ES2935559A1 - Rompecabezas tridimensional mecánico - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un rompecabezas tridimensional mecánico que comprende un conjunto de piezas mecánicamente conectadas entre sí conformando un cubo que presenta dos tipos de superficies de giro. Por una parte, dos planos paralelos a cada par de caras, cortando así cada lateral en tres secciones diferentes permitiendo rotaciones mínimas de cada una de estas secciones, respecto a las otras, de 90 grados sexagesimales entre dos configuraciones con forma de cubo del rompecabezas. Por otra, presenta superficies de cortes esféricas con centro en cada uno de los vértices del cubo, dando lugar a rotaciones mínimas de las esquinas del cubo de 120 grados sexagesimales entre dos configuraciones con forma de cubo del rompecabezas, consiguiendo así que ninguna pieza externa del rompecabezas permanezca estática en una posición fija.
Description
DESCRIPCIÓN
Rompecabezas tridimensional mecánico
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se encuentra dentro del campo de la ingeniería del diseño industrial y desarrollo de productos destinados al ocio, más en concreto en el sector de los rompecabezas dotados de elementos móviles relacionados entre sí.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Aunque los orígenes de los rompecabezas se pueden situar más de dos milenios atrás en el tiempo con la aparición del «Ostomachion» (D.J. Darling. (2004). The universal book of mathematics: from Abracadabra to Zeno's paradoxes, pág. 188), para hablar de los rompecabezas dotados de elementos móviles hay que ir a finales del siglo XIX con la invención de «El Juego del 15» (W.W. Rouse Ball. (1920). Mathematical recreations and esays, págs. 224-227), un puzle mecánico en dos dimensiones.
Sin embargo, no es hasta las últimas décadas del siglo XX cuando aparecen los primeros rompecabezas tridimensionales y las primeras patentes asociadas. Entre las primeras solicitudes de patente se pueden destacar a título enunciativo y no limitativo:
• US3655201A: «Pattern forming puzzle and method with pieces rotatable in groups»
• GB1344259A: «Amusement Device»
• JPS5346833A: «Die Type Rotating Combination Toy»
• BE887875Q: «Jouet Logique Spatial»
Esta última patente, conocida comercialmente como «Cubo de Rubik», es la que mayor fama ha dado a este tipo de rompecabezas y consiste en veintiséis piezas cúbicas dispuestas alrededor de un núcleo, formando un cubo mayor de dimensiones 3x3x3, y permutables entre sí, a excepción de las piezas centrales de las caras, que siempre ocupan el mismo lugar. Esta invención dio un gran impulso a los rompecabezas cúbicos con una forma constante, es decir, aquellos donde la importancia de la resolución no reside en su geometría.
Surgen, a partir de este, nuevas propuestas, teniendo especial relevancia aquellas en las que se aumenta el número de piezas por cara, apareciendo así cubos de 4x4x4, 5x5x5 y superiores. Se pueden añadir a estos rompecabezas mencionados otros puzles regulares con otras geometrías, como tetraedros, octaedros o dodecaedros, entre otros.
Sin embargo, centrando la visión en los hexaedros regulares, es en los últimos años cuando han tenido un especial auge aquellos que implementan nuevos mallados externos o superficies de corte, como en el «Super Ivy Cube» (M. Lodge. (s.f.). Super Ivy (QiYi Mofangge). Twisty Puzzles. https://twistypuzzles.com/cgi-bin/puzzle.cgi?pkey=8828) con superficies esféricas, o nuevas formas de mover las piezas, como en el «Gear Cube» (A. Nortmann, L. Cuthbert. (s.f.). Even Less Gears. Twisty Puzzles. https://www.twistypuzzles.com/cgi-bin/puzzle.cgi?pkey=2474), que introduce engranajes.
Con todo esto, son dos los principales antecedentes a la invención que se presenta. Por un lado, se encuentra el «Dreidel 3x3x3» (Devan. (s.f.). Dreidel 3x3x3. Twisty Puzzles. https://twistypuzzles.com/cgi-bin/puzzle.cgi?pkey=4957), un hexaedro que combina los giros clásicos de un cubo 3x3x3 tradicional con giros alrededor de las esquinas, siguiendo superficies de corte esféricas con un radio igual a un tercio de la distancia diagonal de la cara, haciendo que este corte no llegue a tocar la pieza central de las caras.
Por otro lado, se encuentra el «Grilles Cube II» ((s.f.). Grilles Cube II. Twisty Puzzles. https://twistypuzzles.com/cgi-bin/puzzle.cgi?pkey=6789), un rompecabezas cúbico que, al igual que el anterior, combina giros clásicos de un 3x3x3 con giros alrededor de las esquinas. En este caso las esferas de corte alrededor de las esquinas presentan un radio ligeramente superior a la mitad de la distancia lateral del cubo, lo que hace que afecte a la pieza central de las caras.
