Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei in einer einen Volumenraum begrenzenden Hülle vorhandenen Öffnungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Derartige Verfahren und Baukastensysteme dienen in erster Linie Lern- und Übungszwecken, können aber auch zu Spielzwecken verwendet werden. Der Einsatz fordert und fördert die Koordination, das räumliche Denken, die Logik und das Gedächtnis.

Aus der US 4 861 036 ist ein Labyrinthspielzeug bekannt, bei dem mehrere, verschiedene Durchgangskanäle aufweisende Würfel gleicher Größe zu einem kombinierten großen Würfel zusammengesetzt sind. Damit weist der kombinierte Würfel in seinem Inneren ein Labyrinthgangsystem mit Gabelungen, Verzweigungen, Kreuzungen, Blindgängen und dergleichen auf. Das Labyrinthsystem des kombinierten Würfels weist einen Eingang und einen Ausgang auf, der jeweils durch eine Kanalöffnung eines einen Durchgangskanal aufweisenden Würfels gebildet ist und durch die eine Kugel in das Labyrinthsystem einsetzbar ist.

Es handelt sich somit um eine dreidimensionale Ausgestaltung eines an sich bekannten Labyrinthspielzeugs, bei dem eine Kugel von einem vorbestimmten

Punkt ausgehend über das Labyrinthgangsystem zu einem ebenfalls vorbestimmten Endpunkt geführt werden soll.

Bei dem Labyrinthspielzeug gemäß der US 4 861 036 sind die aufgrund der Vielzahl der verschiedenen, jeweils einen Durchgangskanal aufweisenden Würfel, gegebenen Kombinationsmöglichkeiten zum Aufbau eines Labyrinthsystems mit Gabelungen, Verzweigungen, Kreuzungen, Blindgängen und dergleichen, insbesondere für Kinder zu umfangreich und unüberschaubar. Aufgrund der erzeugbaren Komplexität infolge der unüberschaubaren Kombinationsmöglichkeiten ist ein Benutzer beim Einsatz des Labyrinthspielzeugs in der Regel überfordert, so daß eine Förderung der Koordination, des räumlichen Denkens, der Logik und des Gedächtnisses in dem gewünschten Maße nicht gegeben ist. Gelangt eine Kugel beispielsweise beim Einsatz des Labyrinthspielzeugs in einen Blindgang oder dergleichen, weicht also vom direkten Verbindungsweg zwischen Eingang und Ausgang ab, so wird aufgrund der Komplexität des Labyrinthgangsystems die Aufgabe, die Kugel möglichst schnell vom Eingang zum Ausgang zu befördern, erheblich erschwert und nahezu unmöglich. Der Benutzer wird bei Nichtgelingen entmutigt und das Spiel, da nicht beherrschbar, langweilig und reizlos.

Ein weiterer Nachteil des aus der US 4 861 036 bekannten Labyrinthspielzeugs ist in der Herstellung gegeben, die aufgrund der Vielzahl der verschiedenen, jeweils einen Durchgangskanal aufweisenden Würfel überaus aufwendig und kostenintensiv ist.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei in einer einen Volumenraum begrenzenden Hülle vorhandenen Öffnungen anzugeben, mit welchem entgegen den bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine Forderung und Förderung der Koordination des räumlichen Denkens, der Logik und des Gedächtnisses auf einfache und effektive Art und Weise erzielt werden kann.

Zur L ö s u n g dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei in einer einen Volumenraum begrenzenden Hülle vorhandenen Öffnungen vorgeschlagen, wobei im Volumenraum eine Vielzahl von im wesentlichen gleichförmigen, jeweils wenigstens zwei zueinander

komplementäre Oberflächen und im Inneren einen die wenigstens zwei Oberflächen verbindenden Kanal aufweisende Körperelemente unter Bildung eines Kanalsystems so angeordnet werden, daß Kanalmündungen in den Oberflächen der Körperelemente mit den Öffnungen in der Hülle fluchten.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Bedienpersonen die einzelnen Körperelemente in der Hülle jeweils so anordnen, daß diese sich mit zueinander komplementären Oberflächen berühren. Im Bereich dieser Oberflächen münden die im Inneren der Körperelemente liegenden Verbindungskanäle, so daß von Körperelement zu Körperelement eine innere Verbindung hergestellt wird. Bei einer Vielzahl von entsprechend zusammengestellten Körperelementen lassen sich somit über ein nahezu beliebig gestaltbares Kanalsystem die in einer einen Volumenraum begrenzenden Hülle vorhandenen Öffnungen verbinden.

