以密度堆叠的积木系统及其方法与流程

本发明属于益智教具的技术领域，尤指利用以同种类的4个单元体以相等面的连接面所构成数个不重复造型的造型积木，藉以训练用户逻辑思考以多种组合方式堆叠出默认的目标体。

背景技术：

幼儿童于成长过程的环境中，其中为使其认知能力、逻辑思考能力、概念形成能力与创造力等，家长通常会选购各种益智教具作为辅助，一般最常被应用的益智教具莫过于积木；目前市售积木的相关商品，以各积木的结构大致能分为组接、磁吸、堆叠…等。以相同类型的产品而言，其中以堆叠的积木结构为市售的主流，其原因在于除了积木结构简单，无太多复杂的零组件及规则，能有助于幼儿童训练前述的各项能力。

市售商品经改良后，推出能堆叠特定造型并附有解答本的积木套组，该套组中的特殊造型，依解答本的步骤必能堆叠出一样的答案，但对于解答本的答案若详加研究后，得以发现其题目解答或积木造型，都是以两者间相互迁就所设计出的。

例如美国专利US3945645A，该案内容中共有8种以四个球体(Fig.3～10a)构成的装配件、以及1种以3个球体(如Fig.2、2a)构成的装配件，该底座堆叠的金字塔作品共需35个球体，然而，前述8种装配件只能拼出32个，剩余的3个球体则构成前述3个球体的装配件，藉以满足35个球体的条件，由此可见，各装配件未有完整连贯的设计，而是以填补方式来满足作品的需要球体数量。美国专利US3974849A，该案共有18种实施例，分别都系由1种基本形状，以不同数量构成数个平面形状，再配合相对应可供镶嵌的底座成为一组实施例，该平面形状的构成数量非常混乱，无法从中拆解出任合构成法则或相关模式，可见各平面形状都是为了题目得以 解答，而去调整各平面形状。美国专利US5301953A，该案最小为1种基本几何形状，配合以倍数形成数种片体，藉由投掷骰子来决定消除对方并填充底座来进行游戏，该案以平面进行游戏，且变量有形状构成的倍数、以及掷骰的点数，使得各片体的构成与游戏方式过于复杂及变化，虽有特定规则但其应用于平面游戏中较为适当，若改以立体呈现，未必能完整实施。美国专利US8480449B2，该案亦是以金字塔造型透过基本单元所构成，其最底层为底座设计，相对应的玩具块分别由8种由5个基本单元、以及4种由4个基本单元构成，当中的各实施例配合特定角度限制进行连结，但各玩具块仍是由不同数量的基本单元所构成。

综上所述，可见各案的整体构件毫无规则，且为了题目解答及造型设计能对应，而强制调整各构件数量，使构成的基本单元由1至数个不等；也造成题目解答的造型亦有特别限制；因此，更限制住了幼儿童各项能力的发展，故有必要改善前述积木的问题点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明以密度堆叠的积木系统及其方法，其主要在于数个默认的目标体，是由用户由数个不重复的造型积木中选取，透过该造型积木以至少一种以上的相互堆叠方式所构成，而该造型积木是由同种类的4个单元体以相等面积的链接面所连结构成。

且本发明的积木系统具有以下特点：

1、等量性：不重复的造型积木均由4个同外型、体积的单元体所构成。

2、一致性：各造型积木的外型不重复，但各单元体是以相同面积的连结面，以垂直、水平或垂直配合水平所连结构成。

3、完整性：由该堆叠体中所取得的4连体构成的造型积木，能绝对兼容于该目标体中。

藉此，由撷取不重复的造型积木中，加以选择符合相对应该目标体的造型积木，达成用户逻辑思考的训练，能以至少一种以上的组合方式组成默认的目标体，使本发明有别于先前习用拼装风格的积木结构，更能应用于各种不同外型的单元体。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的正方体的目标体立体图；