Como se puede apreciar en ambos antecedentes en todo momento las piezas centrales de las caras ocupan la misma posición, teniendo así a la hora de resolver el rompecabezas una referencia constante que facilita tanto la resolución como el diseño técnico de los puzles.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención consiste en un rompecabezas tridimensional mecánico enfocado a las personas experimentadas en este tipo de puzles. Su fin es presentar un nuevo reto innovador y complejo al que los usuarios no se hayan enfrentado antes. Las superficies de corte o mallado externo definidos para esta invención, que definen la principal innovación de la propuesta, presentan una combinación hasta el momento inexistente que, además, permite no tener ninguna pieza fija, lo que suponen un mayor punto de complejidad de la resolución del rompecabezas de la invención.
Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un rompecabezas tridimensional mecánico con forma de cubo, definiendo el rompecabezas un primer eje imaginario de rotación, un segundo eje imaginario de rotación y un tercer eje imaginario de rotación;
comprendiendo el primer eje imaginario dos centros de caras opuestas del rompecabezas rotables entorno al primer eje, comprendiendo el segundo eje imaginario dos centros de caras opuestas del rompecabezas rotables entorno al segundo eje y comprendiendo el tercer eje imaginario dos centros de caras opuestas del rompecabezas rotables entorno al tercer eje; siendo el primer eje imaginario perpendicular al segundo eje imaginario y al tercer eje imaginario, y siendo el segundo eje imaginario perpendicular al tercer eje imaginario.
El rompecabezas objeto de la invención define un mallado externo o superficies de corte, comprendiendo el mallado externo seis cuadrados, siendo cada uno de los cuadrados paralelo a cada una de las caras del rompecabezas. En un ejemplo de realización, cada uno de los cuadrados está a una distancia igual a un tercio de la longitud de una arista del rompecabezas con respecto a la cara paralela al cuadrado. Cada cuadrado define una superficie plana de deslizamiento. El mallado externo comprende cuatro cuartos de circunferencia en cada una de las caras del rompecabezas, estando los cuartos de circunferencia centrados en vértices del rompecabezas de manera que los cuartos de circunferencia definen ocho porciones del rompecabezas. Los cuartos de circunferencia son arcos de circunferencia de noventa grados sexagesimales. En un ejemplo de realización cada uno de los cuartos de circunferencia tiene un radio igual a cinco sextos de la longitud de una arista del rompecabezas. Cada una de las ocho porciones del rompecabezas está delimitada por tres de los cuartos de circunferencia, siendo el centro de los tres cuartos de circunferencia el mismo vértice del rompecabezas, estando extremos de los tres cuartos de circunferencia unidos en aristas del rompecabezas y definiendo los tres cuartos de circunferencia una superficie de deslizamiento con forma de porción de superficie de esfera. Cada una de las porciones del rompecabezas es rotativa en torno a un eje imaginario que comprende una diagonal del rompecabezas que pasa por el vértice del rompecabezas contenido en la porción del rompecabezas. Cada una de las ocho porciones del rompecabezas rotables entorno a las diagonales del rompecabezas comprende cada uno de los ocho vértices del rompecabezas. De esta manera, ninguna de las ocho porciones comprende más de un vértice del rompecabezas.
El rompecabezas comprende piezas externas machihembradas rotativas en torno a los ejes imaginarios mediante deslizamiento por las superficies de deslizamiento. El rompecabezas comprende siete tipos de piezas externas machihembradas con una forma diferente. Los siete tipos de piezas externas machihembradas definen la forma de cubo del rompecabezas y las superficies en las que se produce el deslizamiento en las rotaciones. Las piezas externas machihembradas comprenden:
- seis piezas de centros de caras del rompecabezas,
- veinticuatro piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas,
- doce piezas de centros de aristas del rompecabezas,
- cuarenta y ocho piezas de unión entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas y las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas,
- ocho piezas de vértices del rompecabezas,
- veinticuatro piezas de unión entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas y las piezas de vértices del rompecabezas, y
- veinticuatro piezas contiguas a las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas.
De este modo, el rompecabezas está configurado para permitir la rotación de las caras del rompecabezas entorno al primer, segundo y tercer ejes imaginarios y para permitir la rotación de porciones del rompecabezas entorno a las diagonales del rompecabezas. De este modo el rompecabezas de la invención no fija la posición de ninguna de las piezas externas machihembradas.
