JPH0375188B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、立方八面体５段回転式組合せ玩具に
関する。本発明は、正三角形８面と正方形６面と
からなる立方八面体の各辺を２等分した立方八面
体回転式組合せ玩具（実開昭58−133392号）の各
辺の分割数を２等分から３等分に増やしたもの
で、内殻に立方八面体組合せ玩具と全く同様な機
構を有し、立方八面体の正三角形の面の表面を加
工してこの表面上に円弧状軌道を設け、この円弧
状軌道上を立方八面体の正三角形８面と平行でか
つ正三角形の各辺を３等分して９個の正三角形に
分割された面が回転できるようにしたものであ
る。本発明は、９つに分割された正方形の面を有
するが、その回転機構の構造上、その中心の正方
形を欠き、この正方形部分の窓を通して内部の構
造を見ることができる。このように、本発明によ
る立体回転式パズルは、立方八面体の内殻部と外
殻部が独立して動く二重構造を持つと共に、正三
角形の面の中心にある回転中心軸のまわりに回転
する回転集合体が立方八面体に比較して２段多い
ため、回転する正三角形面の面の数が立方八面体
に比較して８個多くなり、極めて複雑な動きをし
て大変変化に富んだものとなつている。

次に図面を参照して本発明の立方八面体５段回
転式組合せ玩具（以下「立方八面体５段パズル」
という。）を説明する。第１図Ａに立方八面体５
段パズル１の平面図を、第１図Ｂにはその側面図
を示す。立方八面体は、立方体を各辺の中点で結
ぶ線でその８つの角を切断してできた多面体であ
る。したがつて、切断された立方体の各面上には
正方形の面が、立方体の角を切断したところには
正三角形の面が形成される。立方八面体は、この
ようにして、８つの正三角形の面と６つの正方形
の面が第１図Ａに示すように交互に配置された多
面体である。立方八面体５段パズル１の外形は、
立方八面体の各辺の３等分線によつて６つの正方
形の面がそれぞれ９分割され、８つの正三角形の
面がそれぞれ９分割された表面を持つている。９
分割された３つの正三角形の面は、その各々の中
心に±120°ずつの回転操作を行なう回転中心軸２
を有する。この回転中心軸２のまわりには、第１
図Ｃに示すように立方八面体５段パズルの各辺を
３等分することによつて生じた摺動回転面３が回
転中心軸２の垂直に生じ、この結果、第１図Ａ，
Ｂに示すように軸Ｙを回転軸とした場合、第１段
回転集合体４を中心としてＹの上下方向に第２段
回転集合体５及び第３段回転集合体６が立方八面
体５段パズルの中心を反転対称の中心とし第１図
Ｃのように積み重なり、合計５段の立方八面体５
段パズル１を形成する。立方八面体５段パズル１
の中心部７には１個の中心体８が存在し、これは
立方八面体５段パズル１の芯になつている（第１
図Ｄ参照）。

中心体８は、第２図に示すように、正八面体の
６つの頂点のまわりを円弧状に切り取つてできた
凸状面９をそれぞれの面に備えた正八面体からな
る。前記それぞれの凸状面９の中心にはボルトな
ど回転中心軸２をねじ込むためのねじ穴１０が設
けられている。

回転中心体１１は、第３図Ａに示すように、正
三角錐台の３つの側面１２に円弧状溝１３を備え
た傘型をしている。また、正三角錐台の底面１４
の中心にはボルトなど回転中心軸２の取付け穴１
５が設けられている（第３図Ａ，Ｂ参照）。

第１段回転集合体４の中心において中心体８
は、その１つの凸状面９を上面に、この上面を反
転対称位置に移した凸状面９を下面になるような
配置をとり、中心体８の側面には３つの凸状面９
と３つの凸状面９を反転対称位置に移した３つの
凸状面９を持つ（第１図Ｄ、第２図参照）。

中心体８の側面の６つの凸状面９にはそれぞれ
６個の回転中心体１１が接続し、第１図のＸ−Ｘ
矢視方向の断面（第８図）に示すようにボルトな
どの回転中心軸２によつて中心体８の凸状面９と
前記の回転中心体１１の底面１４が接続し且つ中
心体８の内部に向かつて凸状面９に垂直に設けら
れたねじ穴１０に軸２６がねじ込まれ、さらに回
転中心体１１の底面１４の取り付け穴１５中心を
回転中心軸２の中心に一致させて回転できるよう
に軸２６で結合している。

