CN106102853A - 带伺服电机的组装积木及组装积木组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无需专用于驱动轴的特殊零件就能够组装各种作品的带伺服电机的组装积木及组装积木组件。本发明的带伺服电机的组装积木100A包括：积木主体1，该积木主体1具有由凸起17或凹部构成的连接机构；伺服电机2；以及转动轴3，所述转动轴3被伺服电机2旋转驱动。通过使连接机构与其它组装积木的连接机构嵌合，能够与其它组装积木结合。带伺服电机的组装积木100A包括转动积木4，所述转动积木4由多面体构成，在表面上具有由凹部或凸起构成的连接机构，固定在转动轴3的一端部而进行转动。本发明的组装积木组件包括：带伺服电机的组装积木100A、能够与组装积木100A连接的基本积木。

Description

带伺服电机的组装积木及组装积木组件

技术领域

本发明涉及在组装积木上设置有伺服电机的带伺服电机的组装积木及包含该带伺服电机的组装积木的组装积木组件，该组装积木是通过在凹部上嵌合凸起而组装起来的。

背景技术

目前，在长方体、立方体、三棱柱等多面体的表面上具备凸起和凹部，使凸起与凹部嵌合来结合而组装成期望的形状的游戏用、学习用的组装积木已广泛推广。进而，近年来，使组装积木具备马达，通过马达使活动部分工作的组装积木备受关注。

例如，在专利文献1中，提出了一种搭载马达并沿齿轨行走的机车的组装积木组件。它是将齿轮安装在由马达驱动的驱动轴上，使齿轮与齿轨啮合而旋转，由此，使机车行走。

另外，在专利文献2中，提出了一种组装积木，其除伺服电机、蜂鸣器等实现功能的功能实现机构以外，还内置有控制功能实现机构的控制机构和借助网络与其它组装积木进行通信的通信机构，由此，能够以简单的配线进行复杂的动作。在专利文献2中，介绍了通过马达并借助齿轮来驱动推土机的履带的实施例。

专利文献

专利文献1：日本特公平7－61382号公报

专利文献2：日本特开平10－108985号公报

发明内容

然而，在专利文献1中，马达的用途被限定于在机车中的使用，因此，存在必须购入完整的机车的组件的问题，对于专利文献2的积木而言，存在必须逐一购买并备齐按照利用马达而转动的转动轴的各用途而准备的特殊零件的问题。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种无需专用于转动轴的特殊零件就能够灵活地使用内置有伺服电机的积木的带伺服电机的组装积木及包含该带伺服电机的组装积木的组装积木组件。

为了解决上述课题，本发明的带马达的组装积木包括：积木主体，所述积木主体在表面上具有至少一个由凸起或凹部构成的连接机构；伺服电机，所述伺服电机设置在所述积木主体上；转动轴，所述转动轴被所述伺服电机旋转驱动，通过使所述连接机构与其它组装积木的由凸起或凹部构成的连接机构嵌合，能够与所述其它组装积木结合，其特征在于，具备转动积木，所述转动积木固定在所述转动轴的一端部而与所述转动轴一同转动，所述转动积木由多面体构成，在表面上具有由凹部或凸起构成的连接机构。

由此，在本发明所涉及的带伺服电机的组装积木中，被伺服电机驱动的转动轴的一端部具备具有凸起或凹部的多面体的积木，因此，能够将具有凸起或凹部的多面体的其它组装积木直接连接到转动轴上。

优选为，所述转动积木具备至少一个与所述转动轴平行的侧面，在该侧面上具有至少一个连接机构。由此，能够将转动积木直接连接到位于与转动轴垂直的方向上的其它组装积木上。

优选为，本发明的带伺服电机的组装积木具备浮动积木，所述浮动积木由多面体构成，在表面上具有由凸起或凹部构成的连接机构，被所述积木主体轴支撑，以使浮动积木绕所述转动轴的另一端侧的延长线转动，所述浮动积木独立于所述积木主体及所述转动轴进行转动。

由此，如果固定转动积木和浮动积木这两者，则仅积木主体转动；如果仅固定转动积木，则积木主体和浮动积木转动；如果仅固定浮动积木，则仅转动积木转动，因此，能够设置3种转动方案。

