CN113870677A - 六轴魔方学习机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及魔方技术领域，是一种六轴魔方学习机，包括三阶魔方本体，还包括位于三阶魔方本体下方的控制盒，转芯包括魔方中心壳体和内电机，魔方中心壳体的前侧中央、后侧中央、左侧中央、右侧中央和上侧中央均设有与其对应位置的中心块固定安装在一起的内电机，对应每个内电机位置的魔方中心壳体内均设有能驱动该内电机转动的内电动驱动机构。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过六个电机控制魔方六个面独立转动，能自动打乱、复原三阶魔方，无需手动操作，由此便于观察者更直观、清楚的观察到整个三阶魔方复原过程，利于魔方演示教学。

Description

六轴魔方学习机

技术领域

本发明涉及魔方技术领域，是一种六轴魔方学习机。

背景技术

魔方，也称鲁比克方块。魔方是由富于弹性的硬塑料制成的6面正方体。核心是六个轴，并由26个小正方体组成。其包括6个中心块，只有一面有颜色；8个角块，角块三面有不同的颜色；12个棱块，棱块两面有不同的颜色。玩具在初始位置时，小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色，当大立方体的某一面平动旋转时，其相邻的各面单一颜色便被破坏，而组成新图案立方体，再转再变化，形成每一面都由不同颜色的小方块拼成，玩法是将打乱的立方体通过转动尽快恢复成六面成单一颜色。

现有三阶魔方，都需手动进行打乱、复原，由此在进行魔方教学演示时，阻碍观看者直观清楚的观察到魔方复原过程。

发明内容

本发明提供了一种六轴魔方学习机，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有魔方存在无法自动打乱、复原的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种六轴魔方学习机，包括三阶魔方本体，该三阶魔方本体包括一个转芯、六个中心块、八个角块和十二个棱块，还包括位于三阶魔方本体下方的控制盒，转芯包括魔方中心壳体，六个中心块分别位于魔方中心壳体的前侧、后侧、上侧、下侧、左侧、右侧，对应前侧中心块、后侧中心块、上侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的魔方中心壳体内均设有输出轴与对应位置的中心块固定连接在一起的内电机，魔方中心壳体的下侧中央设有下端与控制盒连接的竖直中空支撑轴，中空支撑轴外侧转动套装有中空转动轴，下侧中心块固定安装在中空转动轴上端外侧，控制盒内设有用于驱动中空转动轴转动的外电动驱动机构，控制盒内设有用于控制内电机和外电动驱动机构动作的控制系统。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述控制系统可包括控制器和触控屏，触控屏和控制器相连接，内电动驱动机构包括内电机，内电机的输出轴和内电机固定连接，内电机通过导线与控制器连接，导线穿设于中空支撑轴的中部通道内。

上述外电动驱动机构可包括外电机、主动齿轮和从动齿轮，外电机的输出轴上固定安装有主动齿轮，中空转动轴外侧固定安装有与主动齿轮啮合在一起的从动齿轮，外电机与控制器连接；或，外电动驱动机构包括外电机、皮带、主动皮带轮和从动皮带轮，外电机的输出轴上固定安装有主动皮带轮，中空转动轴外侧固定安装有与主动皮带轮通过皮带连接的从动皮带轮，外电机与控制器连接。

上述外电机可通过安装架固定安装在中空支撑轴上，中空转动轴下端坐于安装架上；控制盒侧壁上设有散热孔。

上述控制系统可还包括电源接口和电源开关，电源接口和控制器电连接且两者之间串联有电源开关，电源接口和电源开关均设置在控制盒后部外侧。

上述魔方中心壳体可为球形魔方中心壳体，魔方中心壳体包括上下扣装在一起的上半壳体和下半壳体，对应前侧中心块、后侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的下半壳体上端均设有一个下半安装槽，对应每个下半安装槽位置的上半壳体下端均设有一个上半安装槽，下半安装槽和对应的上半安装槽共同组成内电机安装槽，除与上侧中心块对应的一个内电机外其余四个内电机分别一一对应卡装在四个内电机安装槽内，对应上侧中心块位置的上半壳体顶部设有内电机安装孔，与上侧中心块对应的一个内电机安装在该内电机安装孔内，中空支撑轴上端固定连接在下半壳体的下侧中央位置。

上述中心块可包括中心块本体，中心块本体外侧设有四条沿中心块本体侧边设置且依次首尾相连的弧形侧翼，棱块上设有卡装在侧翼内侧的棱块卡脚，棱块卡脚朝向侧翼的外表面为与侧翼内表面相适配弧形面结构，角块上设有卡装在棱块卡脚内侧的角块卡脚，棱块卡脚具有弧形内表面，角块卡脚的外表面由三个弧面沿周向拼合而成，每个角块卡脚上的三个弧面分别与该角块卡脚对应的三个棱块卡脚内表面一一对应设置，棱块卡脚内表面中部设有位于与该棱块卡脚对应的两个角块卡脚之间的弧形脊凸，八个角块的角块卡脚和十二个棱块的棱块卡脚围合形成球状空腔，魔方中心壳体安装在球状空腔内。

