一套连环转动的连接结构体系与应用的制作方法

1.本技术提出一套物块相连互转的连环连接结构体系，特别是一系列连环连接结构，结合新理念新材料新工 艺而创新物物连接方式并形成体系，可应用于玩具拼图、模型构建、办公文具、家居用品、展示装饰等领 域和智慧创新营造等场景。


背景技术：

2.本技术的提出者作为超媒体(hypermedia)信息管理系统技术领域始于1990年的探索研究者， 曾就此撰写硕士论文，2000年代提出和构建广义的硬件软件之外之中之上的第三件[超件 (hyperware)]创新知识体系，长期实践探索信息化、知识化、网络化、关系化和品牌化的五 化融合创新并提供面向高端人才的创新顾问服务，2015年起沉淀探索，着手探究人本智慧的 可视化、产品化、体系化、集群化和生态化，致力于通过超链接创新实现知识产品与智慧体 系的构建和呈现，本技术即为其中一项物物连接结构体系与系列实体产品的原创构建，探索 通过实体产品融合知识内容和挖掘智慧内涵构成三次元的创新体系。
[0003]
此套连环连接结构体系自2015年起创作，2018年采用弹性和刚性合适的新材料注塑生产样 品，一直持续测试体验和改进优化，现已品牌化命名为“超连环hyperspark”体系与多子品 牌系列，可应用于玩具拼图、模型构建、办公文具、家居用品、展示装饰等领域和智慧创新 营造等场景。
[0004][0005]


技术实现要素：

[0006]
本技术提出一种物块相连形成连环转动的连接结构，每物块在头尾两端具有两个同构的连接节点单元，其 中物块基础造型为长方型等厚度的薄块体(以下简称为“直块”)，直块可设计为不同造型，可进一步设计 为“折块”，折块又可设计为多种造型；头尾两端设计为连接节点可形成连接，连接后可相对环绕轴心转 动，每物块的两连接节点也因应块体变化而又有不同的空间分布方式；以上多个同构的物块可形成连环连 接；由此，各种元素变化构成多种组合，形成连环可转动的连接结构体系。
[0007]
以上为基本框架的概略描述，以下结合附图，逐步递进地分为几部分来详细说明发明内容的连环连接结构 整体体系与其构建过程：
[0008]
一、基于“直块”的连环基本结构的构建
[0009]
如图1组图所示，直块设计为两端为半圆型的长方体，在两圆心处垂直面体开孔，左端正面为平底圆环体 凹型，背面为平底圆环体凸型；右端正面为平底圆环体凸型，背面为平底圆环体凹型。两同构直块连接时， 由第二块左端背面凸型底面与第一块右端正面凸底型面呈现面面相对，圆心对齐为连接轴心，外部为两平 底圆环体凹型，由紧固件固定为弹性连接，两直块可以以双孔圆心径向垂直线为轴线相对360
°
转动；如 此类似地连接第三块，第四块
……
多块连接后，最后一块的尾部右端正面凸型底面与第一块头部左端背面 凸
型底面相对连接而完成接龙，形成连环闭环。
[0010]
图1组图图示基础元件立体造型的各视图，其中：
[0011]
图1a为立体主视图；
[0012]
图1b为俯视图；
[0013]
图1c为仰视图；
[0014]
图1d为左视图；
[0015]
图1e为主视图；
[0016]
图1f为右视图；
[0017]
图1g为后视图；
[0018]
图2组图图示三组基础元件连接的立体造型主要视图，其中图2a为俯视图，图2b为主视图。
[0019]
如图3组图所示，八块连环直块中间间隔两块的两块中间还夹入同构“夹块”，由长轴的紧固件形成连接。 注意图中夹块与主体连环件是同面的，两夹块所被夹入部分则不同。
[0020]
以上所构建的连环基本结构单元，以下简称拟名为“连环元件”，“夹块”以下简称拟名为“连环夹件”。 连环夹件可以与连环元件完全同构，还可以延申连接多个连环元件，甚至连接另外的连环形成连环群，也 可另行设计为只有一端可与连环主体夹入或者特别设计其功能。下文中除非特别说明，默认连环夹件与连 环元件构造完全一样，以简化说明，其实连环夹件在产品注塑生产中也可与连环元件共用同一套模具，同 时连环夹件自由端的凹凸也可与其他节点契合。