Durch Auswahl und Anordnen der Körperelememente innerhalb der einen Volumenraum begrenzenden Hülle zum Verbinden der in der Hülle vorhandenen Öffnungen unter Bildung eines Kanalsystems wird neben der Koordination sowohl das räumliche als auch das logische Denken sowie das Gedächtnis gefordert und gefördert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zu den bekannten Labyrinthgangsystemen, welche Gabelungen, Verzweigungen, Kreuzungen, Blindgänge und dergleichen aufweisen, ein durchgehendes Kanalsystem ausgebildet, so daß "Sackgassen" und dergleichen, die Lern- und Übungsziele durch Irreführen, Überfordern oder Frustrieren der jeweiligen Bedienperson negativ beeinflussen würden, gänzlich fehlen.

Gemäß einem Vorschlag der Erfindung wird die Hülle vollständig mit Körperelementen gefüllt. Dadurch wird es einerseits ermöglicht, den gesamten, durch die Hülle begrenzten Volumenraum zum Verbinden der in der Hülle vorhandenen Öffnungen zu nutzen, andererseits ist so eine relativ zueinander ortsfeste Lage der im Volumenraum angeordneten Körperelemente ohne eine tatsächliche Fixierung aneinander gegeben.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird durch das Kanalsystem ein Körper, vorzugsweise eine Kugel, durch die Hülle hindurchgeführt. Vorteilhafterweise wird die Hülle zur Durchführung des Körpers bewegt. Dadurch läßt sich der Lern- und Trainingseffekt hinsichtlich räumlichen und logischen Denkens, motorischer Koordination und Geschicklichkeit weiter verbessern. Durch Steuerung der Bewegung einer Kugel durch das Kanalsystem erhält die Bedienperson eine Rückkopplung zwischen Motorik, Sensorik und Vorstellungsvermögen durch Bewegung der Hülle, Erfassen der Bewegung der Kugel im Kanalsystem, beispielsweise durch Fühlen, Hören oder Sehen, und gleichzeitiger geistiger Vorstellung und Koordinierung dieser Bewegung.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung sind die zwei Öffnungen in der den Volumenraum begrenzenden Hülle identisch ausgebildet, das heißt, die Hülle weist nur eine Öffnung auf. So kann beispielsweise ein Körper durch die Öffnung in der Hülle in das Kanalsystem eingeführt und durch Bewegung der Hülle ähnlich einem Rundgang durchgeführt oder hin- und herbewegt werden. Reizvoll kann dabei beispielsweise das genaue Nachbilden einer Bewegungsreihenfolge in umgekehrter oder gleicher Reihenfolge sein, zum Beispiel bei einem Spiel von zwei oder mehreren Personen, wobei eine Person die Bewegungsreihenfolge, zum Beispiel in Abhängigkeit des Kanalsystems, vorgeben kann, oder auch nur einer Person, zum Beispiel nach Anleitung.

Der Erfindung liegt desweiteren die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit welchem unabhängig von der äußeren dreidimensionalen Kontur verdeckte Verbindungswege zusammengeschaltet werden können, die wenigstens zwei Öffnungen in der Kontur verbinden.

Zur technischen L ö s u n g dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein dreidimensionales (3D) Baukastensystem, bestehend aus einer Vielzahl von im wesentlichen gleichförmigen, jeweils wenigstens zwei zueinander komplementäre Oberflächen und im Inneren einen die wenigstens zwei Oberflächen verbindenden Kanal aufweisenden Körperelementen und einer wenigstens eine Eintritts- und wenigstens eine Austrittsbohrung aufweisenden

Aufnahmebox, in die die Körperelemente einsetzbar sind, wobei unter der wenigstens einen Eintritts- und der wenigstens einen Austrittsbohrung fluchtend Kanalmündungen der Körperelemente positionierbar sind, vor.

