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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit Bausteinen zum Aufbau einer
modularen Kugelbahn mit jeweils einer Quaderform und einer Bahnführung.
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Derartige
Kugelbahnen sind in Holzbauweise bekannt. Die Bahnführungen
der Bausteine besitzen unterschiedliche Krümmungen und Gefälle, so dass
sich Kugelbahnen mit den unterschiedlichsten Bewegungsabläufen erstellen
lassen. Die Bausteine werden dabei auf einem glatten Untergrund
nebeneinander und übereinander
aufgestellt.
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Nachteilig
bei den bekannten Bausteinen ist, dass durch die Erschütterungen
der ablaufenden Kugeln oder auch durch versehentliches Anstoßen der aufgebauten
Kugelbahn die Bausteine leicht zueinander verrücken können, wobei durch die eng aneinanderstehenden
Bausteine meist durch einen kleinen Stoß bereits Fehler bei der Überleitung
zwischen Bahnführungen
benachbarter Bausteine entstehen, die den Kugelablauf behindern.
Das Neuausrichten der Bausteine ist dann äußerst aufwendig.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Bausteine zum
Aufbau einer Kugelbahn zu schaffen, die einen sichereren Aufbau
der modularen Kugelbahn erlauben.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch einen Baustein der eingangs genannten Art gelöst, welcher
an seinen Seitenwandungen Halteelemente aufweist, die derart ausgebildet
sind, dass sie mit den Halteelementen an den Seitenwandungen eines weiteren
Bausteins verbindbar sind, und an der Oberseite und an der Unterseite
des Bausteins jeweils Steckelemente vorgesehen sind, wobei die Steckelemente an
der Oberseite mit den Steckelementen an der Unterseite derart korrespondieren,
dass der Baustein auf einen gleich beschaffenen Baustein mit fluchtenden
Seitenwandungen aufsetzbar ist.
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Während die
Bausteine in der Richtung nach unten durch ihre Gewichtskraft stabilisiert
sind, sorgen die Halteelemente an den Seitenwandungen dafür, dass
seitlich nebeneinander angeordnete Bausteine im Verbund einer modularen
Kugelbahn nicht mehr horizontal zueinander bewegt werden können. In
gleicher Weise sorgen auch die Steckelemente an den Ober- und Unterseiten
dafür,
dass ein seitliches Verrücken,
d. h. ein Bewegen der Bausteine in horizontaler Richtung relativ
zueinander verhindert ist. Dadurch ergibt sich nach dem Aufbau der
Kugelbahn ein stabiler Halt der Bausteine aneinander, so dass die
Bahnführungen
exakt aufeinander ausgerichtet bleiben und der Lauf einer Kugel
auch nach einem Anstoßen
der Kugelbahn nicht behindert wird. Je nach Beschaffenheit der Halte-
und Steckelemente kann sogar eine mit den erfindungsgemäßen Bausteinen
aufgebaute Kugelbahn insgesamt wenigstens seitlich verrückt, möglicherweise
aber auch angehoben und versetzt werden, ohne dass die durch die
einzelnen Bahnführungen
aufgebaute Kugelführung
zerstört
wird.
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Vorzugsweise
bestehen die Halteelemente und/oder die Steckelemente aus korrespondierenden Feder-Nut-Elementen.
Derartige Verbindungselemente lassen sich mit den unterschiedlichsten
Werkstoffen gestalten, wobei der erfindungsgemäße Baustein vorzugsweise aus
Hartschaum gefertigt wird, der eine ausreichende Steifigkeit bei
geringem Gewicht besitzt. Die Halteelemente und Steckelemente sichern
bei diesem leichten Werkstoff auch beim Einsatz schwerer Kugeln,
dass die Bausteine ihre zueinander ausgerichtete Lage beim Spielen
beibehalten.
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Vorzugsweise
weisen die Nuten in den Seitenwandungen Hinterschneidungen auf und
die Federelemente besitzen entsprechend an ihrem vorstehenden Ende
Erweiterungen. Bei einer derartigen Ausbildung werden die benachbarten
Bausteine ineinandergeschoben und sind dann ineinander verankert,
so dass sie sich nicht mehr voneinander entfernen können. Besonders
bevorzugt ist eine Ausrichtung der Feder-Nut-Elemente in rein vertikaler
Richtung, so dass das Ineinanderstecken benachbarter Bausteine wie
beim Aufstecken eines Bausteins auf einen anderen Baustein mit einer
Bewegungsrichtung von oben nach unten erfolgt. Dabei ergibt sich ein
Halt auch in einer Richtung tangential zu den Berührungsflächen benachbarter
Bausteine. Zweckmäßigerweise
besitzen die Feder-Nut-Elemente einen horizontalen Anschlag, der
den Einsteckweg nach unten begrenzt. Damit ergibt sich auch bei
mit leichtem Spiel ineinander geführten Feder-Nut-Elementen in
den Seitenwandungen eine sichere Endlage, die z. B. den Aufbau von
Brücken
ermöglicht,
ohne dass unter der Brücke
Steine zum Abstützen
notwendig sind, wie dies bei Kugelbahnen nach dem Stand der Technik
zwingend notwendig ist. Dadurch lassen sich mit weniger Steinen
größere Kugelbahnanlagen
aufbauen.
