CN111659135A - 一种立体积木拼图及拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种立体积木拼图及拼接方法，立体积木拼图包括基板和若干拼接颗粒，拼接颗粒包括棱柱形的颗粒主体，颗粒主体的侧面设有固定柱和固定槽中的一种或两种，固定柱和固定槽相匹配，固定柱和固定槽的轴线与颗粒主体的侧面平行，拼接颗粒分为基础拼接颗粒和主体拼接颗粒，基础拼接颗粒上还设有定位件，拼接颗粒的颗粒主体高度有多种，拼接时基础拼接颗粒通过定位件固定在基板上，主体拼接颗粒通过固定柱和固定槽的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒连接。与现有技术相比，本发明具有灵活性好、操作简便和结构稳定等优点。
Description
技术领域
本发明涉及玩具积木领域，尤其是涉及一种立体积木拼图及拼接方法。
背景技术
积木作为一种益智玩具，能够充分发挥消费者的创造能力和动手能力，同时完成后的拼图可作为艺术品挂在墙面上，但目前的拼图多为平面拼图，通过拼图碎片之间的拼接形成二维图像。如图14，现有的拼插积木玩具虽然能后实现三维立体拼接，但其结构多为积木顶部设凸柱，底部设有凹槽，主要通过上下嵌入的方式进行连接，此类连接易松动，造成积木成形后散开，无法竖立摆放。
现有技术也给出了一些解决方案，中国专利CN201920632374.3提出了一种立体图玩具，包括背板和位于背板一侧的孔槽，孔槽内的顶端中部设有拼图积木一，拼图积木一的两侧对称设有卡槽一，孔槽内顶端两侧均设有与拼图积木一相匹配的拼图积木二，拼图积木二靠近拼图积木一的一侧均设有与卡槽一相匹配的卡块一，拼图积木一的底端设有与其相匹配的拼图积木三，拼图积木三的底端设有与其相匹配的拼图积木四，拼图积木一和拼图积木三的底端分别均设有卡块二，拼图积木三和拼图积木四的顶端分别均设有与卡块二相匹配的卡槽二，拼图积木四的一侧设有卡槽三，为积木件或其他积木的连接提供更稳固且易于组装和拆卸的连接，并且相互辅助，共同提高了插接的稳定度。
但该专利存在以下问题：
通过背板上固定形状的孔槽来固定拼图积木一，同时其余几块拼图积木仅仅只是加大了厚度且形状固定，只能按固定方式拼接，扩展性差，同时无法实现立体拼图，当背板竖立起来时拼图积木之间的摩擦阻力小，容易脱落。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种立体积木拼图及拼接方法，灵活性好，操作简便，结构稳定。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种立体积木拼图，包括基板和若干拼接颗粒，所述的拼接颗粒包括棱柱形的颗粒主体，所述的颗粒主体的侧面设有固定柱和固定槽中的一种或两种，所述的固定柱和固定槽形相匹配，且固定柱和固定槽的轴线与该侧面平行，所述的拼接颗粒分为基础拼接颗粒和主体拼接颗粒，所述的基础拼接颗粒上还设有定位件，若干拼接颗粒的颗粒主体高度有多种，拼接时基础拼接颗粒通过定位件固定在基板上，所述的主体拼接颗粒通过固定柱和固定槽的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒连接，可以实现水平方向和垂直方向的拼接。
进一步地，所述的固定槽在颗粒主体侧面上的缺口的宽度小于固定柱沿垂直于棱柱体轴线方向上的最大宽度，形成卡扣结构，使得固定槽可抱紧固定柱，结构稳定。
进一步地，所述的颗粒主体的底面上开有第一凹槽，所述的第一凹槽侧壁开有第二凹槽，所述的第二凹槽位于固定柱的内部，所述的固定柱插入固定槽时受到固定槽的挤压，所述的固定柱可向内收缩，从而减少插入和拔出固定柱的力度，减少磨损，延长使用寿命；同时在第一凹槽的侧面设有圆心在固定槽轴线上的弧面，形成管片，可使固定槽受到撑力时向外扩张，从而减少插入和拔出固定柱的力度，同时增大了固定柱和固定槽之间的摩擦力，减少磨损，延长使用寿命。
进一步地，所述的定位件为柱体，该柱体为固定柱一端的延伸，结构简单且紧凑，所述的基板上设有限位柱的阵列，柱体插在若干根限位柱之间的间隙内，该间隙和柱体之间具有张紧力，摩擦力大，防脱落效果好。
进一步地，所述的定位件为套筒且设置于第一凹槽的底部，所述的基板上设有插销，拼接时基础拼接颗粒上的套筒套在基板上的插销上，保证拼接颗粒固定在基板上。