La configuración del rompecabezas permite rotaciones mínimas de noventa grados sexagesimales entorno al primer, segundo y tercer eje entre posiciones estables consecutivas de todas las piezas del rompecabezas. La configuración del rompecabezas permite rotaciones mínimas de ciento veinte grados sexagesimales entorno a las diagonales del rompecabezas entre posiciones estables consecutivas de todas las piezas del rompecabezas. Una rotación de menos de noventa o de menos de ciento veinte grados, según corresponda, o sus múltiplos, no permite pasar de una posición estable a otra posición estable y haría que las superficies de corte no estuvieran alineadas y, por lo tanto, el rompecabezas estaría bloqueado.
En algunas realizaciones, el rompecabezas comprende un núcleo central de soporte de las piezas externas machihembradas, comprendiendo el núcleo central una pieza interior, comprendiendo la pieza interior un primer orificio y un segundo orificio centrados en el primer eje, un tercer orificio y un cuarto orificio centrados en el segundo eje y un quinto orificio y un sexto orificio centrados en el tercer eje; comprendiendo el núcleo central una porción de esfera que cubre la pieza interior. Adicionalmente, la porción de esfera del núcleo central comprende tres piezas con un contorno cuadrado, una pieza con dos extensiones formando una V y dos piezas con forma de L. El núcleo comprende seis tornillos acoplados a los orificios y seis muelles; estando cada una de las tres piezas, la pieza con dos extensiones y las dos piezas
con forma de L acopladas a uno de los orificios mediante uno de los seis tornillos y uno de los seis muelles. El núcleo central comprende ocho piezas intermedias; estando las ocho piezas de vértices unidas a la porción de esfera del núcleo central mediante las ocho piezas intermedias, teniendo cada una de las piezas intermedias una dirección radial de la porción de esfera del núcleo central; estando cada una de las piezas intermedias unida a la porción de esfera del núcleo central mediante un tornillo y un muelle.
Una alternativa a la utilización a una unión mecánica roscada sería una unión mecánica simple que permitiera el giro o el empleo de un sistema de imanes sustituyendo muelles y tornillos capaces de generar la tensión requerida para mantener las piezas unidas.
La porción interior del núcleo central está configurada parar permitir las rotaciones de noventa grados sexagesimales alrededor de las caras del rompecabezas, de manera similar a otros rompecabezas tridimensionales mecánicos conocidos en el estado de la técnica. La porción interior está formada por la pieza interior donde por medio de tornillos y muelles se unen otras piezas que tienen una posición fija con libertad de giro y que mantienen sujetas el resto de piezas de la porción inferior del núcleo.
La porción intermedia del núcleo central está configurada para permitir las rotaciones de ciento veinte grados sexagesimales entorno a los ejes diagonales del rompecabezas. Para ello, las piezas intermedias están unidas a esquinas de la porción interior del núcleo central mediante tornillos y muelles de manera que las porciones intermedias pueden rotar con respecto a la porción interior del núcleo y permiten la sujeción de todas las piezas externas machihembradas que conforman el cubo definido por el rompecabezas.
En algunas realizaciones, el rompecabezas comprende un sistema auxiliar mecánico para reducir la energía requerida para rotar las piezas externas machihembradas y aumentar la estabilidad de posiciones estables de las piezas externas machihembradas del rompecabezas. Por ejemplo, el sistema puede ser un conjunto de muelle y esfera, de tal manera que en una pieza exista uno de estos conjuntos, donde la esfera se encuentra ligeramente fuera de la pieza y es empujada por el muelle hacia el exterior de la pieza, mientras que en la pieza adyacente hay una pequeña incisión, también con forma esférica, donde las esfera completaría el giro.
En algunas realizaciones, el rompecabezas comprende un sistema auxiliar magnético para reducir la energía requerida para rotar las piezas externas machihembradas y aumentar la estabilidad de las posiciones estables de las piezas externas machihembradas del rompecabezas. Por ejemplo, en dos piezas adyacentes se colocan imanes con polos opuestos siendo estos los que, al acercarse, se atraigan completando el giro.
Estas realizaciones constituyen una forma particular de soportar las piezas externas machihembradas y de permitir la rotación entorno a los siete ejes imaginarios.
En algunas realizaciones, el rompecabezas comprende una marca en cada una de las piezas externas machihembradas para marcar el estado de resolución del rompecabezas, siendo la marca visible desde el exterior del rompecabezas. Las marcas pueden ser, por ejemplo, pegatinas, dibujos o piezas adicionales.
Por lo tanto, el conjunto de todo lo anterior establece la principal innovación de la invención en la combinación de las rotaciones de las piezas y, en especial, de las superficies de corte o mallado externo, inexistente hasta el momento. Esta combinación, que viene marcada por las piezas externas machihembradas que ayudan y guían al usuario a la hora de reconocer cuáles son los movimientos permitidos, se sustenta sobre el núcleo central que permite mantener en todo momento un mecanismo en equilibrio, formando un único conjunto estable donde todas sus piezas están perfectamente integradas y sin riesgo de que el rompecabezas se desmonte gracias a las formas de las piezas.
