KR102137522B1

KR102137522B1 - 마그네틱 스마트 매직 큐브

Info

Publication number: KR102137522B1
Application number: KR1020190021466A
Authority: KR
Inventors: 장홍민
Original assignee: (주)스마트큐브랩스
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-07-27

Abstract

본 발명은 매직 큐브를 구성하는 각 셀의 움직임 없이도 발광부에 의해 여러 색상의 광을 변화시켜 큐브 맞추기가 가능한 스마트 매직 큐브에서 회전부재의 회전시 특정위치에서 일시 정지하도록 하는 스마트 매직 큐브를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 매직 큐브는, 정육면체의 하우징; 상기 하우징의 각 면마다 내부에 적어도 하나 이상 부착된 자성부재; 상기 각 면마다 설치되며 광을 발광하는 N×N 개의 발광부; 상기 각 면마다 중심부에 관통된 회전축에 중심으로 회전 가능하도록 형성된 회전부재; 끝단부의 일부에 적어도 하나의 강자성체가 형성되고 상기 회전부재 각각의 회전축에 중심부가 연결되어 상기 회전축의 회전에 따라 회전하는 회전체; 상기 회전부재 각각의 회전에 따른 회전방향 및 회전각도를 감지하는 회전감지부; 및 상기 회전감지부에서 감지된 회전부재의 회전방향 및 회전각도에 대응하여 상기 회전된 회전부재가 형성된 면의 가장자리 발광부 및 상기 가장자리 발광부에 인접한 다른 4개 면의 발광부의 광이 기설정된 규칙으로 변경되어 발광되도록 상기 발광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 회전부재의 회전에 따라 상기 회전체가 회전하는 중에 상기 강자성체가 상기 자성부재의 자력 범위 내로 접근하면 상기 자성부재의 자력에 의해 상기 강자성체를 끌어당겨 상기 회전체의 회전을 정지시킨다.

Description

마그네틱 스마트 매직 큐브{Magnetic smart magic cube}

본 발명은 매직 큐브에 관한 것으로서, 특히 회전부재의 회전에 따라 발광부의 광을 변화시켜 큐브 맞추기가 가능한 스마트 매직 큐브에서 내부의 마그네틱을 이용하여 특정 위치에서 회전부재의 회전을 일시정지하도록 하는 마그네틱 스마트 매직 큐브에 관한 것이다.

일반적으로 매직 큐브(magic cube)는 퍼즐의 일종으로 루빅스 큐브(rubik's cube)라고도 불리며, 도 1에 도시된 일례와 같이 여러 개의 작은 정육면체가 모여 만들어진 하나의 큰 정육면체 형태이며 여러 방향으로 돌아가게끔 만들어져서 흩어진 각 면의 색깔을 각 면마다 같은 색깔로 맞추는 것이다. 이를 매직 큐브 맞추기라 한다. 매직 큐브 맞추기는 각 면의 색깔을 동일하게 만든다는 것을 의미한다.

도 1과 같이 종래의 매직 큐브는 N×N개의 셀(cell)이 정육면체의 각 면을 구성하는데 통상적으로 3×3개가 대표적이나 2×2, 4×4, 5×5, 7×7 등도 있다. 근래에 3×3×3의 정육면체 매직 큐브는 세계 대회가 개최될 만큼 인기가 높고 어린이 교육용으로도 많이 활용되고 있다.

최근에 매직 큐브의 셀마다 내부에 발광소자를 장착하여 각각의 셀마다 색상을 표시하도록 하고 이용자가 직접 손으로 돌리지 않고 터치를 통해 발광소자의 색상을 변경하는 매직 큐브가 소개되고 있다. 이는 이용자의 터치 방향을 센서로 감지하여 터치 방향에 따라 발광소자의 색상을 변경하도록 제어함으로써 이용자가 손으로 직접 돌리지 않더라도 매직 큐브의 맞추기가 가능하게 된다.

이러한 매직 큐브는 이용자가 매직 큐브를 손으로 돌리는 것이 아니라 터치방식이므로 기존의 매직 큐브에 익숙한 사람은 적응하기가 어려우며 손의 움직임과 감각이 주는 즐거움을 느끼는데 한계가 있다. 더하여 매직 큐브의 셀을 실제로 직접 돌리면서 맞추는 것이 아니므로 매직 큐브 맞추기가 어려워는 문제점이 있다.