另外，在将转动积木和浮动积木两者与其它组装积木结合的情况下，转动积木和浮动积木能够相互独立地转动，因此，能够分别操作，容易将转动积木和浮动积木与其它组装积木结合。

优选为，所述浮动积木具备与所述转动轴平行的至少一个侧面，在该侧面上具有至少一个连接机构。由此，能够将浮动积木直接连接到位于与转动轴垂直的方向上的其它组装积木上。

本发明所涉及的组装积木组件包括：基本积木，所述基本积木呈长方体，且在表面上具备包含凸起和凹部各至少一个的连接机构；和上述带伺服电机的组装积木，所述基本积木的各面由长方形构成，所述长方形是排列一个或多个边长为P的正方形的分区(以下，也仅称为“分区”。)而成的，所述基本积木的连接机构包含至少一组凸起和凹部，所述凸起和凹部设置在所述分区的中央，且分别设置在非相对的2个分区上，所述带伺服电机的组装积木的连接机构以能够与所述基本积木的凸起或凹部嵌合的方式形成，所述积木主体的连接机构具有与所述转动轴垂直的连接方向，所述浮动积木的侧面的连接机构包含凸起和凹部各至少一个，在使所述浮动积木的侧面的连接机构的连接方向与所述积木主体的连接机构的连接方向一致且与连接方向平行地进行观察时，以下长方形(以下，也称为“第一长方形”。)的竖边及横边均形成为P的整数倍：该长方形以将所述积木主体的连接机构的中心与所述浮动积木侧面的连接机构的中心之间连结起来而得到的线段为对角线，且具有与所述转动轴平行的竖边。

由此，将基本积木的各面形成为排列一个或多个上述分区而成的长方形，将基本积木的连接机构设置在该分区的中心，基本积木的凸起和凹部设置在处于非相对位置的2个分区上，且积木主体以及转动积木的连接机构的上述第一长方形的竖边及横边的长度被形成为基本积木的连接机构的间距P的整数倍，因此，能够将积木主体的连接机构和转动积木的连接机构以一个或多个基本积木进行连接。

优选为，关于本发明所涉及的组装积木组件，所述带伺服电机的组装积木的转动积木的侧面的连接机构包含至少一个凸起和凹部，在使所述浮动积木的侧面的连接机构的连接方向与所述转动积木的侧面的连接机构的连接方向一致且与连接方向平行地进行观察时，以下长方形(以下，也称为“第二长方形”。)的竖边及横边均形成为P的整数倍：该长方形以将所述转动积木的连接机构的中心与所述浮动积木侧面的连接机构的中心之间连结起来而得到的线段为对角线，且具有与所述转动轴平行的竖边。

由此，在使转动积木和浮动积木的侧面的连接机构的连接方向一致时，上述第二长方形的竖边及横边的长度形成为P的整数倍，因此，能够将转动积木侧面的连接机构和浮动积木侧面的连接机构以基本积木进行连接。

在此，所谓“连接方向”，对于凸起而言，是指凸起的突出方向，对于凹部而言，是指嵌入凹部的凸起的嵌入方向。“整数倍”包括0倍。

另外，所谓“非相对的2个分区”，在从与包含2个分区中的一个分区的面垂直的方向观察时，2个分区是指前后不重合的分区。

如上所述，根据本发明的带伺服电机的组装积木及组装积木组件，因为能够将组装积木直接连接到设置在旋转轴上的转动积木上，所以即便未购买备齐齿轮、轮胎、曲柄形成用的杆等，也能够欣赏具备转动部分的作品。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的带伺服电机的组装积木的立体图。

