选择性导电玩具搭建元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及搭建系统技术领域。更具体地说，本发明涉及可释放地互连搭建元件(例如，通常被称为“乐高积木”类型的玩具积木)，其在一个或多个选定的方向上导电。
【背景技术】
[0002]可连接积木玩具，如乐高提供的搭建元件，允许人们建立三维结构，并提供了一个独特的教育体验。玩这种积木可以开发技能，如3D视觉，创造，操作，角色扮演等。常见的玩具积木已经补充了或一特定外观或一机械或电功能以增强游戏价值的专用搭建元件。这些功能包括例如电机，开关和灯，还包括从传感器接收输入，以及可以响应接收到的传感器输入触发功能元件的可编程处理器。在某些情况下，现有技术的一电子系统被合并在搭建元件中，以允许可编程机器人构建，远程控制操作以及更多，如乐高头脑风暴机器人制造的机器人发明系统套件。但是，这些套件的电子部分不能容易地被用户开发并且结合多个电子组件是非常有限的。
[0003]今天，许多可连接玩具积木是由一非导电塑料材料，如丙稀腈丁二稀苯乙稀(ABS)，制造而成。这些被设计以这样一种方式，即两块积木是彼此可良好连接的以及可容易拆卸的。许多搭建套件允许高度复杂的3D模型连同简单形状的构建。一些套件通过机械地附接它们至现有的模块来结合电子组件，如电机，光源和传感器。在一些事例中，电子组件被嵌入或被封装在一塑料积木中，其允许直接附接至其他积木。
[0004]在这样的电子装置中所有的布线通过不属于结构的一部分的常规导线完成。电连接电路是简单的并且提供了简化的连接器被插入导线以插入至每个组件。在这个意义上对于用户来说该电路是不可见的，导线通常成对出现，唯一的构建经验是将部件连接在一起。教育经验是有限的，因为用户没有学到多少关于电子和电路;此外，它受连接实际导线的需要限制，其可能变得纠缠到一起，并且限制了机械运动以及没有好的视觉效果。更进一步，这些元件不包括基本的电子组件，如电容，线圈，电阻等。
[0005]科学教育套件的另一个流行主题是电子套件。这些通常包括特定基础主题，单机套件，其中用户体验包括连接执行某一功能的一电路。此类套件的示例是太阳能套件(太阳能交通工具)，电动喷泉，电动报警，电动涡轮机等。许多套件使用一塑料板在其上或直接或通过机械设备(弹簧)连接电导线。电组件可被机械地附接至电路板。但是，这种电子套件是有限制的，因为用户体验被限制在以一方式放置组件和连接导线，通过其路径的电流流向不是肉眼可见的。结果通常是导线的纠缠，完全掩盖了电路结构及其功能。因此，教育价值和学习经验是非常有限的。此外，每个套件的组件不能被用于其他装置或其他套件，并且通常被限于它们为此被设计的特定套件。
[0006]—些现有技术文献公开了提供导电搭建玩具积木的一各种布置，如US3,346,775，US3，553，883，US4，556，393，US6，805，605。然而，这样的布置需要电组件或导电插针被嵌入至搭建玩具积木的内部。例如，在US3，346，775中模块之间的电连接是经由一导线和一插针从下方至一导电板。US6 ,805,605公开了具有被插入在其内部的从上至下导电的导电插针的玩具积木。
[0007]US4，556，393公开了具有至少两行电接触点并且在每行中至少一个选定的插针以导电的一玩具搭建积木。传导是在选定的插针与相对面的插座之间。这种玩具搭建模块缺乏沿着积木的侧部传导的能力。此外，所选定的插针总是彼此纵向移位。
[0008]2011年10月4日由Adedoyin Ogunniyi在网络上公布的一名为“导电乐高”(http://courses.media.mit.edu/201Ifall/mass62/wp-content/uploads/2011/10/Conducti ve-LEGOS.pdf)的方案，教导如何获取塑料可连接积木(乐高品牌)和通过电镀，对金属涂层材料的一公知技术，使其涂覆一高导电铜层。图1A，1B和IC示意性地示出了这种导电可连接积木，由数字I，2和6标示。