상기의 문제점들을 해결하기 위해 본 발명자는 특허출원 제2017-0055137호를 통해 매직 큐브의 각 면에 기존의 셀 대신 N×N개의 광원을 설치하고 각 면마다 결합된 회전부재를 직접 회전시킴으로써 각 면에 광의 색상이 변하도록 하여 매직 큐브 맞추기를 할 수 있는 스마트 매직 큐브를 출원한 바 있다.

이러한 스마트 매직 큐브는 내부에 모터와 기어가 장착되어 회전부재의 회전각도가 90도의 정수배가 될 때마다 모터의 구동력으로 회전부재의 회전축을 회전방향의 반대방향으로 회전시켜 회전부재를 정지하도록 구현된다. 하지만, 각각의 면마다 모터와 기어가 구비되어야 하므로 비용의 증가를 초래한다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0121014호 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0083569호 중국 공개특허공보 제201010103413호

인터넷 영상 : https://www.youtube.com/watch?v=l-TWH5W-1fw

본 발명은 매직 큐브를 로봇화하고 회전부재의 직접 회전을 통해 발광부의 색상을 표시함으로써 기존의 매직 큐브와 같이 셀의 움직임 없이도 큐브 맞추기가 가능하도록 하는 스마트 매직 큐브에서 모터와 기어 없이도 마그네틱을 이용하여 각 면의 회전부재의 90도 회전마다 그 회전부재의 회전이 일시적으로 정지되도록 하는 마그네틱 스마트 매직 큐브를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 스마트 매직 큐브는, 정육면체의 하우징; 상기 하우징의 각 면마다 내부에 적어도 하나 이상 부착된 자성부재; 상기 각 면마다 설치되며 광을 발광하는 N×N 개의 발광부; 상기 각 면마다 중심부에 관통된 회전축에 중심으로 회전 가능하도록 형성된 회전부재; 끝단부의 일부에 적어도 하나의 강자성체가 형성되고 상기 회전부재 각각의 회전축에 중심부가 연결되어 상기 회전축의 회전에 따라 회전하는 회전체; 상기 회전부재 각각의 회전에 따른 회전방향 및 회전각도를 감지하는 회전감지부; 및 상기 회전감지부에서 감지된 회전부재의 회전방향 및 회전각도에 대응하여 상기 회전된 회전부재가 형성된 면의 가장자리 발광부 및 상기 가장자리 발광부에 인접한 다른 4개 면의 발광부의 광이 기설정된 규칙으로 변경되어 발광되도록 상기 발광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 회전부재의 회전에 따라 상기 회전체가 회전하는 중에 상기 강자성체가 상기 자성부재의 자력 범위 내로 접근하면 상기 자성부재의 자력에 의해 상기 강자성체를 끌어당겨 상기 회전체의 회전을 정지시킨다.

본 발명에서, 상기 회전부재의 90도 회전시마다 상기 회전체의 회전을 정지시키도록 한다.

본 발명에서, 상기 자성부재는 상기 각 면마다 1~4개가 부착된다.

이때, 상기 자성부재가 2개인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 또는 180도 간격으로 부착되고, 상기 자성부재가 3~4개인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 간격으로 순차적으로 부착된다. 또한, 상기 자성부재가 1~3개인 경우 상기 강자성체는 4개가 상기 회전축을 기준으로 90도 간격으로 상기 회전체의 끝단부에 순차적으로 형성된다.

본 발명에서, 상기 회전체는 중심부로부터 4개의 회전날개가 형성되고 상기 4개의 회전날개의 끝단부에 상기 강자성체가 서로 90도 간격으로 각각 형성된다.

본 발명에서, 상기 자성부재가 4개인 경우 상기 강자성체는 1~4개가 상기 회전체의 끝단부에 형성된다.

상기 강자성체가 2인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 또는 180도 간격으로 상기 회전체의 끝단부에 형성되고 상기 강자성체가 3~4개인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 간격으로 순차적으로 형성된다. 또한, 상기 회전체는 중심부로부터 1~4개의 회전날개가 형성되고 상기 회전날개의 각 끝단부에 상기 강자성체가 각각 형성된다.

본 발명에서, 상기 회전부재가 회전할 때 상기 회전체의 회전에 따라 함께 회전하는 강자성체의 회전에 방해가 되지 않도록 상기 자성부재와 상기 강자성체는 기설정된 간격을 유지한다.

