SQ200580002405
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者C·J·科瓦爾斯基, L·I·羅森, J·H·羅森 申請人:羅斯藝術(shù)工業(yè)股份有限公司