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Anstelle
von Anschlägen
oder auch ergänzend
zu diesen können
die Halteelemente und/oder Steckelemente durch geeignete Passagen
zueinander durch Reibschluß in
der Einschubrichtung mit Halteelementen bzw. Steckelementen benachbarter Bausteine
verklemmbar sein. Auch die Klemmkraft der seitlichen Halte elemente
kann ausreichend sein, sogar selbsttragende Brücken abzustützen, allerdings sollten die
Klemmkräfte
nicht zu groß gewählt werden,
um den Zusammenbau und das Auseinanderbauen der Kugelbahn nicht
zu erschweren.
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Besonders
bevorzugt sind Bausteine, die einen im wesentlichen quadratischen
Querschnitt besitzen, da diese dann auch in um 90° verdrehter
Anordnung problemlos an benachbarte Bausteine angeflanscht werden
können.
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Die
Steckelemente sind vorzugsweise in den Eckbereichen angeordnet,
da die mittleren Bereiche der Seitenflanken bei vielen Bausteinen
als Aussparungen für
die Bahnführungen
benötigt
werden. Es ist aber von Vorteil, bei einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung die Steckelemente an der Oberseite und an der Unterseite
in nicht für
die Bahnführung ausgesparten
Bereichen in einem sich regelmäßig wiederholenden
Raster anzuordnen. Für
die Stabilität
der Verbindung ist es dabei nicht entscheidend, wenn einzelne Steckelemente
an der Oberseite eines Bausteines nicht in entsprechende Steckelemente
an der Unterseite eines benachbarten Bausteins eingreifen.
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Die
Bahnführung
ist vorzugsweise an der Oberseite mit einem Radius angeordnet, der
größer als
der Radius der Spielkugel ist, wobei im mittleren Bereich der Bahnführung eine
Vertiefung vorgesehen ist, die schmaler als die Spielkugel ist.
Die Anordnung der Bahnführung
an der Oberseite erleichtert die Gestaltung der Kugelbahn, da der
Aufbauende den Kugelweg besser nachvollziehen kann. Selbstverständlich sind
aber auch Tunnelbausteine möglich.
Die mittlere Vertiefung bietet den Vorteil, dass die Kugel schienenähnlich auf
den beiden Flan ken der Vertiefung läuft, was zu einem ruhigeren
Lauf der Kugel mit weniger seitlichen Ausweichbewegungen führt.
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Die
Bahnführung
kann z. B. als gerade Rinne, als 90°-Kurve oder als Kreuzung ausgebildet sein,
wobei vorteilhafterweise die Unterseite eine kreuzförmige Aussparung
aufweist, so dass ein Baustein auf einen anderen Baustein mit einer
beliebigen Bahnführung
aufsetzbar ist, ohne dass die Kugel, die an der Oberseite aus der
Rinne herausragt, in ihrem Lauf durch den darüberliegenden Baustein behindert wird.
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Vorzugsweise
besitzen die Kurven im Bereich der Außenradien einen vertikal geradlinigen Rand,
d. h. einen quasi viertelzylindrischen Streifen, der verhindert,
dass die Kugel bei hoher Geschwindigkeit aus der Kurve getragen
wird. Bei Kurvenrinnen mit sich bis zur Oberflanke kontinuierlich
fortsetzendem Radius kann bei hohen Geschwindigkeiten bei Bausteinen,
die nicht durch einen darüberliegenden
Baustein abgedeckt sind, die Kugel aus der Bahn getragen werden,
zumindest besteht aber die Gefahr, dass ihr Lauf verlangsamt wird.