内部可動体１６は第１図Ｄに示すように第１段
回転集合体４の中心体８の側面に取り付けられた
お互いに隣接する回転中心体１１間の６個の間隙
および中心体８の上面おび下面上に結合する回転
中心体１１と中心体８の側面に取り付けられた回
転中心体１１との間の６個の間隙を占有する立体
であり、第４図に示すように２つの等脚台形１７
がそれぞれの上辺を共有して面角約70.5°で交わ
り、等脚台形１７のそれぞれの面上には上辺１８
を弦とする円弧状溝１９と下辺２０を弦とする円
弧状突起２１を有し、面角約70.5°で交わる台形
の等脚辺が作る正三角形２２を両側面に有し、前
記２つの等脚台形のそれぞれの下辺と両側面の正
三角形２２のそれぞれの底辺とからなる長方形底
面２３が鏡映面になつているような鏡面対称を有
する。

第１図Ｄに示すように、回転中心体１１と内部
可動体１６とは１つの前記回転中心体１１の３つ
の側面１２にそれぞれ設けられた円弧状溝１３に
沿つて該内部可動体１６の円弧状突起２１が円滑
に摺動できるようにはめ合い結合している。これ
により１個の回転中心体１１のまわりに３個の内
部可動体１６が結合して一体となつて中心体８の
回転中心軸２のまわりに回転する第１段および第
２段回転集合体内部２４，２５を形成している。

中心体８に備えられた凸状面９と回転中心体１
１の底面１４とにはそれぞれボール２７と該ボー
ルを受ける凹み２８が設けられている。また内部
可動体裏面１７と回転中心体１１の３つの側面１
２との接触面上にもそれぞれボールと該ボールを
受ける凹みを設けてもよい。このようなクリツク
ストツプ機構によつて第１段および第２段回転集
合体内部２４，２５を120°毎に正しく位置決めす
ることができる。第１段および第２段回転集合体
内部２４，２５が回転中心軸２のまわりに回転す
る際、内部可動体１６の円弧状突起２１が中心体
８の正八面体の頂点に接触しないようにこの頂点
のまわりを円弧状に切り取つてある。この結果、
中心体８の８つのそれぞれの面上には凸状面９が
形成されている（第２図参照）。

第１段および第２段回転集合体内部２４，２５
は中心体８の８つの回転中心軸２上で等価であり
且つどの２個の第１段および第２段回転集合体内
部２４，２５もお互いに１個の内部可動体１６を
共有して回転中心軸２のまわりに取り付けられて
いる。このようにしてそれぞれの第１段および第
２段回転集合体内部２４，２５は独立して回転中
心軸２のまわりを回転することができる（第１図
Ｄ，Ｅ，Ｆ参照）。

三角形可動体３０は、第５図Ａ，Ｂ，Ｃに示す
ように、回転中心体１１と相似な立体を、その上
面の正三角形の１つの頂点３１においてこの点頂
の対辺を含む三角錐台の側面５８に平行に切断
し、かつ三角錐台の底面３３には該側面と接する
側に円弧状突起３４を有する。

内部可動体１６と三角形可動体３０とは内部可
動体１６の円弧状溝１９に沿つて三角形可動体３
０の底面３３の円弧状突起３４が摺動できるよう
にはめ合い結合し一体となつて回転中心軸２のま
わりに回転しかつ内部可動体１６と独立に回転中
心軸２のまわりに回転し、これにより第１段回転
集合体辺中央部６０、第２段回転集合体周辺部６
１および第３段回転集合体中央部６２を形成す
る。

辺中央可動体３６は、第６図Ａ，Ｂに示すよう
に側面が２つの菱形３７と１つの正方形３８、上
面と下面が正三角形３９で囲まれた傾斜三角柱か
らなり、かつ菱形３７の面上には２つの菱形が接
する辺４０と正三角形と菱形が接する辺４１のな
す角が鈍角になつている角４２に円弧状突起４３
を有する。

辺中央可動体３６と三角形可動体３０とは三角
形可動体３０の切断された三角錐台側面４４に設
けられた円弧状溝４５に沿つて辺中央可動体３６
の円弧状突起４３が摺動できるようにはめ合い結
合し、これにより第１段回転集合体辺中央部６
０、第２段回転集合体周辺部６１および第３段回
転集体中央部６２を形成する。

