專利名稱：高階魔方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種玩具，尤其是一種高階魔方。
背景技術(shù)：
此類玩具一般稱為魔方，它可以沿3個(gè)軸向分別分為相同數(shù)量的可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)層，通常具有立方體或接近立方體的外形，因此也稱作立方形魔方。根據(jù)每個(gè)中心軸方 向，即軸向，旋轉(zhuǎn)層數(shù)N的不同，也稱為N階魔方。N不小于6時(shí)即為本文所指的高階魔方。目前用于生產(chǎn)的高階魔方結(jié)構(gòu)由專利CN200480013109. 3所提出，其構(gòu)造分為軸 心、位于軸向的固定裝置以及層層懸掛于其上的外圍活動(dòng)塊三個(gè)部分，它主要采用圓錐面 及球面作為內(nèi)部旋轉(zhuǎn)層之間的分界面。該專利給出了 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11階魔方的設(shè) 計(jì)，其中11階是目前高階魔方設(shè)計(jì)的最高階，但是該方案存在以下不足1、偶數(shù)階高階魔方存在隱藏層，從而在實(shí)際使用中容易發(fā)生內(nèi)外層錯(cuò)位、卡殼的 問(wèn)題，其根本原因在于使用軸向固定裝置固定外圍活動(dòng)塊，2、零件嵌套層次過(guò)多，其根本原因在于沒有有效地利用有限的固定裝置，同時(shí)導(dǎo) 致內(nèi)部凹凸槽結(jié)構(gòu)橫向伸展不足，容易發(fā)生外圍活動(dòng)塊彈出，3、采用球面作為外觀面的設(shè)計(jì)不適合應(yīng)用于高于10階的魔方，因?yàn)榇藭r(shí)的魔方 將不便于把握和旋轉(zhuǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)上高度一致且可擴(kuò)展的新型高階魔方，消除 存在于偶數(shù)階高階魔方中的隱藏層結(jié)構(gòu)，減少高階魔方零件的嵌套層次，提升高階魔方的 穩(wěn)定性和旋轉(zhuǎn)性能，提升魔方的益智效果和競(jìng)技性能。本發(fā)明的主要內(nèi)容是一種高階魔方，它在三維空間中是具有接近立方體外觀的規(guī) 則幾何體，所述幾何體的八個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)，過(guò)所述立方體的幾何中心 且平行于所述立方體的一條棱可以定義三條兩兩正交于所述立方體幾何中心的中心軸簡(jiǎn) 稱為軸向，其特征在于所述幾何體的六個(gè)面皆為外觀面且所述六個(gè)外觀面皆為旋轉(zhuǎn)曲面的 一部分且所述旋轉(zhuǎn)曲面的旋轉(zhuǎn)軸分別為與該旋轉(zhuǎn)曲面相正交的中心軸，所述幾何體沿所述 三個(gè)軸向分別分為N個(gè)由多個(gè)零件組成的可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)層，所述幾何體內(nèi)部有一個(gè)球 心與所述幾何體幾何中心重合的外觀不可見的內(nèi)核球，所述內(nèi)核球是一個(gè)由多個(gè)零件構(gòu)成 的、可分層旋轉(zhuǎn)的球形裝置，并且所述內(nèi)核球沿著所述幾何體的對(duì)角連線方向連接于8個(gè) 固定傘，具體來(lái)講，1)所述內(nèi)核球沿著所述幾何體對(duì)角線的8個(gè)方向分別連接于一個(gè)處于所述幾何 體8個(gè)頂點(diǎn)與所述幾何體幾何中心之間的具有球面三角形形狀的固定傘，2)所述固定傘沿著所述幾何體對(duì)角線方向連接于處于所述幾何體相應(yīng)頂角位置 的零件，即角塊。該高階魔方的特征在于所述內(nèi)核球沿著所述中心軸方向連接于6個(gè)固定傘，具體來(lái)講，1)所述內(nèi)核球沿著所述中心軸的6個(gè)方向分別連接于一個(gè)處于所述幾何體6個(gè)外 觀面正中心與所屬幾何體幾何中心之間的具有球面四邊形形狀的固定傘，2)所述固定傘沿著所述中心軸方向連接于處于所述幾何體外觀面正中心處的零 件。