图2为本发明的链接面以最大密度连接示意图；

图2A为本发明的链接面非最大密度连接示意图；

图3为本发明的正方体的堆叠图；

图3A为本发明的正方体的造型积木示意图；

图4为本发明的正方体造型积木A1～A8立体图；

图5为本发明的目标体的堆叠示意图；

图5A为本发明的目标体的堆叠示意图；

图5B为本发明的目标体的堆叠示意图；

图6为本发明的目标体的数种实施示意图；

图7为本发明的圆球体的堆叠体立体图；

图7A为本发明的圆球体造型积木B1～B8立体图；

图7B为本发明的圆球体造型积木B9～B16立体图；

图7C为本发明的圆球体造型积木B17～B25立体图；

图8为本发明的平行直角三角体的堆叠体立体图；

图8A为本发明的平行直角三角体造型积木C1～C10立体图；

图8B为本发明的平行直角三角体造型积木C11～C20立体图；

图8C为本发明的平行直角三角体造型积木C21～C28立体图；

图9为本发明的对称直角三角体的堆叠体立体图；

图9A为本发明的对称直角三角体造型积木D1～D10立体图；

图9B为本发明的对称直角三角体造型积木D11～D20立体图；

图9C为本发明的对称直角三角体造型积木D21～D25立体图；

图10为本发明的正三角体的堆叠体立体图；

图10A为本发明的正三角体造型积木E1～E8立体图；

图10B为本发明的正三角体造型积木E9～E13立体图；

图11为本发明的六角体的堆叠体立体图；

图11A为发明的之六角体造型积木F1～F8立体图；

图11B为本发明的六角体造型积木F9～F16立体图；

图11C为本发明的六角体造型积木F17～F23立体图；

图12为本发明的四角锥体的堆叠体立体图；

图12A为本发明的四角锥体造型积木G1～G5立体图；

图12B为本发明的四角锥体造型积木G6～G10立体图。

上图中标记：

1、目标体 501～508、正方体造型积木A1～A8

11、堆叠体 601～625、圆球体造型积木B1～B25

2、造型积木 701～728、平行直角三角体造型积木C1～C28

3、单元体 801～825、直角三角体造型积木D1～D25

3’、积木体 901～913、正三角体造型积木E1～E13

4、连结面 1001～1023、六角体造型积木F1～F23

4’、连结面 1101～1110、四角锥体造型积木G1～G10

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

通常根据本发明，该最佳的可行实施例，并配合附图详细说明后，可以增加对本发明的了解；请参阅如图1～12B所示，本发明为一种以密度堆叠的积木系统及其方法，该积木系统主要是由一堆叠体11透过同种类的单元体3构成，该同种类系指该外型、体积为相同，该单元体3与另一单元体3之间的相接处，具有相等面积的连结面4，该连结面4的堆叠方式，是采用最大密度的一种方式；数个造型积木2，则由数量4个的单元体3从该堆叠体11中撷取不重复的造型所构成，而各单元体3之间为水平、垂直或水平与垂直所连结组成；默认的数个目标体1由用户从数个造型积木2中选取，藉该造型积木2以至少一种以上的组合方式所相互堆叠构成。

详细而言，一种密度堆叠的积木方法：(a)先以同种类的数个单元体3， 各单元体3之间相接的连结面4，以相等面积的堆叠方式，使其密度呈最大，得以构成稳固的一堆叠体11，使各单元体3具有一致性。(b)选以数量4个的单元体3构成一组，从该堆叠体11中取出数种造型积木2，让该造型积木2具有等量性。(c)透过取出不重复造型的数种造型积木2，进而训练使用者思考以至少一种以上的组合方式组成目标体1，且该单元体3能应用于不同种类的外型上，使目标体1具有完整性，得以兼容相对应的各造型积木2。

本发明第1实施例，请参阅如图1所示的堆叠体11，为一个由4x4x4单元体3所构成的一正立方体，总计共64个单元体3，采用前述密度最大的堆叠方式，配合正立方体进行说明，各单元体3的连结面积为相等，且各正立方体的形状与体积皆为相等，以此进行堆叠，能让各单元体2之间的空隙为最小，也是密度最大的堆叠方式。

请参阅如图2所示，当一单元体3与另一单元体3进行连结时，若以前述限制条件同形状、同体积、且连结面4需完全接触相等，第2图系为符合前述条件所构成；如第2A图，当单元体3’与单元体3’链接时可见该连结面4与连结面4’并未完全接触，将导致堆叠出来的密度并非为最大，且于多数量单元体3’堆叠后，并无法同图1如此稳固、以及维持美观的外部造型。

请参阅如图3～6所示，图3是由正立方体堆叠构成的一堆叠体11，该堆叠体11采用最大密度的堆叠手段，从该堆叠体11中，得以撷取固定数量的单元体3来构成复数个造型积木2，而本实施例选定数量为4个，该造型积木2如图3A～4所示，分别为正方体造型积木A1～A8(501～508)共8种，若所选定撷取数量较大的单元体3时，该堆叠体11就必需要扩展组合数量；而图5所示，该图是由正方体造型积木A4(504)、A5(505)、A7(507)、A8(508)构成最下层，并且欠缺2个单元体3，再由正方体造型积木A5(505)、A6(506)、A7(507)堆叠于最下层上方，再请参阅如图5A所示，依5A(1)堆叠正方体造型积木A2(502)、5A(2)堆叠正方体造型积木A1(501)、5A(3)堆叠正方体造型积木A3(503)、5A(4)堆叠正方体造型积木A2(502)、5A(5)堆叠正方体造型积木A7(507)；再请参阅如图5B所示，依5B(6)堆叠正方体 造型积木A1(501)、5B(7)堆叠正方体造型积木A7(507)、5B(8)堆叠正方体造型积木A4(504)、5B(9)堆叠正方体造型积木A4(504)，至此，构成如5B(10)图中所示。

