块体及组装玩具的制作方法

1.本发明涉及一种通过用连结棒将以立体形状形成的多个块体连结而能够形成正/半正多面体等立体形状的组装玩具及其使用的块体。


背景技术：

2.正/半正多面体的一部分表现出自然存在的形状，其中隐藏着自然的合理性或神秘性。由于这些多面体表现出自然的法则，所以晶体学专家或数学专家长年研究它们。另外，多面体的爱好者等会被它的不可思议性或神秘性吸引而独自开展研究。
3.这些研究基本上由成人专家进行。另外，为了对多面体或多面体彼此的几何学关系进行说明，使用了高难度的几何学知识。因此，像小学生这样的儿童难以产生兴趣。但是，正/半正多面体作为多面体具有不可思议性或趣味性，因此本来是可以驱动儿童的好奇心的。因此，这样的多面体适于作为儿童感兴趣而自主学习的教材。
4.通常，正多面体或半正多面体是在纸面上用面表示多面体和用点、线表示多面体中的某一种。但是，这样的话难以直观地理解立体形状。因此，本技术的申请人构思了一种组装玩具，用格点和将格点连接的线表示多面体，因此通过使格点为块体、线为连结棒并用连结棒将多个块体连结来形成立体形状。
5.以往，作为用连结棒将多个块体连结来玩的玩具，有专利文献1列举的玩具。另外，作为用连结棒将多个块体连结的结构，有专利文献2列举的分子模型。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本实用新型登记第3185690公报
9.专利文献2：日本外观设计登记第505963号公报


技术实现要素：

10.专利文献1是用连结棒将块体连结的玩具，但是并未形成几何学的立体形状。另外，分子模型用格点及线表示体心结构或面心结构，但是它也并未表现出多面体。
11.为了用块体及连结棒表现多面体，需要使彼此长度不同的连结棒从1个块体按各规定的朝向延伸。通过将连结棒插入设置于块体的各面的孔部，能够形成多面体，但是为了完成多面体，需要将多个连结棒正确地插入块体。因此，期望容易地了解块体的各面部的朝向与要插入的连结棒的关系。
12.本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种块体及组装玩具，在能够将连结棒插入由立体形状构成的块体的构造中，能够容易地掌握为了表现出多面体所需的各面部的朝向与连结棒的长度的关系，使组装变得容易，由此即使儿童也能够学会多面体间的几何学的关系。
13.为了解决上述问题，本发明的第一方面涉及的块体，其具有立体形状，包括供连结棒插入的孔部，所述块体的特征在于，包含：
14.第1面部，其朝向彼此正交的三轴方向中的任一方向；第2面部，其与该第1面部构成规定的角度；以及第3面部，其与所述第1面部及第2面部构成规定的角度，
15.所述第1面部、第2面部和第3面部分别具有不同的样式。
16.根据第一方面涉及的发明，根据各面部的样式，能够容易地识别第1面部、第2面部和第3面部，能够容易地选择要插入各面部的孔部的连结棒，因此能够难以弄错立体形状的组装。
17.另外，本发明的第二方面涉及的块体，其特征在于：所述样式包含2个以上的形态要素的组合。
18.根据第二方面涉及的发明，与用1个形态要素进行识别的情况相比，能够减少各形态要素的种类，能够容易地识别。另外，如面的外形形状那样由块体的几何学的关系确定的形态要素也能够用作用于进行识别的形态要素。
19.另外，本发明涉及的第三方面的块体，其特征在于：所述2个以上的形态要素中包含：各面部的外形形状、以及面部中的所述孔部以外的表面形状的组合。
20.根据第三方面涉及的发明，能够可靠地视认第1面、第2面和第3面的不同。
21.进而，本发明的第四方面涉及的块体，其特征在于：所述2个以上的形态要素中包含色彩。
22.根据第四方面涉及的发明，能够根据颜色可靠地视认第1面、第2面和第3面的不同。
23.而且，本发明的第五方面涉及的块体，其特征在于：所述块体具有小斜方截半立方体状的形状，
24.作为所述第1面部的第1面具有朝向所述三轴方向中的各方向的6个正方形的面，