該高階魔方的特征在于使用了回轉(zhuǎn)固定結(jié)構(gòu)，即存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)層，它在徑向具有 不少于兩個(gè)的橫向凹凸槽結(jié)構(gòu)，并且其中一個(gè)凸槽的處于徑向外側(cè)的側(cè)面在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中緊 貼所述固定傘所在的旋轉(zhuǎn)層的處于徑向內(nèi)側(cè)的側(cè)面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該高階魔方的特征在于使用旋轉(zhuǎn)軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)曲面的一部分作為外觀面。該高階魔方的特征在于N不小于6。該高階魔方的特征在于所述內(nèi)核球和所述固定傘之間通過(guò)套有彈簧的螺絲連接。該高階魔方的特征在于所述內(nèi)核球和所述中心軸方向的固定傘之間通過(guò)套有彈 簧的螺絲連接。該高階魔方的特征在于a)對(duì)于N為奇數(shù)，內(nèi)核球在任一中心軸方向可以分為3個(gè)獨(dú)立可旋轉(zhuǎn)層，b)對(duì)于N為偶數(shù)，內(nèi)核球在任一中心軸方向可以分為2個(gè)獨(dú)立可旋轉(zhuǎn)層。該高階魔方的特征在于a)對(duì)于N為奇數(shù)，外觀可見的獨(dú)立零件數(shù)為[(N-I)* (N-I)+8]/4個(gè)，b)對(duì)于N為偶數(shù)，外觀可見的獨(dú)立零件數(shù)為[(N-I)* (N-I)+3]/4個(gè)。對(duì)于高階魔方，1)為消除偶數(shù)階高階魔方中的隱藏層結(jié)構(gòu)，引入位于對(duì)角線方向的固定裝置固定 外圍活動(dòng)塊，2)為減少零件嵌套層次、解決內(nèi)部凹凸槽結(jié)構(gòu)橫向伸展不足的問(wèn)題，引入回轉(zhuǎn)式 固定結(jié)構(gòu)，3)為使高階魔方更易于把握和旋轉(zhuǎn)，引入一般性的旋轉(zhuǎn)曲面作為外觀面，4)為提高高階魔方的徑向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性，引入結(jié)構(gòu)一致、可分 層旋轉(zhuǎn)的內(nèi)核球。引入對(duì)角線方向的固定裝置突破了高階魔方制作中使用軸向固定裝置固定外圍 活動(dòng)塊的慣例。眾所周知，對(duì)于偶數(shù)階高階魔方而言其外圍活動(dòng)塊中并沒有一個(gè)真正位于 軸向的外圍活動(dòng)塊，因此位于軸向的固定裝置無(wú)法直接與外圍活動(dòng)塊固連，從而該固定裝 置必須被隱藏起來(lái)并進(jìn)而形成與外圍活動(dòng)塊不固連的隱藏層，這就導(dǎo)致了外圍活動(dòng)塊和該 隱藏層之間可能出現(xiàn)錯(cuò)位，從而在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)磕碰、卡死等情形，并且這一隱藏層的存 在也增加了高階魔方制作的困難。本發(fā)明緊扣任意階次的立方形魔方必然存在的共同特征 即處于魔方頂角處的八個(gè)角塊，并在對(duì)角線方向添加固定裝置，這就保證該固定裝置可以 固連于外圍活動(dòng)塊，從而消除了隱藏層、提升了高階魔方的旋轉(zhuǎn)性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，該結(jié) 構(gòu)所依賴的特征的通用性也保證了該結(jié)構(gòu)對(duì)任意階次魔方的通用性，也即反映了本實(shí)用新 型在結(jié)構(gòu)上的一致性。在引入對(duì)角線方向的固定裝置的同時(shí)，本實(shí)用新型對(duì)奇數(shù)階高階魔方依然沿用傳 統(tǒng)的軸向固定裝置。由于采用了軸向以及對(duì)角線方向的兩套固定裝置，因此外圍活動(dòng)塊可以通過(guò)更多的固定裝置得到固定，從而減少了零件嵌套層次、提高了魔方的穩(wěn)定性。