Los diferentes aspectos y realizaciones de la invención definidos anteriormente pueden combinarse entre sí, siempre que sean mutuamente compatibles.
Las ventajas y características adicionales de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y se señalarán particularmente en las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con ejemplos de realizaciones prácticas de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de dibujos en el que, con carácter ilustrativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva superior de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva superior del rompecabezas de la figura 1 en el que la cara superior del rompecabezas se ha rotado 45° con respecto a la posición de la cara superior en la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva superior del rompecabezas de la figura 1 en el que una porción del rompecabezas se ha rotado 60° con respecto a la posición de la porción en la figura 1.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva superior de una pieza interior de un núcleo central del rompecabezas de la figura 1.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva superior de una porción de un núcleo central del rompecabezas de la figura 1.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva superior parcialmente explosionada de un núcleo central del rompecabezas de la figura 1.
La figura 7 muestra una sección del rompecabezas de la figura 1 por un plano paralelo a una de las caras del cubo definido por el rompecabezas, pasando el plano por el centro del cubo.
La figura 8 muestra una de las veinticuatro piezas contiguas a las piezas contiguas a las piezas de centros de caras de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La figura 9 muestra una de las veinticuatro piezas de unión entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas y las piezas de vértices de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La figura 10 muestra una de las doce piezas de centros de aristas de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La figura 11 muestra una de las cuarenta y ocho piezas de unión entre las piezas de centros de aristas de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención y las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas.
La figura 12 muestra una de las seis piezas de centros de caras de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La figura 13 muestra una de las veinticuatro piezas contiguas a las piezas de centros de caras de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La figura 14 muestra una de las ocho piezas de vértices de un rompecabezas de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra un rompecabezas 1 tridimensional mecánico de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. El rompecabezas 1 tiene forma de cubo. El rompecabezas 1 permite rotaciones entorno a siete ejes imaginarios. En concreto permite rotación entorno a un primer eje 2 imaginario, entorno a un segundo eje 3 imaginario, entorno a un tercer eje 4 imaginario y entorno a ejes imaginarios que comprenden cada una de las diagonales del
rompecabezas 1, como por ejemplo la diagonal 9 ilustrada en la figura 3. Las diagonales del rompecabezas 1 son rectas que comprenden dos vértices opuestos del rompecabezas 1 y el centro del rompecabezas 1.
Tal como se ilustra en la figura 1, el primer eje 2 es perpendicular al segundo eje 3 y al tercer eje 4. El segundo eje 3 es perpendicular al tercer eje 4.
La figura 1 muestra una flecha en el primer eje 2, apuntando la flecha en un sentido que va desde una cara inferior del rompecabezas 1 hacia una cara superior del rompecabezas 1. La figura 1 muestra una flecha en el segundo eje 3, apuntando la flecha en un sentido que va desde una cara izquierda del rompecabezas 1 hacia una cara derecha del rompecabezas 1. La figura 1 muestra una flecha en el tercer eje 4, apuntando la flecha en un sentido que va desde una cara posterior del rompecabezas 1 hacia una cara anterior del rompecabezas 1.
Continuando con la figura 1, el rompecabezas 1 define un mallado externo. El mallado externo comprende seis cuadrados 51,52, 53, 54, 55, 56 y veinticuatro cuartos de circunferencia. En concreto, el mallado externo comprende cuatro cuartos de circunferencia en cada cara del rompecabezas 1. La figura 1 muestra los cuartos de circunferencia de las caras superior, derecha y anterior del rompecabezas 1. Entre otros, muestra los cuartos de circunferencia 61, 62, 63, 64 de la cara anterior del rompecabezas 1. Cada uno de los seis cuadrados 51, 52, 53, 54, 55, 56 es paralelo a una cara del rompecabezas 1 y está a una distancia D (ilustrada en la figura 3) de dicha cara, que en el ejemplo de realización es igual a un tercio de una longitud L de una arista del rompecabezas 1, es decir:
donde:
L: es la longitud de una arista del rompecabezas 1;
D: es una distancia entre un cuadrado del mallado externo y la cara del rompecabezas 1 paralela a dicho cuadrado más cercana a dicho cuadrado.
La figura 1 no muestra la cara inferior ni la cara izquierda ni la cara posterior del rompecabezas.
El mallado externo tiene la misma forma en todas las caras del rompecabezas 1.