Im Gegensatz zu einem Labyrinthgangsystem, welches Gabelungen, Verzweigungen, Kreuzungen, Blindgänge und dergleichen aufweist, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Kanalsystem zum Verbinden zweier Öffnungen gebildet. Es gibt somit keine "Sackgassen", die eine Bedienperson beim Einsatz irreführen, überfordern, frustrieren und damit die Lern- und Übungsziele vereiteln würde.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kanalmündungen in den jeweiligen Oberflächen jeweils am gleichen Ort angeordnet. Die Kanalmündungen in den jeweiligen Oberflächen sind somit kongruent, das heißt es lassen sich beliebige Elemente aneinanderlegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal ein zwei gegenüberliegende Flächen, in einer weiteren Ausgestaltung ein zwei benachbarte Flächen verbindender Kanal. Die Kanäle können somit entweder als Durchgangskanal zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen im Inneren des Körperelementes geführt sein oder unter Bildung eines Winkels oder schräg zwei benachbarte Flächen miteinander verbinden. Auf diese Weise läßt sich durch entsprechendes Aneinanderlegen von Körperelementen ein nahezu endloses Kanalsystem entwickeln. Es werden jeweils Körperelemente derart aneinandergelegt, daß die in einer Oberfläche liegende Kanalöffnung mit einer in einer Oberfläche eines anderen Körperelementes liegenden Kanalöffnung fluchtet. Die im Inneren ausgebildeten Kanäle stellen somit einen verbundenen Weg dar. Durch die Verwendung von Durchgangsbohrungen und Winkelbohrungen sind beliebige Kanalwege erstellbar.

In vorteilhafter Weise wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß es sich bei den Körperelementen um Würfel handelt. Diese haben sechs komplementäre Oberflächen und eignen sich somit zum Aufbau großer dreidimensionaler Kanalstrukturen im Inneren von großen, dreidimensionalen Außenkonturen, nämlich der Aufnahmebox.

Mit besonderem Vorteil wird vorgeschlagen, daß es sich bei den Körperelementen um Prismen handelt, vorzugsweise um gerade Prismen. Durch entsprechendes Aneinanderlegen zweier Prismen läßt sich so beispielsweise ein Würfel ausbilden. Die Verwendung von Prismen ist besonders vorteilhaft, da hinsichtlich der Herstellung der Körperelemente nur eine Art oder ein Typ von Körperelement hergestellt werden muß. Durch Aneinanderlegung zweier Prismen mit einer entsprechenden Durchgangsbohrung läßt sich so beispielsweise ein Würfel mit einer Durchgangsbohrung und durch Drehung eines Prismas um 1 80° um die "Schnittebene" ein Würfel mit einer Winkelbohrung bilden. Dabei lassen sich die zwei Prismen zur Bildung eines entsprechenden Würfels gegebenenfalls auch untereinander verbinden, zum Beispiel durch Kleben, Stecken und dergleichen. Damit läßt sich mit weniger Körperelementen eine größere Flexibilität und Variabilität bei der Bildung eines Kanalsystems erzielen. Da so gleichzeitig weniger Körperelementtypen hergestellt werden müssen, lassen sich die Kosten reduzieren.

Als Körperelemente sind desweiteren gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung Pyramiden unterschiedlicher Grundflächen, Tetraeder, Keile und dergleichen geeignet. Wesentlich ist nur, daß die Körperelemente unter Bildung eines Kanalsystems nahezu beliebig aneinandergelegt werden können.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist die Aufnahmebox mehrteilig ausgebildet. Die Aufnahmebox kann beispielsweise einen lösbaren Deckel oder dergleichen aufweisen, so daß das Anordnen von durch Aneinanderlegen zusammengeschalteten Körperelementen in die Aufnahmebox erleichtert ist. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist die Aufnahmebox erweiterbar, so daß durch entsprechendes Aneinanderlegen mehrerer Aufnahmeboxen ein entsprechend größeres Kanalsystem gebildet werden kann.

Als Material für das Baukastensystem kommen Holz, Kunststoff, Aluminium, Stahl, Edelstahl und vergleichbare Werkstoffe in Frage. Ein besonderer Reiz kann sich ergeben, wenn die einzelnen Elemente des Baukastensystems durchsichtig ausgebildet sind, beispielsweise aus Acrylglas und dergleichen.

