六棱魔方 技术领域
本发明涉及一种智力玩具，具体地说是指一种六棱魔方。
背景技术
魔方(如常见的正方体三层魔方)是匈牙利建筑师爱尔诺鲁毕克(Rubik)在1975年发明的，至今已经20多年过去了。它曾经掀起了一波又一波热潮，至今仍在生产、销售中。玩过的人都知道，它不仅仅是一件普通的玩具，而且还是一件益智的数学工具，它的最快复原方法已经成为一个经典的数学问题，在数学殿堂留下趣味的一章。
匈牙利人鲁毕克发明的智力玩具魔方，风靡世界十几年，是一种成功的锻炼人们空间想象能力的智力玩具和教具。但由于鲁毕克魔方由26个转动块组成，转动时26个转动块的运动规律较复杂，不易被人们掌握。
又如，在中国申请号为90105608.1，申请人为戴峰，发明名称为新型智力魔方，该专利文件中公开了一种由八个转动块和一个芯轴部件组成的智力玩具。
发明内容
本发明设计的六棱魔方打破了现有魔方的制作规律、转动规律，能够制作出一系列新型的魔方。
本发明的魔方由六个转动块构成，有四十八种排列组合，是较为简单的玩具魔方。
本发明的一种六棱魔方，其包括有转动块、芯轴，转动块分为定轴转动块和自由转动块共计六块，转动块的内表面为球形弧面。芯轴由一个芯轴中心体和三个芯轴端部构成。定轴转动块上各设有轴孔，轴孔的大小同芯轴端部的大小适配。每两个定轴转动块之间安放一个自由转动块，定轴转动块与自由转动块之间不发生连接，芯轴上的三个芯轴端部分别安装于定轴转动块上的轴孔中。其对应的几何关系是转动块截面等边三角形的边长限定为a，魔方高度大约为2a，转动块内接球形弧面半径应芯轴端部到芯轴中心距离应其芯轴端部与芯轴端部之间地夹角α＝120°。
所述的六棱魔方，其定轴转动块的内表面有一段球形弧面和一个与芯轴连接的轴孔，球型弧面包容芯轴、自由转动块转动所需的空间，并扣接自由转动块。
所述的六棱魔方，其自由转动块的内表面有两段凹陷的球型弧面和两段突出的球型弧面，凹面承接定轴转动块的转动空间，凸面用于被定轴转动块扣接。
所述的六棱魔方，其芯轴端部与轴孔之间的连接方式可以采用螺纹-弹簧、销钉、榫头连接。
所述的六棱魔方，其外形可以是圆柱体。圆柱体对应的几何关系为，圆柱体半径为r，圆柱体高度约为2r，转动块内接球形弧面半径应＜r，芯轴端部到芯轴中心距离应≤r。
所述的六棱魔方，其外形可以是球体。球体对应的几何关系为，球体半径为r，转动块内接球形弧面半径应＜r，芯轴端部到芯轴中心距离应≤r。
本发明的六棱魔方具有结构简单，操作方便，玩者易掌握的特点。
附图说明
图1是本发明的六棱魔方立体图。
图2是取出一个定轴转动块后的立体图。
图3是在组合转动时由一个自由转动块、两个定轴转动块和芯轴所组成的固定单位示意图。
图4是在组合转动时由两个自由转动块和一个定轴转动块所组成的转动单位示意图。
图5是芯轴的结构示意图。
图6是定轴转动块的六面图。
图6(a)是定轴转动块同芯轴连接面的正视图。
图6(b)是图6(a)的后视图。
图6(c)是图6(a)的右视图。
图6(d)是图6(a)的左视图。
图6(e)是图6(a)的俯视图。
图6(f)是图6(a)的仰视图。
图7是自由转动块的六面视图。
图7(a)是自由转动块向芯轴面的正视图。
图7(b)是图7(a)的后视图。
图7(c)是图7(a)的右视图。
图7(d)是图7(a)的左视图。
图7(e)是图7(a)的俯视图。
图7(f)是图7(a)的仰视图。
图8是芯轴的另一种结构示意图。
图9是芯轴的另一种结构示意图。
图10(a)是采用螺纹-防松弹簧芯轴与定轴转动块的连接方式示意图。
图10(b)是采用销钉芯轴与定轴转动块的连接方式示意图。
图10(c)是采用榫头芯轴与定轴转动块的连接方式示意图。
图11是六棱魔方几何关系限定示意图(半剖)。