图2是图1所示的带伺服电机的组装积木的主视图。

图3是图1所示的带伺服电机的组装积木的后视图。

图4是图1所示的带伺服电机的组装积木的右视图。

图5是图1所示的带伺服电机的组装积木的左视图。

图6是图1所示的带伺服电机的组装积木的俯视图。

图7是图1所示的带伺服电机的组装积木的仰视图。

图8是图6的A－A线截面图。

图9是利用图15所示的组装积木组件组装而成的作品例的主视图。

图10是利用图15的组装积木组件组装而成的另一作品例的立体图。

图11是利用图15的组装积木组件组装而成的再一作品例的主视图。

图12是表示将电气布线收纳于切口部的情形的立体图。

图13是本发明的另一实施方式所涉及的带伺服电机的组装积木的立体图。

图14是本发明的再一实施方式所涉及的带伺服电机的组装积木的立体图。

图15是表示本发明所涉及的组装积木组件中包含的(a)带伺服电机的组装积木、(b)～(g)基本积木、以及(h)附属积木的立体图。

具体实施方式

以下，适当参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图15表示本发明所涉及的组装积木组件1000。组装积木1000包括：带伺服电机的组装积木100A(以下，也仅称为“组装积木100A”。)和由能够与组装积木100A连接的基本积木200、300、400、500、600、700以及附属积木800构成的组装积木。基本积木200～700的各面形成为长方形，该长方形是排列边长为P的正方形的分区而形成的，具有设置在分区的中央的凸起和凹部各至少一个。由此，通过在分区的中央设置凸起或凹部，能够将分区彼此准确地重叠。另外，基本积木200～700的凸起形成为：截面呈正方形且能够相对于凹部以90度90度地进行旋转后的姿势嵌合固定。

另外，本发明的带伺服电机的组装积木及组装积木组件并不限定于以下的实施方式。

如图15(b)所示，基本积木200呈立方体，各面形成为排列4个分区而成的正方形。基本积木200具有设置在非相对分区上的凸起207和凹部208。

如图15(c)～(f)所示，基本积木300～600呈长方体，由包括排列2个分区而成的长方形的4个面和包括排列4个分区而成的正方形的2个面形成。基本积木300～600分别具有凸起307、407、507、607，分别具有设置在与凸起307、407、507、607非相对的分区上的凹部308、408、508、608。

基本积木700由长、宽、高为10P×2P×P的长条形长方体构成，具有凸起707、设置在与凸起707非相对的分区上的多个凹部708。

附属积木800由在2面具备排列4个分区而成的正方形的三棱柱构成。

基本积木200～700及附属积木800构成为：在相同面内邻接的凸起或凹部的中心之间的间距为P。

如图1～图8所示，带伺服电机的组装积木100包括：积木主体1、设置在积木主体1内部的伺服电机2(参照图8)、借助齿轮被伺服电机2旋转驱动的转动轴3(参照图8)、固定在转动轴3的一端侧的转动积木4、在转动轴3的另一端侧被积木主体1轴支撑的浮动积木5、设置在内部的控制基板6、向伺服电机2及控制基板6传输电力及用于控制伺服电机2的信息的电气布线7(参照图12)。在图1～图8中，省略了电气布线7的记载。

积木主体1大致上呈长方体，包括：与转动轴3平行的第一面11、第二面12、第三面13及第四面14、以及与转动轴3垂直的第五面15及第六面16。第一面11～第六面16呈长方形，第一面～第四面分别具备方筒状的凸起17a、17b、17c、17d。凸起17a、17b、17c、17d的与突出方向垂直的外周面及内周面的截面呈正方形。

第一面11由平坦面构成。关于第二面～第四面，沿外周设置有加强筋19，在内侧设置有纵横交叉的加强筋18，如果在第二面～第四面上连接组装积木200～800，则组装积木200～800的表面抵接在加强筋18、19的前端缘上。如图12所示，自第二面12引出电气布线7，因此，在第二面12的加强筋18及加强筋19上设置有切口部18a、19a，该切口部18a、19a用于在第二面12上连接有基本积木200～800时，收纳电气布线7，以免电气布线7碍事。

伺服电机2利用通过电气布线7供给的电力及经由控制基板6从电气布线7传输的信息来驱动转动轴3。在转动轴3的一端侧亦即积木主体1的第五面15上设置有固定在转动轴3上而与转动轴3一同转动的转动积木4。

转动积木4呈扁平的长方体，包括：与转动轴3垂直且呈正方形的外表面41及内表面42、与转动轴3平行且由长为P、宽为2P的长方形构成的侧面43～46、以及在俯视观察时将内部空间纵横隔开的4个分隔壁49a、49b、49c、49d。转动积木4固定在转动轴3的前端，以使转动积木4在内表面42的中心与转动轴3一同转动。