角可動体４６は、第７図に示すようにその表面
は１つの頂点４７を共有して面角90°で相対する
２つの正方形４８と面角約109.5°で相対する２つ
の正三角形４９からなる（第７図Ａ参照）。また、
裏面は２つの正方形４８の１つの頂点４７の対角
点である。２つの頂点５０を結ぶ辺５１を共有
し、面角約109.5°で相対する２つの等脚台形５２
からなり、この辺５１を弦として対称に円弧状突
起５３を備えている（第７図Ｂ参照）。２つの正
三角形４９はそれぞれ立方八面体５段パズル１の
９つに分割された正三角形の面の３つの頂点部５
５を占有する３つの正三角形のうちの１つに相当
し（第１図Ａ，Ｂ参照）。２つの正方形４８はそ
れぞれ立方八面体５段パズル１の９つに分割され
た正方形の面の４つの頂点部５４を占有する４つ
の正方形のいちの１つに相当する。したがつて、
角可動体４６は立方八面体５段パズル１の12個の
頂点の隅角部５７を占有する立体である。

角可動体４６と三角形可動体３０とは三角形可
動体の切断されない三角錐台側面５８に設けられ
た円弧状溝５９に沿つて角可動体４６の円弧状突
起５３が円滑に摺動できるようにはめ 合い結合し、これにより第１段回転集合体４の隅
頂点角部５７および第３段回転集合体６の正三角
形の頂点隅角部５７を形成する。

このようにして、１個の中心体８、６個の回転
中心体１１、６個の内部可動体１６、12個の三角
形可動体３０、６個の角可動体４６および12個の
辺中央可動体３６が第１段回転集合体４を、１個
の回転中心体１１、３個の内部可動体１６、３個
の三角形可動体３０および６個の辺中央可動体３
６が第２段回転集合体５を、３個の三角形可動体
３０、３個の辺中央可動体３６および３個の角可
動体４６が第３段回転集合体６を形成し、前記第
２段回転集合体５、第３段回転集合体６はそれぞ
れ回転中心軸２のまわりを独立にあるいは一体と
なつて回転し、これらの回転集合体４，５，６は
中心体の８個の回転中心軸２上で等価でありかつ
独立して回転中心軸２のまわりに回転し、任意の
１つの回転中心軸２のまわりでは第１段回転集合
体４（第１図Ｄ）の上に第２段回転集合体５の裏
面（第１図Ｅ）が接続し、さらに第２段回転集合
体５の表面（第１図Ｆ）の上に第３段回転集合体
６の裏面（第１図Ｇ）が接続し、第３段回転集合
体６の表面（第１図Ｈ）は立方八面体５段パズル
１の８つの正三角形の面の１つになつている。こ
のように第１段回転集合体４を中心に第２段、第
３段回転集合体５，６が上下に反転対称になつて
合計５段の回転集合体を構成する。

本発明の実施例は外形が立方八面体であるが、
角可動体４６の表面４８，４９、辺中央可動体３
６の表面３８，３９および三角形可動体３０の表
面５７を加工変形することにより球体等いかなる
外形にも構成することが可能である。