进一步地，所述的颗粒主体的底面设有固定柱和固定槽中的一种或两种，可实现拼接颗粒之间的转折连接，所述的颗粒主体上侧面和底面上的固定柱和固定槽的数量为1个或多个。
进一步地，所述的固定柱的底面边缘以及固定槽与棱柱体底面的连接处设有倒角，减小抽插时的磨损，延长使用寿命。
进一步地，所述的拼接颗粒的材料包括ABS材料或聚碳酸酯，可发生塑性变形且强度高，使得立体积木拼图的结构稳定。
进一步地，所述的固定柱和固定槽的横截面为圆形、梯形、三角形、矩形或圆半圆形。
一种采用立体积木拼图的拼接方法，具体为：
所述的基础拼接颗粒通过定位件固定在基板上，所述的主体拼接颗粒通过固定柱和固定槽的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒拼接，拼接方向沿平行于的基板方向或垂直于基板的方向，沿垂直于基板的方向拼接时1个主体拼接颗粒与若干个高度均低于该主体拼接颗粒的其它主体拼接颗粒或基础拼接颗粒拼接。
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
(1)本发明通过在基板上拼接若干个拼接颗粒实现立体拼图，其中拼接颗粒包括棱柱形的颗粒主体，颗粒主体的侧面设有固定柱和固定槽中的1或2种，固定柱的形状和固定槽形状相同，实现固定柱和固定槽的抱紧，拼接颗粒分为基础拼接颗粒和主体拼接颗粒，基础拼接颗粒上设有可固定在基板上的定位件，主体拼接颗粒可通过基础拼接颗粒固定在基板上，固定柱和固定槽的轴线与颗粒主体的侧面平行，若干拼接颗粒的颗粒主体高度有多种，可沿平行于基板的方向或垂直于基板的方向无限延伸，固定槽在颗粒主体侧面上的缺口的宽度小于固定柱沿垂直于棱柱体轴线方向上的最大宽度，防脱落能力强，同时可沿固定槽方向将固定柱插入，固定柱可在固定槽内滑动，便于操作，避免多次沿垂直于固定槽方向的插拔固定柱，使用寿命长；
(2)本发明设置的固定柱和固定槽的截面形状能够满足在颗粒主体侧面上的缺口的宽度小于固定柱沿垂直于棱柱体轴线方向上的最大宽度，实现固定槽对固定柱的卡紧，防止滑移和脱落；
(3)本发明在颗粒主体的底面上开有第一凹槽，第一凹槽侧壁开有第二凹槽，第二凹槽位于固定柱的内部，可使固定柱受挤压后向内收缩，从而减少插入和拔出固定柱的力度，减少磨损，延长使用寿命，同时增大了固定柱和固定槽之间的摩擦力，不易脱落；
(4)本发明在颗在第一凹槽的侧面有圆心在固定槽轴线上的弧面，可使固定槽受到撑力时向外扩张，从而减少插入和拔出固定柱的力度，减少磨损，延长使用寿命，同时增大了固定柱和固定槽之间的摩擦力，不易脱落；
(5)本发明在第一凹槽的底部设有插销，定位件采用套筒且设置于第一凹槽(5)的底部，拼接时基础拼接颗粒上的套筒套在基板上的插销上，保证拼接颗粒稳定地固定在基板上；
(6)本发明在基板上设有限位柱的阵列，定位件为柱体且该柱体为固定柱一端的延伸，节省空间，结构简单且紧凑，安装时若干根限位柱夹在柱体侧面，限位柱可发生弹性变形，使得限位柱夹紧柱体，不易脱落；
(7)本发明在固定柱的底面边缘、固定槽与棱柱体底面的连接处以及套筒的端面上设有倒角，减小抽插时的磨损，延长使用寿命；
(8)本发明采用ABS材料或聚碳酸酯作为拼接颗粒的材料，可发生塑性变形且强度高，使得立体积木拼图整体的结构稳定。
附图说明
图1为主体拼接颗粒的立体结构示意图；
图2为主体拼接颗粒的俯视图；
图3为实施例3中基础拼接颗粒的立体结构示意图；
图4为2块主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图；
图5为3块主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图；
图6为图5中C点的受力示意图；
图7为3块主体拼接颗粒与基础拼接颗粒拼接的立体结构图；
图8为3块主体拼接颗粒与基础拼接颗粒拼接的俯视图；
图9为4块主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图；
图10为4块主体拼接颗粒拼接的主视图；
图11为2块主体拼接颗粒拼接的拼接过程示意图；
图12为实施例1中基板和拼接颗粒的拼接结构示意图；
图13为图12中的基础拼接颗粒的立体结构示意图；
图14为现有积木拼接的立体结构示意图；