且于本实施例中，全部正方体造型积木A1～A8(501～508)皆有使用，得以摆脱常用结构因题目所限定的特殊堆叠解答，此处所述特殊堆叠解答例如：若4X4X4＝64个单元体(3)，本发明需以16个4连单元体(3)堆叠；而常用结构可能会有以2、3、4、5、6…等多连体的设计，导致需预先选取非4连体积木，再配合4连体积木才能解答题目。

再请参阅如图6所示，其中举例有8种程度难易不同的目标体1，对应前述的8种正方体造型积木A1～A8(501～508)，藉此训炼用户逻辑思考以至少一种以上的组合方式组成该目标体1。若以第6图中全部的目标体1而言，除了第(1)种能使用正方体造型积木A8(508)外，第(2)～(8)种都无法使用，因为目标体1未有相符堆叠数的造型积木2；综上所述，可见本发明于构成目标体1时，所使用的造型积木2都为4连体设计，有别于常用结构因题目或造型混乱配合所设计的造型，且各目标体1具有至少一种以上的组合方式，得以强化训练用户的逻辑思考能力，可见采用密度最大的堆叠方式所创建的积木系统，能够具有等量性、一致性、完整性以及丰富多样的组接形态。

本发明第2实施例，如图7所示堆叠呈锥体的堆叠体11，由底部向上共4层，各层数量分别为10、6、3、1个，总计共20个呈圆球体的单元体3，采以密度最大的堆叠方式所堆叠构成；从该锥体中开始取出以数量4个的圆球体，如图7A～7C所示，共可撷取出共25种造型皆不相同的圆球体造型积木B1～B25(601～625)。

本发明第3实施例，如图8所示堆叠呈平行四边体的堆叠体11，由底部向上共6层，各层为8个单元体3，总计共48个呈平行直角三角体的单元体3，该堆叠体11同为密度最大的堆叠方式构成；如图8A～8C所示，共可撷取出共28种造型皆不相同的平行直角三角体造型积木C1～C28(701～728)。

本发明第4实施例，如图9所示堆叠呈平行四边体的堆叠体11，由底 部向上共6层，各层为8个单元体3，总计共48个呈对称直角三角体的单元体3，该堆叠体11同为密度最大的堆叠方式构成；如图9A～9C所示，共可撷取出共25种造型皆不相同的对称直角三角体造型积D1～D25(801～825)。

本发明第5实施例，如图10所示堆叠呈三角体的堆叠体11，单层具有9个单元体3，共有6层，总计共36个呈正三角体的单元体3，该堆叠体11同为密度最大的堆叠方式构成，如图10A～10B所示，共可撷取出13种造型皆不相同的正三角体造型积木E1～E13(901～913)。

本发明第6实施例，如图11所示堆叠呈六角体的堆叠体11，单层具有7个单元体3，共有4层，总计共28个呈正六角体的单元体3，该堆叠体11同为密度最大的堆叠方式构成，如图11A～11C所示，共可撷取出共23种造型皆不相同的正六角体造型积木F1～F23(1001～1023)。

本发明第7实施例，如图12所示堆叠呈正立方体的堆叠体11，单层具有16个单元体3，共有2层，总计共32个呈四角锥体的单元体3，该堆叠体11同为密度最大的堆叠方式构成，如图12A～12B所示，共可撷取出共10种造型皆不相同的四角锥体造型积木G1～G10(1101～1110)。

上述的第2～7实施例，其图标中的各堆叠体11除了能从中取出不重复的造型积木2外，各堆叠体11也能应用当成目标体1，并无强制限定，故请参阅第1实施例应能清楚明了，不再多加赘述。

综上所述，本发明以密度堆叠的积木系统及其方法，当中以7种不同单元体3的实施例，各不同的单元体3以密度最大的堆叠方式所堆叠而成的堆叠体11，并以同种类、同连结面、同数量条件进行撷取，其构成的各造型积木2皆为立体且不重复，再加以配合具丰富变化的目标体1，训练用户逻辑思考能力，相较于单纯对应解答设计的市售积木组，本发明积木系统的组接形态，更具有丰富多样的变化性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。