本発明は立体回転式パズルとして開発されたも
のである。立方八面体の各面の色を同じにしてこ
の色を前述の回転機構によつてばらばらにしてか
ら元に戻すというパズルであるが、従来の立体パ
ズルが表面のみの色合わせに限られていたのに対
し本立体パズルはその機構上から表面と内部面の
二重構造による色合わせという極めて複雑で変化
に富んだ特色を持つている。また色合わせに限ら
ず、絵合わせ、文字合わせおよび数合わせ等変化
に富んだ応用も可能である。更に色合わせを行な
う際に行なう回転操作は群を作り数学的群論の問
題としても大変興味深いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の立方八面体５段回転式組合
せ玩具の平面図であり、第１図Ｂはその側面図で
ある。第１図Ｃは第２段、第３段回転集合体が回
転したところを示す。第１図Ｄは第１段回転集合
体を示す。第１図Ｅは第２段回転集合体裏面を、
第１図Ｆはその表面を示す。第１図Ｇは第３段回
転集合体裏面を、第１図Ｈはその表面を示す。第
２図は中心体を示す斜視図である、第３図Ａは回
転中心体の上面を示す斜視図であり、第３図Ｂは
その底面を示す斜視図である。第４図は内部可動
体を示す斜視図である。第５図Ａは三角形可動体
を示す斜視図であり。第５図Ｂはその表面を示す
斜視図であり、第５図Ｃはその裏面を示す斜視図
である。第６図Ａは辺中央可動体の表面を示す斜
視図であり、第６図Ｂはその裏面を示す斜視図で
ある。第７図Ａは角可動体の表面を示す斜視図で
あり、第７図Ｂはその裏面を示す斜視図である。
第８図は第１図ＡのＸ−Ｘ矢視方向の断面で示す
側面図である。 図中の符号、１……立方八面体５段パズル、２
……回転中心軸、３……摺動回転面、４……第１
段回転集合体、５……第２段回転集合体、６……
第３段回転集合体、７……中心部、８……中心
体、９……凸状面、１０……ねじ穴、１１……回
転中心体、１２……正三角錐台の３つの側面、１
３……円弧状溝、１４……正三角錐台の底面、１
５……回転中心軸の取付穴、１６……内部可動
体、１７……等脚台形、１８……等脚台形の上
辺、１９……円弧状溝、２０……等脚台形の下
辺、２１……円弧状突起、２２……正三角形、２
３……長方形底面、２４……第１段回転集合体内
部、２５……第２段回転集合体内部、２６……
軸、２７……ボール、２８……凹み、３０……三
角形可動体、３１……頂点、３２……切断面、３
３……底面、３４……円弧状突起、３６……辺中
央可動体、３７……菱形、３８……正方形、３９
……正三角形、４０……２つの菱形が接する辺、
４１……正三角形と菱形が接する辺、４２……
角、４３……円弧状突起、４４……切断された三
角錐台側面、４５……切断された側面の円弧状
溝、４６……角可動体、４７……１つの頂点、４
８……２つの正方形、４９……２つの正三角形、
５０……２つの頂点、５１……辺、５２……２つ
の等脚台形、５３……円弧状突起、５４……正方
形の４つの頂点部、５５……正三角形の３つの頂
点部、５６……立方八面体の12個の頂点、５７…
…三角形可動体の上面、５８……切断されない三
角錐台の側面、５９……切断されない側面に設け
られた円弧状溝、６０……第１段回転集合体辺中
央部、６１……第２段回転集合体辺周部、６２…
…第３段回転集合体中央部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正八面体の各面を備えてなる１個の中心体：
   正三角錐台からなり、この正三角錐台の３つの側
   面にそれぞれ円弧状の溝を有する８個の回転中心
   体：２つの等脚台形がそれぞれの上辺を共有して
   面角約70.5°で交わり、前記等脚台形のそれぞれ
   の面上には前記上辺を弦とする円弧状溝と下辺を
   弦とする円弧状突起を有し、前記面角約70.5°で
   交わる台形の等脚辺が作る正三角形を両側面に有
   し、前記２つの等脚台形のそれぞれの下辺と、両
   側面の前記正三角形のそれぞれの底辺とからなる
   長方形底面が鏡映面になつているような鏡面対象
   を有する12個の内部可動体：前記回転中心体と相
   似な立体を、その上面の正三角形の１つの頂点に
   おいて、該頂点の対辺を含む前記三角錐台の側面
   に平行に切断し、かつ前記三角錐台の底面には前
   記側面と接する側に円弧状突起を有する24個の三
   角形可動体：側面が２つの菱形と１つの正方形、
   上面と下面が正三角形で囲まれた傾斜三角柱から
   なり、かつ菱形の面上には、２つの菱形が接する
   辺と、正三角形と菱形が接する辺のなす角が鈍角
   になつている隅に円弧状突起を有する24個の辺中
   央可動体：及び表面が１つの頂点を共有して面角
   90°で相対する２つの正方形と面角約109.5°で相対
   する２つの正三角形とからなり、裏面が前記２つ
   の正方形の前記１つの頂点の対角点である２つの
   頂点を結ぶ辺を共有し、前記辺を底辺として面角
   約109.5°で相対する２つの等脚台形からなり、こ