上述棱块朝向角块的面上可设有棱磁片，对应棱磁片位置的角块朝向棱块的面上设有与棱磁片吸附在一起的角磁片。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其能自动打乱、复原三阶魔方，无需手动操作，由此便于观察者更直观、清楚的观察到整个三阶魔方复原过程，利于魔方演示教学。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为本发明最佳实施例的立体图一。

附图3为本发明最佳实施例的立体图二。

附图4为本发明最佳实施例的爆炸图。

附图5为本发明最佳实施例半组装状态下的立体图。

附图6为本发明最佳实施例中中心块的结构示意图。

附图7为本发明最佳实施例中棱块的结构示意图。

附图8为本发明最佳实施例中角块的结构示意图。

附图9为本发明最佳实施例中中心块、棱块、角块组装状态下的结构示意图一。

附图10为本发明最佳实施例中中心块、棱块、角块组装状态下的结构示意图二。

附图11为本发明最佳实施例未组装中心块、棱块、角块状态下的结构示意图。

附图12为本发明最佳实施例的电路原理图。

附图中的编码分别为：1为角块，2为棱块，3为控制盒，5为中空支撑轴，6为中空转动轴，7为控制器，8为触控屏，9为内电机，10为外电机，11为主动齿轮，12为从动齿轮，13为安装架，14为电源接口,15为电源开关，16为上半壳体，17为下半壳体，18为内电机安装槽，19为中心块本体，20为侧翼，21为棱块卡脚，22为角块卡脚，23为弧形内表面，24为弧形脊凸，25为棱磁片，26为角磁片，27散热孔。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1-12所示，该六轴魔方学习机包括三阶魔方本体，该三阶魔方本体包括一个转芯、六个中心块、八个角块1和十二个棱块2，还包括位于三阶魔方本体下方的控制盒3，转芯包括魔方中心壳体，六个中心块分别位于魔方中心壳体的前侧、后侧、上侧、下侧、左侧、右侧，对应前侧中心块、后侧中心块、上侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的魔方中心壳体内均设有输出轴与对应位置的中心块固定连接在一起的内电机9，魔方中心壳体的下侧中央设有下端与控制盒3连接的竖直中空支撑轴5，中空支撑轴5外侧转动套装有中空转动轴6，下侧中心块固定安装在中空转动轴6上端外侧，控制盒3内设有用于驱动中空转动轴6转动的外电动驱动机构，控制盒3内设有用于控制内电机9和外电动驱动机构动作的控制系统。相邻的两个中心块之间卡装有一个棱块2，相邻的三个棱块2之间卡装有一个角块1，五个内电机9的输出轴和一根中空转动轴6呈三维正交设置，通过控制系统控制5个内电机9和中空转动轴6旋转，从而带动6个中心块转动，而中心块转动时带动与该中心块相邻的四个棱块2和四个角块1转动，由此实现自动打乱、复原魔方的目的，无需手动打乱、复原魔方，防止因操作人员手掌遮挡而导致观看者无法清楚观看到整个魔方复原步骤，从而利于魔方的教学演示，另外由于转芯通过竖直中空支撑轴5安装在控制盒3上，在内电机4、中空转动轴6带动中心块转动时，三阶魔方本体六个面上的中心块始终在各自的面内转动，由此观看者能清楚的观察到每个面上棱块2、角块1的转换过程，利于观看者学习、领悟魔方复原步骤。

可根据实际需要，对上述六轴魔方学习机作进一步优化或/和改进：

如附图1-5、11、12所示，控制系统包括控制器7和触控屏8，触控屏8和控制器7电连接，内电机9通过导线与控制器7连接，导线穿设于中空支撑轴5的中部通道内；外电动驱动机构包括外电机10、主动齿轮11和从动齿轮12，外电机10的输出轴上固定安装有主动齿轮11，中空转动轴6外侧固定安装有与主动齿轮11啮合在一起的从动齿轮12，外电机10与控制器7连接。根据需求，控制器7和触控屏8均为现有公知技术，控制器7设置在控制盒3内部，控制器7内写入有控制内电机9、外电机10转动的控制程序，控制程序可根据魔方公式设计，通过控制内电机9、外电机10旋转动作以使三阶魔方本体根据魔方公式进行打乱、复原，触控屏8设置在控制盒3前部外侧，触控屏8上设置有触控按键，演示人员触碰相应的触控按键就可使三阶魔方本体进行相应的动作演示。

