[发明专利]立方体逻辑玩具

摘要

本发明涉及一种三维逻辑玩具的结构，其为基本上呈立方体形的标准几何体，在三维笛卡儿坐标系的每个方向上有N层，所述层由较小的分离块组成。其侧面基本上为立方体形，形成几何体的一部分外表面。所述分离块可在层内绕坐标的三维轴线旋转；其可看到的矩形表面可被染色或者塑成形状或负有字母或数字等。其结构基于采用与坐标的半轴共轴的平面、球面和主要是正锥面的分离块的内表面构成，每个半轴上的数目为k。这种结构的优点在于，通过使用各个半轴上的k个锥形面，每次产生两个几何体；第一个几何体在每个方向上具有用户可以看到的偶数个层(N＝2k)，而第二个几何体在每个方向上具有可看到的奇数个层(N＝2k+1)。结果，通过使用相同的构造方法和方式，对于从1到5的k值来说，我们可以制造出总计11个逻辑玩具，其形状被标准几何体，基本上呈立方体形。这些几何体是立方体逻辑玩具No N，其中，N可以采取从2到11的值。在我们已经解决了将角块与立方体内部相连的问题之后，本发明变得可能，因此，其是整套的，能够无阻碍地绕三维笛卡儿坐标系的轴线旋转，且同时可以防止其发生分解。本发明是统一的，且其优点在于，利用一个新的、不同的内部结构，除了已知的2×2×2、3×3×3、4×4×4、5×5×5立方体之外，我们可以构造从N＝6到N＝11的立方体。最后，最重要的优点是，其消除了除Rubik魔方(即3×3×3)之外的现有立方体的操作缺陷。

主权项

1.一种立方体逻辑玩具，其形状为基本立方体的标准几何体，所述立方体在三维直角笛卡儿坐标系的每一个方向上都具有N层，该笛卡儿坐标系的中心与几何体的几何中心一致，所述多层由小的分离块组成，所述分离块的侧面基本为平面，其中，该分离块的侧面形成了几何体的一部分外表面，所述分离块能够在所述层内绕直角坐标轴旋转，该坐标轴穿过几何体外表面的中心并垂直于所述外表面，所述分离块的可视表面被上色或者载有形状或字母或数字，所述立方体逻辑玩具的特征在于，为了构造几何体的所有较小分离块的内表面，除了所需的平面和所需的同心球面之外，在所述笛卡儿坐标系的每个半轴上采用最小数量为k的正锥面，其中，所述平面或球面的中心与几何体的几何中心一致，所述正锥面的轴线与所述笛卡儿坐标系的相应半轴一致，对于第一锥形面和最里侧的锥形面，如果其顶点与几何体的几何中心一致，则生成角1大于54.73561032°，如果其顶点移向半轴的负部分，则生成角可以稍微小于54.73561032°，而对于随后的锥形面来说，其生成角逐渐增大，即k＞k-1＞…＞1，因此，在N＝2κ时所形成的几何体具有在每一方向上由用户所看到的偶数个层N、加上一个作为附加层的在各个方向上玩具用户看不到的中间层，而在N＝2κ+1时所形成的几何体在每一方向上有奇数N个层，玩具用户能够看到所有这N个层，所述锥形面的使用构成了在这个玩具结构中的创新和改进，并产生了这样一个事实，即形成最终几何体的所有的较小分离块都是独立的，并根据其位置和其所属的层在几何体内部延伸适当的深度，其中，各个所述分离块由三个可辨别的独立部分构成：第一部分，其朝向几何体表面放置，基本立方体形状并且被球形裁切，此时不可被用户看到，中间的第二部分为锥楔状，基本上指向几何体的几何中心，在用与几何体的几何中心共心的球体切开时其横截面的形状沿着所述锥楔状部分的整个长度上类似或者沿着其长度上的各部分互不相同，然而，所述横截面形状是等边球面三角形或者是二等边球面梯形或者球面四边形，或者更确切地说，可以在球体上为任何三角形、梯形或四边形，所述中间锥楔状部分的表面由锥形面或球形面或平面界定，各个分离块的最里侧的第三部分是由平面或锥形面适当界定的一部分球体或球壳，所述第三部分仅仅在其到达几何体的六个帽时才由圆柱面界定，所述较小分离块的形状是这样的，即在其上产生凹槽-突起，借此，各个分离块通过邻接的块互联并支撑，所述凹槽-突起同时就在相邻层之间产生通常为球形的凹槽-突起，在结构的稳定性需要时，所述球形凹槽-突起的最大数目为两个，在后一种情况下，同心球面的数目以及锥形面的数目在需要时增加，所述凹槽-突起一方面保护分离块和各层免于分解，另一方面在旋转过程中引导所述分离块和层，各个所述分离块的边缘无论是直线的还是弯曲的，都适当地倒圆，形成几何体的所有分离块被几何体的六个帽保持在一起，所述六个帽即是最终形成的几何体上的各个面上的中心块，所述帽可以被玩家看到或者看不到，各个帽具有适当的圆柱形孔，该圆柱形孔与笛卡儿坐标系的半轴共轴，一个支撑螺钉穿过各个所述圆柱形孔，其中，所述支撑螺钉可选择地由适当的弹簧环绕，在螺钉已被稳定地旋到不可视的中心三维立体支撑十字的相应圆柱形腿上之后，在帽可被看到时，所述圆柱形孔被平塑料块覆盖，所述十字支撑立方体并置于逻辑玩具几何体的中心。