如图7所示，外表面41由边长为2P的正方形构成，具备被分隔壁49a～49d隔开的4个凹部48a、48b、48c、48d，大体上整面开口。关于分隔壁49a～49d，在两面设置有沿凹部48a～48d的结合方向(凸起侵入凹部48a～48d的方向、图2～图5的上下方向)延伸的2条加强筋481，在单面设置有沿后述的凹部48e～48h的结合方向(凸起侵入凹部48e～48f的方向)延伸的2条加强筋482。如图7中用虚拟线(双点划线)表示分界那样，外表面41能够等分为由边长为P的4个正方形构成的分区41a、41b、41c、41d，凹部48a～48d构成为：嵌合的凸起因加强筋481、482而位于分区41a～41d的中央，且凸起的插入方向与外表面41垂直。凹部48a～48d中邻接的凹部的间距为P。

内表面42与积木主体1相对，具备在中央与积木主体1的第五面15的圆筒状的套15a嵌合的圆筒状的套42a。转动积木4通过贯通内表面42的中央的固定螺钉8固定在转动轴3上。

如图4所示，侧面43具有凸起47和凹部48e。凸起47形成为外周面及内周面的截面大致呈正方形的方筒状，自侧面43垂直突出。如图4中虚拟线(双点划线)所示，凸起47设置在分区43a的中央，以使将侧面43等分成边长为P的正方形而形成的2个分区43a、43b中的一个分区43a的对角线与构成凸起47的外表面的截面的正方形的对角线一致。另外，外表面41的邻接的正方形的分区间的间距及侧面43的邻接的正方形的分区间的间距与该分区的边长P相等，等于图15所示的组装积木200～800的在相同面上邻接的连接机构(凹部或凸起)的间距P。

侧面43的凹部48e的开口部的形状大致呈正方形，与外表面41的凹部48d共用立方体状的内部空间。凹部48e设置成：设置在侧面43的2个虚拟的分区43a、43b中的分区43b上且与凹部48嵌合的凸起因加强筋481及加强筋482而位于分区43b的中央，且凸起的插入方向与侧面43垂直。

侧面44～侧面46也与侧面43同样地被等分为正方形的2个分区，在其一个分区44b、45b、46b上分别设置有与凹部48e相同的凹部48f、48g、48h，其它分区43a、44a、45a形成为不具备凹部及凸起的平面。

浮动积木5设置在与设置有转动积木4的积木主体1的第五面15相反侧的第六面16上，具备外嵌于积木主体1的第六面16的圆筒状的套16a内的圆筒状的套52a。浮动积木5的除套52a以外的其它部分均具有与转动积木4同样的形状。在浮动积木5中，形状与转动积木4相同的部分使用将第一位的4变为5的符号，从而省略说明。浮动积木5利用穿过设置在内表面52的中央的贯通孔(未图示)而与积木主体1旋合的轴支撑螺钉9以能够转动的方式被该贯通孔轴支撑。如图8所示，转动积木4及浮动积木5绕转动轴3的轴心3a转动。

带伺服电机的组装积木1的凸起17、47、57及凹部48a～48h、58a～58h形成为：能够与图14所示的组装积木200～800的凹部或凸起嵌合。另外，积木主体1的凸起17a～17d和设置在浮动积木5的侧面上的凸起57、凹部58e～58h形成为：以各自的中心为顶点的第一长方形R1的竖边及横边均为基本积木200～700的在相同面内邻接的连接机构之间的间距P的整数倍。例如，在图2中，以将积木主体1的凸起17b与浮动积木5的凹部58f的中心之间连结起来而成的线段为对角线且具有与转动轴平行的竖边的第一长方形R1的竖边的长度d1为2P，横边的长度d2为P。

此外，转动积木4的侧面的凸起47或凹部48e～48f和浮动积木5的侧面的凸起57或凹部58e～58f形成为：在使连接方向一致且从连接方向进行观察时，以将彼此的中心之间连结起来而成的线段为对角线且具有与转动轴平行的竖边的第二长方形R2的竖边及横边为P的整数倍。

例如，在图4的例子中，如虚拟线(双点划线)所示，以将凸起57与凸起47的中心之间连结起来而成的线段为对角线且具有与转动轴3平行的竖边的第二长方形R2的竖边的长度d3为5P，横边的长度d4为P。