于其他实施例中，外电动驱动机构可包括外电机10、皮带、主动皮带轮和从动皮带轮，外电机的输出轴上固定安装有主动皮带轮，中空转动轴6外侧固定安装有与主动皮带轮通过皮带连接的从动皮带轮，外电机10与控制器7连接。

如附图3、4、11所示，外电机10通过安装架13固定安装在中空支撑轴5上，中空转动轴6下端坐于安装架13上；控制盒3侧壁上设有散热孔27。中空转动轴6下端坐于安装架13上，由此在保证中空转动轴6转动安装在中空支撑轴5外侧的前提下实现对中空转动轴6的轴向限位，由此通过中空转动轴6对中心块起到支撑作用，控制盒3侧壁上设置有散热孔27，由此便于控制盒3内部散热。

如附图2、5、12所示，控制系统还包括电源接口14和电源开关15，电源接口14和控制器7电连接且两者之间串联有电源开关15，电源接口14和电源开关15均设置在控制盒3后部外侧。通过设置电源接口14由此便于和外部电源连接。

如附图5、11所示，魔方中心壳体为球形魔方中心壳体，魔方中心壳体包括上下扣装在一起的上半壳体16和下半壳体17，对应前侧中心块、后侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的下半壳体17上端均设有一个下半安装槽，对应每个下半安装槽位置的上半壳体16下端均设有一个上半安装槽，下半安装槽和对应的上半安装槽共同组成内电机安装槽18，除与上侧中心块对应的一个内电机9外其余四个内电机9分别一一对应卡装在四个内电机安装槽18内，对应上侧中心块位置的上半壳体16顶部设有内电机9安装孔，与上侧中心块对应的一个内电机9安装在该内电机9安装孔内，中空支撑轴5上端固定连接在下半壳体17的下侧中央位置。魔方中心壳体设置成上半壳体16和下半壳体17，由此不仅便于制造，而且便于魔方中心壳体内部5个内电机9的拆装。

如附图5-10所示，中心块包括中心块本体19，中心块本体19外侧设有四条沿中心块本体19侧边设置且依次首尾相连的侧翼20，棱块2上设有卡装在侧翼20内侧的棱块卡脚21，棱块卡脚21朝向侧翼20的外表面为与侧翼20内表面相适配弧形面结构，角块1上设有卡装在棱块卡脚21内侧的角块卡脚22；棱块卡脚21具有弧形内表面23，角块卡脚22的外表面由三个弧面沿周向拼合而成，每个角块卡脚22上的三个弧面分别与该角块卡脚22对应的三个棱块卡脚21内表面一一对应设置，棱块卡脚21内表面中部设有位于与该棱块卡脚21对应的两个角块卡脚22之间的弧形脊凸24，八个角块1的角块卡脚22和十二个棱块2的棱块卡脚21围合形成球状空腔，魔方中心壳体安装在球状空腔内。由此保证在中心块带动周围的棱块2、角块1转动时，中心块、棱块2、角块1间卡装结构稳定，不会出现松散、分离的情况。

如附图5-10所示，棱块2朝向角块1的面上设有棱磁片25，对应棱磁片25位置的角块1朝向棱块2的面上设有与棱磁片25吸附在一起的角磁片26。根据需求，棱块2朝向角块1的面上设有棱磁片25安装槽，棱磁片25安装在棱磁片25安装槽内，角块1朝向棱块2的面上设有角磁片26安装槽，角磁片26安装在角磁片26安装槽，在通过内电机4、中空转动轴6驱动中心块旋转时，中心块的转动角度一般为90度的整数倍，在打乱或复原过程中当中心块转动停止后出现棱块2朝向角块1的面与对应的角块1朝向该棱块2的面出现对齐偏差时，通过棱磁片25和角磁片26的吸附作用，可使该棱块2朝向角块1的面与对应的角块1朝向该棱块2的面完全对齐，从而不会影响后续打乱或复原步骤的进行。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种六轴魔方学习机，包括三阶魔方本体，该三阶魔方本体包括一个转芯、六个中心块、八个角块和十二个棱块，其特征在于还包括位于三阶魔方本体下方的控制盒，转芯包括魔方中心壳体，六个中心块分别位于魔方中心壳体的前侧、后侧、上侧、下侧、左侧、右侧，对应前侧中心块、后侧中心块、上侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的魔方中心壳体内均设有输出轴与对应位置的中心块固定连接在一起的内电机，魔方中心壳体的下侧中央设有下端与控制盒连接的竖直中空支撑轴，中空支撑轴外侧转动套装有中空转动轴，下侧中心块固定安装在中空转动轴上端外侧，控制盒内设有用于驱动中空转动轴转动的外电动驱动机构，控制盒内设有用于控制内电机和外电动驱动机构动作的控制系统。

