KR102835406B1 - 구형 자석을 이용한 큐브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구형 자석을 이용한 큐브에 관한 것으로, 면체로 형성되고 내부 8개 모서리에 각각 사각형의 지지홈이 형성된 하우징(100); 상기 하우징(100) 내부 8개 모서리에 각각 형성된 지지홈에 삽입되는 구형의 자석(200);을 포함하여 구성되어, 큐브간 결합시 자석간 점접촉이 이루어지도록 하고 자력이 일정하게 형성되도록 하여 큐브와 큐브의 접촉면 중 절반만 중첩되도록 결합할 수 있도록 하고, 이로 인하여 큐브를 이용하여 다양한 모양을 형성할 수 있어서 창의력이 향상되도록 한 구형 자석을 이용한 큐브에 관한 것이다.

Description

구형 자석을 이용한 큐브{Cube with magnets}

본 발명은 구형 자석을 이용한 큐브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 큐브의 결합시 접촉면의 절반이 어긋난 위치에 큐브들을 결합시킬 수 있도록 하여 다양한 형태로 조합할 수 있도록 함으로써 창의력 향상이 가능하도록 하고, 자석의 조립이 용이하도록 하여 생산성이 향상되도록 한 구형 자석을 이용한 큐브에 관한 것이다.

일반적으로, 블록완구는 유아 또는 어린이의 지능발달을 위한 장난감으로써, 다양한 모양으로 이루어진 다수의 블록을 조립하여 임의의 조형물을 만들 수 있는 조립식 완구를 말한다.

이러한, 조립식 블록완구는 어린이의 상상에 따라 다양한 형상의 조형물을 조립할 수 있고, 조립한 조형물은 다시 분해한 뒤 다른 조형물을 만들어 반복적으로 사용가능하므로, 어린이의 상상에 따라 다양하게 조립되면서 창작성과 상상력을 자극하여 두뇌활동을 증가시키고, 지능향상에 도움이 되는 장점이 있다.

이러한 조립식 블록완구의 대표적인 예로 소마 큐브(soma cube)가 있다.

상기 소마 큐브는 1933년 피에트 하인이 베르너 하인즈베르그의 양자 역학 강의 도중 개발한 3차원 퍼즐로, 도 1에 나타내는 바와 같이 정육면체로 구성된 큐브로, 상기 큐브의 배치 위치에 따라 다양한 기하학적 모양을 만들 수 있도록 한 것이다.

이러한 소마 큐브는 한정된 조각을 가지고 새로운 것을 생각하고 표현할 수 있는 창의성과 감성 발달에 도움이 되고, 도형의 변화와 대칭을 이해하는데 도움이 되며, 기하학적 평면 도형과 친숙해지고, 공간지각력, 문제해결력을 발달하며, 양 손을 사용하므로 좌뇌의 논리력과 우뇌의 예술성 발달에 도움을 되며, 사물을 단순화시켜 표현하는 능력과 섬세한 관찰을 통해 여려 각도에서 본 사물을 다양하게 표현할 수 있는 능력이 향상된다.

상기에서 소마큐브로 다양한 모양을 만들기 위해서는 각 큐브가 소정위치 예를 들면, 다른 큐브의 위에 적층되거나 측면에 고정되는 등, 큐브가 소정위치에서 고정되어야하는데, 이와 같이 큐브를 소정 위치에서 고정시키기 위한 예로, 복수개의 큐브가 서로 접하는 면에 돌기와 상기 돌기가 끼워지는 끼움홈을 형성한 것이 있다.

이와 같이 돌기와 끼움홈을 이용한 큐브는 조립과정에서 돌기를 끼움홈에 끼우고 빼기 위하여 상당한 힘이 요구되므로 힘이 약한 어린이나 유아의 경우에는 이러한 큐브를 조립 및 해체하기가 어려운 문제점이 있었고, 돌기를 끼움홈에 정확한 위치로 끼워야 하지만 유아가 하기에는 어려움이 있어서, 원하는 놀이효과를 얻지 못하는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 큐브간 결합을 위한 다른 예로 도 2에 나타내는 바와 같이 육면체로 형성되고 내부 8개 모서리에 각각 육면체의 지지홈(12)이 형성된 하우징(10), 상기 하우징(10) 내부 8개 모서리에 각각 형성된 지지홈(12)에 삽입되는 정육면체의 자석(20)을 포함하여 구성된 큐브를 제공하여 자력에 의하여 큐브가 결합되도록 한것이 있다.