El rompecabezas 1 comprende siete tipos de piezas externas machihembradas entre sí. Estos siete tipos de piezas externas son:
1. Seis piezas de centros de caras 13.a del rompecabezas 1;
2. Veinticuatro piezas contiguas 13.b a las piezas de centros de caras del rompecabezas 1, teniendo cada cara del rompecabezas 1 cuatro de las veinticuatro piezas contiguas 13.b;
3. Doce piezas de centros de aristas 12.a del rompecabezas 1, estando cada una de las doce piezas de centros de aristas 12.a en una arista diferente del rompecabezas 1;
4. Cuarenta y ocho piezas de unión 12.b entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas 1 y las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas 1, teniendo cada cara del rompecabezas 1 ocho de las cuarenta y ocho piezas de unión 12.b. Las piezas de unión 12.b tienen la misma forma, pero habiendo aplicado una simetría. Por lo tanto, existen veinticuatro piezas de unión 12.b de un tipo y otras veinticuatro piezas simétricas, no siendo intercambiables entre sí.
5. Ocho piezas de vértices 11.a del rompecabezas 1;
6. Veinticuatro piezas de unión 11.c entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas 1 y las piezas de vértices del rompecabezas 1, teniendo cada arista del rompecabezas 1 dos de las veinticuatro piezas de unión 11.c;
7. Veinticuatro piezas contiguas 11.b a las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas 1, teniendo cada cara del rompecabezas 1 cuatro piezas contiguas de las veinticuatro piezas contiguas 11.b.
El rompecabezas 1 comprende un primer conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre el cuadrado 52 y la cara superior del rompecabezas 1. El rompecabezas 1 comprende un segundo conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre el cuadrado 51 y el cuadrado 52. El rompecabezas 1 comprende un tercer conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre la cara inferior del rompecabezas 1 y el cuadrado 51. Tal como se ilustra en la figura 2, el rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del primer conjunto entorno al primer eje 2 con respecto al segundo conjunto y al tercer conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación se produzca mediante un deslizamiento del primer conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 52. Del mismo modo, el rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del segundo conjunto entorno al primer eje 2 con respecto al primer conjunto y al tercer conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación del segundo conjunto se produzca mediante un deslizamiento del segundo conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 52 y en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 51. Del mismo modo, el rompecabezas 1 está
configurado para permitir la rotación del tercer conjunto entorno al primer eje 2 con respecto al primer conjunto y al segundo conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación del tercer conjunto se produzca mediante un deslizamiento del tercer conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 51.
El rompecabezas 1 comprende un cuarto conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre el cuadrado 55 y la cara derecha del rompecabezas 1. El rompecabezas 1 comprende un quinto conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre el cuadrado 56 y el cuadrado 55. El rompecabezas 1 comprende un sexto conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre la cara izquierda del rompecabezas 1 y el cuadrado 56. El rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del cuarto conjunto entorno al segundo eje 3 con respecto al quinto conjunto y al sexto conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación se produzca mediante un deslizamiento del cuarto conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 55. Del mismo modo, el rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del quinto conjunto entorno al segundo eje 3 con respecto al cuarto conjunto y al sexto conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación del quinto conjunto se produzca mediante un deslizamiento del quinto conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 55 y en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 56. Del mismo modo, el rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del sexto conjunto entorno al segundo eje 3 con respecto al cuarto conjunto y al quinto conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación del sexto conjunto se produzca mediante un deslizamiento del sexto conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 56.
El rompecabezas 1 comprende un séptimo conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre el cuadrado 54 y la cara anterior del rompecabezas 1. El rompecabezas 1 comprende un octavo conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre el cuadrado 53 y el cuadrado 54. El rompecabezas 1 comprende un noveno conjunto de piezas externas machihembradas ubicadas entre la cara posterior del rompecabezas 1 y el cuadrado 53. El rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del séptimo conjunto entorno al tercer eje 4 con respecto al octavo conjunto y al noveno conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación se produzca mediante un deslizamiento del séptimo conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 54. Del mismo modo, el rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del octavo conjunto entorno al tercer eje 4 con respecto al séptimo conjunto y al noveno conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación del octavo conjunto se produzca
mediante un deslizamiento del octavo conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 54 y en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 53. Del mismo modo, el rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación del noveno conjunto entorno al tercer eje 4 con respecto al séptimo conjunto y al octavo conjunto. El rompecabezas 1 está configurado para que esta rotación del noveno conjunto se produzca mediante un deslizamiento del noveno conjunto en una superficie plana de deslizamiento que comprende el cuadrado 53.