   の辺を弦として対称に円弧状突起を有してなる12
   個の角可動体を備え、 前記中心体と前記回転中心体とは、該中心体の
   各面（正八面体の８つの面に備えられた凸状面）
   と前記回転中心体の底面とが接しかつ該中心体の
   各面の回転中心軸のまわりに前記中心体の回転中
   心軸に一致させて回転できるように結合し、 前記回転中心体と前記内部可動体とは、該回転
   中心体の前記円弧状溝に沿つて前記内部可動体の
   前記円弧状突起が摺動できるようにはめ合い結合
   し、これにより１個の回転中心体のまわりに３個
   の内部可動体が結合して一体となつて前記中心体
   の回転中心軸のまわりに回転する第１段及び第２
   段回転集合体内部を形成し、 前記内部可動体と前記三角形可動体とは、前記
   内部可動体の前記円弧状溝に沿つて該三角形可動
   体の底面の円弧状突起が摺動できるようにはめ合
   い結合し、１個の内部可動体の表面（前記長方形
   鏡映面に対称な円弧状溝を有する前記等脚台形の
   面）に２個の三角形可動体が結合して内部可動体
   と共に一体となつて前記回転中心軸のまわりに回
   転しかつ該内部可動体と独立に該回転中心軸のま
   わりに回転しこれにより第２段及び第３段回転集
   合体内部を形成し、 前記三角形可動体と前記角可動体とは、該三角
   形可動体の切断されない三角錐台側面に設けられ
   た前記円弧状溝に沿つて前記角可動体の円弧状突
   起が摺動できるようにはめ合い結合し、これによ
   り第１段及び第３段回転集合体外部を形成し、 前記三角形可動体と前記辺中央可動体とは、該
   三角形可動体の切断された三角錐台側面に設けら
   れた前記円弧状溝に沿つて前記辺中央可動体の円
   弧状突起が摺動できるようにはめ合い結合し、こ
   れにより第１段、第２段及び第３段回転集合体中
   央部を形成し、 このようにして、 １個の前記中心体、３個の前記回転中心体、６
   個の前記内部可動体、12個の前記三角形可動体、
   ６個の前記角可動体及び個の前記辺中央可動体が
   第１段回転集合体を、 １個の前記回転中心体、３個の前記内部可動
   体、３個の前記三角形可動体及び６個の前記辺中
   央可動体が第２段回転集合体を、 ３個の前記三角形可動体、３個の前記辺中央可
   動体及び３個の前記角可動体が第３段回転集合体
   を形成し、 前記第２段回転集合体、第３段回転集合体は、
   それぞれが前記回転中心軸のまわりを独立して或
   いはそれらが一体となつて回転し、これらの回転
   集合体は前記中心体の８個の回転中心軸上で等価
   でありかつ独立して前記回転中心軸のまわりに回
   転し、任意の１つの回転中心軸のまわりでは前記
   第１段回転集合体を中心に前記第２段、第３段回
   転集合体が上下に反転対称になつて、合計５段の
   回転集合体を構成することを特徴とする立方八面
   体５段回転式組合せ玩具。 ２ 前記中心体と前記回転中心体とがボルトで回
   転できるように結合されている特許請求の範囲第
   １項に記載の立方八面体５段回転式組合せ玩具。 ３ 前記回転集合体が前記回転中心軸のまわりに
   回転する際、前記内部可動体の前記円弧状突起が
   前記中心体の正八面体の頂点と衝突しないように
   該頂点のまわりを円弧状に切り取つてできた凸状
   面を前記中心体の各面上に備えてなる特許請求の
   範囲第１項に記載の立方八面体５段回転式組合せ
   玩具。 ４ 前記角可動体の円弧状突起を備えた裏面と前
   記三角形可動体の切断されない側面との接触面上
   及び又は前記辺中央可動体の前記円弧状突起を備
   えた菱形面と三角形可動体の切断された側面との
   接触面上にクリツクストツプ機構を設けてなる特
   許請求の範囲第１項記載の立方八面体５段回転式
   組合せ玩具。 ５ 前記第２段回転集合体が前記回転中心軸のま
   わりで回転する際、前記辺中央可動体の円弧状突
   起が前記内部可動体表面と前記側面が作る頂点と
   衝突しないように該頂点のまわりに円弧状に切り
   取つてできた円弧状溝を前記内部可動体の前記各
   頂点に備えてなる特許請求の範囲第１項記載の立
   方八面体５段回転式組合せ玩具。 ６ 前記の結合において回転中心軸であるボルト
   が前記の中心体の内部にねじ込まれて固定されて
   おり、前記ボルトによつて前記回転中心体に取り
   付けられている特許請求の範囲第２項記載の立方
   八面体５段回転式組合せ玩具。 ７ 前記のクリツクストツプ機構においてボール
   が前記回転中心体の３つの側面に、またこれを受
   ける凹みが前記可動体の裏面に設けられており、
   前記のボールが前記中心体の凸状面上に、またこ
   れを受ける凹みが前記回転中心体の底面に設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の立方八面体
   ５段回転式組合せ玩具。