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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 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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Aus der
DE 199 38 848 A1 ist ein Baustein bekannt, der an den Seitenwänden Halteelemente und an den Ober- und Unterseiten Steckelemente aufweist. Feder- und Nutelemente sind aus der
DE 20 2007 011 061 U1 bekannt, während die
DE 698 23 842 T2 einen Baustein mit Steckelementen an der Ober- und Unterseite und Rohrverbindungen an den Seitenwandungen aufweist. Schließlich ist aus der
US 5 344 14 3 A ein Baustein bekannt, der als Nut-Federelement ausgebildete Steckelement aufweist.
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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 mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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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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Die Halteelemente und die Steckelemente bestehen 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 Halteelemente 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 Flanken 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 besitzen. 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) verfugt 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 Federelemente 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 Abstützen von Bausteinen in höheren Ebenen notwendig sind. Damit lassen sich mit einem gleichen Bausteinvorrat größere Kugelbahnen erstellen.