关于转动积木4及浮动积木5的侧面与积木主体1的同转动轴3平行的面，面向同一方向且从与转动轴3平行的方向观察时的距离形成为P的整数倍。例如，在图6的例子中，浮动积木5的侧面53、54、56与积木主体1的面13、14、12的距离为0(P的0倍)，侧面55与面11的距离为P。转动积木4的外表面41与浮动积木的外表面51的距离也形成为P的整数倍，在图2的例子中，为6P。另外，转动积木4的侧面43～46和浮动积木5的侧面53～56形成为：在朝向同一方向时是齐平的。在使转动积木4的侧面43～46和浮动积木5的侧面53～56不齐平的情况下，优选为，面向同一方向时从与转动轴3平行的方向观察而得到的距离形成为P的整数倍。

下面，对带伺服电机的组装积木100的作用进行说明。

图9中示出使用组装积木组件1000制成的组装例1001。在组装例1001中，利用组装积木200、300将积木主体1和浮动积木5连接固定，因此，如果驱动伺服电机2，则仅转动积木4相对于静止的积木主体1及浮动积木5进行转动。

在带伺服电机的组装积木100中，关于积木主体1的凸起17a～17d和浮动积木5的侧面的凸起57、凹部58e～58h，将第一长方形的竖边及横边设定为整数倍，且将浮动积木4的侧面53～56和积木主体1的面11～14朝向同一方向时的距离形成为P的整数倍，因此，如组装例1001那样，能够利用基本积木200～700进行连接。

图10中示出利用组装积木组件1000组装而成的组装例1002。在组装例1002中，利用基本积木500、600将转动积木4及浮动积木5相互连接固定，因此，如果驱动伺服电机2，则积木主体1如图10中箭头所示那样相对于静止的转动积木4及浮动积木5进行转动。另外，在如上所述将转动积木4和浮动积木5两者固定的情况下，转动积木4和浮动积木5能够相互自由转动，因此，这两个积木4、5能够相互不受约束地朝向喜欢的方向来固定于其它组装积木。

在带伺服电机的组装积木100中，不仅外表面43、53，在侧面43～46、53～56上也具有凹部或凸起，因此，不仅能够将组装积木组装成多种形状，旋转的形态也很多，形状的多样性和旋转形态的多样性相结合，能够欣赏更多方案的作品。另外，位于转动轴3的轴心方向上的其它组装积木及位于与转动轴3垂直的方向上的其它组装积木均能够直接连接转动积木4、浮动积木5。

另外，转动积木4的凸起47或凹部48e～48h和浮动积木57的凸起57或凹部58e～58h形成为：第二长方形的竖边及横边均形成为P的整数倍，转动积木4的侧面43～46和浮动积木5的侧面53～56齐平，因此，能够由基本积木200～700进行连接。

图11示出利用组装积木组件1000组装而成的组装例1003。在组装例1003中，在利用组装积木200、500组成的基座上仅固定有转动积木4，因此，如果驱动伺服电机2，则积木主体1及浮动积木5相对于静止的转动积木4进行转动。

在积木主体1的第三面13上结合组装积木200～800的情况下，如图12所示，将电气布线7收纳在切口部18a、19a内，由此，能够使与第三面13结合的基本积木无间隙地抵接在加强筋18及19上。

本发明不限于上述的实施方式，例如，带伺服电机的组装积木也可以如图13(a)所示的带伺服电机的组装积木100B那样，仅具有转动积木4而不具有浮动积木；还可以如图13(b)所示的带伺服电机的组装积木100C那样，具备2个与转动轴一同转动的转动积木4。

另外，转动积木不限于上述的形状，可以如图14的符号4D、4E、4F所示，使用各种形状，另外，浮动积木也可以如5D、5E、5F所示，使用各种形状。积木主体不限于长方体，在不脱离本发明的主旨的范围中，除长方体、三棱柱等多面体以外，还可适当采用公知的立体形状。也可以在积木主体上设置凹部代替凸起，还可以在积木主体上设置凸起和凹部这两者。

符号说明

1 积木主体

17a、17b、17c、17d 凸起(连接机构)

2 伺服电机

3 转动轴

4、4D、4E、4F 转动积木

41 外表面

42 内表面

43、44、45、46 侧面

47 凸起(连接机构)