25.作为所述第2面部的第2面具有以分别与所述第1面中的2个面构成45
°
角度地被夹持的方式与该第1面中的2个面相邻的12个正方形的面，
26.作为所述第3面的第3面具有被1个所述第1面和2个所述第2面包围的8个三角形的面。
27.根据第五方面涉及的发明，能够使连结棒分别从块体朝向立方晶格的三轴方向、面心方向和体心方向延伸。
28.另外，本发明的第六方面涉及的组装玩具，其特征在于，包括：
29.第五方面所记载的块体、以及连结棒，
30.所述连结棒包含：第1连结棒，其被插入所述第1面的孔部；第2连结棒，其被插入所述第2面的孔部；以及第3连结棒，其被插入所述第3面的孔部，
31.所述第2连结棒具有如下所述的长度：在将两端部分别插入所述块体时，所述块体的中心间的距离相对于所述第1连结棒的情况下的中心间的距离为2的平方根倍，
32.所述第3连结棒具有如下所述的长度：在将两端部分别插入所述块体时，所述块体的中心间的距离相对于所述第1连结棒的情况下的中心间的距离为3的平方根倍。
33.根据第六方面涉及的发明，通过块体与连结棒的组合，能够形成白银比例的多面体。
34.发明效果
35.根据本发明涉及的块体，能够容易地识别供连结棒插入的面部，因此立体形状的
组装变得容易，能够用作即使儿童也能组装的立体形状的组装玩具的要素。
36.根据本发明涉及的组装玩具，即使儿童也能够学会多面体间的几何学的关系，作为益智玩具或教材，能够用于儿童的教育。
附图说明
37.图1是本实施方式中的组装玩具所使用的块体的主视图、俯视图和左视图。
38.图2是第1面的表面附近的截面图。
39.图3是连结棒的主视图。
40.图4是用块体和连结棒形成正六面体的状态的立体图。
41.图5是作为形成立体形状时的指南的格子图。
42.图6是格子图中描绘有白银菱形十二面体的图。
43.图7是格子图中描绘有正六面体的图。
44.图8是格子图中描绘有正八面体的图。
45.图9是格子图中描绘有立方八面体的图。
46.图10是用块体和连结棒形成立方八面体的状态的立体图。
47.图11是格子图中描绘有正四面体的图。
48.图12是格子图中描绘有用4个钝角点将白银菱形十二面体截顶而成的正六面体的图。
49.图13是格子图中描绘有用3个对角顶点将正六面体截顶而成的正四面体的图。
50.图14是格子图中描绘有用中点将正四面体截顶而成的正八面体的图。
51.图15是表示图12～14中说明的多面体的关系的图。
52.图16是仅用线图表示用3个钝角点将白银菱形十二面体的钝角点截顶而成的立体形状的形状显示片材的主视图。
53.图17是描绘有格子图的透明片材的主视图。
54.图18是将图17的描绘有格子图的透明片材与图16的形状显示片材重叠的状态的图。
55.附图标记说明
56.10
ꢀꢀꢀ
块体
57.11
ꢀꢀꢀ
第1面
58.12
ꢀꢀꢀ
第2面
59.13
ꢀꢀꢀ
第3面
60.14
ꢀꢀꢀ
孔部
61.15
ꢀꢀꢀ
凹部
62.20
ꢀꢀꢀ
连结棒
63.21
ꢀꢀꢀ
棒主体
64.22
ꢀꢀꢀ
插入部
65.22a
ꢀꢀ
缝隙部
66.23
ꢀꢀꢀ
第1连结棒
67.24
ꢀꢀꢀ
第2连结棒
68.25
ꢀꢀꢀ
第3连结棒
69.30
ꢀꢀꢀ
格子图
70.31
ꢀꢀꢀ
锐角点
71.32
ꢀꢀꢀ
钝角点
72.40
ꢀꢀꢀ
形状显示片材
73.50
ꢀꢀꢀ
透明片材
具体实施方式
74.按照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。本实施方式的组装玩具包括多个块体10和连结棒20，通过用连结棒20将多个块体10连结，能够形成以块体10为格点的立体形状。
75.图1中示出了块体10的主视图(图1的(a))、俯视图(图1的(b))、左视图(图1的(c))。块体10具有二十六面体的形态，在其各面分别形成有孔部14。如图1所示，块体10的主视图、俯视图及左视图是相同形状。另外，图中未示出的后视图、仰视图及右视图也是相同形状。