본 발명에서, 상기 하우징은 중앙부에 내부공간이 형성되고 상기 내부공간에서 정육면체의 각 면의 방향으로 일정한 길이의 관통홀이 각각 형성되고 상기 관통홀 각각의 내면에 상기 자성부재가 적어도 하나 이상 설치된다.

본 발명에서, 상기 각 면마다 N×N개의 발광부 중 발광되는 광끼리 서로 간섭을 주지 않도록 옆으로 향하는 광을 차단하기 위한 차단부 및 상기 차단부를 통과한 광을 확산시키기 위한 확산부재 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 스마트 매직 큐브에서 회전부재의 90도 회전시마다 회전을 일시적으로 정지시키도록 한다. 이로써 스마트 매직 큐브를 사용할 때 사용자에게 안정감을 주고 매직 큐브 맞추기에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며 회전부재의 회전이 안정적으로 이루어지도록 한다.

도 1은 종래의 매직 큐브의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 매직 큐브의 외관 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 매직 큐브의 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 매직 큐브의 일면의 분해도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자성부재와 강자성체의 다양한 실시형태들을 도시한 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 매직 큐브에서 회전부재의 회전에 따른 발광부의 색상이 변경되는 과정을 설명하기 위한 개념도.

이하, 본 발명의 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 스마트 매직 큐브의 외관 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 스마트 매직 큐브의 구성 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 스마트 매직 큐브의 일면의 분해도이다.

도 2와 같이, 본 발명에 따른 마그네틱 스마트 매직 큐브(이하, 마그네틱 큐브라 함)(100)는 외관상으로는 정육면체의 하우징(110)과 다수의 회전부재(120)를 포함하여 구성된다.

정육면체 하우징(110)의 6개의 면마다 회전부재(120)가 각각 결합된다. 이들 각 회전부재(120)는 정육면체의 각 면마다 그 중심부를 관통한 회전축(121)에 고정되어 설치되며 회전축(121)을 중심으로 좌우방향으로 회전가능하도록 형성된다. 따라서 이러한 6개의 회전부재(120)는 이용자가 손으로 회전시키면 회전축(121)을 중심으로 회전하게 된다.

마그네틱 큐브(100)는 도 3에서와 같이 하우징(110)의 내부에 발광부(130), 회전감지부(140), 제어부(150), 전원부(160), 자성부재(170) 및 회전체(180)를 포함한다.

발광부(130)는 N×N개가 동일 크기 및 형상으로 형성된다. 이들 발광부(130)들은 종래기술의 일반적인 매직 큐브의 셀에 대응되지만 각 면에 고정되어 있으므로 종래기술의 매직 큐브와는 달리 셀의 회전은 불가능하다. 발광부(130)는 광을 외부로 발광하도록 구성으로서, 예컨대 LED 발광소자를 여러 개 포함할 수도 있고 단일 색상의 LED 발광소자를 여러 개 조합하여 원하는 색상을 발광하도록 할 수도 있다. 바람직하게는 빨강(R), 파랑(B), 초록(G)의 LED 발광소자를 이용하여 이들의 적절한 조합을 통해 원하는 색상을 발광하도록 한다. 발광부(130)의 종류와 형태는 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 발광부(130)는 단순히 색상 뿐만 아니라 광의 발광을 통해 문자, 그림, 기호, 캐릭터 등으로 표시할 수도 있다.

회전감지부(140)는 회전부재(120)의 회전에 따른 회전방향 및 회전각도를 감지한다. 이러한 회전부감지부(140)는 하나의 모듈로 구현되어 6개의 회전부재(120)에 대해 독립적으로 회전방향 및 회전각도를 각각 감지할 수도 있지만, 6개의 회전부재(120)마다 일대 일로 설치되어 각 회전부재(120)마다 회전방향 및 회전각도를 감지하도록 할 수도 있다. 구체적으로, 회전감지부(140)는 회전부재(120)에 결합된 회전축(121)의 회전방향 및 회전각도를 감지하도록 구성된다. 또한, 이러한 회전감지부(140)는 회전방향 및 회전속도를 비롯하여 회전되고 있는 회전부재(120)의 식별자(ID), 회전속도, 회전시간 등에 대한 각종 정보(이하, 회전정보라 함)도 감지할 수 있다.

