專利名稱：三維拼圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及由數(shù)個(gè)實(shí)質(zhì)上類似的獨(dú)立元件以形成球面的方式互相接合而產(chǎn) 生的玩具。具體地，本發(fā)明被認(rèn)為是由一系列球形元件組成的三維拼圖，球形元件作為更 大的整體的組件，并且有可能組裝和拆分該玩具。根據(jù)國際專利分類，本發(fā)明可被歸類到 A63H33/00-A63H33/10。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題三維拼圖是由數(shù)個(gè)球面組成的玩具，優(yōu)選地為4個(gè)球面，其中，這些球面布置為一 個(gè)球面套著另一個(gè)球面，并且這些球面由大小不同但幾何形狀實(shí)質(zhì)上相同的獨(dú)立元件組 成，能夠容易地以形成球面的方式將這些獨(dú)立元件互相接合。這種玩具有助于提高學(xué)前兒 童的精細(xì)動(dòng)作技能，考慮到組裝/拆分玩具時(shí)的復(fù)雜度，這種玩具可根據(jù)兒童的年齡制作 成幾個(gè)不同的模型，也就是說，將元件組裝成球形元件的變化更簡單和更復(fù)雜的模型。為達(dá) 到減輕玩具重量的目的，建議使用具有聚氨酯基質(zhì)的泡沫狀材料生產(chǎn)所述玩具。并且，三維 拼圖是牢固的，并具有光滑表面和良好的滑動(dòng)性能。
背景技術(shù)：
眾所周知的，市場上存在數(shù)種旨在提高組裝元件的技能的玩具。一般而言，大多數(shù) 玩具的復(fù)雜程度是固定的，不能根據(jù)兒童的年齡改變。拼圖玩具由實(shí)質(zhì)上類似的獨(dú)立元件 組成，這些獨(dú)立元件彼此之間通過特殊的連接件或緊固件互相接合。文獻(xiàn)EP 63816描述了一種由數(shù)個(gè)三維元件組成的空間拼圖(拼圖玩具)，這些三 維元件彼此之間不能分離，但能夠相對彼此移動(dòng)，而且一個(gè)元件套著另一個(gè)元件。外部和內(nèi) 部的球形元件具有能夠移動(dòng)的符號?？臻g拼圖用于培養(yǎng)耐心和三維空間感。文獻(xiàn)WO 9420186展示了由數(shù)個(gè)多邊形元件(12)組成的球形(10)，這些多邊形元 件的側(cè)壁互相重疊。每一個(gè)多邊形元件具有預(yù)定形狀的外表面和從外表面延伸并限制外表 面的的外圍側(cè)邊緣。還提供了用于接合多邊形部分的重疊邊緣的方法，由此，可以形成球 狀。文獻(xiàn)US 5100359描述了由一定數(shù)量的不同元件制成的玩具，這些元件互相接合， 從而形成球狀。元件的第一部分的形狀是具有六邊形橫截面的金字塔形狀，每個(gè)元件的其 他部分的形狀是具有五邊形橫截面的金字塔形狀。相應(yīng)的元件以一種形成球狀的特殊方式 接合且具有互相重疊的突起和凹口。上述文獻(xiàn)都沒有描述復(fù)雜程度可變的三維拼圖，即結(jié)構(gòu)的變化，這種結(jié)構(gòu)的變化 需要更高或更低水平的專業(yè)技能才能組裝成球形，并且能夠根據(jù)兒童的年齡調(diào)整。此外，上 述文獻(xiàn)實(shí)質(zhì)上都示出了一個(gè)由數(shù)個(gè)元件組成的球面，這些元件由于其形狀而互相重疊，而 本發(fā)明具有多個(gè)球面，其中一個(gè)球面套著另一個(gè)球面，這些球面由必須被組裝的元件組成， 所有的球面在任何方向都可自由旋轉(zhuǎn)，這在組裝和拆分的過程中增加了兒童關(guān)于球形的幾 何形狀及其性質(zhì)方面的知識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是創(chuàng)建一種新型的玩具，該玩具由可組裝的獨(dú)立元件組成，除了提 升組裝的技能和三維空間感之外，還在不改變?nèi)S拼圖的基本概念的情況下提供了改變操 作中的困難度的可能性。本發(fā)明由數(shù)個(gè)大小不同、一個(gè)套著一個(gè)的球形組成。