几何玩具的制作方法

本发明涉及一种具有平坦侧面的中空刚性可变形的几何玩具。本发明还涉及具有配合接头构造的笼状硅树脂玩具。

背景技术：

婴儿和儿童喜欢玩积木、球和模块化玩具。幼儿可能很难抓住固体玩具，而中空玩具或具有骨架结构的玩具较轻巧、较易于抓握和操纵。另外，许多婴幼儿喜欢将玩具放入口中以进行啃咬或咀嚼，带有孔、条或骨架的玩具可以为儿童提供放入口中的表面。带骨架的玩具也可以通过夹子固定在其他玩具上，以及在婴儿床、婴儿车或其他婴儿用品上。

silverglate的美国专利6,729,984和8,052,552描述了一种可变形中空球，该中空球具有网，该网的环结构被设置为部分地围绕每个环结构的周缘。

几何形状不仅对幼儿具有教育意义，而且易于欣赏和玩耍。诸如具有平坦侧面的积木的玩具也可以以多种方式堆叠以创建形状和结构的组合。由多种材料(包括纸板、塑料和木材)制成的积木是已知的，然而，坚硬的角部和边缘在扔下或结构倒塌时会造成损坏或伤害。侧面大体弯曲的球被设计成可滚动但不能堆叠的球，也没有提供适合儿童口中的角部或边缘以用于吮吸、磨牙(teething，出牙)或咀嚼。对于儿童来说，安全的几何玩具可以放入口中，并提供结构建造以及数学和空间探索的好处，这对儿童和父母都是有益的。

提供该背景信息是为了使申请人认为已知的信息与本发明可能相关。不必意图也不应解释为承认任何前述信息构成了相对于本发明的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有平坦侧面的中空刚性可变形的几何玩具。本发明的另一个目的是提供一种带有配合接头构造的笼状几何玩具。

在一个方面，提供了一种几何玩具，包括多个面，所述多个面一起形成包括至少一个边缘的几何笼状件(cage，保持架、笼子、外壳)；每个面包括至少一个孔，以及多个面中的至少一个面由平坦平面组成，其中，至少一个边缘具有至少一个配合接头，用于接合形成至少一个边缘的面。

在另一方面，提供了一种几何玩具，包括：顶部面，具有包括顶部配合边缘的周缘；以及玩具本体，包括刚性可变形材料，所述玩具本体包括：封围出一空间的多个面，所述多个面中的每一个面包括至少一个孔；以及敞口本体边缘，敞口本体边缘包括与顶部配合边缘互补的本体配合表面，其中顶部面的顶部配合边缘与敞口本体边缘的本体配合表面牢固地配合，以在顶部配合边缘和敞口本体边缘之间形成配合接头。

在一实施方式中，玩具还包括被构造成保持在几何笼状件内部的内部玩具。

在玩具的另一个实施方式中，几何形状还包括表面特征。

在玩具的另一个实施方式中，几何玩具是立方体。

在玩具的另一个实施方式中，内部玩具包括摇铃。

在玩具的另一实施方式中，配合接头包括榫舌和凹槽。

在玩具的另一实施方式中，几何形状包括2至12个面。

在玩具的另一实施方式中，几何形状具有至少一个截头角顶。

在另一个实施方式中，玩具还包括用于将几何玩具附接到另一个几何玩具的装置。

在另一个实施方式中，玩具还包括吸力元件。

在另一实施方式中，玩具还包括至少一个圆形边缘。

在另一个实施方式中，配合接头围绕顶部配合边缘的周缘延伸。

在另一个实施方式中，玩具还包括在配合接头中的粘合剂。

在另一个实施方式中，刚性可变形材料是硅树脂。

在另一个实施方案中，硅树脂具有50-70肖氏硬度。

在玩具的另一实施方式中，多个面中的至少一个面由平坦平面构成。

在另一个方面，提供了一种立方体玩具，包括：立方体，包括六个面，每个面包括至少一个孔；以及在立方体内部的内部玩具，其中孔的尺寸和形状被设定为将内部玩具保持在立方体内部，并且立方体的至少一个面通过刚性可变形配合接头附接到立方体的其他四个面的边缘。

在另一方面，提供了一种几何玩具，包括：几何笼状件，由硅树脂制成，包括形成至少一个边缘的多个面，每个面包括至少一个孔，多个面中的至少一个面由平坦平面构成；以及在几何笼状件内部的内部玩具，其中，孔的尺寸和形状被设定为将内部玩具保持在几何笼状件内部。