제어부(150)는 회전부재(120)가 회전함에 따라 회전감지부(140)에서 감지되는 회전부재(120)의 회전방향 및 회전각도에 대응하여 그 회전된 회전부재(120)가 형성된 면에 인접한 다른 4개 면의 발광부(130)들을 기설정된 규칙으로 변경하여 발광되도록 발광부(130)를 제어한다. 여기서, 기설정된 규칙은 일반적인 매직 큐브 맞추기에서 어느 한 면을 회전했을 때 그 면의 회전과 함께 바로 이웃한 다른 면의 셀이 함께 이동하는 규칙을 포함한다. 또한, 선출원된 스마트 매직 큐브와 본 마그네틱 큐브(100)에서는 어느 한 면의 회전부재를 회전시켰을 때 그 회전부재의 회전과 함께 바로 이웃한 다른 면의 일부 발광부의 색상이 이동하는 규칙을 포함한다.

전원부(160)는 마그네틱 큐브(100)의 전원을 온/오프(on/off) 한다. 바람직하게는 전원부(160)는 제어부(150)의 제어에 의해 마그네틱 큐브(100)를 구성하는 전부 또는 일부 구성요소에 전원을 공급 및 차단하도록 한다.

자성부재(170)는 하우징(110)의 각 면마다 적어도 하나 이상 설치된다. 이러한 자성부재(170)는 예컨대 영구자석과 같이 자기력의 성질을 갖는 재료로서 금속 등의 강자성체를 끌어당기는 힘을 갖는 재료이다. 본 실시 예에서는 일례로 영구자석으로 구현될 수 있다.

회전체(180)는 회전축(121)에 고정 결합되며 회전부재(120)가 회전될 때 회전축(121)의 회전에 따라 함께 회전하도록 구현된다. 이러한 회전체(180)의 끝단부의 일부에는 적어도 하나의 강자성체(190)가 형성된다.

이때, 자성부재(170)는 회전축(121)이 회전함에 따라 함께 회전하는 강자성체(190)의 회전경로에 일정한 간격을 유지하도록 설치된다. 즉, 회전체(180)의 회전에 따라 함께 회전하는 강자성체(190)의 회전에 방해가 되지 않도록 하기 위해 자성부재(170)와 강자성체(190) 간에는 기설정된 간격을 유지하도록 한다. 이로써, 회전체(180)의 회전중에 강자성체(190)가 자성부재(170)의 자력범위 내로 접근하면 자성부재(170)의 자력에 의해 강자성체(190)를 끌어당겨 회전체(180)의 회전이 정지되도록 한다.

이러한 마그네틱 큐브(100)에서는 이용자가 회전부재(120)를 회전시키게 되면 회전감지부(140)에서 회전부재(120)의 회전방향 및 회전각도를 포함한 회전정보를 감지하고 제어부(150)는 이러한 회전정보 중 회전부재(120)의 회전방향 및 회전각도에 따라 발광부(130)를 제어하여 각각의 셀(101)의 광을 기설정된 규칙에 따라 발광하도록 한다.

도 4와 같이 본 발명의 실시 예에서 마그네틱 큐브(100)는 정육면체의 하우징(110)을 포함한다. 구체적으로 하우징(110)은 중앙부에 일정한 내부공간(111a)이 형성되고 그 중앙부의 내부공간(111a)으로부터 정육면체의 각 면의 방향으로 각각 관통홀(112)이 형성된다.

각 관통홀(112)의 내면에는 적어도 하나의 자성부재(170)가 부착된다. 본 실시 예에서 자성부재(170)는 1~4개로 부착될 수 있다. 이러한 자성부재(170)의 부착위치는 관통홀(112)의 내면에 한정되지는 않는다. 예컨대 관통홀(112)과 이어지는 하우징(110)의 내면에 부착될 수도 있다. 강자성체(190)의 회전시 강자성체(190)의 회전경로에 대응하여 자성부재(170)가 강자성체(190)를 자력으로 끌어당겨서 회전체(180)의 회전을 정지할 수 있도록 하는 위치라면 어디라도 무관하다.

각각의 관통홀(112)마다 N×N개의 발광부(130)가 결합될 수 있다. 이러한 발광부(130)는 적어도 하나 이상의 종류를 갖는 광을 발광하도록 한다. 이로써 외부에서 각 발광부(130)마다 특정 종류의 광이 발광되는 것을 확인할 수 있다.