[0021]
其中，连环元件的材料需要有适合的弹性和一定的刚性，如可一体化注塑制造的塑料材料等，若需要，此 连环元件模块由弹性材料生产后，可嵌入刚性强度较高的框体材料中；或者采用紧固件可弹性连接，甚至 可选用可拆卸或者可由用户自行组装的紧固件，根据不同的材料和功能性能要求，可考虑配合使用相应的 紧固件垫片，在说明附图中均省略紧固件包括必要的连接垫片等的呈现，突出主体连环体，也可特别呈现 连接关节点的内部构成；再加上统筹设计，结合材料的弹性或者紧固件的弹性，解决连接厚度带来的位置 偏移和不同角度的转动滞阻等问题，此多块连环闭环可成功形成运动，各连接关节的动态旋转和静态固定 的双重指标可取得良好配合，达到实用需要。
[0022]
设计实现时，需考虑连环元件各部分各元素的大小比例与各处的距离和间隙等，以适合连接的接合和连环 体接龙与各连接节点相对的旋转，包括两端凹凸型、边缘圆环体的圆弧造型和多处圆形倒角等诸多细节， 并考虑制造工艺(如注塑)实现生产的要求和限制，充分实现人体工学设计。物块连接结构的整体同构设计 实现产品模块化，具有经济实用价值。
[0023]
连环元件的中间长方形部分双面及两端均可进行内容设计和造型设计，强化产品的功能特征，丰富产品表 现形式，呈现品牌内容和标识：
[0024]
图3组图图示一款八连环产品，连环体中间相间隔二个连环单元夹入两个同构且同面的夹件，连环元件正 面设计为天地图，由上向下分别为太阳、天际线、五彩彩虹线和地球，背面则为三柱块形成整体支撑和便 于用手指拿捏把控，其中：
[0025]
图3a为立体主视图；
[0026]
图3b为俯视图；
[0027]
图3c为仰视图；
[0028]
图3d为左视图；
[0029]
图3e为主视图；
[0030]
图3f为右视图；
[0031]
图3g为后视图；
[0032]
图4a图示一款十连环产品，连环体中间隔三夹入了两个同构且同面的夹件，连环元件正面呈现为五环串 联；
[0033]
图4b图示一款十二连环产品，连环体中间连续分别隔二、隔三夹入三个同构且同面的夹件，连环元件正 面呈现为五组正八方块和五组正十二方块的上下并联；
[0034]
图4c图示一款十六连环产品，连环体中间连续分别隔四、隔三夹入三个同构且同面的夹件，连环元件正 面呈现为七组圆环体和七组正十六方块的上下并联。
[0035]
在直块连环产品系列中，各连环元件可连环组成任意块数的产品，规格大小同构的连环元件也可组合使用， 夹块则可按需设置间隔和数量。其中，八连环加两个隔二夹块的连环体已可组成十几类、几百种的造型。
[0036]
二、连环元件的圆弧造型拓展
[0037]
以上所述直块型连环元件可拓展为圆弧造型，各元件两孔轴心之间的面体构建为圆弧段，两端相应地连接 半圆圆弧型块(形成相应的弧度)或其他对应型块(如有弧度的八边形)，可构建圆弧型连环体，分别图示说 明如下：
[0038]
图5a图示一款圆弧型八连环产品，连环元件中间为八分之一(45
°
)圆弧段，正面呈现为宽度和间距均渐 变的五段(含内外两边弧)圆弧线，连环体中间隔二夹入两个同构且同面的夹件；
[0039]
图5b图示与图5a连环连接形成逆向，内弧向外，外弧向内，已生产的注塑产品可直接翻转连环体而互相 转换。
[0040]
图5c图示一款圆弧型十连环产品，连环元件中间为十分之一(36
°
)圆弧段，正面呈现为五环绕两节点中 心的圆弧线串联分布，连环体中间隔三夹入两个同构且同面的夹件；
[0041]
图5d图示一款圆弧型十二连环产品，连环元件中间为十二分之一(30
°
)圆弧段，正面呈现为绕两轴心之 间圆弧线分布为内窄外宽的凹凸长城造型，中间如圆盘时钟的刻度，连环体中间连续隔二、隔三夹入三个 同构且同面的夹件；
[0042]
图5e图示一款圆弧型十六连环产品，连环元件中间为十六分之一(22.5