在另一方面，提供了一种用于形成几何笼状件的方法，所述方法包括：将包括刚性可变形材料的几何笼状件的第一面的边缘与几何笼状件的第二面的边缘对准，第一面和第二面包括在接合时形成配合接头的互补的配合表面；以及拉伸第一面的边缘以使互补的配合表面对准。在一个实施方式中，刚性可变形材料是硅树脂。

附图说明

为了更好地理解本发明及其其他方面和其他特征，请参考下面的描述，该描述将与附图结合使用，其中：

图1是带有内部摇铃的几何玩具的透视图。

图2是几何玩具的透视图；

图3是带有内部摇铃的几何玩具的前视图。

图4是几何玩具侧面的前视图；

图5示出几何玩具的内部物体的不同视图。

图6是内部摇铃物体的构造的透视图。

图7是显示表面特征的立方体玩具的一个角的特写视图。

图8是具有l形角部轮廓的几何玩具的构造的透视图和平面图。

图9是具有方形角部侧柱轮廓和榫舌和凹槽配合接头的几何玩具的结构的透视图和平面图。

图10是具有下斜(dip，直插)且球状的侧柱轮廓和榫舌和凹槽配合接头的几何玩具的结构的透视图和平面图；以及

图11是几何玩具的几何形状的透视图。

具体实施方式

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。

如说明书和权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。

本文所使用的术语“包括”应理解为是指下面的列表是非穷举性的，并且可以包括或可以不包括任何其他附加的合适项，例如一个或更多个其他特征、组件和/或适当的元素。

术语“几何实体”是数学领域的术语，是指具有多个表面或面并形成封闭空间的三维形状。面应理解为形成实体物体边界的一部分的表面。几何实体中的面可以是平面的(诸如立方体)，也可以是弯曲的(诸如圆顶、圆柱体或圆锥体)。尽管本文中使用术语“实体”来描述几何玩具的形状或构造，但是应理解，目前描述的玩具具有侧面，侧面具有多个形成骨架或笼状件的孔，并且玩具结构是中空的。

如本文所用，术语“边缘”是指连接两个角顶或面的延伸段。在一个面不平坦的几何形状中，例如圆顶或截头圆锥形，或者应理解，边缘不需要是直线。

如本文所用，术语“角顶”是指两个或更多个边缘或面相交的点。在立方体或直角棱镜中，角顶也可以称为角。

术语“截头”是指几何实体的角顶，描述了已被切除以代替角顶创建新面的角顶。

描述了一种中空几何玩具，其由刚性可变形材料制成。本发明还涉及一种笼状玩具，其具有外部骨架和适合幼儿和所有年龄段儿童玩耍的配合接头构造。几何玩具的面具有孔，这些孔形成了骨架或笼状结构，可以被幼儿抓住。几何玩具的边缘和角部适合于幼儿咀嚼或磨牙，并且玩具的材料是安全的并且适合于幼儿磨牙以及游戏。几何玩具具有至少一个防止滚动的平面。面还使几何玩具能够堆叠或稳定地放置在表面上用于游戏。几何玩具还可以包围不能通过几何玩具的孔移除的内部玩具，以向几何玩具提供额外的刺激和潜在的功能。

硅树脂和塑料模具制造的进步使得能够构造出满足儿童玩具所需标准的各种物体。然而，儿童玩具要求的标准非常严格，并且需要进行广泛的测试以建立安全性。特别是，astm标准f963(玩具安全的标准消费者安全规范)要求至少一项严格的物理和/或机械测试。根据使用玩具的年龄段，必须通过特定强度测试以确保安全。在一种称为推拉测试的测试中，将夹子放在产品的可触及边缘上，将重物施加到夹子上，然后测量会导致物体撕裂或破裂的重量的量。如果物体容易撕裂，则必须更改支撑或设计以符合标准，这样玩具才能被认为是安全的。