El rompecabezas 1 comprende ocho porciones configuradas para rotar entorno a las diagonales del rompecabezas 1. Cada una de las ocho porciones comprende un vértice diferente del rompecabezas 1 y puede rotar entorno a la diagonal del rompecabezas 1 que comprende dicho vértice. La figura 3 ilustra la rotación de una de las ocho porciones, en concreto de la porción 7 con el vértice 8, en torno a la diagonal 9 del rompecabezas 1. El rompecabezas 1 está configurado para permitir la rotación de la porción 7 mediante deslizamiento de la porción 7 en una superficie de deslizamiento con forma de porción de superficie de esfera 30. La superficie de deslizamiento con forma de porción de superficie de esfera 30 está delimitada por tres cuartos de circunferencia centrados en el vértice 8. En el ejemplo de realización mostrado el radio es igual a cinco sextos de la longitud de una arista del rompecabezas 1:
5
* = T L
donde:
R: es el radio de los cuartos de circunferencia;
L: es la longitud de una arista del rompecabezas 1.
Más concretamente, al ser cuartos de circunferencia que se cortan entre sí generan cincuenta porciones si se considera el cubo completo y trece si solamente se considera de una de las caras del cubo.
La porción 7 mostrada en las figuras comprende las piezas externas machihembradas del rompecabezas 1 separadas del vértice 8 por una distancia inferior a cinco sextos de la longitud de una arista del rompecabezas 1. En concreto, cada una de las ocho porciones comprende tres de las seis piezas de centros de caras 13.a, nueve de las veinticuatro piezas contiguas 13.b a las piezas de centros de caras del rompecabezas 1, tres de las doce piezas de centros de aristas 12.a del rompecabezas 1, dieciocho de las cuarenta y ocho piezas de unión 12.b entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas 1 y las piezas contiguas a las piezas
de centros de caras del rompecabezas 1, una de las ocho piezas de vértices 11.a del rompecabezas 1, seis de las veinticuatro piezas de unión 11.c entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas 1 y las piezas de vértices del rompecabezas 1 y nueve de las veinticuatro piezas contiguas 11.b a las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas 1.
Si bien se ha ilustrado y descrito la rotación de una sola de las ocho porciones del rompecabezas 1 rotables en torno a una diagonal del rompecabezas 1, la rotación de las otras porciones con respecto a la diagonal de su vértice es similar.
La figura 6 muestra un núcleo central 20 del rompecabezas 1. El núcleo central 20 contribuye a soportar las piezas externas machihembradas y a habilitar la rotación entorno a los ejes imaginarios. El núcleo central 20 comprende una pieza interior 10 ilustrada en la figura 4. La pieza interior 10 comprende seis orificios 32 roscables a un tornillo. Tal como se ilustra en la figura 4, los orificios están centrados en el primer eje 2, el segundo eje 3 y el tercer eje 4.
La pieza interior 10 es rígida de manera que la posición relativa de uno de los orificios 32 con respecto al resto de los orificios 32 es constante. Dicho de otro modo, la pieza interior 10 está configurada para mantener la posición relativa de uno de los orificios 32 con respecto al resto de los orificios 32 constante en las rotaciones entorno a los ejes imaginarios.
La figura 5 muestra una porción del núcleo central 20 parcialmente explosionada. Esta porción comprende la pieza interior 10 y otras piezas del núcleo central 20. Estas otras piezas forman parte de una porción de esfera que cubre la pieza interior 10. En concreto estas otras piezas son tres piezas con un contorno cuadrado 2.a, una pieza con dos extensiones formando una V 2.b y dos piezas con forma de L 2.c, 2.d. En el ejemplo de realización mostrado, cada una de estas otras piezas está unida a la pieza interior 10 mediante un tornillo 21 y un muelle 22. El tornillo 21 está roscado al respectivo orificio 32. Un extremo del muelle 22 está apoyado en la pieza de la porción de esfera y el otro extremo del muelle 22 está poyado en la cabeza del tornillo 21. De este modo, la unión mediante el tornillo 21 y el muelle 22 permite un movimiento de la pieza de la porción de esfera con respecto a la pieza interior 10. Este movimiento es en la dirección del tornillo 21. Para causar este movimiento hay que vencer la fuerza elástica del muelle 22 correspondiente.
Las piezas con un contorno cuadrado 2.a tienen libertad de giro. Tanto las piezas con dos extensiones formando una V 2.b y las piezas con forma de L 2.c no tienen dicha libertad de giro por los requisitos de diseño. Estas últimas piezas 2.b y 2.c proporcionan al rompecabezas más flexibilidad pudiendo permitir ser ligeramente forzado sin romperse. Sin embargo, se pueden considerar junto al núcleo central 20 como un elemento rígido.