그러나 상기한 정육면체 자석을 이용한 종래 큐브는 자력을 사용하여 결합하므로 돌기와 끼움홈을 사용하는 것과 비교해서는 사용이 편리하나, 상기 정육면체 자석을 사용하므로 인접한 블록간 결합시 인접한 블록간 자석이 면접합하도록 정렬되어 서로 결합되므로, 큐브는 면끼리서로 완전히 밀착되도록 결합될 수 있을 뿐 면과 면이 반만 겹치도록 결합은 불가능하여 다양한 모양을 형성하는 데에는 한계가 있었다.

등록특허 10-2609309

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 육면체의 8개 모서리에 구형자석을 배치하여 큐브를 형성함으로써, 큐브간 결합시 자석간 점접촉이 이루어지도록 하고 자력이 일정하게 형성되도록 하여 큐브와 큐브의 접촉면 중 절반만 중첩되도록 결합할 수 있도록 하고, 이로 인하여 큐브를 이용하여 다양한 모양을 형성할 수 있어서 창의력이 향상되도록 한 구형 자석을 이용한 큐브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 자석을 하우징 내부에 용이하게 투입할 수 있도록 자석투입용 가이드를 구비하여 생산성이 향상되도록 하고, 자석이 정확한 위치에 배치되어 원하는 동작을 수행할 수 있도록 한 구형 자석을 이용한 큐브를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 발명의 특징은, 육면체의 내부 8개 모서리에 각각 지지홈이 형성된 하우징(100)과 상기 하우징(100)의 8개 지지홈에 각각 삽입되는 구형의 자석(200)을 포함하여 구성되는 구형 자석을 이용한 큐브에 있어서,
상기 하우징(100)은, 일측면이 개방된 정육면체로 형성되고 개방면 반대측 내주면의 4모서리에 각각 개방면 방향으로 개방되고 구형 자석의 치수에 대응되게 형성된 사각형의 제 1 지지홈(112)이 성형된 본체 하우징(110), 상기 본체 하우징(110)의 내부로 삽입되어 상기 제 1 지지홈(112)의 개방부를 차단하여 제 1 지지홈(112) 내부에 배치된 자석(이하 제 1 자석이라 함)(210)을 구속하면서 하우징(100)의 개방면측 네 모서리에 본체 하우징(110)과 함께 개방면을 향해서 개방된 사각형의 제 2 지지홈(122)이 각각 형성되며 제 1/2 지지홈 사이부분은 본체 하우징(110)과 면접합하는 지지체(120), 상기 본체 하우징(110)의 개방면을 차단하여 제 2 지지홈(122)내에 위치된 자석(이하 제 2자석이라 함)(220)을 구속하는 커버 하우징(130)을 포함하여 구성되고, 상기 제 2지지홈(122)은 본체 하우징(110)의 내주면과 접하면서 커버 하우징(130)측이 개방된 사각형 홈을 형성하도록 본체 하우징(110)과 접하는 면은 개방형성되며;
상기 구형 자석을 이용한 큐브는 일측이 개방된 하우징의 내주면 네 모서리에 형성된 지지홈에 각각 자석을 삽입하기 위한 가이드(300)를 포함하여 구성되고, 상기 가이드(300)는 하우징 내부로 삽입되도록 형성된 몸체(310); 상기 몸체(310)의 네모서리에 각각 형성되어 상기 자석이 지지홈으로 안내되도록 하는 가이드홈(320), 상기 몸체(310)의 일측면에 돌출형성된 손잡이(330)를 포함하여 구성된다.

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상기와 같이 구성된 본 발명은 육면체의 8개 모서리에 구형자석을 배치하여 큐브를 형성함으로써, 큐브간 결합시 구형 자석간 점접촉이 이루어지면서 유아도 쉽게 접합 및 분리가 가능하도록 하고, 자력이 일정하게 형되면서 큐브와 큐브의 접촉면 중 절반만 중첩되도록 결합할 수 있게 되어 큐브로 다양한 모양을 형성할 수 있게 됨으로써 창의력이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 가이드를 이용하여 자석을 하우징 내부에 용이하게 투입할 수 있고 자석의 투입과정에 자석간 서로 인력에 의하여 결합되어 자석을 분리한 후 다시 투입하는 등의 불편이 발생하지 않고 자석이 정확한 위치에 투입되므로, 작업성이 개선되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한 상기 가이드에 손잡이가 구비되어 자석을 삽입후 쉽게 분리할 수 있어 작업 편의성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 큐브의 사용예를 나타내는 도면
도 2는 종래 정육면체 구형 자석을 이용한 큐브를 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 따른 구형 자석을 이용한 큐브를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 자석을 이용한 큐브의 구성을 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브의 결합시 자석의 배치를 나타내는 도면
도 6은 종래 구형 자석을 이용한 큐브의 결합예를 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구형 자석을 이용한 큐브의 구성을 나타내는 도면

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 구형 자석을 이용한 큐브는 도 3에 나타내는 바와 같이 육면체로 형성되고 내부 8개 모서리에 각각 사각형의 지지홈이 형성된 하우징(100); 상기 하우징(100) 내부 8개 모서리에 각각 형성된 지지홈에 삽입되는 구형의 자석(200);을 포함하여 구성된다.