°
)圆弧段，正面呈现为七组圆环 体和七组正十六方块绕两轴心之间圆弧线的上下并联，连环体中间连续隔二、隔三夹入三个同构且同面的 夹件，其中中间连环夹件再延申出一个连环夹件；
[0043]
在圆弧型连环产品系列中，连环元件可按弧度组合成相应块数的产品，规格大小同构弧度不同的连环元件 也可组合搭配使用，包括逆向组合可形成左右折叠，夹块则可按需设置间隔和数量。
[0044]
三、连环元件的旋转对称造型拓展
[0045]
以上所述连环元件可进一步拓展为旋转对称造型，面体整体构建为绕两端轴心可左右180
°
旋转对称体， 可形成连环构建体，分别图示说明如下：
[0046]
图6a图示一款旋转对称型十二连环产品，连环元件正面呈现为七圆环旋转对称z
型连接，各相邻两环体 中心等距，上下折出圆环的圆心连线与两轴心连线的夹角角度为45
°
，连环体基础造型整体为3x4的正四 方形，连环体中间隔四夹入两个同构且同面的夹件，其中一个连环夹件再延申连接一个连环夹件；
[0047]
图6b图示一款旋转对称型十二连环产品，连环元件正面呈现为九圆环旋转对称z型连接，各相邻两环体 中心等距，上下折出圆环的圆心连线与两轴心连线的夹角角度为60
°
，连环体中间连续隔二、隔三夹入三 个同构且同面的夹件；
[0048]
图6c图示一款旋转对称型十五连环产品，连环元件为九圆环旋转对称z型，五组三连环结构构成连环整 体基础造型，连环体中间连续两个隔三夹入三个同构且同面的夹件，其中间一个连环夹件再延申连接一个 连环夹件。
[0049]
四、连环元件的折叠变型
[0050]
以上所述的连环元件，主体块体均为平面体，现将面体两头相对折叠，折叠轴线与两轴心连线形成“轴线 折角”，两折叠面体之间形成“折面折角”，由此形成“连环元件折块”，以下简称为“连环折块”。
[0051]
图7组图图示“轴线折角”分别为正中间对折的45
°
(图7a)、60
°
(图7b)和90
°
(图7c)，“折面折角
”ꢀ
分别为45
°
、60
°
、90
°
和120
°
的三组连环折块分组一边均重叠排列时的系列造型，以下分别用“轴线 折角x折面折角”来描述一个正中间对折的“连环折块”。当折叠不居中时更为复杂，下文另有描述。
[0052]
连环折块与连环元件组合，可构建立体连环造型，连环各边具有规律性的移位特征，其中部 分相对旋转会受到角度限制，但已可以组合构建相当丰富的三维造型，而且可以特别地实现 局部旋转变化，其中忽略物块实体厚度后寻找配对的连接节点轴心，在一定情况下即可实现 绕两轴心连线的对应部分的整体旋转，这种立体造型与转动变化的实际体验可达到妙趣横生 的效果。
[0053]
图8组图图示4个90x90
°
连环折块与2x4个直块型连环元件相间连接组合连环的一个基础造型，注意各 边具有规律性的移位特征，其中：
[0054]
图8a为立体主视图；
[0055]
图8b为同构的左、右、前、后视图；
[0056]
图8c为俯视图；
[0057]
图8d为仰视图；
[0058]
图9组图图示6个90x90
°
连环折块与8个直块型连环元件对称连接组合连环构成准立方体的一个基础造 型，注意各边具有规律性的移位特征，其中：
[0059]
图9a为立体主视图；
[0060]
图9b为俯视图；
[0061]
图9c为仰视图；
[0062]
图9d为左视图；
[0063]
图9e为主视图；
[0064]
图9f为右视图；
[0065]
图9g为后视图；
[0066]
图10图示6个90x90
°
连环折块与16个直块型连环元件对称连接组合连环构成准立方体的一个基础造型， 是图9所示造型的连环元件数量双倍拓展。
[0067]
在连环折块与连环元件组合构建的连环产品系列中，连接单元同构的不同规格和不同数量的不同组合可形 成不同的连环立体产品，具有丰富的组合变化，但需斟酌其组合关系以达成配合效果实现组合目标；
[0068]