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Selbstverständlich kann
die Bahnführung
ein Gefälle
und/oder eine Steigung aufweisen, die es auch in Kombination mit
den zuvor erwähnten
geraden Rinnen, kurvenförmigen
oder kreuzungsartigen Ausbildungen aufweisen kann. Dadurch ist es
möglich,
Kugelbremsen, Sprungschanzen oder Beschleunigungsabschnitte zwischen
Ebenen der Kugelbahn aufzubauen.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch eine Kugelbahn, die das aus
mehreren Bausteinen der zuvor beschriebenen Art besteht, wobei alle Bausteine
eine bestimmte Höhe
oder eine Höhe
entsprechend einem Mehrfachen dieser Bauhöhe besit zen. Dadurch ist gewährleistet,
dass sich die Bausteine gut in einzelnen Ebenen aufbauen lassen.
In gleicher Weise ist es von Vorteil, wenn bei der Kugelbahn alle
Bausteine Seitenwandungen mit einer bestimmten Länge oder einem Mehrfachen dieser
Länge aufweisen.
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Nachfolgend
wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher auf
Ausführungsbeispiele
der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Baustein mit gerader Bahnführung;
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2 eine
Seitenansicht des Bausteins nach 1;
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3 eine
Draufsicht auf einen Baustein mit einer kurvenförmigen Bahnführung;
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4 eine
Seitenansicht des Bausteins nach 3;
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5 eine
Draufsicht auf einen Baustein mit einer Bahnführungskreuzung;
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6 eine
Ansicht eines Bausteins nach 1 bis 5 von
unten;
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7 eine
Schrägansicht
eines Bausteins mit einer Rampe;
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8 eine
Draufsicht auf einen Baustein zur Anordnung unterhalb der Rampe
gemäß 7.
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In 1 ist
ein Grundbaustein 10 zum Aufbau einer modularen Kurvenbahn
gezeigt. Der Baustein 10 ist aus formstabilem Hartschaum
gefertigt und besitzt an seiner Oberseite eine Bahnführung 12, die
bei dem Baustein 10 als Gerade ausgebildet ist. Die Bahnführung 12 besitzt
im Querschnitt einen Radius (siehe 2) 14,
der größer als
der Radius einer Spielkugel 16 ist. Um einen ruhigen Lauf
der Kugel 16 zu gewährleisten,
besitzt die Bahnführung 12 mittig
eine Vertiefung 18, so dass sich ein punktueller Kontakt
zwischen der Spielkugel 16 und Flanken 20 ergibt,
die zwischen den Vertiefungen 18 und den Radien 14 liegen.
Damit läuft
die Spielkugel 16 quasi wie auf Schienen.
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An
der Oberseite des Bausteins 10 sind Steckelemente 22 in
der Form kreuzförmiger
Federn 23 angeordnet, die sich in einem bestimmten Rastermaß wiederholen.
Die jeweiligen Federelemente 23 der Steckelemente 22 sind
nur an den Stellen ausgebildet, an denen sie durch das Material
des Bausteins 10 vollflächig
unterstützt
sind. Die Rasteranordnung der Steckelemente 22 wird auch
aus den Ausführungsformen
in 3, 5, 7 und 8 deutlich,
die andere Ausführungsformen
von Bausteinen zeigen, auf die später noch näher eingegangen wird.
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An
der Unterseite (siehe 6) verfügt der Baustein über entsprechende
Steckelemente 24, die an der Unterseite des Bausteines 10 ebenso
wie an den Unterseiten der anderen Bausteine als Nuten 26 ausgebildet
sind, in welche die Federele mente 23 eingreifen können. Die
Maße der
Nuten 26 bzw. Federn 23 sind so gewählt, dass
sich ein leichter Preßsitz
ergibt, wenn ein Baustein 10 auf einen weiteren Baustein
aufgesteckt wird. Dadurch ergibt sich ein in jedem Fall sicherer
Halt gegen eine Horizontalbewegung aufeinanderliegender Bausteine,
wobei die zuvor erwähnten
Klemmkräfte
auch eine gewisse Sicherheit gegen ein relatives Anheben des oberen Bausteins
bieten.
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Um
zwei gleichartige oder verschiedene Bausteine 10 seitlich
aneinander festlegen zu können,
sind an Seitenflanken 28 des Bausteines 10 Halteelemente 30, 32 vorgesehen,
die aus jeweils einer Feder 30 und einer Nut 32 bestehen.
Die Nut 32 ist mit einer Hinterschneidung 34 ausgebildet,
die korrespondierend zu einer Erweiterung 36 des freien
Endes der Feder 30 ausgebildet ist. Wiederum sind die Maße der Nut
passend zu der Feder so gewählt,
dass sich nach dem Einstecken in vertikaler Richtung ein leichter
Preßsitz
ergibt, der zwei aneinander verankerte Bausteine 10 aneinander
sichert.