76.块体10具有小斜方截半立方体状的形态。将块体10的各面中的、朝向彼此正交的三轴方向的面设为第1面11(第1面部)。第1面11面向三轴方向的正负两侧，因此1个块体10具有6个第1面11。另外，将块体10的各面中的、以分别与2个第1面11构成45
°
角度地被夹持的方式与该2个第1面11相邻的面设为第2面12(第2面部)。1个块体10具有12个第2面12。另外，将块体10的各面中的、被第1面11和第2面12包围的8个三角形的面设为第3面13(第3面部)。在将块体10配置于立方晶格的格点的情况下，第1面11朝向格子线延伸的方向，第2面12朝向立方晶格的面心方向，第3面13朝向立方晶格的体心方向。
77.在块体10的各面形成的孔部14均为圆形且具有相同的直径。另外，为了插入并固定后述的连结棒20，孔部14具有足够的深度。孔部14也可以与相向的面的孔部14连通。
78.第1面11、第2面12和第3面13在2个以上的形态要素的组合中分别具有不同的样式。形成样式的形态要素中包含形状、花纹、色彩，具体而言，例如有面的外形形状、面中的孔部14以外的部分的表面形状、面上施加的色彩、标记等面中的显示等。其中，在本实施方式的块体10中，通过面的外形形状的形态要素和面的表面形状的形态要素的组合来形成各面的样式。
79.在本实施方式中，第1面11具有正方形的外形形状，并且在孔部14的周围具有凹部15。图2示出了第1面11的表面附近的截面图。如该图所示，在孔部14的周围，第1面11的表面被挖掉，形成有凹部15。凹部15的外缘以与孔部14成为同心圆状的方式形成。因此，第1面11具有在正方形的中心部形成有双圆的样式。
80.第2面12具有正方形的外形形状，孔部14以外为平面状，因此具有在正方形的中心部形成有单圆的样式。第3面13具有正三角形的外形形状，孔部14以外为平面状，因此具有在正三角形的中心部形成有单圆的样式。
81.另外，关于各面的样式，除了面的外形形状和面的表面形状以外，也可以追加面的颜色作为形态要素，使第1面11、第2面12和第3面13分别着色成不同的颜色。例如，第1面11能够着色成蓝色，第2面12能够着色成红色，第3面13能够着色成黄色。另外，当然也可以着
色成除此以外的颜色。另外，第1面11、第2面12和第3面13的形态要素的组合也可以是本实施方式的示例以外的组合。
82.这样，第1面11、第2面12和第3面13在2个以上的形态要素的组合中具有不同的样式，由此使用者能够明确地识别各面相当于哪个面。特别是，通过由2个以上的形态要素的组合形成的样式来识别3种面，因此与仅用1个形态要素、例如仅用颜色进行识别的情况相比能够减少各形态要素的种类，能够容易地识别。另外，如面的外形形状那样由块体的几何关系决定的形态要素也能够用作用于进行识别的形态要素。
83.图3示出了连结棒20的主视图。连结棒20具有棒状的棒主体21，在其两端部具有分别形成有缝隙部22a的插入部22。插入部22能够插入块体10的孔部14。通过在插入部22形成有缝隙部22a，能够将插入部22容易地插入孔部14。
84.如图3所示，作为连结棒20，分别准备长度不同的第1连结棒23、第2连结棒24和第3连结棒25。第1连结棒23、第2连结棒24和第3连结棒25在均具有相同的直径且均在两端部具有插入部22的结构上是共通的，仅整体长度不同。块体10的孔部14都具有相同的直径，因此无论连结棒20是哪一种均能够使连结棒20的直径都相同，因此通过对共通的材料进行切取，能够形成第1连结棒23、第2连结棒24和第3连结棒25。因此，能够降低制造成本。
85.第2连结棒24具有如下所述的长度：在将两端的插入部22分别插入块体10时，块体10的中心间的距离相对于第1连结棒23的情况下的中心间的距离为2的平方根倍。另外，第3连结棒25具有如下所述的长度：在将两端的插入部22分别插入块体10时，块体10的中心间的距离相对于第1连结棒23的情况下的中心间的距离为3的平方根倍。