在连环折块之间，就轴线折角和折面折角，锐角型和直角型的形成内旋态势，钝角型的形成外扬态势，需 合理组合而按需搭配以构建纯折块的连环立体产品，具有丰富的组合变化。
[0069]
图11组图图示8个基于七环旋转对称型连环元件(图6a中所图示)而对折变形的60x90
°
连环折块，与12 个对应连环元件对称连接组合，连环构成具有规律性移位的准立方体的一个基础造型，其中：
[0070]
图11a为立体主视图；
[0071]
图11b为俯视图；
[0072]
图11c为仰视图；
[0073]
图11d为左视图；
[0074]
图11e为主视图；
[0075]
图11f为右视图；
[0076]
图11g为后视图；
[0077]
图12组图图示8个基于九环旋转对称型连环元件(图6b中所图示)而对折变形的60x60
°
连环折块，与18 个对应连环元件对称连接组合，连环构成一个基础立体造型，其中：
[0078]
图12a为立体主视图；
[0079]
图12b为俯视图；
[0080]
图12c为仰视图；
[0081]
图12d为左视图；
[0082]
图12e为主视图；
[0083]
图12f为右视图；
[0084]
图12g为后视图。
[0085]
五、连环折块的变型构建
[0086]
以上所述的连环折块，其连接单元与上述连环元件的完全同构，现将尾部右端的凹凸部分旋转对调，即与 头部左端的一致，此时形成“连环折块变体”，以下简称命名为“连环变块”。与以上所述连环折块类似 地，分别用“轴线折角x折面折角”来描述一个正中间对折的“连环变块”，当折叠不居中时更为复杂， 下文另有描述。
[0087]
连环变块与连环元件组合，可构建立体连环造型，其中部分相对旋转会受到角度限制，但已可以组合构建 相当丰富的三维造型，这与连环折块与连环元件组合的情况类似。
[0088]
在连环变块之间，连接单元同构的不同规格和不同数量的不同组合可形成不同的连环立体产品，具有丰富 的组合变化，以下附图说明如下：
[0089]
图13和图14两组图，图示24个90x90
°
连环变块组合连环的两个基础平面化造型，其中相互之间可以通 过几步对位旋转操作，而转换达成对方造型，其中：
[0090]
图13a为立体主视图；
[0091]
图13b为俯视图；
[0092]
图13c为仰视图；
[0093]
图13d为左视图；
[0094]
图13e为主视图；
[0095]
图13f为右视图；
[0096]
图13g为后视图；
[0097]
图14a为立体主视图；
[0098]
图14b为俯视图；
[0099]
图15组图图示32个90x90
°
连环变块组合连环的一个基础平面化的造型，其中：
[0100]
图15a为立体主视图；
[0101]
图15b为俯视图。
[0102]
以上连环变块连环体均可以按如上连环折块所述的对位旋转操作，且连接的对位无连接累积的厚度偏移而 相对准确，可基于设置的不同基础造型而一步一步的立体变化操作，形成丰富多样的三维造型，构件越多 变化越多。
[0103]
连环变块的轴线折角和折面折角变化时，造型更具有花样变化，以下附图说明如下：
[0104]
图16组图图示24个90x45
°
连环变块组合连环的一个基础平面化造型，其中：
[0105]
图16a为立体主视图；
[0106]
图16b为同构的左、右、前、后视图；
[0107]
图16c为俯视图；
[0108]
图17组图图示24个90x60
°
连环变块组合连环的一个基础平面化造型，其中：
[0109]
图17a为立体主视图；
[0110]
图17b为俯视图；
[0111]
图17c为仰视图；
[0112]
图17d为左视图；
[0113]
图17e为主视图；
[0114]
图17f为右视图；
[0115]
图17g为后视图；
[0116]
图18组图图示27个90x120
°
连环变块组合连环的一个基础平面化造型，其中：
[0117]
图18a为立体主视图；