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Bezogen
auf eine Mittellinie 38 besitzen sowohl die Nut 32 als
auch die Feder 30 einen identischen Abstand, wobei sich
diese Anordnung an allen Seitenwandungen des Bausteins 10 wiederholt,
so dass Bausteine beliebig mit einer ihrer Seitenflanken an einer
beliebigen Seitenflanke 28 eines benachbarten Bausteines
festgelegt werden können.
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Der
vertikale Einschubweg kann durch einen Anschlag begrenzt sein, in
der Regel genügen
aber die aufgebauten Reibkräfte,
um einen eingesteckten Baustein im Spielbetrieb sicher gegen vertikales
Verrutschen zu verankern, so dass auch Brückenkonstruktionen aufgebaut
werden können,
ohne dass die jeweiligen Bausteine 10 durch weitere, unter
ihnen angeordnete Bausteine unterstützt werden müssen.
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An
der Unterseite verfügt
der Baustein 10 über
eine kreuzförmige
Aussparung 40 (siehe 2 und 6),
so dass der Kugellauf unterhalb eines Bausteines 10 in
der Bahnführung 12 eines
darunterliegenden Bausteins nicht behindert wird.
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Um
einen interessanten Spielbetrieb zu gewährleisten, können anstelle
einer geradlinigen Bahnführung 12 an
der Oberseite andere Bahnführungen
vorgesehen sein. So zeigt 3 einen
Baustein 110, an dessen Oberseite eine um 90° gekrümmte Kurvenbahnführung 112 ausgebildet
ist. Dadurch ergeben sich an der Oberseite neben der Kurvenführung 112 Freiräume für weitere
Steckelemente 22, d. h. Kreuzfedern 23, die je
nach Raumangebot als vollständige
Kreuze oder nur als teilweise ausgebildete Kreuze ausgestaltet sind.
Da das Rastermaß der
Federn 23 dem Rastermaß des
Bausteines 10 entspricht, lässt sich der Baustein 110 mit
der Kurvenführung 112 problemlos
auf einen Baustein 10 mit einer geradlinigen Bahnführung 12 aufstecken.
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Identisch
ausgebildet sind bei dem Kurvenbaustein 110 die Seitenwandungen 28 mit
den Nuten 32 und den Federn 30, so dass an dieser
Stelle nicht mehr näher
auf diese Ausbildung eingegangen werden muss. Eine Verbindung zwischen
einem Baustein 10 mit einer geraden Bahnführung 12 und
dem Kurvenbaustein 110 gemäß 3 ist selbstverständlich ohne
weiteres möglich.
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Eine
Besonderheit der Kurvenbahnführung 112 wird
aus 4 deutlich. Im Außenbereich 150 der
Kurvenführung 112 ist
eine Radienüberhöhung 152 vorgesehen,
die eine vertikale Innenwandung 154 aufweist, die quasi
ein viertelzylindrisches Band bildet. Insbesondere bei hohen Kugelgeschwindigkeiten
kann sich die Spielkugel 16 dann an der vertikalen Innenwandung 154 abstützen, so
dass keine Gefahr besteht, dass sie bei schnellem Lauf aus der Kurvenbahnführung 112 mit
einer Vertiefung 118 und Flanken 120 getragen
wird.
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An
der Unterseite entspricht der Kurvenbaustein 110 dem Baustein 10,
so dass an dieser Stelle einfach auf 6 zur Darstellung
der Unterseite verwiesen werden kann.
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Ein
weiterer Baustein 210 ist in 5 gezeigt.
An dessen Oberseite ist eine Bahnführung 212 als Kreuzung
ausgebildet, wobei die Bahnführung 212 wiederum
eine mittige Vertiefung 218 mit Flanken 220 aufweist,
um für
einen verbesserten Kugellauf zu sorgen. Gut erkennbar sind auch
die an der Oberseite nur in den Eckbereichen vorgesehenen Steckelemente 22 in
der Form unvollständiger
Kreuzfedern 23. Die Seitenwandungen 28 des Kreuzungsbausteins 210 und
seine Unterseite entsprechen wiederum den zuvor erörterten
Bausteinen 10, 110.
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6,
auf die bereits verwiesen worden ist, zeigt die Unterseiten der
zuvor erörterten
Bausteine 10, 110, 210. Als Steckelemente 24 sind
in den Eckbereichen wegen der beschränkten Materialansammlung lediglich
unvollständige
Kreuznuten 26 vorgesehen, wobei aber die Nuten 26 in
den vier Eckbereichen insgesamt einen sicheren Halt beim Aufsetzen
auf einen weiteren Baustein 10, 110 oder 210 gewährleisten.