图15为实施例5中主体拼接颗粒的顶部结构示意图；
图16为实施例5中主体拼接颗粒的底部结构示意图；
图中标号说明：
1.颗粒主体，2.固定柱，3.固定槽，4.定位件，5.第一凹槽，6.第二凹槽，7.弧面，8.第一主体拼接颗粒，9.第二主体拼接颗粒，10.第三主体拼接颗粒，11.基板，12.限位柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种立体积木拼图，包括基板11和若干拼接颗粒，如图1和图2，拼接颗粒包括颗粒主体1，颗粒主体1上设有固定柱2和固定槽3，颗粒主体1上的固定柱2和固定槽3的数量为1个或多个，颗粒主体1为棱柱体，固定柱2的横截面和固定槽3的横截面形状相同，为大于半圆的弓形，固定柱2和固定槽3均设于颗粒主体1的侧面，且固定柱2和固定槽3的轴线与该侧面平行，拼接颗粒分为基础拼接颗粒和主体拼接颗粒，基础拼接颗粒上还设有定位件4，拼接时基础拼接颗粒通过定位件4固定在基板11上，主体拼接颗粒通过固定柱2和固定槽3的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒连接。
若干拼接颗粒的颗粒主体1高度有多种，颗粒主体1的高度H为：
H＝xh(x＝1,2......n)
其中h为设定高度，2个拼接颗粒互相拼接时，固定柱2和固定槽3之间重合的长度不小于2个颗粒主体1中高度最小的颗粒主体1的高度的1/3。
2块高度不同的主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图如图4所示，3块主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图如图5所示，其中第一主体拼接颗粒8和第三主体拼接颗粒10的高度相同，第二主体拼接颗粒9的小于第一主体拼接颗粒8的高度，固定槽3在颗粒主体1侧面上的缺口的宽度D1小于固定柱2沿垂直于颗粒主体1轴线方向上的最大宽度D2，插入固定槽3内部的固定柱2的轴线上的点C的受力示意图如图6所示，第一主体拼接颗粒8与第二主体拼接颗粒9保持相对静止时拔出第一主体拼接颗粒8的拉力设为Fb且满足：
Fb＝fab+Gb＝μbN+mbg
Fa＝fba-Ga＝μaN+mag
其中，Fa为第二主体拼接颗粒9与第一主体拼接颗粒8之间的最大静摩擦力，fab为第二主体拼接颗粒9对第一主体拼接颗粒8的作用力，fba为第一主体拼接颗粒8对第二主体拼接颗粒9的反作用力，μa为固定槽3内壁的摩擦系数，μb为固定柱2侧壁的摩擦系数，g为重力加速度，ma和mb分别为第二主体拼接颗粒9和第一主体拼接颗粒8的质量，N为固定柱2和固定槽3之间的轴向作用力。
颗粒主体1的底面上开有第一凹槽5，第一凹槽5侧壁开有第二凹槽6，第二凹槽6位于固定柱2的内部，固定柱2的底面边缘以及固定槽3与棱柱体底面的连接处设有倒角，拼接颗粒的材料为ABS材料。
如图12和图13，2块主体拼接颗粒通过1块基础拼接颗粒固定在基板11上，定位件4为柱体，该柱体为固定柱2一端沿轴向的延伸，基板11上设有限位柱12的阵列，4根限位柱12夹住圆柱侧面。
实施例2
本实施例中第一凹槽5的侧面设有圆心在固定槽3轴线上的弧面7，其它与实施例1相同。
实施例3
如图3，本实施例中基础拼接颗粒上的定位件4为套筒且设置在第一凹槽5的底部，基板11上设有插销，拼接时基础拼接颗粒上的套筒套在基板11上的插销上，其它与实施例1相同。
实施例4
本实施例中拼接颗粒的材料为聚碳酸酯，其它与实施例1相同。
实施例5
如图15和图16，本实施例中主体拼接颗粒的颗粒主体1的底面设有固定柱2，颗粒主体1的侧面和底面的固定柱2垂直连接，实现拼接颗粒之间的转折连接，利于拼接和延展，其它与实施例1相同。
实施例6
与实施例1对应的一种立体积木拼图的拼接方法，基础拼接颗粒通过定位件4固定在基板11上，主体拼接颗粒通过固定柱2和固定槽3的配合与基板11或其它主体拼接颗粒拼接，拼接方向沿基板11方向或垂直于基板11的方向，沿垂直于基板11的方向拼接时1个主体拼接颗粒与若干个高度均低于该主体拼接颗粒的其它主体拼接颗粒或基础拼接颗粒拼接，其中，图4为2块高度不同的主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图，图5为3块主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图，图7和图8分别为3块主体拼接颗粒与基础拼接颗粒拼接的立体结构图和俯视图，图9和图10分别为4块主体拼接颗粒拼接的立体结构示意图和主视图，如图11，拼接时可沿固定槽3轴向插入固定柱2，也可沿垂直于固定槽3轴向的方向插入固定柱2。