A continuación, a modo de ejemplo de realización concreto, se describe la unión entre la pieza con forma de L 2.c y la pieza interior 10 haciendo referencia a la figura 5. El tornillo 21 está introducido en un orificio 32 de la pieza con forma de L 2.c y el tornillo 21 está roscado al orificio 32. Un extremo del muelle 22 está apoyado en una base de un orificio de la pieza con forma de L 2.c. El otro extremo del muelle 22 está apoyado en la cabeza del tornillo 21. De este modo, al presionar la pieza con forma de L 2.c hacia la pieza interior 10 o en sentido contrario, la pieza con forma de L 2.c se desplaza en la dirección del tornillo 21. Al dejar de ejercer esta presión, el muelle 22 devuelve la pieza con forma de L 2.c a su posición de equilibrio.
La figura 6 muestra un ejemplo de realización del núcleo central 20 parcialmente explosionado. El núcleo central 20 comprende ocho piezas intermedias 23 y ocho bases 26 de piezas intermedias. Cada pieza intermedia 23 está unida a una base 26 de pieza intermedia mediante un tornillo 24 y un muelle 25. El tornillo 24 está roscado a la base 26 de pieza intermedia. Un extremo del muelle 25 está apoyado en la cabeza del tornillo 24. El otro extremo del muelle 25 está apoyado en la pieza intermedia 23. Esta unión mediante el muelle 25 y el tornillo 24 permite que la pieza intermedia 23 se mueva en la dirección del tornillo 24 hacia la base 26 y en sentido contrario a la base 26 al vencer la tensión del muelle 25. Esta unión mediante el muelle 25 y el tornillo 24 permite que la pieza intermedia 23 rote con respecto a la base 26 y por ello, rote con respecto a la porción de esfera del núcleo central 20. La base 26 permanece en la misma ubicación con respecto a la pieza interior 10 en las rotaciones entorno a los ejes imaginarios del rompecabezas 1. La base 26 de la pieza intermedia 23 comprende una porción entre la porción de esfera del núcleo central 20 y la pieza interior 10. La porción de esfera del núcleo central 20 comprende piezas 27 de unión entre las tres piezas con un contorno cuadrado 2.a, la pieza con dos extensiones 2.b y las dos piezas con forma de L 2.c, 2.d.
Cada una de las ocho piezas de vértices 11.a está unida a un extremo de la pieza intermedia 23 opuesto al extremo de la pieza intermedia 23 unido a la base 26. Por ejemplo, tal como se ilustra en la figura 14, cada una de las ocho piezas de vértices 11.a puede comprender tres pines. Estos pines están configurados para introducirse en tres orificios de una pieza intermedia 23, teniendo los orificios una forma complementaria a la forma de los tres pines.
Tal como se ilustra en la figura 7, cada una de las doce piezas de centros de aristas 12.a encaja con dos de las seis piezas de centros de caras 13.a. Tal como se ilustra en la figura 7, las doce piezas de centros de aristas 12.a y las seis piezas de centros de caras 13.a están en contacto con la superficie externa de la porción de esfera del núcleo central 20.
El mallado externo puede tener dimensiones diferentes de modo que se obtenga un rompecabezas similar con las mismas piezas con una ligera variación. Por ejemplo, se puede modificar el valor del radio de los cuartos de circunferencia, de modo que varía el tamaño de las piezas. También se podría modificar la distancia entre las mallas de corte planas, variando entonces también el tamaño de las piezas.
Claims (7)
1. Rompecabezas (1) tridimensional mecánico, con forma de cubo, definiendo el rompecabezas (1) un primer eje (2) imaginario de rotación, un segundo eje (3) imaginario de rotación y un tercer eje (4) imaginario de rotación; comprendiendo el primer eje (2) imaginario dos centros de caras opuestas del rompecabezas (1) rotables entorno al primer eje (2), comprendiendo el segundo eje (3) imaginario dos centros de caras opuestas del rompecabezas (1) rotables entorno al segundo eje (3) y comprendiendo el tercer eje (4) imaginario dos centros de caras opuestas del rompecabezas (1) rotables entorno al tercer eje (4); siendo el primer eje (2) imaginario perpendicular al segundo eje (3) imaginario y al tercer eje (4) imaginario, y siendo el segundo eje (3) imaginario perpendicular al tercer eje (4) imaginario; definiendo el rompecabezas (1) un mallado externo, comprendiendo el mallado externo seis cuadrados (51,52, 53, 54, 55, 56), siendo cada uno de los cuadrados (51,52, 53, 54, 55, 56) paralelo a cada una de las caras del rompecabezas (1), definiendo cada cuadrado una superficie plana (31) de deslizamiento; estando el rompecabezas (1) caracterizado por que el mallado externo comprende cuatro cuartos de circunferencia (61,62, 63, 64) en cada una de las caras del rompecabezas (1), estando los cuartos de circunferencia (61, 62, 63, 64) centrados en vértices del rompecabezas (1) de manera que los cuartos de circunferencia definen ocho porciones