회전부재(120)는 각각의 면마다 중심부를 관통한 회전축(121)에 연결되며, 이러한 회전축(121)을 중심으로 좌우방향으로 회전이 가능하도록 형성된다. 그리고 회전감지부(140)는 각 관통홀(112)마다 내부에 설치되며 각 회전부재(120)의 회전에 따른 회전방향 및 회전각도를 감지하도록 한다.

제어부(150)는 발광부(130)의 내측에 설치될 수 있다. 이러한 제어부(150)는 회전감지부(140)에 의해 감지되는 회전부재(120)의 회전방향 및 회전각도에 대응하여 회전부재(120)가 형성된 면의 가장자리 발광부에 인접한 다른 4개 면의 발광부의 색상이 상기한 기설정된 규칙에 따라 변경되어 발광되도록 발광부(130)를 제어하도록 한다.

도면에 도시된 일례와 같이 발광부(130)는 예컨대 LED 발광소자를 PCB 기판 또는 제어보드 등에 실장하여 구현할 수 있으며, 제어부(150)는 마이컴 등과 같이 구현될 수 있으며 PCB 기판 또는 제어보드에 발광부(130)와 함께 실장될 수도 있다. 발광부(130)와 제어부(150)를 기판이나 보드에 함께 실장하여 하나의 모듈로 구현할 수도 있다.

다른 실시 예에서는 각각의 면마다 N×N개의 발광부(130) 중 각각 발광되는 광끼리 서로 간섭을 주지 않도록 하기 위해 옆으로 향하는 광을 차단하는 기능을 갖는 차단부(113)와, 이러한 차단부(113)를 통과한 후 광을 확산시켜주는 확산부재(114)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 이러한 확산부재(114)로 인해 외부에서 볼 때 셀(101)의 전체에서 광이 나오는 것처럼 보이게 된다.

회전체(180)는 회전축(121)에 그 중심부가 연결되며 회전축(121)의 회전에 따라 함께 회전하도록 구성된다. 이러한 회전체(180)의 끝단부 중 일부에는 적어도 하나의 강자성체(190)가 형성된다. 회전체(180)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도면에는 일례로 중심부로부터 4개의 회전날개가 90도 간격으로 형성되고 4개의 회전날개마다 끝단부에 강자성체(190)가 중심부를 기준으로 서로 90도 간격으로 각각 형성될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나 회전날개는 1~4개가 될 수 있으며 강자성체(190)도 1~4개가 될 수 있다. 다른 예로 회전체(180)는 원형 형상으로도 구현될 수 있고 원주상의 일부에 1~4개의 강자성체(190)가 부착될 수도 있다.

여기서, 회전체(180)가 회전축(121)을 중심으로 회전할 때 같이 회전하는 강자성체(190)의 회전경로에 일정한 간격을 유지하는 위치에 자성부재(170)가 설치된다. 즉, 회전체(180)의 회전에 따라 함께 회전하는 강자성체(190)의 회전에 방해가 되지 않도록 자성부재(170)와 강자성체(190)는 기설정된 간격을 유지하도록 한다. 이때, 회전체(180)의 회전중에 강자성체(190)가 자성부재(170)의 자력범위 내로 접근하면 자성부재(170)의 자력에 의해 강자성체를 끌어당겨 회전체(180)의 회전이 정지되도록 한다. 이는 회전부재(120)가 회전할 때 특정 각도에서 회전부재(120)의 회전이 멈추도록 동작하기 위한 것으로서 예컨대, 자성부재(170)를 90도 간격으로 설치하여 회전부재(120)의 회전각도가 90도가 될 때마다 자성부재(170)가 회전중인 강자성체(190)를 인력으로 끌어당겨 강자성체(190)의 회전을 멈추게 하여 회전부재(120)의 회전을 정지시키도록 하기 위한 것이다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자성부재와 강자성체의 다양한 실시 형태를 도시하고 있다. 도 5에는 회전체(180)가 중심부로부터 + 형상으로 확장된 회전날개를 갖는 것으로 구현한 예시로서 회전날개의 끝단부에 강자성체(190)가 부착된다. 이로써 강자성체(190)는 서로 회전체(180)의 중심부를 기준으로 서로 90도의 간격으로 순차적으로 위치한다. 이때, 도 5의 예시와 같이 자성부재(170)는 1 내지 4개를 구비할 수 있다. 중요한 것은 강자성체(190)가 회전하는 중에 자성부재(170)와 강자성체(190) 간의 자력에 의해 자성부재(170)의 위치에서 강자성체(190)가 정지하도록 하는 구성이라면 어느 것이든 가능하다. 여기서, 강자성체(190)가 서로 90도 간격으로 배치되므로 회전체(180)는 90도 회전시마다 정지된다. 도 5의 (b)에서 자성부재(170)가 2개인 경우 서로 180도 간격으로 배치될 수도 있다.