引入球形的內(nèi)核球可以使高階魔方的徑向結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，橫向旋轉(zhuǎn)也更為順滑， 并且廠家可以通過(guò)調(diào)整內(nèi)核球的大小、在不改變?cè)O(shè)計(jì)圖的前提下有效地調(diào)節(jié)高階魔方的整 體重量。盡管目前有些4階魔方也采用了對(duì)角線方向的固定結(jié)構(gòu)，并且也使用了球形的內(nèi) 部支撐結(jié)構(gòu)，但是由于該球形支撐結(jié)構(gòu)不能分層旋轉(zhuǎn)，因此該結(jié)構(gòu)無(wú)法應(yīng)用于更高階次的 魔方。本實(shí)用新型所引入的內(nèi)核球可以分層旋轉(zhuǎn)，這就保證了它可以充當(dāng)任意階次，尤其是 高階魔方的內(nèi)部支撐及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以說(shuō)它是傳統(tǒng)魔方的軸心的升級(jí)?；剞D(zhuǎn)式固定結(jié)構(gòu)是一種利用軸向或?qū)蔷€方向的固定裝置固定外圍活動(dòng)塊的有 效方法，其特征是其中一組處于同等位置旋轉(zhuǎn)層的凹凸槽結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)或多個(gè)分支，其中 一個(gè)分支的徑向外側(cè)面靠在軸向或?qū)蔷€方向的固定傘所處的旋轉(zhuǎn)層的徑向內(nèi)側(cè)面上，其 余的分支則延續(xù)了軸向或?qū)蔷€方向固定傘的作用，即用來(lái)固定該分支周圍的其它外圍活 動(dòng)塊。引入回轉(zhuǎn)式固定結(jié)構(gòu)使得高階魔方的零件嵌套層次大為減少，并且該結(jié)構(gòu)使外圍活 動(dòng)塊之間的凹凸槽結(jié)構(gòu)得以充分地橫向擴(kuò)展，使得高階魔方的穩(wěn)定性大為提高，也使之可 以適應(yīng)高強(qiáng)度、高速度的競(jìng)技比賽。通過(guò)采用此結(jié)構(gòu)，我們可以制作更高階，因而狀態(tài)數(shù)更 多的魔方，從而增強(qiáng)魔方的益智效果。理論上來(lái)說(shuō)高階魔方的外觀可以采用更廣泛的形式，但是習(xí)慣上人們把高階魔方 的每一個(gè)外圍活動(dòng)塊的外觀面做成一樣的大小，這種情形下當(dāng)頂層發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于對(duì)角 線方向也就是頂角位置的活動(dòng)塊，也就是角塊，將部分地處于懸空狀態(tài)，而當(dāng)超過(guò)6階時(shí)角 塊將完全懸空，因此將出現(xiàn)角塊掉落的情形。為了給角塊提供支撐，人們通常把與頂層相鄰 的旋轉(zhuǎn)層稍微沿軸向凸出，這就影響了魔方的整體外觀。目前使用于高階魔方的外觀面通 常是平面或大半徑的球面，但是使用球面將會(huì)使越高階魔方的外觀越接近球形，不便于把 握和旋轉(zhuǎn)，而使用平面將不可避免地導(dǎo)致角塊的尺寸與其余塊的尺寸比例隨著階次的增加 而增加。引入一般性的旋轉(zhuǎn)曲面作為外觀面可以在保持角塊得到支撐的前提下盡可能地保 持角塊的尺寸和其余塊的尺寸接近，并且可以使高階魔方的外觀更為平坦，更易于把握和 旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的一個(gè)重要的特點(diǎn)是只要將一組處于同等位置、不處在邊緣或奇數(shù) 階魔方正中間的旋轉(zhuǎn)層一分為二，并調(diào)整層與層之間的相對(duì)尺寸，即可得到比原先的魔方 高2階的魔方，并且無(wú)需更改內(nèi)核球的設(shè)計(jì)，因此本發(fā)明具有明顯的可擴(kuò)展性。本實(shí)用新型的有益效果是，提出具有一致、可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的新型高階魔方，突破了傳 統(tǒng)魔方設(shè)計(jì)中依賴于軸向固定裝置的制作方法，簡(jiǎn)化了偶數(shù)階高階魔方的設(shè)計(jì)，減少了魔 方零件的嵌套層次，提高了高階魔方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和旋轉(zhuǎn)性能，提升了魔方的益智效果和競(jìng) 技性能，改善了高階魔方的外形使之便于把握和旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于任意N階魔方，對(duì)于高階魔方應(yīng)用本設(shè)計(jì)效果更佳。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為內(nèi)核球?qū)嵤├?。圖2為