Gut erkennbar sind die Aussparungen 40, wobei es selbstverständlich nicht
notwendig ist, spezielle Führungen
für die
Kugeln 16 vorzusehen, da diese auf den Flanken 20 des
jeweils darunter angeordneten Bausteins laufen.
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In 7 ist
ein weiterer Baustein 310 gezeigt, bei dem wiederum lediglich
in den Eckbereichen unvollständige
Kreuzfederelemente 23 als Steckelemente 22 vorgesehen
sind. Der Baustein 310 besitzt eine rampenartige Bahnführung 312,
mit welcher eine Kugel 16 in eine darunterliegende Ebene
von Bausteinen umgeleitet werden kann. Der mittlere Bahnbereich
ist dabei wieder mit einer Vertiefung 318 ausgebildet,
so dass die Kugel sauber auf den Flanken 320 der Vertiefung 318 geführt ist.
Seitliche Öffnungen 360 an
der Oberseite erlauben auch das seitliche Einlaufen einer Spielkugel 16 in
die Rampe 312.
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Um
unterhalb der Rampenführung 318 einen guten Übergang
der Kugel 16 in die nächste
Ebene zu gewährleisten,
ist dort ein weiterer Baustein 410 angeordnet, wie er in 8 mit
Blick auf seine Oberseite dargestellt ist. Die Bahnführung 412 beschränkt sich
hier auf einen kurzen Einlauf, der als Übergang in die Bahnführung 12, 112, 212 eines
der zuvor erörterten
Bausteine dient. Gut erkennbar ist das ausgeprägte Kreuzmuster der Steckelemente 22 in
der Form von Kreuzfedern 23, die wiederum in dem gleichen
wiederkehrenden Rastermaß angeordnet
sind. Die Seitenflanken 28 der Bausteine 310 und 410 gemäß 7 und 8 entsprechen
wiederum den Seitenflanken aller übrigen Bausteine, so dass alle Bausteine
untereinander mit den Nuten 32 und Federn 30 seitlich
aneinander befestigt werden können.
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Der
in 8 gezeigte Baustein 410 kann auch als
Sprungschanze dienen, wobei eine mit hohem Tempo in die Bahnführung 412 rollende
Kugel abhebt und in die Bahnführung 412 auf
der gegenüberliegenden
Seite springt.
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Selbstverständlich sind
weitere Ausführungsformen
von Bausteinen möglich,
die beispielsweise auch tunnelartige oder sonstige Bahnführungen
aufweisen können.
Insbesondere ist es auch möglich,
abweichend von der quadratischen Grundform der zuvor vorgestellten
Bausteine auch rechteckige Querschnitte zu verwenden, wobei dann
allerdings die größere Seitenflanke
ein Mehrfaches der Seitenflanke eines Standardbausteines besitzen
sollte, um alle Bausteine weiterhin universell miteinander kombinieren
zu können.
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Nach
dem Aufbau bildet die aus einer Vielzahl von Bausteinen bestehende
Kugelbahn einen formstabilen Verbund, so dass sich die Lage der
Bausteine im Betrieb oder auch bei einem versehentlichen Anstoßen der
Kugelbahn nicht ändern
kann. Die Übergänge zwischen
den Bahnführungen
benachbarter Bausteine bleiben daher in jedem Fall intakt, so dass
der Kugellauf nicht gestört
wird. Da die Anlage insgesamt wegen des bevorzugt zum Einsatz kommenden
Werkstoffes Hartschaum kein besonders großes Eigengewicht aufweist,
kann sie auch im Verbund verschoben werden, so dass beispielsweise die
Anlage leicht zur Seite verschoben werden kann, wenn ein Raum gereinigt
werden muss.
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Wie
bereits erwähnt,
werden die Kugelbahnen in der Regel in mehreren Ebenen von Bausteinen übereinander
aufgebaut, wobei die Klemmkräfte zwischen
den Nuten 32 und den Federn 30 die Bausteine selbst
tragen, so dass Übergänge in höheren Ebenen
freitragend möglich
sind. Auf diese Weise spart man Bausteine, die bei Anlagen ohne
seitliche Halteelemente zum Abstüt zen
von Bausteinen in höheren
Ebenen notwendig sind. Damit lassen sich mit einem gleichen Bausteinvorrat
größere Kugelbahnen erstellen.