当前描述的具有中空内部的几何玩具为内部玩具提供了安全的封装，儿童可以与之互动但不能将其从外部几何壳体结构中移除。几何玩具的至少一个边缘上的配合接头提供了几何玩具的组件的牢固附接，并且可选地将玩具牢固封装在其中。硅树脂模具构造在外壳或笼状件中具有敞口，互补的配合边缘在笼状件组件之间形成配合接头，从而能够牢固地接合能够满足儿童玩具安全标准的硅树脂组件。硅树脂的弹性，既具有拉伸能力，又具有在拉伸后恢复其原始形状的能力，在本文中称为刚性可变形，其允许制造对准且互补的配合边缘，一旦接合，它们就紧密地保持在一起。在一种优选的配合边缘构造中，几何玩具的硅树脂组件中的一个在其边缘处具有通道，而另一互补组件具有与该通道对准并与其配合的突起，从而形成榫舌和凹槽型配合接头。几何玩具边缘上的通道和突起(或榫舌和凹槽)的牢固配合将组件以无缝且牢固的配置固定在一起，这对于儿童而言是合适且安全的。在示例中，当前描述的玩具的一个实施方式以15kg的重量通过推拉测试，该重量超过3个月以上的标准。

迄今为止，硅树脂(聚硅氧烷)制造一直面临挑战，以适应笼状结构，该结构可以承受遵守儿童玩具的astm标准所需的推拉力，并且可以安全地装入较小的室内玩具，以使笼状件在正常的游戏或使用条件下都不会被破坏。3d打印目前还不适用于这样的结构，因为打印需要花费大量时间，并且适用于3d打印的较软的热塑性塑料和硅树脂不适合用于儿童玩具。不受理论的束缚，诸如硅树脂的刚性可变形材料的拉伸性(柔韧性)、拉伸强度和延展性使配合接头的模制、对准和粘附结合在一起，从而能够以满足并超过儿童玩具的astm标准的方式制造安全且坚固的笼状结构。特别地，硅树脂组件可以被拉伸以适应配合接头的装配，并允许收缩以接合紧密装配。将接头放置在玩具边缘的内部提供进一步的强度，引导任何附加硅树脂粘附到构造边缘内部的隐藏接缝中，并在两个部分相交处提供几乎不可见或不可见的接缝。硅树脂有多种形式，它们决定了硅树脂的坚度、硬度或柔软度。对于本申请，可接受的肖氏硬度在30-90肖氏硬度之间，优选在50-70肖氏硬度之间，其中基于拉伸性、强度，抗拉强度和收缩时的形状保持性的所需组合来选择。

硅树脂可以在常规洗碗机中洗涤，并且可以承受消毒或灭菌温度。硅树脂对于婴儿和儿童咀嚼而言更安全，并且比用于儿童玩具的其他聚合物更具柔韧性，从而使儿童可以挤压、抓握或咀嚼。硅树脂也可用于食品级和医用级，对于喜欢啃咬或咀嚼玩具的婴儿和儿童来说是安全的。可以将硅树脂制成不含bpa，不含邻苯二甲酸盐，不含金属，不含乳胶和食品安全。可延展的玩具在投掷时受伤的可能性较低，柔软或可弯曲的玩具可防止室内游戏时损坏家具。聚合物玩具也可以弹跳并具有表面摩擦力，从而支持结构构建和堆叠。

图1是带有内部摇铃的几何玩具的透视图。所示的几何玩具10是立方体，具有被六个面12包围的中空内部。面在边缘16相交。几何形状上的边缘是两个面相交的地方，在这种情况下，几何形状上的边缘是两个面之间的角度为90°的直线。每个面12具有多个孔18，通过它们可看到内部玩具20。一个人或一个孩子将他们的手指放在一个或更多个孔中，或者如果内部玩具具有可以从孔中突出的突起，也可以通过孔18接触内部玩具20。在这种情况下，角顶14是立方体的截头角部。

几何玩具10的构造，在这种情况下为立方体，优选地由两个模制件完成，第一件具有五个侧面和敞口面，第二件具有单个面。第一件的敞口面具有与第二件的外边缘或周缘互补的配合边缘。在结构上，第一件的敞口面的拉伸允许第一件的配合边缘与第二件的外边缘上的配合边缘接合，并且释放第一件上的拉伸允许第一件和第二件之间的配合接头的完全接合。基于两个件上的配合接头的放置，配合接头的接缝可以是可见或不可见的，并且第一件的非配合边缘可以进行纹理处理以模拟线或接头以进一步隐藏配合接头在组装结构中的位置。配合接头可以通过在构造几何玩具的过程中施加的可选附加粘合剂进一步稳定。