每個(gè)球形由數(shù)個(gè)能夠互相接 合形成球面的元件組成，而且球形能夠以任何方向自由地旋轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方法，每個(gè)球面由4個(gè)幾何形狀相同的元件組成，而直徑 最小的球面由2個(gè)相同的元件組成。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一種方法，球面可以由2個(gè)幾何形狀不同的元件組成，其中， 直徑最小的球形由兩個(gè)相同的元件組成。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，某些元件的側(cè)壁具有相同的角度，該角度對于所有元件 均相同。球形可具有不同的直徑；但是，元件側(cè)壁的角度仍然相對于最終球形的中心點(diǎn)保 持不變。外部球面的期望尺寸在100-120毫米之間，而完全組裝的玩具的目標(biāo)重量在150 克-200克之間。


圖1示出了完全組裝的玩具1的最終形狀；圖2示出了根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方法拆分成4個(gè)元件4的球形的三維視圖；圖3示出了處于不同位置的球形2的元件的三維視圖；圖4示出了由兩個(gè)元件組成的外部球形的三維視圖；圖5、6、7和8示出了處于球形組裝過程中的不同階段的玩具的三維視圖；圖9和10示出了球形7的元件8的布局和三維視圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，三維拼圖是由數(shù)個(gè)球面產(chǎn)生的玩具，優(yōu)選地為直徑不同的4個(gè)球面，一 個(gè)球面套著一個(gè)球面，并且這些球面由獨(dú)立元件組裝而成，這些獨(dú)立元件能夠容易地以使 其形成單獨(dú)的球面的方式接合。三維拼圖由直徑不同的球面組成，優(yōu)選為4個(gè)球面1、5、6 和7，一個(gè)球面套著一個(gè)球面，并且球面由獨(dú)立元件組裝而成，所述獨(dú)立元件以使其形成單 獨(dú)的球面的方式接合，其中，外部球面1由殼體3和元件2組成，殼體3和元件2的內(nèi)部是 直徑較小的球形5，球形5內(nèi)部是直徑更小的球形6，其中，球形5和6由4個(gè)元件2組成， 并且直徑最小的球形實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了由兩個(gè)元件8、8’組成的球體7。參考標(biāo)記1表示玩具的最終形狀，玩具由殼體3、元件2和位于殼體內(nèi)的10個(gè)可動(dòng) 元件(即在較簡單模型情況下，殼體內(nèi)的6個(gè)活動(dòng)元件)組裝而成。以小元件的形式表示 獨(dú)立元件，所述小元件由塑料或類似材料、或基于聚氨酯的泡沫材料構(gòu)成。當(dāng)組裝了殼體3 和元件2，它們構(gòu)成了直徑最大的外部球形1。通過0. 5-1毫米深的凹口或溝槽，球形被直 觀地分了兩半，球形的每一半被分為8個(gè)相同的球形段4，從而一個(gè)球形段的角度為45°。 根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方法，元件2是由球形上半部分的兩個(gè)相鄰球形段4和球形下半部 分的兩個(gè)相鄰球形段4組成的球形段，其中，上半部分的兩個(gè)相鄰球形段4和球形下半部分 的兩個(gè)相鄰球形段4彼此之間偏移45°，即一個(gè)球形段的寬度(參見圖3)。
4