del rompecabezas (1), estando cada una de las ocho porciones del rompecabezas (1) delimitada por tres de los cuartos de circunferencia, siendo el centro de los tres cuartos de circunferencia el mismo vértice (8) del rompecabezas (1), estando extremos de los tres cuartos de circunferencia unidos en aristas del rompecabezas (1) y definiendo los tres cuartos de circunferencia una superficie de deslizamiento con forma de porción de superficie de esfera (30); siendo cada una de las porciones del rompecabezas (1) rotables entorno a un eje imaginario que comprende una diagonal (9) del rompecabezas (1) que pasa por el vértice (8) del rompecabezas (1) contenido en la porción (7) del rompecabezas (1); comprendiendo el rompecabezas (1) piezas externas machihembradas de manera que las piezas externas machihembradas son rotables entorno a los ejes imaginarios mediante deslizamiento por las superficies de deslizamiento; comprendiendo las piezas externas machihembradas seis piezas de centros de caras (13.a) del rompecabezas (1), veinticuatro piezas contiguas (13.b) a las piezas de centros de caras del rompecabezas (1), doce piezas de centros de aristas (12.a) del rompecabezas (1), cuarenta y ocho piezas de unión (12.b) entre las piezas de centros
de aristas del rompecabezas (1) y las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas (1), ocho piezas de vértices (11.a) del rompecabezas (1), veinticuatro piezas de unión (11.c) entre las piezas de centros de aristas del rompecabezas (1) y las piezas de vértices del rompecabezas (1) y veinticuatro piezas contiguas (11.b) a las piezas contiguas a las piezas de centros de caras del rompecabezas (1).
2. El rompecabezas (1) tridimensional mecánico, de la reivindicación 1, estando cada uno de los cuadrados (51,52, 53, 54, 55, 56) a una distancia igual a un tercio de la longitud de una arista del rompecabezas (1) con respecto a la cara paralela al cuadrado.
3. El rompecabezas (1) tridimensional mecánico, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo cada uno de los cuatro cuartos de circunferencia (61,62, 63, 64) en cada una de las caras del rompecabezas (1) un radio igual a cinco sextos de la longitud de una arista del rompecabezas (1),
4. El rompecabezas (1) tridimensional mecánico, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el rompecabezas (1) un núcleo central (20) de soporte de las piezas externas machihembradas, comprendiendo el núcleo central (20) una pieza interior (10), comprendiendo la pieza interior (10) un primer orificio y un segundo orificio centrados en el primer eje (2), un tercer orificio y un cuarto orificio centrados en el segundo eje (3) y un quinto orificio y un sexto orificio centrados en el tercer eje
(4); comprendiendo el núcleo central (20) una porción de esfera que cubre la pieza interior (10); comprendiendo la porción de esfera del núcleo central (20) tres piezas con un contorno cuadrado (2.a), una pieza con dos extensiones formando una V (2.b) y dos piezas con forma de L (2.c, 2.d); comprendiendo el núcleo seis tornillos (21) acoplados a los orificios y seis muelles (22); estando cada una de las tres piezas (2.a), la pieza con dos extensiones (2.b) y las dos piezas con forma de L (2.c, 2.d) acopladas a uno de los orificios mediante uno de los seis tornillos (21) y uno de los seis muelles (22); comprendiendo el núcleo central (20) ocho piezas intermedias (23); estando las ocho piezas de vértices (11.a) unidas a la porción de esfera del núcleo central (20) mediante las ocho piezas intermedias (23), teniendo cada una de las piezas intermedias (23) una dirección radial de la porción de esfera del núcleo central (20); estando cada una de las piezas intermedias (23) unida a la porción de esfera del núcleo central (20) mediante un tornillo (24) y un muelle (25).
5. El rompecabezas (1) tridimensional mecánico, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el rompecabezas (1) un sistema auxiliar mecánico para reducir la energía requerida para rotar las piezas externas machihembradas y aumentar la estabilidad de posiciones estables de las piezas externas machihembradas del rompecabezas (1).
6. El rompecabezas (1) tridimensional mecánico, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el rompecabezas (1) un sistema auxiliar magnético para reducir la energía requerida para rotar las piezas externas machihembradas y aumentar la estabilidad de las posiciones estables de las piezas externas machihembradas del rompecabezas (1).
7. El rompecabezas (1) tridimensional mecánico, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el rompecabezas (1) una marca en cada una de las piezas externas machihembradas para marcar el estado de resolución del rompecabezas (1), siendo la marca visible desde el exterior del rompecabezas (1).
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