2.根据权利要求1所述的六轴魔方学习机，其特征在于控制系统包括控制器和触控屏，触控屏和控制器相连接，内电机通过导线与控制器连接，导线穿设于中空支撑轴的中部通道内。

3.根据权利要求2所述的六轴魔方学习机，其特征在于外电动驱动机构包括外电机、主动齿轮和从动齿轮，外电机的输出轴上固定安装有主动齿轮，中空转动轴外侧固定安装有与主动齿轮啮合在一起的从动齿轮，外电机与控制器连接；或，外电动驱动机构包括外电机、皮带、主动皮带轮和从动皮带轮，外电机的输出轴上固定安装有主动皮带轮，中空转动轴外侧固定安装有与主动皮带轮通过皮带连接的从动皮带轮，外电机与控制器连接。

4.根据权利要求3所述的六轴魔方学习机，其特征在于外电机通过安装架固定安装在中空支撑轴上，中空转动轴下端坐于安装架上；控制盒侧壁上设有散热孔。

5.根据权利要求2或3或4所述的六轴魔方学习机，其特征在于控制系统还包括电源接口和电源开关，电源接口和控制器电连接且两者之间串联有电源开关，电源接口和电源开关均设置在控制盒后部外侧。

6.根据权利要求2或3或4所述的六轴魔方学习机，其特征在于魔方中心壳体为球形魔方中心壳体，魔方中心壳体包括上下扣装在一起的上半壳体和下半壳体，对应前侧中心块、后侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的下半壳体上端均设有一个下半安装槽，对应每个下半安装槽位置的上半壳体下端均设有一个上半安装槽，下半安装槽和对应的上半安装槽共同组成内电机安装槽，除与上侧中心块对应的一个内电机外其余四个内电机分别一一对应卡装在四个内电机安装槽内，对应上侧中心块位置的上半壳体顶部设有内电机安装孔，与上侧中心块对应的一个内电机安装在该内电机安装孔内，中空支撑轴上端固定连接在下半壳体的下侧中央位置。

7.根据权利要求5所述的六轴魔方学习机，其特征在于魔方中心壳体为球形魔方中心壳体，魔方中心壳体包括上下扣装在一起的上半壳体和下半壳体，对应前侧中心块、后侧中心块、左侧中心块、右侧中心块位置的下半壳体上端均设有一个下半安装槽，对应每个下半安装槽位置的上半壳体下端均设有一个上半安装槽，下半安装槽和对应的上半安装槽共同组成内电机安装槽，除与上侧中心块对应的一个内电机外其余四个内电机分别一一对应卡装在四个内电机安装槽内，对应上侧中心块位置的上半壳体顶部设有内电机安装孔，与上侧中心块对应的一个内电机安装在该内电机安装孔内，中空支撑轴上端固定连接在下半壳体的下侧中央位置。

8.根据权利要求6所述的六轴魔方学习机，其特征在于中心块包括中心块本体，中心块本体外侧设有四条沿中心块本体侧边设置且依次首尾相连的弧形侧翼，棱块上设有卡装在侧翼内侧的棱块卡脚，棱块卡脚朝向侧翼的外表面为与侧翼内表面相适配弧形面结构，角块上设有卡装在棱块卡脚内侧的角块卡脚，棱块卡脚具有弧形内表面，角块卡脚的外表面由三个弧面沿周向拼合而成，每个角块卡脚上的三个弧面分别与该角块卡脚对应的三个棱块卡脚内表面一一对应设置，棱块卡脚内表面中部设有位于与该棱块卡脚对应的两个角块卡脚之间的弧形脊凸，八个角块的角块卡脚和十二个棱块的棱块卡脚围合形成球状空腔，魔方中心壳体安装在球状空腔内。

9.根据权利要求7所述的六轴魔方学习机，其特征在于中心块包括中心块本体，中心块本体外侧设有四条沿中心块本体侧边设置且依次首尾相连的弧形侧翼，棱块上设有卡装在侧翼内侧的棱块卡脚，棱块卡脚朝向侧翼的外表面为与侧翼内表面相适配弧形面结构，角块上设有卡装在棱块卡脚内侧的角块卡脚，棱块卡脚具有弧形内表面，角块卡脚的外表面由三个弧面沿周向拼合而成，每个角块卡脚上的三个弧面分别与该角块卡脚对应的三个棱块卡脚内表面一一对应设置，棱块卡脚内表面中部设有位于与该棱块卡脚对应的两个角块卡脚之间的弧形脊凸，八个角块的角块卡脚和十二个棱块的棱块卡脚围合形成球状空腔，魔方中心壳体安装在球状空腔内。

10.根据权利要求1或2或3或4或7或8或9所述的六轴魔方学习机，其特征在于棱块朝向角块的面上设有棱磁片，对应棱磁片位置的角块朝向棱块的面上设有与棱磁片吸附在一起的角磁片。

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