圖1中各零件的裝配示意圖。圖3為圖2反面的視圖。[0042]圖4為圖3中編號(hào)為1的零件，即內(nèi)核球面心塊。圖5為圖3中編號(hào)為2的零件，即內(nèi)核球滑塊。圖6為圖3中編號(hào)為3的零件，即內(nèi)核球角塊。圖7為圖3中編號(hào)為4的零件，即內(nèi)核球軸心。圖8為
圖1中編號(hào)為5的零件，即套有彈簧的螺栓。圖9為本實(shí)用新型中對(duì)角線方向固定裝置的實(shí)施例。
圖10為圖9的I-I剖視圖。
圖11為本實(shí)用新型中軸向固定裝置的實(shí)施例。
圖12為
圖11的I-I剖視圖。
圖13為內(nèi)核球面心塊的固定方案實(shí)施例。
圖14為本實(shí)用新型的固定裝置在偶數(shù)階魔方上的實(shí)施例。
圖15為本實(shí)用新型的固定裝置在奇數(shù)階魔方上的實(shí)施例。
圖16為本實(shí)用新型的6階魔方實(shí)施例。
圖17為本實(shí)用新型的7階魔方實(shí)施例。
圖18為本實(shí)用新型的8階魔方實(shí)施例。
圖19為本實(shí)用新型的9階魔方實(shí)施例。圖20為本實(shí)用新型的10階魔方實(shí)施例。圖21為本實(shí)用新型的11階魔方實(shí)施例。圖22為本實(shí)用新型的12階魔方實(shí)施例。圖23為本實(shí)用新型的13階魔方實(shí)施例。圖24為本實(shí)用新型的14階魔方實(shí)施例。圖25為本實(shí)用新型的15階魔方實(shí)施例。圖26為本實(shí)用新型的6階魔方實(shí)施例整體外觀。圖27為本實(shí)用新型的7階魔方實(shí)施例整體外觀。圖28為本實(shí)用新型的8階魔方實(shí)施例整體外觀。圖29為本實(shí)用新型的9階魔方實(shí)施例整體外觀。圖30為本實(shí)用新型的10階魔方實(shí)施例整體外觀。圖31為本實(shí)用新型的11階魔方實(shí)施例整體外觀。圖32為本實(shí)用新型的12階魔方實(shí)施例整體外觀。圖33為本實(shí)用新型的13階魔方實(shí)施例整體外觀。圖34為本實(shí)用新型的14階魔方實(shí)施例整體外觀。圖35為本實(shí)用新型的15階魔方實(shí)施例整體外觀。圖中1.內(nèi)核球面心塊，2.內(nèi)核球滑塊，3.內(nèi)核球角塊，4.內(nèi)核球軸心，5.套有彈簧的固定螺絲，6.對(duì)角線方向的固定傘，7.角塊，8.角塊連桿，9.軸向固定傘;A 軸向固定 裝置，C對(duì)角線方向的固定裝置，R 回轉(zhuǎn)式固定結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外分為內(nèi)核球、固定裝置、外圍活動(dòng)塊。內(nèi)核球內(nèi) 部有一個(gè)軸心，用來(lái)支撐內(nèi)核球，固定裝置固連于內(nèi)核球上，除了與固定裝置直接固連的外圍活動(dòng)塊塊如角塊及處于奇數(shù)階魔方外觀面正中心的活動(dòng)塊之外，其余外圍活動(dòng)塊均通過(guò) 凹凸槽結(jié)構(gòu)套接在固定裝置或回轉(zhuǎn)式固定結(jié)構(gòu)上。當(dāng)包含角塊的旋轉(zhuǎn)層轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)內(nèi)核 球角塊所屬的內(nèi)核球旋轉(zhuǎn)層進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)奇數(shù)階魔方的中間層時(shí)會(huì)帶動(dòng)內(nèi)核球面心塊 所屬的內(nèi)核球旋轉(zhuǎn)層進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。不同于目前存在于偶數(shù)階高階魔方中的隱藏層結(jié)構(gòu)，這里 的外圍活動(dòng)塊帶動(dòng)內(nèi)核球旋轉(zhuǎn)層的傳動(dòng)是通過(guò)固定螺絲實(shí)現(xiàn)的，因此不存在錯(cuò)位的問(wèn)題。