Sind eine große Zahl von Körperelementen derart in eine Aufnahmebox eingesetzt, daß sich ein Endloskanalsystem ergibt, und wird darauf geachtet, daß die Kanalmündungen der Körperelemente mit den Bohrungen, der Eintritts¬ und der Austrittsbohrung, in der Aufnahmebox fluchten, so besteht die Möglichkeit, von außerhalb der Aufnahmebox einen Körper, insbesondere eine Kugel, in eine Kanalmündung einzufügen und durch Bewegen der Aufnahmebox die Kugel durch sämtliche Bauelemente in einem hintereinander geschalteten Weg von der Eintrittsbohrung bis zum Austrittsbohrung der Aufnahmebox zu führen.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung sind die wenigstens eine Eintrittsbohrung und die wenigstens eine Ausgangsbohrung in der Aufnahmebox identisch, das heißt die Aufnahmebox weist nur eine Bohrung auf. So kann beispielsweise eine Kugel in die Aufnahmeboxbohrung in das sich im Inneren befindliche Kanalsystem eingeführt und durch Bewegen der Aufnahmebox im Kanalsystem hin- und herbewegt oder - ähnlich einem Rundgang - durchgeführt werden. Reizvoll kann dabei beispielsweise das genaue Nachbilden einer Bewegungsreihenfolge in umgekehrter Reihenfolge oder dergleichen sein, zum Beispiel bei einem Spiel von zwei oder mehr Personen oder auch nur einer Person, wobei eine Person oder eine Bedienungsanleitung die Bewegungsreihenfolge, zum Beispiel in Abhängigkeit des Kanalsystems, vorgeben kann.

Die Anwendungsfälle der Erfindung sind vielfältig. Der Einsatz des beschriebenen Baukastensystems fordert und fördert die Koordination, das räumliche Denken, die Logik und das Gedächtnis. Bereits Kinder können das System bedienen, um beispielsweise im Inneren einer Box eine durchgängige Kugelbahn zu bauen. Durch Variation der Anordnung der Körperelemente innerhalb der Aufnahmebox läßt sich schrittweise der Schwierigkeitsgrad den individuellen Bedürfnissen und Fähigkeiten der jeweiligen Bedienperson anpassen.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Anwendung des Verfahrens und des SD- Baukastensystems ist in einer Software-Lösung gegeben. Dabei werden die Körperelemente als Objekte auf einem Monitor oder dergleichen visualisiert. Die Bedienperson kann diese dann entsprechend dem Verfahren bzw. dem 3D-

Baukastensystem anordnen und zwei Öffnungen in einer hier virtuell vorhandenen Hülle miteinander unter Bildung eines Kanalsystems verbinden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels für ein Körperelement;

Fig. 2 eine perspektivische schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein Körperelement;

Fig. 3 eine perspektivische schematische Darstellung einer

Aufbaubox;

Fig. 4 eine Deckelplatte für die Box gemäß Fig. 3;

Fig. 5a bis 5d ein Ausführungsbeispiel für einen schematischen

Kanalflußplan;

Fig. 6a bis 6c ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen schematischen

Kanalflußplan;

Fig. 7 eine perspektivische schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein Körperelement und

Fig. 8a und 8b jeweils eine weitere perspektivische schematische

Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele für Körperelemente 1 . Es handelt sich dabei um Würfel 2, die an den beiden Oberflächen 3 und 4 die jeweiligen Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen eines Kanals 5 aufweisen. Im Falle der Fig. 1 macht der Kanal im Inneren des Würfels 2 eine 90°-Biegung, so daß die benachbarten Oberflächen 3 und 4 die Kanalöffnungen oder -mündungen zeigen. Im Falle der Fig. 2 sind es die gegenüberliegenden Oberflächen 3 und 4, in welchen der Kanal 5 austritt.

Es zeigt sich, daß durch entsprechendes Aneinanderlegen von Körperelementen beliebige Kanalwege zusammengeschaltet werden können.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Box 6, bestehend aus den Seitenwandungen 7, 8, 10 und 1 1 und dem Boden 9. Im Boden 9 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel Bohrungen 1 2 angeordnet. Im Inneren der Seitenwände 7, 1 0 und 1 1 läuft an der Oberkante eine Nut 1 3 um.

In die Nut 1 3 kann ein wie in Fig. 4 gezeigter Deckel 14 eingeschoben werden, der seinerseits Bohrungen 1 5 aufweist.