86.第1连结棒23被插入块体10的面中的第1面11。第2连结棒24被插入块体10的面中的第2面12。第3连结棒25被插入块体10的面中的第3面13。这样，通过将各连结棒20插入块体10而将块体10彼此连结，能够形成后述的各种多面体。此时，块体10的第1面11、第2面12和第3面13如上述那样分别具有不同的形态，另一方面第1连结棒23、第2连结棒24和第3连结棒25因长度不同而能够容易地识别，因此能够容易地判别将各连结棒20插入块体10的哪个面。
87.接着，对使用本实施方式的组装玩具能够形成的立体形状进行说明。图4示出了由块体10和连结棒20形成正六面体的状态的立体图。块体10的第1面11朝向彼此正交的三轴方向，因此通过用第1连结棒23将第1面11彼此连结，能够形成如图4所示的正六面体。
88.本实施方式的组装玩具的立体形状如图4所示那样，是块体10位于格点并用连结棒20将它们连结而形成的，因此使用格子图来表示比较方便。图5示出了作为形成立体形状时的指南的格子图。在格子图中，格点以成为从一个方向观察立方晶格的配置的方式被描绘。格点包括由三角形表示的锐角点31(6点)和由四边形表示的钝角点32(8点)，除此以外的格点用圆圈表示。锐角点31和钝角点32在描绘白银菱形十二面体时使用。
89.图6示出了格子图中描绘有白银菱形十二面体的图。如该图所示，如果将格子图的锐角点31和钝角点32连接，则能够描绘出白银菱形十二面体。在该图中，连接格点的线由点划线表示。在格子图中，点划线表示用第3连结棒25将块体10的第3面13彼此连结。按照该格子图配置块体10并用第3连结棒25将其连结，由此能够形成白银菱形十二面体的立体形状。
90.图7示出了格子图中描绘有正六面体的图。如果将格子图的钝角点32连接，则能够描绘出正六面体。连接钝角点32的线由实线表示。在格子图中，实线表示用第1连结棒23将
块体10的第1面11彼此连结。按照该格子图配置块体10并用第1连结棒23将其连结，由此能够形成图4所示的正六面体的立体形状。
91.图8示出了格子图中描绘有正八面体的图。如果将格子图的锐角点31连接，则能够描绘出正八面体。连接锐角点31的线由虚线表示。在格子图中，虚线表示用第2连结棒24将块体10的第2面12彼此连结。按照该格子图配置块体10并用第2连结棒24将其连结，由此能够形成正八面体的立体形状。
92.图9示出了格子图中描绘有立方八面体的图。如果将相邻的钝角点32的中点即白银菱形十二面体的面心点(12点)连接，则能够描绘出立方八面体。按照该格子图配置块体10并用第2连结棒24将其连结，由此能够形成立方八面体的立体形状。图10示出了用块体10和连结棒20形成立方八面体的状态的立体图。
93.图11示出了格子图中描绘有正四面体的图。在格子图中，如果将对角的钝角点32连接，则能够描绘出正四面体。按照该格子图配置块体10并用第2连结棒24将其连结，由此能够形成正四面体的立体形状。
94.通过从图6所示的白银菱形十二面体依次进行截顶，能够形成其他的多面体形状。图12示出了格子图中描绘有用4个钝角点将白银菱形十二面体截顶而成的正六面体的图。按照该格子图配置块体10并用第1连结棒23和第3连结棒25将其连结，由此能够直观地理解白银菱形十二面体与将其截顶而形成的正六面体的关系。
95.图13示出了格子图中描绘有用3个对角顶点将正六面体截顶而成的正四面体的图。按照该格子图配置块体10并用第1连结棒23和第2连结棒24将其连结，由此能够直观地理解正六面体与将其截顶而形成的正四面体的关系。
96.图14示出了格子图中描绘有用中点将正四面体截顶而成的正八面体的图。按照该格子图配置块体10并用第2连结棒24将其连结，由此能够直观地理解正四面体与将其截顶而形成的正八面体的关系。
97.图15示出了图12～图14所说明的多面体的关系。在该图中，“对偶”是指由具有内心的图形构成的立体与将其内心连接而形成的立体的关系。如图15所示，通过基于白银菱形十二面体依次截顶来形成正六面体、正四面体、正八面体、立方八面体，通过用各面的内心将立方八面体截顶来形成白银菱形十二面体，所以这些多面体在该关系中进行循环。通过对本实施方式的组装玩具进行组装，能够直观地理解这些关系。