[0118]
图18b为俯视图；
[0119]
图19组图图示32个基于七环旋转对称型连环元件(图6a中所图示)而对折变形的45x90
°
连环变块，连环 构成的一个基础立体造型，是图17所示造型的同构演变，其中：
[0120]
图19a为立体主视图；
[0121]
图19b为俯视图；
[0122]
图19c为仰视图；
[0123]
图19d为后视图；
[0124]
图19e为主视图；
[0125]
图19f为左视图；
[0126]
图19g为右视图；
[0127]
图20组图图示36个基于九环旋转对称型连环元件(图6c中所图示)而对折变形的60x60
°
连环变块，连环 构成的一个基础立体造型，其中：
[0128]
图20a为立体主视图；
[0129]
图20b为俯视图；
[0130]
图20c为仰视图；
[0131]
图20d为后视图；
[0132]
图20e为主视图；
[0133]
图20f为左视图；
[0134]
图20g为右视图。
[0135]
六、连环变块的再变型构建
[0136]
以上所述的连环变块，是基于连接单元在折叠时是两头对折的，现在回溯实现多折而形成多折的连环变块， 以下简称命名为“连环多折变块”。
[0137]
直块型连环元件面体在“轴线折角”均为90
°
时，分别将两圆心之间的宽度三、四、五等分而实现折叠， 相应地依次称为二折、三折和四折(界定折叠数比等分数数量少一，与对折的等分数为二相一致)，“折 面折角”分别为135
°
、150
°
和157.5
°
时，形成三组连环多折变块系列造型，将在下文附图21中集中 组合呈现。
[0138]
如上所述类似地，分别用“轴线折角x折面折角x对折数”来描述一个等距多对折的“连环多折变块”， 当折叠轴线不平行或者不等距时更为复杂。
[0139]
连环多折变块与连环元件组合，可构建立体连环造型，其中部分旋转受到角度限制，但已可以组合构建相 当丰富的三维造型，这与连环折块与连环元件组合的情况类似也有区别。
[0140]
在连环多折变块之间，连接单元同构的不同规格和不同数量的不同组合可形成不同的连环立体产品，具有 丰富的组合变化。
[0141]
以上连环多折变块连环体均可以按如上所述的对位旋转操作，可基于设置的不同基础造型而一步一步的立 体变化操作，形成丰富多样的造型，构件越多变化越多。而连环多折变块的轴线折角和折数与折面折角变 化时，造型更具有花样变化，当折数无限大时，折体变为圆弧型。
[0142]
以下附图21组图中，将三种连环多折变块(分别为90x135
°
x2、90x150
°
x3、90x157.5
°
x4)和90
°
圆弧 型连环多折变块各7个，组合一个基础立体造型，图示说明如下：
[0143]
图21a为立体主视图；
[0144]
图21b为后视图；
[0145]
图21c为俯视图；
[0146]
图21d为主视图；
[0147]
图21e为左视图；
[0148]
图21f为右视图；
[0149]
图21g为仰视图。
[0150]
其他类型的多折体，如基于以上所述的旋转对称体的多折体等，具有丰富的变化；当多折体首尾连接单元 的两面夹角不为90
°
时，如为45
°
、60
°
时，具有更多的变化。
[0151]
综上所述，通过以上逐步变化演绎呈现，全面构建出本技术的具有多元多维变化
的连环连接旋转结构，已 形成架构体系，在已举例实现的实体产品外，可实现产品的系列化；特别是连环体的穿越对位转动，创新 立体造型与方式，可形成实体产品的创新应用体系和创新应用场景。实体产品体系可融合内容和内涵创新， 拓展到思维智慧连接，更可进一步形成三次元创新体验探究体系。
[0152]
本体系所述各元件均可模块化生产，既可套装为产品，也可组件化推广由用户自行组合组装使用，还可组 合搭配其中的套装为新产品系列，可应用于玩具拼图、模型构建、办公文具、家居用品、展示装饰等领域 和智慧创新营造等场景。