圖1是內(nèi)核球?qū)嵤├蓛?nèi)核球面心塊(圖4)、內(nèi)核球滑塊(圖5)、內(nèi)核球角塊 (圖6)、內(nèi)核球軸心(圖7)以及套有彈簧的螺桿(圖8)五種零件構(gòu)成。圖2和圖3展示 了該實(shí)施例中零件的裝配關(guān)系，其中平面h、i相互平行，球面f、g重合，錐面d、c重合，平 面b、a重合且皆與平面h垂直，圖3中的球面u與圖2中的球面g重合，圖3中錐面v、w重 合。圖4零件的中孔與
圖1零件的中孔同軸。該內(nèi)核球?qū)嵤├褂昧?1個(gè)內(nèi)核球軸心(圖 7)，6個(gè)內(nèi)核球面心塊(圖4)，12個(gè)內(nèi)核球滑塊(圖5)、8個(gè)內(nèi)核球角塊(圖6)以及適當(dāng)數(shù) 量的套有彈簧的螺桿 (圖8)。對(duì)于偶數(shù)階魔方而言，為了防止內(nèi)核球中間層錯(cuò)位，需要將其中一個(gè)內(nèi)核球角塊 與其周圍相鄰的三個(gè)內(nèi)核球滑塊、三個(gè)內(nèi)核球面心塊粘合在一起。奇數(shù)階魔方則無(wú)此工序。內(nèi)核球上所安裝的固定裝置分為兩種，一種是只用于奇數(shù)階魔方的軸向固定傘， 另一種是可應(yīng)用于任意階次魔方的對(duì)角線方向的固定傘，它們的實(shí)施例分別如圖9和
圖11 所示。對(duì)于偶數(shù)階魔方而言，為了避免出現(xiàn)隱藏層，因此并不使用軸向固定傘，于是內(nèi)核球 面心塊直接安裝在內(nèi)核球軸心上，其實(shí)施例如
圖13所示。圖9和
圖11也展示了魔方的角塊，也就是處于魔方整體外觀的頂角處的零件，以 及奇數(shù)階魔方的面心塊，即處于奇數(shù)階魔方某一個(gè)外觀面正中心的零件，與固定裝置之間 固連的實(shí)施例。圖9中角塊連桿用來(lái)固連角塊和對(duì)角線方向的固定傘，它通常使用強(qiáng)度較 高的材料，其直徑在0. 5mm至3mm之間，兩端通過(guò)膠水、螺紋、鉚釘或者大頭針結(jié)構(gòu)分別固定 在固定傘、角塊上。
圖11中，s為奇數(shù)階魔方某個(gè)外觀面正中心的外圍活動(dòng)塊，它直接和軸 向固定傘做成一個(gè)零件，或者通過(guò)扣合、粘合的方式固連到該固定傘上。對(duì)于偶數(shù)階魔方而言，內(nèi)核球上共安裝有8個(gè)固定傘，分別沿對(duì)角線方向安裝于8 個(gè)內(nèi)核球角塊上，形成如
圖14所示的固定架構(gòu)；對(duì)于奇數(shù)階魔方而言，內(nèi)核球上共安裝有 14個(gè)固定傘，其中6個(gè)沿軸向安裝于內(nèi)核球面心塊上，其余8個(gè)沿對(duì)角線方向安裝于內(nèi)核球 角塊上，形成如
圖12所示的固定架構(gòu)。外圍活動(dòng)塊的設(shè)計(jì)等價(jià)于三個(gè)軸向的各個(gè)旋轉(zhuǎn)層的設(shè)計(jì)，由于三個(gè)軸向的旋轉(zhuǎn)層 具有完全一樣的劃分結(jié)構(gòu)，因此只需要設(shè)計(jì)一個(gè)軸向的旋轉(zhuǎn)層。進(jìn)一步，由于旋轉(zhuǎn)層的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，因此只需要設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)層的剖面。最后，由于剖面的對(duì)稱性，理論上只需 要設(shè)計(jì)由魔方的兩條旋轉(zhuǎn)軸所確定的平面上的剖面圖的八分之一對(duì)稱部分。為便于觀察效 果，我們以所述剖面圖的四分之一對(duì)稱部分的草圖展示其內(nèi)部設(shè)計(jì)。