98.为了形成这些多面体，需要正确地组合多个块体10及连结棒20，此时如上述的那样块体10的各面的形态不同，由此能够容易地识别插入哪个连结棒20，因此即使儿童也能够组装多面体。因此，能够将该组装玩具作为益智玩具或教材，用于儿童的教育。
99.进而，对表示能够由组装玩具形成的立体形状的图进行说明。在图6等中，用线表示组装玩具中的连结棒20在描绘有立体的格子形状的格子图中的配置，由此将从一个方向观察到的立体形状图示出。关于该图，能够在形状显示片材40中仅记载表示组装玩具中的连结棒20的配置的线，在透明片材50中记载格子图，能够由形状显示片材40和透明片材50形成形状显示片材组合体。
100.图16示出了仅用线图表示用3个钝角点将白银菱形十二面体的钝角点截顶而成的立体形状的形状显示片材40的主视图，图17示出了透明片材50的主视图。形状显示片材40能够用纸等形成。这样，即使仅通过形状显示片材40，也能够表示用组装玩具形成的立体形
状。
101.形状显示片材40中所描绘的线中，第1连结棒23用实线表示，第2连结棒24用虚线表示，第3连结棒25用点划线表示。此外，也可以不利用线种的不同、而是利用颜色的不同来表示连结棒20的种类。形状显示片材40的线根据连结棒20的种类即连结棒20的相对于块体10的朝向而不同，由此能够将形状显示片材40的线图作为在对组装玩具进行组装时的线索。
102.虽然基于形状显示片材40中记载的线图也能够用组装玩具组装立体形状，但是仅通过形状显示片材40来掌握三维空间内的连结棒20的配置关系有点难。因此，仅通过形状显示片材40的显示来组装立体形状，可以说是面向熟练者的。
103.透明片材50是在透明的片材描绘图5所示的格子图而成的，格子图被设为与形状显示片材40的线图对应的比例尺寸。图18示出了描绘有图17的格子图的透明片材50与图16的形状显示片材40重叠的状态的图。通过将透明片材50重叠在形状显示片材40上，能够以与格子图重叠的方式观察形状显示片材40中描绘的线图，能够容易地掌握如何三维地配置组装玩具的块体10及连结棒20。因此，基于将透明片材50与形状显示片材40重叠而成的显示来组装立体形状，可以说是面向初学者的。
104.这样，对于表示由组装玩具形成的立体形状的图，通过分为仅表示形状的形状显示片材40和表示格子图的透明片材50，能够根据使用者的熟练度进行区分使用。另外，在将组装玩具用于教育的情况下，也能够采用如下使用方法：最初先尝试仅用形状显示片材40来进行组装，如果卡住则适当地将透明片材50重叠于形状显示片材40来进行组装。
105.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的应用不限于本实施方式，能够在其技术思想的范围内进行各种应用。例如，在本实施方式中，块体10是具有第1面11、第2面12和第3面的二十六面体，但也可以是至少具有第1面和第2面的其他种类的多面体。
106.另外，块体10不限于多面体，也可以是其他立体例如球体。在该情况下，孔部14及其周围面部形成为朝向与图1的块体10同样的方向。在球体中，不存在上述的块体10中的第1面11、第2面12、第3面13，因此取而代之的是使孔部14的周围面部的样式按要插入的连结棒20而不同。作为形成孔部14的周围面部的样式的形态要素，可列举出块体10的表面形状、色彩、花纹。通过将2个以上的这些形态要素组合，来形成孔部14的周围面部的样式。在被插入第1连结棒23的孔部14、被插入第2连结棒24的孔部14、以及被插入第3连结棒25的孔部14，周围面部的样式被设定为彼此不同。
107.另外，关于连结棒20，也可以设为能够根据形态要素来识别第1连结棒23、第2连结棒24和第3连结棒25。例如，关于第1连结棒23、第2连结棒24和第3连结棒25，例如有如下方式：着色成不同的颜色、或者施加不同的花纹、或者使颜色和花纹的组合彼此不同等。在该情况下，通过使连结棒20的样式和供其插入的块体10的面的样式相同、例如设定为相同的颜色，能够更容易地识别要插入到块体10的各孔部14的连结棒20。