直徑較小的球形5、6和7位于殼體3的內(nèi)部。直徑最大的外部球形(殼體3和元 件2)和球形5之間的間隙使得球形5能夠在任何方向上不受阻礙地旋轉(zhuǎn)。并且，球形5和 6之間的間隙以及球形6和7之間的間隙使得每個(gè)獨(dú)立球形都能夠在另一個(gè)球形內(nèi)以任何 可能的方向旋轉(zhuǎn)。由于由約定的基于聚氨酯的泡沫材料制成的元件的表面是光滑的，所以 能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)選擇制作玩具的材料時(shí)，注意力應(yīng)放在組成拼圖的元件必須具有牢固 性、光滑的表面和良好的滑動(dòng)性能，以及磨損和大氣影響的耐久性。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，球形5和6由4個(gè)元件或2個(gè)元件組成。如圖2所示，通 過實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方法，球形5和6由4個(gè)相同元件組成，其中每個(gè)元件的幾何形狀與已 為外部球形定義的元件2的形狀相同。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一種方法，球形5和6由兩個(gè)元件組成，其中，一個(gè)元件具有 殼體3的形狀，而另一個(gè)元件具有已為外部球形幾何定義的元件2的形狀?？紤]到球體7通常由兩個(gè)完整元件8和8’組成，直徑最小的球形實(shí)質(zhì)上構(gòu)成球體 7。按照實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方法，根據(jù)圖8，示出了的一個(gè)完整元件8，其中，元件8具有三個(gè) 相同且對稱布置的球體段(角)并與另一個(gè)幾何相同的元件8’以使其組成球形的方式互 鎖。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他方法，球形可以以下述方式被分成幾何不同的兩塊兩個(gè)球體部 分的之間的表面幾何重疊，其中一個(gè)表面幾何重疊在另一個(gè)表面的上方以形成一個(gè)完整的 元件，即球形7。根據(jù)需要被組裝的部分的數(shù)量(這取決于殼體內(nèi)部放置的可動(dòng)元件的數(shù)量)，組 裝三維拼圖的復(fù)雜度上升。此外，互相組合成球形的元件的幾何形狀可不同，只要其形狀使 得能夠取出或組裝元件。并且，以形成球形的方式布置在殼體內(nèi)的獨(dú)立可動(dòng)元件可以有不 同的幾何形狀，這也影響了組裝玩具的復(fù)雜度。獨(dú)立元件的數(shù)量越多(這需要特定的定位 以組裝玩具的最終形狀)，組裝的復(fù)雜度越高。通過增加殼體中的開口和去除產(chǎn)生光錯(cuò)覺的凹口，有可能降低完成拼圖的困難 度。與之相反，通過使用更多鋸齒狀的凹口和較少的常規(guī)形狀的凹口，有可能顯著地提高操 作玩具的困難度。展示的發(fā)明具有三個(gè)級，但其數(shù)量可以通過減少單獨(dú)級的壁的寬度以及 改變殼體的直徑而增加。在確定組裝或拆分玩具的復(fù)雜度時(shí)，色彩同樣具有一定的影響。通 過上述變化，有可能創(chuàng)建出在組裝和拆分玩具的困難度方面適于不同年齡的玩具。通過運(yùn)用實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的某些期望方法展示和描述了本發(fā)明，這意味著本技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)的專業(yè)人員能夠在不脫離本發(fā)明的目的和整體的情況下對本發(fā)明的形式和細(xì)節(jié)上做出 不同的改變。因此，本發(fā)明所保護(hù)的對象不應(yīng)由其實(shí)現(xiàn)方法限定，而應(yīng)由所附的權(quán)利要求限 定。
權(quán)利要求
一種三維拼圖，其特征在于，該三維拼圖由直徑不同的球面組成，優(yōu)選地具有4個(gè)球面(1)、(5)、(6)和(7)，其中一個(gè)球面套著一個(gè)球面，并且這些球面由獨(dú)立元件以形成單獨(dú)的球面的方式組成，其中外部球面(1)由殼體(3)和元件(2)組成，殼體(3)和元件(2)的內(nèi)部是直徑較小的球形(5)，球形(5)的內(nèi)部是直徑更小的球形(6)，其中，球形(5)和(6)由4個(gè)元件(2)組成，并且直徑最小的球形實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了由兩個(gè)元件(8、8’)組成的球體(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的三維拼圖，其特征在于，球面(1)、(5)、(6)和(7)通過凹口被 分成兩半，球形的每一半被分成8個(gè)相同的球形段(4)，從而單獨(dú)的球形段的角度為45°， 其中，溝槽的深度和寬度優(yōu)選地為0. 5-1毫米。