圖16為6階魔方的實(shí)施例，其中C部分出現(xiàn)的垂直于徑向的橫向伸展結(jié)構(gòu)顯示該 實(shí)施例采用了對(duì)角線方向的固定結(jié)構(gòu)，而R部分有兩個(gè)處于不同徑向位置的橫向凸結(jié)構(gòu)， 其中半徑較小的凸結(jié)構(gòu)的徑向外側(cè)直接搭在對(duì)角線方向的固定傘所在的旋轉(zhuǎn)層的徑向內(nèi) 側(cè)上，并且該部分的另一個(gè)凸結(jié)構(gòu)用來(lái)為其它活動(dòng)塊提供固定作用，因此顯示該結(jié)構(gòu)使用 了回轉(zhuǎn)固定結(jié)構(gòu)。圖21展示了 7階魔方的實(shí)施例，其中C部分顯示該結(jié)構(gòu)使用了對(duì)角線方向的固定結(jié)構(gòu)，A部分顯示該結(jié)構(gòu)使用了軸向固定結(jié)構(gòu)，R部分則顯示該設(shè)計(jì)使用了回轉(zhuǎn)式固定結(jié) 構(gòu)。正是由于采用了 A、R、C這三種結(jié)構(gòu)，整個(gè)魔方的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)明。為了保證角塊不 掉落，圖中角度t應(yīng)大于54. 7度，ρ點(diǎn)應(yīng)在左、下邊線交點(diǎn)之上，這是為了將角塊通過(guò)細(xì)桿 固連于對(duì)角線方向的固定傘從而防止角塊掉落而作的設(shè)計(jì)，8、9、10、11、12、13、14、15階魔 方的實(shí)施例也都遵循了這一點(diǎn)。
圖18、19、20、21、22、23、24、25 分別展示了 8、9、10、11、12、13、14、15 階魔方的實(shí)施
例，為了有效地展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們用設(shè)計(jì)圖來(lái)展示，圖中標(biāo)有A的部分顯示該實(shí)施例采 用了軸向固定裝置，標(biāo)有R的部分顯示該實(shí)施例采用了回轉(zhuǎn)式固定結(jié)構(gòu)，標(biāo)有C的部分顯示 該設(shè)計(jì)采用了對(duì)角線方向的固定裝置。從這些實(shí)施例中可以看到，R、C兩種結(jié)構(gòu)是被普遍 使用的，而A結(jié)構(gòu)則只被應(yīng)用于奇數(shù)階魔方。
圖18、19、20、21、22、23、24、25 也分別展示了 8、9、10、11、12、13、14、15 階魔方實(shí)施
例的外觀面，即繞軸向生成的旋轉(zhuǎn)面圖中右邊、上邊的弧線即為生成魔方的旋轉(zhuǎn)外觀面所 采用的旋轉(zhuǎn)曲線，旋轉(zhuǎn)軸則相應(yīng)為圖中的水平和豎直邊緣。圖 26、27、28、29、30、31、32、33、34、35 分別展示了圖 16、17、18、19、20、21、22、23、
24、25實(shí)施例的整體效果示意圖。所有零件的邊角位置應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱A角或倒角打磨，并對(duì)所有外圍活動(dòng)塊的外觀 面貼上貼紙、塑料片或噴漆。
權(quán)利要求一種高階魔方，它在三維空間中是具有接近立方體外觀的規(guī)則幾何體，所述幾何體的八個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)，過(guò)所述立方體的幾何中心且平行于所述立方體的一條棱可以定義三條兩兩正交于所述立方體幾何中心的中心軸簡(jiǎn)稱為軸向，其特征在于所述幾何體的六個(gè)面皆為外觀面且所述六個(gè)外觀面皆為旋轉(zhuǎn)曲面的一部分且所述旋轉(zhuǎn)曲面的旋轉(zhuǎn)軸分別為與該旋轉(zhuǎn)曲面相正交的中心軸，所述幾何體沿所述三個(gè)軸向分別分為N個(gè)由多個(gè)零件組成的可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)層，所述幾何體內(nèi)部有一個(gè)球心與所述幾何體幾何中心重合的外觀不可見的內(nèi)核球，所述內(nèi)核球是一個(gè)由多個(gè)零件構(gòu)成的、可分層旋轉(zhuǎn)的球形裝置，并且所述內(nèi)核球沿著所述幾何體的對(duì)角連線方向連接于8個(gè)固定傘，具體來(lái)講，1)所述內(nèi)核球沿著所述幾何體對(duì)角線的8個(gè)方向分別連接于一個(gè)處于所述幾何體8個(gè)頂點(diǎn)與所述幾何體幾何中心之間的具有球面三角形形狀的固定傘，2)所述固定傘沿著所述幾何體對(duì)角線方向連接于處于所述幾何體相應(yīng)頂角位置的零件，即角塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階魔方，其特征在于所述內(nèi)核球沿著所述中心軸方向連接 