JP2015009128A - 立体形成具 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1で提案した立体形成具は、2つのジョイント部材を合体させ、一つの連結部として使用可能なジョイント部材を備えたものであったが、2つのジョイント部材の結合状態の安定性や、連結部間を可変にする等の観点から改良の余地を残すものであった。
前記挿入孔の内面には、変形して、前記棒状部材を回転せずに挿入することを許容する一方、挿入された棒状部材のネジ部に係合して、該棒状部材を回転せずに引き抜くことを阻止する第1の突起と、前記棒状部材の挿入方向における前記突起よりも奥に設けられ、該棒状部材をその回転方向に応じて進退させる第2の突起とが形成されていることを特徴とする、結合部材を提供するものである(以下、この発明を第4発明ともいう)。
また、本発明(第3発明及び第4発明)によれば、棒状部材の筒体に対する固定及び折り外しが容易であり、多様な立体形状の立体物や、棒状部材と筒体との結合構造が、簡便に得られる。
本発明の実施形態の立体形成具は、図1及び図2に示す形態のジョイント部材1を含む。ジョイント部材を含むという表現は、立体形成具が、ジョイント部材のみからなる場合を含む。即ち、本発明の立体形成具は、ジョイント部材のみからなるものであっても良いし、ジョイント部材と棒状部材とからなるものであっても良いし、ジョイント部材と棒状部材に加えて更に別の部材を含むものであっても良い。
また、本実施形態のジョイント部材1においては、図4に示すように、ジョイント部材1の結合素子のいくつかを、合体させた他のジョイント1Aのおもて側にオーバーハングして棒状部材と結合することができる。そのため、ジョイント部材どうしの結合状態が安定化し、互いの底面の突起部が結合孔に嵌入するためにズレも生じないこととも相まって、ジョイント部材どうしの結合状態が一層安定化する。
また、ジョイント部材1の結合素子を、もう一つの同じジョイント部材のコア上に位置させた状態下に棒状部材を結合可能であることによって、複数の棒状部材を、合体したジョイント部材からなる連結部の中央部付近にそれらの延長線が集まるように連結することができ、各種形態の立体物を高精度に組み立てることができる。
より詳細には、ジョイント部材1は、図4に示すように、個々の結合素子3を、コア2どうしを重ねたもう一つの同一のジョイント部材1のコア上に位置するまで回動させることができ、その状態の結合素子3に、棒状部材5を結合させることが可能である。
ジョイント部材1は、このような観点から、合成樹脂からなることが好ましい。合成樹脂としては、各種公知の樹脂を用いることができ、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン等が好ましく用いられる。また、ヒンジ部4の厚みT4は、コア2の厚みのT2の0.5〜30%が好ましく、1〜15%がより好ましい。本実施形態におけるヒンジ部4は、図2に示すように、上面側及び下面側のいずれもが断面凹状に形成されている。ヒンジ部4は、上面側及び下面側の少なくとも一方が断面凹状に形成されていることが好ましい。
図7に示す棒状部材5は、円柱形であり、円筒体31に挿入される端部にネジ部51を有する。ネジ部51は、ジョイント部材1の円筒体31の内径にほぼ一致する外径を有し、円筒体31に嵌入される形状を有する。
ジョイント部材1の円筒体31の内面には、棒状部材5を回転せずに挿入することを許容する一方、挿入された棒状部材5のネジ部51に係合して、該棒状部材5を回転せずに引き抜くことを阻止する第1の突起33が設けられている。
第1の突起33は、図8(a)及び図8(b)に示すように、挿入される棒状部材5に押圧されると、挿入方向Pの奥側に傾くように変形し、それによって、棒状部材5を回転させずに挿入することを許容する。
また、本実施形態における円筒体31は、棒状部材5の挿入方向Pにおける、第1の突起33よりも奥に、棒状部材5の回転方向に応じて該棒状部材5を進退させる第2の突起34を有する。第2の突起34は、図8(c)に示すように、棒状部材5に押圧されても容易には変形せず、それによって、棒状部材5を回転させずに更に挿入することをは不可能となる。
また、図8(c)に示す状態から、棒状部材5を引き抜こうとしても、棒状部材5のネジ部51の溝やネジ山に、第1の突起33が、素材の弾性復元力により係合して、棒状部材5が引き抜かれることが阻止する。
しかも、第2の突起34は、棒状部材5の回転方向に応じて該棒状部材5を進退させるものであるため、図8(d)に示すように、必要に応じて、棒状部材5を第2の突起34の位置より奥にまで挿入させることも可能であり、その挿入の程度は、棒状部材5の回転により高精度に制御可能である。そのため、ジョイント部材1と棒状部材5の着脱の簡便さと長さ調節の精度の高さを両立させることができる。
本実施形態におけるジョイント部材1は、本発明の結合部材の一実施形態である。本発明の結合部材は、棒状部材の挿入孔を有する限り筒状でなくても良く、筒状又は非筒状の何れの場合においても、その挿入孔に、ジョイント部材1と同様の第1の突起33及び第2の突起34を設けることで、棒状部材の結合部材に対する着脱の簡便さと挿入させる深さの精度の高さを両立させることができる等の効果が奏される。
そのため、ジョイント部材を生産する場合、単純な成形手順(金型動作方向とは別方向のピストン動作などを必要としない)で済み、金型のコストが抑えられ、なおかつ量産にも適している。なお、図6中に符号35で示す溝は、第1の突起33と第2突起34とを結ぶライン上に、金型を構成する一の割型の凸部と他の割型の凸部との衝合面を設定できるようにするために設けた溝である。