3.如權(quán)利要求1所述的三維拼圖，其特征在于，直徑最大的外部球形(1)和球形(5)之 間的間隙、球形(5)和球形(6)之間的間隙以及球形(6)和球形(7)之間的間隙使得每個(gè) 獨(dú)立球形都能夠在另一個(gè)球形內(nèi)以任何可能的方向不受阻礙地旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的三維拼圖，其特征在于，元件(2)的形狀由球形上半部分的兩個(gè) 相鄰球形段(4)和球形下半部分的兩個(gè)相鄰球形段(4)組成，其中，球形上半部分的相鄰球 形段和球形下半部分的相鄰球形段彼此之間偏移45°，即一個(gè)球形段的寬度。
5.如任一在先權(quán)利要求所述的三維拼圖，其特征在于，球形(5)和球形(6)由4個(gè)相同 的元件組成，其中每個(gè)元件的幾何形狀與元件(2)的形狀相同。
6.如權(quán)利要求1所述的三維拼圖，其特征在于，球體(7)由兩個(gè)幾何形狀相同的完整元 件(8，8’ )組成，其中，元件(8，8’ )具有三個(gè)相同且對稱布置的球體段并以使其形成球體 的方式互鎖。
7.如權(quán)利要求1-5之一所述的三維拼圖，其特征在于，球體(7)分成幾何形狀不同的兩 部分，這兩個(gè)部分在兩個(gè)元件(8，8’ )之間的表面彼此幾何重疊以形成球體(7)。
8.如任一在先權(quán)利要求所述的三維拼圖，其特征在于，球形(5)和球形(6)中的每一個(gè) 由2個(gè)幾何形狀不同、形狀與殼體(3)和元件(2)的形狀相對應(yīng)的元件組成，或者，球形(5) 和球形(6)中的每一個(gè)由4個(gè)幾何形狀相同、形狀與元件(2)的形狀相對應(yīng)的元件組成，或 者，由4個(gè)幾何形狀彼此不同的元件組成。
9.如任一在先權(quán)利要求所述的三維拼圖，其特征在于，彼此接合形成球形的元件的幾 何形狀與元件(2)的幾何形狀不同。
10.如任一在先權(quán)利要求所述的三維拼圖，其特征在于，具有球面的全部元件(2)具有 光滑的表面，并由基于聚氨酯的泡沫材料制成。
全文摘要
三維拼圖是一種由數(shù)個(gè)球面組成的玩具，優(yōu)選地具有4個(gè)直徑不同球面，其中一個(gè)球面套著一個(gè)球面，并且這些球面由獨(dú)立元件組成，這些獨(dú)立元件以使其形成單獨(dú)的球面的方式互相接合。通過接合殼體(3)、元件(2)和置于殼體內(nèi)的活動(dòng)元件得到玩具的最終形狀。元件(2)是由球形上半部分的兩個(gè)相鄰球形段(4)和球形下半部分的兩個(gè)相鄰球形段(4)組成的球形段，其中，上半部分的相鄰球形段和球形下半部分的相鄰球形段彼此之間偏移45°，即一個(gè)球形段的寬度。直徑較小的球形(5)、(6)和(7)位于殼體(3)的內(nèi)部，球形(5)、(6)和(7)之間具有間隙，由此使得每個(gè)獨(dú)立球形都能夠在另一個(gè)球形內(nèi)以任何可能的方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，球形(5)和(6)由4個(gè)元件或2個(gè)元件組成，考慮到球體(7)通常由兩個(gè)完整元件(8)和(8’)組成，直徑最小的球形實(shí)質(zhì)上構(gòu)成球體(7)(圖8、9和10)。
文檔編號A63F9/08GK101959565SQ200880101181
公開日2011年1月26日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者馬爾科·帕夫洛維奇 申請人:薩格勒布大學(xué)