于6個(gè)固定傘，具體來(lái)講，1)所述內(nèi)核球沿著所述中心軸的6個(gè)方向分別連接于一個(gè)處于所述幾何體6個(gè)外觀面 正中心與所屬幾何體幾何中心之間的具有球面四邊形形狀的固定傘，2)所述固定傘沿著所述中心軸方向連接于處于所述幾何體外觀面正中心處的零件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高階魔方，其特征在于使用了回轉(zhuǎn)固定結(jié)構(gòu)，即 存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)層，它在徑向具有不少于兩個(gè)的橫向凹凸槽結(jié)構(gòu)，并且其中一個(gè)凸槽的處于 徑向外側(cè)的側(cè)面在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中緊貼所述固定傘所在的旋轉(zhuǎn)層的處于徑向內(nèi)側(cè)的側(cè)面進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階魔方，其特征在于使用旋轉(zhuǎn)軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)曲面的一 部分作為外觀面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階魔方，其特征在于N不小于6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階魔方，其特征在于所述內(nèi)核球和所述固定傘之間通過(guò)套 有彈簧的螺絲連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高階魔方，其特征在于所述內(nèi)核球和所述中心 軸方向的固定傘之間通過(guò)套有彈簧的螺絲連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階魔方，其特征在于a)對(duì)于N為奇數(shù)，內(nèi)核球在任一中心軸方向可以分為3個(gè)獨(dú)立可旋轉(zhuǎn)層，b)對(duì)于N為偶數(shù)，內(nèi)核球在任一中心軸方向可以分為2個(gè)獨(dú)立可旋轉(zhuǎn)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階魔方，其特征在于a)對(duì)于N為奇數(shù)，外觀可見的獨(dú)立零件數(shù)為[(N-I)*(N-I)+8]/4個(gè)，b)對(duì)于N為偶數(shù)，外觀可見的獨(dú)立零件數(shù)為[(N-I)*(N-I)+3]/4個(gè)。
專利摘要一種高階魔方。為提供一種結(jié)構(gòu)上高度一致且可擴(kuò)展的新型高階魔方，消除存在于偶數(shù)階高階魔方中的隱藏層結(jié)構(gòu)，減少高階魔方零件的嵌套層次，提升高階魔方的穩(wěn)定性和旋轉(zhuǎn)性能，提升魔方的益智效果和競(jìng)技性能，提出本實(shí)用新型。它為由可分層旋轉(zhuǎn)的內(nèi)核球、對(duì)角線方向和軸向的固定裝置以及通過(guò)凹凸槽相互套合的外圍活動(dòng)塊組成，并且每個(gè)外觀面都采用了旋轉(zhuǎn)曲面。
文檔編號(hào)A63F9/08GK201572513SQ20092013464
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者樂(lè)旭立 申請(qǐng)人:樂(lè)旭立