상기한 구형 자석을 이용한 큐브의 일 실시예를 도 4를 참조하여 살펴본다.

상기 하우징(100)은 일측면이 개방된 정육면체로 형성되고 개방면 반대측 내주면의 4모서리에 각각 제 1 지지홈(112)이 성형된 본체 하우징(110); 상기 본체 하우징(110)의 내부로 삽입되어 상기 제 1 지지홈(112)을 차단하여 제 1 지지홈(112) 내부에 배치된 자석(이하 제 1 자석이라 함)(210)을 구속하면서 개방면측 네 모서리에 다른 제 2 지지홈(122)이 각각 형성된 지지체(120); 상기 본체 하우징(110)의 개방면을 차단하여 제 2 지지홈(122)내에 위치된 자석(이하 제 2자석이라 함)(220)을 구속하는 커버 하우징(130);을 포함하여 구성된다.

상기에서 본체 하우징(110)에는 지지체(120) 및 후술하는 가이드(300)의 삽입을 안내하면서 벽면의 강도를 보강하기위한 보강바(114)가 각 면에 일체로 형성되고, 상기 제 1 지지홈(112)이 형성된 면에는 보강바(114)가 십자형으로 형성된다.

그리고 상기제 1 지지홈(112)은 본체 하우징(110)의 일측면 돌출형성된 지지벽(116)에 의하여 형성되고 자석의 직경보다 약간 크게 형성된다.

상기 지지체(120)는 제 1 지지홈(112)과 접하는 면은 평평하게 형성되어 상기 제 1 지지홈(112)을 형성하는 벽면상에 얹혀지고 4측면에는 상기 보강바(114)가 안내되는 가이드홈(124)이형성되며, 본체 하우징(110)의 개방부측면에는 네 모서리에 제 2지지홈(122)이 형성되는데, 상기 제 2지지홈(122)은 본체 하우징(110)의 내주면과 접하면서 일측이 개방된 사각형 홈을 형성하도록 본체 하우징(110)과 접하는 면은 개방형성된다.

이외에 본체하우징(110)과 접하는 면도 폐쇄되도록 형성할 수도 있다.

그리고 상기 지지체(120)는 중심에 중공부(128)가 형성되어 무게를 줄이고 재료를 절감하며 커버 하우징(130)의 결합시 위치를 안내하는 역할을 한다.

상기 커버 하우징(130)은 본체 하우징(110)과 결합하여 지지체(120)와 자석들(210)(220)이 위치고정되도록 하는데, 강도를 보강하며서 좌우 이동을 방지하도록 상기 커버 하우징(130)의 내주면에는 중공부(128)로 삽입되어 유동하지 않도록 소정 형상으로 고정부(138)를 형성한다.

상기 고정부(138)는 도 4에서 나타내는 바와 같이 중심 기둥(138a)에 사방으로 고정돌기(138b) 돌출형성된 것으로, 상기 중심기둥은 사각형 또는 원형으로 형성된다.

한편 상기에서 제 1/2지지홈(112)(122)은 본체 하우징(110)의 일측 모서리를 개략적으로 4분할한 치수로 형성되고, 상기 제 1/2 자석(210)(220)은 상기 제 1/2지지홈(112)(122)의 내부와 대응되는 치수 또는 약간 작은 치수로 형성된다.

이에 따라 도 5에 나타내는 바와 같이 복수개의 큐브를 인접시켜 결합하는 과정에서 제 1 큐브(A)의 복수개 자석(200)과 다른 큐브(B)(C)들의 복수개 자석(200)이 대략 동일한 간격으로 배치되고 상기 자석(200)이 구형으로 형성되고, 상기 구형 자석은 N극과 S극이 구의 직경방향으로 한 방향으로만 위치하되 쉽게 회전할 수 있으므로, 자석간 인력에 따라 회전된 후 그상태가 안정적으로 유지되어 복수개 큐브가 절반만 중첩된 상태를 유지할 수 있게된다.

도 5에서 큐브(C)는 조립이 완료된 상태이므로 부득이 분홍색 원으로 표시한다.

그러나 종래 육면체 자석을 사용하는 경우 대칭되는 복수면에 각각 극성을 가지게 되므로 큐브를 절반만 중첩한 상태에서는 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이 자석(20)이 사선방향으로 세워진 상태가 되므로 모서리가 하우징(10)과 접하게 되는데, 이는 구조적 안전성이 없어서 도 6의 (b)의 화살표와 같이 약간의 힘만 가해져도 안정된 상태 즉 자석(20)과 하우징(10)이 면접촉하기 위한 자세로 변환되므로 그 위치를 유지할 수 없게 되고, (b)와 같이 인접한 자석들간 인력에 의하여 면이 완전히 겹치는 위치로 이동되어 고정된다.