本発明の好ましい実施形態においては、組み上げる形状に応じて「結合素子の角度が可変で、かつ複数の接続方向を選択できるヴァリアブルジョイント(=Variable Joint)」と「辺の長さを調節できるスクリュースポーク(=Screw Spoke)」を実現することができ、それによって、1種類のジョイントと1種類の棒状部材で、多様な立体形状の立体物を形成することができ、多目的の立体形成も可能となる。
通常、立体の骨格構造の種類には、図9に示すように、基本的なパターンとして(プラトン立体といわれる)5種類の正多面体がある(正4面体、正6面体、正8面体、正12面体、正20面体)。こうした単純な形状の場合、各頂点の棒状部材接続はおよそ6方向以内なので、6個の結合素子がついたジョイント単体のままで組み上げられる。しかし、多面体を複数個繋げた拡張型や種類の違う多面体を合体させる場合には、単体ジョイントでは対応できない接続角度や7個以上の結合素子が必要になる。このような場合には、ジョイント2個を合体させ、最大12個の結節点とすることで、ほとんどの形状をカバーすることが可能である。
このように結合角度と結合数が異なる頂点や結節点でも1種類のヴァリアブルジョイントで対応できる。また、各辺を構成する棒状部材5として、前述したスクリュー棒状部材を用いることによって、結合素子への嵌入の深さを変えることによって、容易に辺の長さが変えられるため、形状を変形させて、より変則的な構造物として組み上げることも可能となる。
本発明によれば、プラトン立体や図9に示すような形状の立体物だけではなく、アルキメデス立体や星型正多面体、また円筒形態、それらの変形や異形、さらにそれぞれの組み合わせを増殖させることなども可能となり、単純化された部材を用いるにも拘わらず、自由で個性的な構造物を簡便に形成できる。
2 コア
2a 上面
2b 底面
21 中央係合孔
21a 係合突起
22 突起(合体用の突起)
23 結合孔
3,3A,3B 結合素子
31 円筒体
32 内面
33 第1の突起
34 第2の突起
4 ヒンジ部
5 棒状部材
51 ネジ部
Claims (8)
- 複数の棒状部材を相互に連結して立体物を形成するための立体形成具であって、
複数の棒状部材を相互に連結させるジョイント部材を含み、
前記ジョイント部材は、コアと、該コアの外周部に、周方向に間隔を開けて環状に設けられた複数の結合素子とを有し、前記結合素子は、それぞれ、ヒンジ部を介して前記コアに結合しており、コアどうしを重ねた、もう一つの同じジョイント部材のコア上に位置させた状態下に、前記棒状部材を結合可能になされていることを特徴とする、立体形成具。 - 複数の棒状部材を相互に連結して立体物を形成するための立体形成具であって、
複数の棒状部材を相互に連結させるジョイント部材を含み、
前記ジョイント部材は、コアと、該コアの外周部に、周方向に間隔を開けて環状に設けられた複数の結合素子とを有し、前記結合素子は、それぞれ、ヒンジ部を介して前記コアに結合しており、
前記コアの底面に、もう一つの同じジョイント部材と合体させるための結合孔及び該係合孔に対応する突起を有していることを特徴とする、立体形成具。 - 前記結合素子は、前記棒状部材を挿入可能な筒体からなり、該筒体の内面には、棒状部材固定用の突起が設けられ、ネジ部を有する前記棒状部材を回転させずに挿入するだけで、該棒状部材の固定が可能であり、且つ該棒状部材を回転させることによって、該突起を破壊することなく該棒状部材の取り外しが可能であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の立体形成具。
- 複数の棒状部材を相互に連結して立体物を形成するための立体形成具であって、
複数の棒状部材を相互に連結させるジョイント部材を含み、
前記ジョイント部材は、前記棒状部材と結合する複数の結合素子を有し、
前記結合素子は、前記棒状部材を挿入可能な筒体からなり、該筒体の内面には、棒状部材固定用の突起が設けられ、ネジ部を有する前記棒状部材を回転させずに挿入するだけで、該棒状部材の固定が可能であり、且つ該棒状部材を回転させることによって、該突起を破壊することなく該棒状部材の取り外しが可能であることを特徴とする、立体形成具。 - 前記突起は、変形して、前記棒状部材を回転せずに挿入することを許容する一方、挿入された棒状部材のネジ部に係合して、該棒状部材を回転させずに引き抜くことを阻止するものであることを特徴とする、請求項3又は4に記載の立体形成具。
- 前記筒体は、前記棒状部材の挿入方向における、前記突起よりも奥に、該棒状部材の回転方向に応じて該棒状部材を進退させる第2の突起を有することを特徴とする、請求項3〜5の何れか1項に記載の立体形成具。
- 前記立体形成具は、前記棒状部材として、長手方向の一方に正ネジであるネジ部、他方に逆ネジであるネジ部を備えた棒状部材を含むことを特徴とする、請求項3〜6の何れか1項に記載の立体形成具。
- ネジ溝を有する棒状部材を内部に挿入して固定可能な挿入孔を有する結合部材であって、
前記挿入孔の内面には、変形して、前記棒状部材を回転せずに挿入することを許容する一方、挿入された棒状部材のネジ部に係合して、該棒状部材を回転せずに引き抜くことを阻止する第1の突起と、前記棒状部材の挿入方向における前記突起よりも奥に設けられ、該棒状部材をその回転方向に応じて進退させる第2の突起とが形成されていることを特徴とする、結合部材。
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