实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6提出了一种立体积木拼图及拼接方法，颗粒主体1为棱柱体，固定柱2和固定槽3的方向垂直于基板11，不仅可以沿着平行于基板11的方向拼接，还通过颗粒主体1的高度差实现拼接颗粒之间沿垂直于基板11的方向的拼接，实现向立体空间的扩展，固定柱2和固定槽3形状相匹配且截面形状为Ω形，弹性以及防脱落效果好，利用基础拼接颗粒和主体拼接颗粒在基板11上拼接出单面立体的立体画，操作简单，灵活性好，立体拼图成形后不易散开。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种立体积木拼图，包括基板(11)和若干拼接颗粒，其特征在于，所述的拼接颗粒包括棱柱形的颗粒主体(1)，所述的颗粒主体(1)的侧面设有固定柱(2)和固定槽(3)中的一种或两种，所述的固定柱(2)和固定槽(3)相匹配，所述的固定柱(2)和固定槽(3)的轴线与颗粒主体(1)的侧面平行，所述的拼接颗粒分为基础拼接颗粒和主体拼接颗粒，所述的基础拼接颗粒上还设有定位件(4)，所述的拼接颗粒的颗粒主体(1)高度有多种，拼接时基础拼接颗粒通过定位件(4)固定在基板(11)上，所述的主体拼接颗粒通过固定柱(2)和固定槽(3)的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒连接。
2.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的固定槽(3)在颗粒主体(1)侧面上的缺口的宽度小于固定柱(2)沿垂直于棱柱体轴线方向上的最大宽度。
3.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的颗粒主体(1)上的固定柱(2)和固定槽(3)的数量为1个或多个。
4.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的颗粒主体(1)的底面上开有第一凹槽(5)，所述的第一凹槽(5)侧壁开有伸入固定柱(2)内部的第二凹槽(6)。
5.根据权利要求4所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的第一凹槽(5)的侧面设有圆心在固定槽(3)轴线上的弧面(7)。
6.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的定位件(4)为柱体，所述的基板(11)上设有限位柱(12)的阵列，若干根限位柱(12)夹住柱体侧面。
7.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的定位件(4)为套筒，所述的基板(11)上设有插销，拼接时基础拼接颗粒上的套筒套在基板(11)上的插销上。
8.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的颗粒主体(1)的底面设有固定柱(2)和固定槽(3)中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的一种立体积木拼图，其特征在于，所述的固定柱(2)的底面边缘以及固定槽(3)与棱柱体底面的连接处设有倒角。
10.一种采用如权利要求1所述的立体积木拼图的拼接方法，其特征在于，具体为：
所述的基础拼接颗粒通过定位件(4)固定在基板(11)上，所述的主体拼接颗粒通过固定柱(2)和固定槽(3)的配合与基础拼接颗粒或其它主体拼接颗粒拼接，拼接方向沿平行于基板(11)方向或垂直于基板(11)的方向，沿垂直于基板(11)的方向拼接时1个主体拼接颗粒与若干个高度均低于该主体拼接颗粒的其它主体拼接颗粒或基础拼接颗粒拼接。
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