在图中：1.定轴转动块 2.自由转动块 3.定轴转动块 4.自由转动块 5.定轴转动块 6.自由转动块 7.芯轴 8.芯轴端部 9.芯轴端部 10.芯轴端部 11.轴孔 12.定轴转动块的内表面 13.自由转动块的内表面 14.芯轴中心体 108.芯轴端部 109.芯轴端部 110.芯轴端部 114.芯轴中心体208.芯轴端部 209.芯轴端部 210.芯轴端部 214.芯轴中心体
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
请参见图1～7所示，本发明的六棱魔方，由一个芯轴7、三个定轴转动块1、3、5和三个自由转动块2、4、6组成，转动块的内表面为球形弧面。芯轴7由一个芯轴中心体14和三个芯轴端部8、9、10构成，定轴转动块1、3、5 上设有轴孔11，轴孔11的大小同芯轴端部8、9、10的大小适配。每两个定轴转动块之间安放一个自由转动块，定轴转动块与自由转动块之间不发生连接，芯轴7上的三个芯轴端部8、9、10分别安装于定轴转动块1、3、5上的轴孔11中。
请参见图8、9所示，只要芯轴端部8与芯轴端部9之间的夹角，芯轴端部9与芯轴端部10之间的夹角，芯轴端部10与芯轴端部8之间的夹角α＝120°就可符合要求，不需考虑芯轴中心体14、114、214的形状，任何形状都是可以的。
请参见图6所示，定轴转动块内表面12有一段球形弧面和一个与芯轴7连接的轴孔11(连接方式参见图10)。球形弧面用于包容芯轴7、自由转动块2转动所需的空间；同时还有扣接自由转动块2、保持紧密的功能。
请参见图7所示，自由转动块内表面13有两段凹陷的球型弧面和两段突出的球型弧面。凹面用于承接定轴转动块1的转动空间。凸面用于被定轴转动块1扣接、保持紧密；同时还有在转动空间导动转动的功能。
请参见图10所示，连接方式可以采用螺纹-弹簧、销钉、榫接等；只需满足轴芯端部8、9、10与轴孔11以可转动的方式配合、同时满足定轴转动块与芯轴不脱离即可。
请参见图11所示，如果要以六棱柱的方式表现该魔方，对其几何关系需服从以下限制：如果把转动块截面等边三角形的边长限定为a，魔方高度大约为2a；转动块内接球面半径应小于芯轴端部到中心距离应小于等于
如果以棱柱、球体的方式表现该魔方，对其几何关系需服从以下限制：如果球体半径(圆柱体半径)为r，圆柱体高度大约为2r；转动块内接球面半径应小于r，轴芯端部到中心距离应小于等于r。
本发明的六棱魔方在装配时，以芯轴7为中心，先装入自由转动块2、4、6；再装入定轴转动块1、3、5，然后连接定轴转动块1、3、5与芯轴7即可。这时候，自由转动块2、4、6并没有和芯轴7或者定轴转动块1有直接的固接关系，但是据几何关系确定，每个自由转动块2、4、6均被相邻的定轴转动块1、3、5扣接、保持紧密、并且可以转动。转动时，以任何一个定轴转动块1或3或5为基础、相邻的两个自由转动块2、4或4、6或6、2配合成一个转动单位(如图4所示)；此转动单位可以延芯轴7的一条轴转动180°，重新配合成对称的状态。除此转动单位外的另外三个转动件也可构成另一个相对此单位转动的固定单位(如图3所示)、并且从内部拼接成一段完整的环型球面供转动单位转动。
转动单位和固定单位可以互相交互成员。因此，六个转动块可以实现相互转动或组合。
六棱魔方三个定轴转动块相对芯轴7有一个转动自由度；三个自由转动块相对芯轴7有三个转动自由度。
本发明的魔方可以加工制作成六棱柱、圆柱体或者球体，外部也可以带有色彩或图案。
如果在六个转动块的各个表面绘上连续的图案，游戏的目的就在于如何打乱图案和如何重新组合图案：六棱柱有8个表面，可以参考上下表面的图案为重新组合的依据；圆柱体有3个表面，可以参考3个表面的图案为重新组合依据；球体的魔方有一个表面；如果绘上世界地图，就可以做成一个以经度为分界的立体地球拼图玩具。
本发明的魔方可用塑料、金属材料或其他适合的材料制造，取材广泛。
本发明的产品与现有魔方相比，具有结构简洁，转动灵活，制造容易，更适合开发儿童智力的优点。