Wird nun eine Box 6 mit Körperelementen 1 gemäß Fig. 1 und/oder 2 gefüllt, so daß eine der Eintrittsöffnungen in eine der Ebenen im oberen Bereich derart liegt, daß diese durch eine der Bohrungen 1 5 durch den übergeschobenen Deckel 14 zugänglich ist, und liegt eine Austrittsöffnung auf dem Bodenelement 9 derart, daß diese durch eine der Bohrungen 1 2 im Bodenelement 9 zugänglich ist, und sind alle dazwischen angeordneten Würfel 2, die die gesamte Box 6 füllen, derart zueinander gelegt, daß sich ein durchgehender Kanalweg ergibt, so kann man eine nicht gezeigte Kugel oben einwerfen und durch Schwenken der Box 6 durch diese hindurchführen, bis sie aus der unteren Öffnung herausfällt.

In Fig. 5a bis 5d ist ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltplan gezeigt. Die Fig. 5a, 5b, 5c und 5d zeigen jeweils eine Ebene von in eine Box 6 eingebrachten Körperelementen. Diese Körperelemente 1 6 gemäß Fig. 5a bilden die oberste Ebene, die direkt unterhalb des Deckels 14 liegt. Mit dem Bezugszeichen 1 7 ist die Eintrittsöffnung gezeigt, die unter einer der Bohrungen 1 5 im Deckel 14 zum Liegen kommt. Die Ebene besteht aus insgesamt sechzehn Körperelementen 1 6, die so zueinander gelegt sind, daß eine bei sieben eingeworfene Kugel durch Schwenken der Box 6 und damit der Ebene entlang des Kanalweges 1 8 durch die gesamte Ebene geführt werden kann, dabei jedes Körperelement passiert und aus der Austrittsöffnung 1 9 in die darunterliegende Ebene gemäß Fig. 5b übergeben wird. Auch in dieser Ebene wird die Kugel von der Eintrittsöffnung 1 7 durch den Kanalweg 1 8 zur Austrittsöffnung 1 9 geführt und von da in die darunterliegende Ebene gemäß Fig. 5c übergeben. Nach der weiteren Übergabe aus der

Austrittsöffnung 19 in die Eintrittsöffnung 17 gemäß Fig. 5d wird die Kugel bis zur Austrittsöffnung 19 geführt, um dann aus einer der Bohrungen 12 in der Bodenplatte 9 der Box 6 herauszufallen.

Bei Verwendung einer entsprechend kleineren Box kann die einfachere Variante gemäß Fig. 6a bis 6c verwendet werden, die im Detail dem zu Fig. 5 beschriebenen Ablauf entspricht.

Fig. 7 zeigt in einer perspektivisch-schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für Körperelemente 20. Hierbei handelt es sich um ein gerades Prisma, dessen Oberfläche 3 die Eintrittsöffnung und dessen Oberfläche 4 die Austrittsöffnung eines Kanals 5 aufweist. In den Fig. 8a und 8b sind jeweils zwei prismenförmige Körperelemente 20 gemäß Fig. 7 jeweils einen Würfel bildend aneinandergelegt. Fig. 8a zeigt so ein aus zwei prismenförmigen Körperelementen 20 gebildeten Würfel mit einer Winkelbohrung entsprechend dem Körperelement 1 der Fig. 1 . Durch einfaches Drehen eines der Körperelemente 20 um 180° um die mit 21 bezeichnete Drehfläche erhält man den in Fig. 8b gezeigten Würfel mit einer Durchgangsbohrung entsprechend dem Körperelement 1 gemäß Fig. 2.

Durch die Verwendung prismenförmiger Körperelemente 20 lassen sich somit ebenfalls die in den Fig. 5a bis 5d und 6a bis 6c schematisch dargestellten Kanalfiußpläne realisieren. Dabei wird prinzipiell nur ein Körperelementtyp verwendet, der durch Aneinanderlegen und einfaches Drehen um 180° die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Körperelemeπte 1 nachbildet.

B ez u g s z e i c h e n l i ste

1 Körperelement 17 Eintrittsöffnung

Würfel 18 Kanalweg

Oberfläche 19 Austrittsöffnung

Oberfläche 20 Körperelement

Kanal 21 Drehfläche

Box

Wandung

Wandung

Wandung

0 Wandung

1 Wandung

2 Bohrung

3 Nut

4 Deckel

5 Bohrung

6 Körperelement