한편, 상기한 구형 자석을 이용한 큐브는 도 4에 나타내는 바와 같이 일측이 개방된 본체 하우징(110)의 내주면 네 모서리에 형성된 제 1 지지홈(112)에 각각 제 1 자석(210)을 삽입하기 위한 가이드(300)를 더 포함하여 구성되는데, 상기 가이드(300)는 본체 하우징(110) 내부로 삽입되도록 형성된 몸체(310); 상기 몸체(310)의 네모서리에 각각 형성되어 상기 제 1 자석(210)이 제 1 지지홈(112)으로 안내되도록 하는 가이드홈(320), 상기 몸체(310)의 일측면에 돌출형성된 손잡이(330)로 구성된다.

따라서 상기 본체 하우징(110)에 가이드(300)를 삽입한 후 네 모서리에 형성된 가이드홈(320)으로 각각 제 1 자석(210)을 삽입하면 제1자석()은 가이드홈(320)을 따라 제 1 지지홈(112)으로 정확하게 삽입된다.

이후 제 모서리에 제 1 자석(210)을 모두 삽입한 후에는 손잡이(330)를 잡고 가이드(300)를 본체 하우징(110)으로부터 분리한다.

만약, 상기 가이드(300)를 사용하지 않고 제 1 자석(210)을 제 1지지홈(112)에 삽입하는 과정에서 본체 하우징(110)의 깊이가 있어서 손가락은 잘 들어가지 않으므로, 약간 던져지듯이 제 1지지홈(112)에 삽입되는데, 이 과정에서 방향이 약간만 틀어져도 이미 삽입된 다른 제 1자석(210)과 이력에 의하여 해당 위치의 제 1지지홈(112)에 삽입되지 않게되고, 이와 같이 복수개의 제 1자석(210)이 결합된 상태에서는 이를 분리한 후 다시 삽입하여야 하므로 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

도면 중 미설명부호 340은 보강바가 삽입되는 안내홈을 나타낸다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따른 구형 자석을 이용한 큐브는 도 7에 나타내는바와 같이 다른 구성은 상기 일 실시예와 동일하고, 본체 하우징(110)에 보강바가 없고, 커버 하우징(130)의 고정부를 형성하는 중심기둥이 원형인 점에서만 차이가 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

100 : 하우징
200 : 자석

Claims (3)

1. 육면체의 내부 8개 모서리에 각각 지지홈이 형성된 하우징(100)과 상기 하우징(100)의 8개 지지홈에 각각 삽입되는 구형의 자석(200)을 포함하여 구성되는 구형 자석을 이용한 큐브에 있어서,
   상기 하우징(100)은, 일측면이 개방된 정육면체로 형성되고 개방면 반대측 내주면의 4모서리에 각각 개방면 방향으로 개방되고 구형 자석의 치수에 대응되게 형성된 사각형의 제 1 지지홈(112)이 성형된 본체 하우징(110), 상기 본체 하우징(110)의 내부로 삽입되어 상기 제 1 지지홈(112)의 개방부를 차단하여 제 1 지지홈(112) 내부에 배치된 자석(이하 제 1 자석이라 함)(210)을 구속하면서 하우징(100)의 개방면측 네 모서리에 본체 하우징(110)과 함께 개방면을 향해서 개방된 사각형의 제 2 지지홈(122)이 각각 형성되며 제 1/2 지지홈 사이부분은 본체 하우징(110)과 면접합하는 지지체(120), 상기 본체 하우징(110)의 개방면을 차단하여 제 2 지지홈(122)내에 위치된 자석(이하 제 2자석이라 함)(220)을 구속하는 커버 하우징(130)을 포함하여 구성되고, 상기 제 2지지홈(122)은 본체 하우징(110)의 내주면과 접하면서 커버 하우징(130)측이 개방된 사각형 홈을 형성하도록 본체 하우징(110)과 접하는 면은 개방형성되며;
   상기 구형 자석을 이용한 큐브는 일측이 개방된 하우징의 내주면 네 모서리에 형성된 지지홈에 각각 자석을 삽입하기 위한 가이드(300)를 포함하여 구성되고, 상기 가이드(300)는 하우징 내부로 삽입되도록 형성된 몸체(310); 상기 몸체(310)의 네모서리에 각각 형성되어 상기 자석이 지지홈으로 안내되도록 하는 가이드홈(320), 상기 몸체(310)의 일측면에 돌출형성된 손잡이(330)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구형 자석을 이용한 큐브.
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