图2是几何玩具10的透视图。图2所示的几何玩具是中空的，不包含内部玩具。玩具被构造成具有牢固地附接的几何形状的面12，使得这些面形成整体的几何实体形状或笼状件。可以通过多种方式模制来牢固附接以形成几何形状，包括独立模制每个面并在配合面处将这些面附接在一起，或者一次模制一个以上的面并且在一个或更多个边缘16在配合面处将多个面附接在一起。优选地，几何玩具使用有限数量的模制件构造，并且优选地仅使用两个模制件构造。此外，限制构造所需的配合接头的数量和总长度增加了结构的耐久性。配合表面可以另外使用任何合适的粘合剂接合以形成几何形状。孔18优选地也具有几何形状，以空间填充几何玩具的空间。在一个实施方式中，几何玩具的角部或角顶14是圆形的。边缘16也可以是圆形的。所示的角顶14被截头或变圆，如立方体的其他7个角顶(角部)也是如此。

图3是具有内部玩具20摇铃的几何玩具10的前视图，内部玩具摇铃具有立方体形状。内部摇铃的尺寸使其大于几何玩具表面上的任何孔，以将摇铃保持在几何玩具中。所示的内部玩具是立方体，但是可以理解，任何尺寸大于几何玩具的面上的孔的内部玩具都适合封装在几何玩具的笼状件内。特别地，内部玩具应该能够被笼状件包围，以使其不能通过笼状件孔口被移除。其他适合封装的内部玩具包括但不限于球、人偶、摇铃和戒指。内部玩具还可任选地包括在操纵玩具时产生声音或光的组件。

图4是几何玩具的侧面的正视图。所显示的六个面均从该面的透视图显示立方体每个面的正面。几何玩具的每个面上的孔的方向、大小、设计、位置和美观度可以变化，并且可以设计成形成在几何玩具的每个面上可以是相同或不同的多个图案。

图5示出几何玩具的内部物体的不同视图。视图a和c分别显示具有点和条纹图案的内部立方体的两个面。可以显示儿童感兴趣的任何图像，例如但不限于几何图案、形状、颜色以及可识别的物体、动物或人的图像。视图b是镜子，可以选择在内部玩具的一侧。所示的内部物体可以由硬塑料制成，并且还可以可选地是摇铃，其在内部包括一个或更多个物体或铃或其他发生器，以在摇动时产生声音。

图6是内部摇铃物体的构造的透视图。如图所示，摇铃立方体由两个u形件构成，每个u形件均包括三个与内部闩锁机构成直角连接的方形面，以将形成的立方体保持在一起。可以使用合适的粘合剂将镜特征件24a、24b添加到内部物体的侧面。

图7是显示表面特征的立方体玩具的一个角的特写视图。所示的角顶14是所描述的几何玩具的一个角顶。节块22从几何玩具的边缘突出，以提供表面趣味以及质地以供婴儿抓握、咀嚼或啃咬。可以将其他表面特征(诸如压痕、条纹、节块、凹陷和唇)集成到硅树脂模具中。边缘轮廓也是可变的(如图9和10所示)，外边缘的形状和纹理可以磨牙。

图8是具有l形角部轮廓的几何玩具的构造的透视图和平面图。如图所示，五面硅树脂笼状件模制有单独模制的单面盖体。示出盖体可装配到面敞口盒子中的大概接缝位置。顶部面36和玩具本体34的配合表面是在接缝32处接合的平面。在构造过程中，玩具本体34的敞口面围绕顶部面36对准，以完全围绕顶部面36的直径接合顶部面36和玩具本体34上的配合表面以形成配合接头。玩具本体的其他面可以进一步用看起来像接缝32的线纹理化以隐藏接缝的位置。配合接头可以用适当的粘合剂进一步固定。