[0009]瑞士专利申请CH455606A“用于搭建玩具的元件”公开了同一种类型的搭建积木，其被修改以包含电组件，以便它们可被用于构成电路。积木通常由一塑料材料制造而成，并且可以被涂覆一导电膜，例如通过在一金属膜上喷涂或通过匹配一模制的金属箔以适合或具有孔切割以匹配插针或柱，其被配置为在其他搭建积木的凹进区域内可释放接合。
[0010]由“导电乐高”项目和CH455606A公开的涂覆积木当他们相互接触时可被用以导电。然而，相邻的积木之间的电接触点是不稳定的(如图1A，IB和IC所示)，因为两个相邻积木I和2可能不总是相互接触且导电有时候在相邻积木的侧部之间的一空气间隙4发生，从而打破电接触。通常，这种积木的侧部没有任何连接面，其通常位于积木的上(阳)和下(阴)表面。当积木I和2(在图1的示例中)被一个挨着另一个放置在一合适的基板3上时可能会出现间隙，积木I和2经由位于每个积木底部的下方的附接表面被连接。积木6和积木I以一常规方式被连接，其中积木6的下表面，提供适于容纳阳连接元件的阴连接元件，被连接至在提供阳连接元件如小柱的积木I的上表面的相应附接表面。在这种常见的耦接方式中，通常无间隙存在，积木牢固连接，如数字5标示。
[0011]铜涂覆塑料积木的另一缺点是铜的氧化。一旦被氧化，铜不再是导电的并且失去了它的闪亮的金属外观。此外，铜是一种软金属容易产生划痕和机械损伤。
[0012]为了从可连接积木搭建电子电路，必须保证积木在期望的侧面或方向上彼此之间导电。此外，理想的是具有不同的积木在不同的面之间导电(例如，一积木的至少一个侧部和/或包括附接表面的至少部分上/下表面)。例如，一些积木将通过在其长度段且一些通过在其宽度段传导。
[0013]因此本发明的一个目的是提供一种玩具积木，其具有在选定方向上导电的能力。
[0014]本发明的另一个目的是提供导电玩具积木，其中电流路径是通过积木本身的形状和几何结构可见的。
[0015]本发明的其他目的和优势将随着描述的进行显而易见。
【发明内容】
[0016]本发明涉及一种选择性导电玩具搭建元件，包括:一主体其适于可释放接合至至少一个其他玩具搭建元件主体或至一相应基板，所述主体包括至少一个导电部分其具有适于在一导电部分或一相邻玩具搭建元件主体的接触区域产生压力的至少一个接触区域，以这种方式保证在所述玩具搭建元件之间以一期望的位置和方向导电。
[0017]根据本发明的一实施例，导电部分通过至少部分地涂覆主体而生成一导电层。
[0018]根据本发明的一实施例，该玩具搭建元件被一层或更多金属层涂覆，该金属选自铜、镍和络。
[0019]根据本发明的一实施例，该接触区域从该导电部分或该主体向外延伸。
[0020]根据本发明的一实施例，该主体包括一上部分和/或一下部分，其中，该上部分具有一顶部附接表面且该下部分具有一底部附接表面，其中每个表面均被配置有为可释放接合其他玩具搭建元件的互补附接表面。
[0021]根据本发明的一实施例，该主体的上部分或底部附接表面的至少一段在被涂覆一导电层之后是导电的，从而被作为接触区域。
[0022]根据本发明的一实施例，该顶部附接表面具有向外延伸的一部分，产生具有一角型结构的一搭建元件，使得所述延伸部分与所述壳体的该侧部形成一90度角，从而允许使用所述延伸部分作为一接触区域。
[0023]根据本发明的一实施例，该玩具搭建元件的至少一个接触区域是柔性的或弹性的以保证当与另一个玩具搭建元件侧向按压时物理接触。
[0024]根据本发明的一实施例，至少一个接触区域包括从元件主体远离延伸的至少一个嵌入式柔性臂。根据本发明的一实施例，该柔性臂仅从一端被连接至所述主体以增加其柔性。
[0025]根据本发明的一实施例，该接触区域具有一圆形形状，从而保证平稳可连接至一相邻的玩具搭建元件。
[0026]根据本发明的一实施例，该玩具搭建元件还包括被容纳在一被親接至该元件主体的塑料隔间内部的至少一个电组件，其中，所述至少一个电组件的每个电接触点均或直接或经由连线布置被电连接至在