도 5에는 다양한 실시 형태를 도시한 것으로서 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 회전체와 회전날개의 형상은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대 회전체는 회전날개를 구비하지 않고 원형 플레이트로 구현될 수도 있고, 이 경우 강자성체는 원형 플레이트의 끝단부에 서로 90도 간격으로 부착될 수도 있다.

도 6에는 회전체(180)의 회전날개가 1 내지 4개인 경우에 대한 예시로서 회전날개의 끝단부에 강자성체(190)가 부착된다. 이때, 자성부재(170)가 관통홀(112)의 내면에 서로 90도 간격으로 순차적으로 고정 배치된다. 이로써 강자성체(190)가 회전하는 중에 자성부재(170)와 강자성체(190) 간의 자력에 의해 자성부재(170)의 위치에서 강자성체(190)가 정지하게 된다. 여기서, 자성부재(170)가 90도 간격으로 배치되므로 회전체(180)는 90도 회전시마다 정지된다. 도 6(b)에서 강자성체(190)가 2개인 경우 서로 180도 간격으로 배치될 수도 있다.

도면에는 자성부재(170)가 하우징(110)의 관통홀(112)의 내면에 부착되는 것으로 도시하고 있으나, 이는 바람직한 일 실시 예이며 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 관통홀(112)과 연결되는 하우징(110)의 내면에 부착될 수도 있다. 이 경우 자성부재(170)의 위치에 대응하도록 강자성체(190)의 위치, 즉 회전체(180)의 위치도 조정되어야 할 것이다.

이와 같이 본 발명의 마그네틱 큐브(100)에서는 종래의 매직 큐브와는 달리 회전부재(112)를 회전하여 매직 큐브 맞추기를 실시하게 되는데 사용자가 회전부재(112)를 회전할 때 자성부재(170)와 강자성체(190) 간의 자력에 의해 90도 회전시마다 일시 정지가 되도록 하는 구성을 제공한다. 이러한 구성을 통해 회전부재가 90도 가까이 접근하면 자력에 의해 90도에 자동으로 맞춰서 정지하도록 하고, 90도를 조금 넘어서더라도 자력에 의해 90도에 자동으로 맞출 수 있도록 한다. 이로써 사용자가 스마트 매직 큐브 맞추기를 할 때 안정감을 줄 수 있고 시간단축 등의 효과를 달성할 수 있다.

이하에서 회전부재(130)의 회전에 따라 발광부(130)의 광이 변경되는 과정을 구체적으로 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 스마트 매직 큐브에서 회전부재의 회전에 따른 발광부의 색상이 변경되는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 7(a)에는 하우징(110)의 제1면에서 상단 첫 번째 가로줄에 있는 3개의 셀에는 초록색(G), 흰색(W) 및 빨간색(R)이 발광되고, 중간의 두 번째 가로줄에 있는 3개의 셀에는 흰색(W), 노란색(Y) 및 노란색(Y), 하단의 마지막 가로줄에 있는 3개의 셀에는 빨간색(R), 초록색(G) 및 노란색(Y)이 각각 발광된 것으로 가정한 일례가 도시된다. 이러한 색상은 일례이며 다른 색상으로 구현될 수 있다.

그리고, 제1면에 인접한 4개의 면 중 도면을 볼 때 상면인 제2면, 좌측면인 제3면, 하면인 제4면 및 우측면인 제5면에도 도시된 바와 같이 각각 특정색상이 각각 발광되어 있다. 물론 도면에는 도시되지 않았으나 후면에 있는 제6면에도 각각 셀에 특정색상이 발광되어 있다.

이러한 상태에서 제1면에 형성된 제1회전부재(130a)가 우측방향으로 90도 회전하면 하우징(110)의 내부에 설치된 제1회전감지부에서 제1회전부재(130a)의 회전방향 및 회전각도를 감지하게 된다. 감지된 감지정보는 제어부(150)로 입력된다. 제어부(150)는 감지정보에 따라 기설정된 규칙으로 주변의 발광부의 색상을 변경하도록 한다.