48a、48b、48c、48d、48e、48f、48g、48h、48D、48E、48F 凹部(连接机构)

5、5D、5E、5F 浮动积木

51 外表面

52 内表面

53、54、55、56 侧面

57 凸起(连接机构)

58a、58b、58c、58d、58e、58f、58g、58h、58D、58E、58F 凹部(连接机构)

100A、100B、100C、100D、100E、100F 带伺服电机的组装积木

200、300、400、500、600、700 基本积木

207、307、407、507、607、707、807 凸起

208、308、408、508、608、708、808 凹部

1000 组装积木组件

Claims (6)

1.一种带伺服电机的组装积木，其包括：

积木主体，所述积木主体在表面上具有至少一个由凸起或凹部构成的连接机构；

伺服电机，所述伺服电机设置在所述积木主体上；以及

转动轴，所述转动轴被所述伺服电机旋转驱动，

通过使所述连接机构与其它组装积木的由凸起或凹部构成的连接机构嵌合，能够与所述其它组装积木结合，

其特征在于，

具备转动积木，所述转动积木固定在所述转动轴的一端部而与所述转动轴一同转动，

所述转动积木由多面体构成，在表面具有由凹部或凸起构成的连接机构。

2.根据权利要求1所述的带伺服电机的组装积木，其特征在于，

所述转动积木具备至少一个与所述转动轴平行的侧面，在该侧面上具有至少一个连接机构。

3.根据权利要求1所述的带伺服电机的组装积木，其特征在于，

具备浮动积木，所述浮动积木由多面体构成，在表面上具有由凸起或凹部构成的连接机构，被所述积木主体进行轴支撑，以使该浮动积木绕所述转动轴的另一端侧的延长线转动，

所述浮动积木独立于所述积木主体及所述转动轴进行转动。

4.根据权利要求3所述的带伺服电机的组装积木，其特征在于，

所述浮动积木具备与所述转动轴平行的至少一个侧面，在该侧面上具有至少一个连接机构。

5.一种组装积木组件，其特征在于，包括：

基本积木，所述基本积木呈长方体，且在表面具备包含凸起和凹部各至少一个的连接机构；和

权利要求4所述的带伺服电机的组装积木，

所述基本积木的各面由长方形构成，所述长方形是排列一个或多个边长为P的正方形的分区而成的，

所述基本积木的连接机构包含至少一组凸起和凹部，所述凸起和凹部设置在所述分区的中央，且分别设置在非相对的2个分区上，

所述带伺服电机的组装积木的连接机构以能够与所述基本积木的凸起或凹部嵌合的方式形成，所述积木主体的连接机构具有与所述转动轴垂直的连接方向，

所述浮动积木的侧面的连接机构包含凸起和凹部各至少一个，

在使所述浮动积木的侧面的连接机构的连接方向与所述积木主体的连接机构的连接方向一致且与连接方向平行地进行观察时，以下长方形的竖边及横边均形成为P的整数倍：该长方形以将所述积木主体的连接机构的中心与所述浮动积木侧面的连接机构的中心之间连结起来而得到的线段为对角线，且具有与所述转动轴平行的竖边。

6.一种组装积木组件，其特征在于，包括：

基本积木，所述基本积木呈长方体，且在表面上具备包含凸起和凹部各至少一个的连接机构；和

权利要求4所述的带伺服电机的组装积木，

所述基本积木的各面由长方形构成，所述长方形是排列一个或多个边长为P的正方形的分区而成的，

所述基本积木的连接机构包含至少一组凸起和凹部，所述凸起和凹部设置在所述分区的中央，且分别设置在非相对的2个分区上，

所述带伺服电机的组装积木的连接机构以能够与所述基本积木的凸起或凹部嵌合的方式形成，

所述转动积木的侧面及所述浮动积木的侧面的连接机构均包含凸起和凹部各至少一个，

在使所述浮动积木的侧面的连接机构的连接方向与所述转动积木的侧面的连接机构的连接方向一致且与连接方向平行地进行观察时，以下长方形的竖边及横边均形成为P的整数倍：该长方形以将所述转动积木的连接机构的中心与所述浮动积木侧面的连接机构的中心之间连结起来而得到的线段为对角线，且具有与所述转动轴平行的竖边。