图9是具有方形角部侧柱轮廓和榫舌和凹槽配合接头的几何玩具的结构的透视图和平面图。五面硅树脂笼状玩具本体34模制有单面盖式顶部面36，该顶部面36单独模制有延伸边缘。延伸边缘为榫舌和凹槽配合接头30提供了额外的支撑。示出盖体装配到面敞口盒子中的大致接缝32位置。榫舌在此处示出为盖的边缘的特征，而凹槽示出为五面体立方体笼状件的敞口面的内部边缘的特征，但是应当理解，也可以构造相反的结构，榫舌在盒子上和凹槽在盖体上。当将盖体装配在五面体立方体盒子的敞口面内时，盒子敞口将被拉伸，使得盖体上的榫舌可位于笼状件敞口的凹槽内。优选使用粘合剂将两个件进一步固定在配合接头30中。榫舌和凹槽可以是围绕盖的圆周和笼状件的敞口边缘延伸的单个榫舌和凹槽，或者可以包括围绕每个件的圆周在配合位置定位的多个榫舌和凹槽接头。也可以使用其他配合接头，包括但不限于多个榫舌和凹槽接头(指状接头)，以及其他榫钉、花键或榫卯接头，其中配合面之前上的突起牢固地装配到相应配合面上的孔中。还可以想到，配合边缘可以各自具有孔或小孔以插入优选地也由硅树脂制成的接合销或块，接合销或块可使用粘合剂进一步粘附。然而，优选的是，配合或连接特征是具有硅树脂笼状件的整体结构，以防止可能会造成窒息危险的小的未附接件的潜在问题。通过在边缘圆周上的配合表面，可以隐藏接缝，并且玩具的内部边缘上可以粘有任何胶水或粘合剂。在敞口盒子和盖体的配合边缘之间形成的配合接头就像拼图一样，只能通过拉伸硅树脂来对准，当硅树脂松弛到其正常形状时，硅树脂提供强度。

图10是具有下斜且球状的侧柱轮廓和榫舌和凹槽配合接头30的几何玩具的结构的透视图和平面图。与图9中所示的方形角部凹槽配合接头相比，这种下斜且球状的侧柱轮廓更圆，并为婴儿和儿童提供了不同的手指和嘴巴感觉，使其可以持握和咀嚼。

图11是几何玩具的各种可能的几何形状的透视图。几何玩具可以是任何几何实体形状。几何实体的非限制性示例包括圆柱体、圆锥体、矩形框、长方体、三角棱镜、八面体、十二面体、等面体、立方体、半球或半球体、圆锥体、四面体、基于三角形的金字塔、基于正方形的金字塔、平顶金字塔、五边形金字塔和六边形金字塔。几何玩具的一个或更多个角顶也可以被截头。

所描述的几何玩具还可以具有用于彼此附接的装置。一个或更多个边缘、面和/或角顶上的吸力元件、节块和对准的压痕、配合突起和孔以及细长突起和配合的压痕均可用于提供可逆的附接位置，以支持两个或更多几何玩具的堆叠或临时附接。硅树脂的高摩擦特性进一步实现了元件的配合和堆叠，并防止一个硅树脂玩具相对于另一个或相对于表面的滑动。连接器部件可以进一步在几何玩具的内部的一部分上，使得两个几何玩具可以可释放地连接。这些可以包括可配合的特征，例如互补的销和孔。这些互补特征的摩擦配合可以使幼儿能够固定但可释放地连接。可选地，也可以将几何玩具与夹子、接头、钩、夹具或连接器环一起提供，以可逆地将两个或多个几何玩具固定在一起，或将一个或更多个几何玩具可释放地附接到另一个玩具或一件婴儿用品上，例如高脚椅、婴儿车、婴儿床、汽车座椅或游乐设施。可以提供包括具有相邻孔或连接区域的其他附件，其可以被放置在几何玩具上的各种位置或方向上。各个年龄段的用户都可以使用本几何玩具安全地构建各种轻型结构。这些结构既可以是独立的，多个玩具彼此平衡，也可以通过连接器部件连接，该连接器部件可以附接或集成到几何玩具的骨架结构中，也可以与玩具骨架中附接和移除。多种玩具也可以通过其角顶永久连接，并以2、3、4或更多的链出售。特别地，两个几何玩具可以通过边缘或角顶上的相应孔连接，以使玩具被链接。几何玩具可以进一步具有一个或更多个特征以将玩具可释放地固定到诸如吸力元件的表面。当几何玩具由可变形材料制成时，尤其是在带有平坦或平铺表面的浴缸或游泳池中玩耍时，诸如凹痕的整体表面特征可以用作吸引元件。玩具可以是任何颜色或颜色的组合。

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均指示了本发明所属领域的技术人员的技术水平，并且通过引用并入本文。这样描述了本发明，很明显，可以以许多方式改变本发明。这样的变型不应被认为是背离本发明的范围，并且对于本领域的技术人员显而易见的是，所有这样的修改旨在被包括在所附权利要求的范围内。