즉, 제1회전부재(130a)가 우측으로 90도 회전되면 도 7의 (b)와 같이 제1회전부재(130a)가 형성된 제1면에 인접한 다른 4개의 면에서 제1면의 3×3개의 발광부 중 상하좌우의 가장자리에 있는 발광부와 인접한 발광부의 색상이 변경되는데, 마치 해당 발광부의 색상이 우측방향으로 90도 이동한 것처럼 색상이 변경된다.

이하에서, 제1면의 각 발광부의 색상 변경과정을 구체적으로 설명한다. 제1회전부재(130a)가 우측으로 90도 회전하였으므로 상부 가로 3개의 발광부의 색상은 G-W-R에서 좌측 세로 3개의 발광부의 색상이었던 R-W-G로 변경된다. 같은 원리로 좌측 세로 3개의 발광부의 색상은 Y-G-B에서 하부 가로 3개의 발광부의 색상이었던 W-R-B로 변경되고, 우측 세로 3개의 발광부의 색상은 R-Y-Y에서 상부 가로 3개의의 발광부의 색상이었던 G-W-R로 변경되며, 하부 가로 3개의 발광부는 R-G-Y에서 우측 세로 3개의 발광부의 색상이었던 R-W-B로 변경된다. 이때, 중심에 있는 발광부의 색상은 변경이 없다.

이러한 제1면의 셀(101a)의 색상변경은 중심부의 발광부를 기준으로 우측으로 90도 이동한 결과가 되는데, 본 발명에서는 발광부가 물리적으로 이동하는 것이 아니라 발광부의 위치는 고정된 상태에서 각 발광부의 색상이 상기와 같은 규칙으로 변경되는 것이다. 이로써 외부에서 볼 때 색상의 변경으로 인해 마치 발광부의 위치가 회전부재의 이동에 따라 같이 이동한 것처럼 보이게 된다.

회전부재(130)는 좌우방향으로 임의의 각도로 회전이 가능하다. 하지만, 큐브 맞추기를 위해서는 90도의 정수배로 회전함이 바람직하다. 예컨대, 도 7의 (a)에서 제1회전부재(130a)가 우측방향으로 180도 회전하면, 제1면의 상부 가로 3개의 발광부의 색상은 G-W-R에서 하부 가로 3개의 발광부의 색상이었던 R-G-Y의 역순인 Y-G-R로 변경된다. 이러한 원리는 270도, 360도, 450도 등 90도의 정수배에는 동일하게 적용된다.

또한, 상기와 같이 제1면(116)에 있는 발광부의 색상 변경과 연동하여 제1면에 인접한 제2 내지 제5면에 있는 일부 발광부의 색상도 변경된다. 즉,　상기와 같이 제1회전부재(130a)가 우측으로 90도 회전함에 따라 제1면에서 상하좌우 가장자리에 있는 발광부에 인접한 제2면 내지 제5면의 발광부의 색상이 변경된다.

이는 도 7의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 상면에 있는 제2면에 있는 N×N 발광부 중 제1면의 상부 가장자리 발광부에 인접한 1×N 발광부의 색상은 W-R-G에서 좌측면에 있는 제3면의 N×N 발광부 중 제1면의 좌측 가장자리 발광부에 인접한 1×N 발광부의 색상이었던 B-G-Y으로 변경된다.

이와 같은 원리로 제3면의 1×N 발광부의 색상은 Y-G-B에서 하부면에 있는 제4면의 N×N 발광부 중 제1면의 하부 가장자리 발광부의 색상이었던 W-R-B로 변경되고, 제4면의 1×N 발광부의 색상은 W-R-B에서 우측면에 있는 제5면의 N×N 발광부 중 제1면의 우측 가장자리 발광부의 색상이었던 R-W-B로 변경된다.

이때, 제1회전부재(130a)의 회전시에는 반대편에 있는 제6면의 발광부에는 색상의 변화가 없다.

이와 같이 제1회전부재(130a)가 90도씩 회전함에 따라 제1면에 인접한 제2면 내지 제5면의 1×N 발광부의 색상이 제1회전부재(130a)의 회전방향과 동일한 방향으로 90도씩, 즉 한 면씩 이동하는 것처럼 변경되어 발광되는 것이다. 이는 각각의 회전부재에 대하여 90도의 정수배에 해당하는 회전시마다 이에 상응하는 색상의 변경이 발생함을 의미한다.

여기서, 상기와 같이 90도씩 회전부재가 회전할 때 상기한 자성부재(170)와 강자성체(190) 간의 자력에 의해 90도 회전시마다 일시 정지하도록 하는 것이다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 하우징 112 : 관통홀
113 : 차단부 114 : 확산부재
120 : 회전부재 121 : 회전축
130 : 발광부 140 : 회전감지부
150 : 제어부 160 : 전원부
170 : 자성부재 180 : 회전체
190 : 강자성체

Claims

정육면체의 하우징;
상기 하우징의 각 면마다 내부에 적어도 하나 이상 부착된 자성부재;
상기 각 면마다 설치되며 광을 발광하는 N×N 개의 발광부;
상기 각 면마다 중심부에 관통된 회전축에 중심으로 회전 가능하도록 형성된 회전부재;
끝단부의 일부에 적어도 하나의 강자성체가 형성되고 상기 회전부재 각각의 회전축에 중심부가 연결되어 상기 회전축의 회전에 따라 회전하는 회전체;
상기 회전부재 각각의 회전에 따른 회전방향 및 회전각도를 감지하는 회전감지부; 및
상기 회전감지부에서 감지된 회전부재의 회전방향 및 회전각도에 대응하여 상기 회전된 회전부재가 형성된 면의 가장자리 발광부 및 상기 가장자리 발광부에 인접한 다른 4개 면의 발광부의 광이 기설정된 규칙으로 변경되어 발광되도록 상기 발광부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 자성부재는 상기 회전체의 회전에 따라 함께 회전하는 상기 강자성체의 회전경로에 설정된 간격을 유지하도록 설치되고, 상기 회전부재의 회전에 따라 상기 회전체가 회전하는 중에 상기 강자성체가 상기 자성부재의 자력 범위 내로 접근하면 상기 자성부재의 자력에 의해 상기 강자성체를 끌어당겨 상기 자성부재의 위치에 상기 강자성체가 정지하도록 상기 회전체의 회전을 정지시키는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제1항에 있어서, 상기 회전부재의 90도 회전시마다 상기 회전체의 회전을 정지시키도록 하는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제1항에 있어서, 상기 자성부재는 상기 각 면마다 1~4개가 부착되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제3항에 있어서, 상기 자성부재가 2개인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 또는 180도 간격으로 부착되고, 상기 자성부재가 3~4개인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 간격으로 순차적으로 부착되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제3항에 있어서, 상기 자성부재가 1~3개인 경우 상기 강자성체는 4개가 상기 회전축을 기준으로 90도 간격으로 상기 회전체의 끝단부에 순차적으로 형성되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제5항에 있어서, 상기 회전체는 중심부로부터 4개의 회전날개가 형성되고 상기 4개의 회전날개의 끝단부에 상기 강자성체가 서로 90도 간격으로 각각 형성되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제3항에 있어서, 상기 자성부재가 4개인 경우 상기 강자성체는 1~4개가 상기 회전체의 끝단부에 형성되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제7항에 있어서, 상기 강자성체가 2인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 또는 180도 간격으로 상기 회전체의 끝단부에 형성되고 상기 강자성체가 3~4개인 경우 상기 회전축을 기준으로 90도 간격으로 순차적으로 형성되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제7항에 있어서, 상기 회전체는 중심부로부터 1~4개의 회전날개가 형성되고 상기 회전날개의 각 끝단부에 상기 강자성체가 각각 형성되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제1항에 있어서, 상기 회전부재가 회전할 때 상기 회전체의 회전에 따라 함께 회전하는 강자성체의 회전에 방해가 되지 않도록 상기 자성부재와 상기 강자성체는 기설정된 간격을 유지하는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 중앙부에 내부공간이 형성되고 상기 내부공간에서 정육면체의 각 면의 방향으로 일정한 길이의 관통홀이 각각 형성되고 상기 관통홀 각각의 내면에 상기 자성부재가 적어도 하나 이상 설치되는 마그네틱 스마트 매직 큐브.
제1항에 있어서, 상기 각 면마다 N×N개의 발광부 중 발광되는 광끼리 서로 간섭을 주지 않도록 옆으로 향하는 광을 차단하기 위한 차단부 및 상기 차단부를 통과한 광을 확산시키기 위한 확산부재 중 적어도 하나를 더 포함하는 마그네틱 스마트 매직 큐브.