JP6456881B2 - Variable shape solid structure using telescopic arm - Google Patents
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Description
この発明は、伸縮アームの伸縮動作に応じて形状を変えることのできる形状可変立体構造物に関するものである。 The present invention relates to a shape-variable three-dimensional structure whose shape can be changed according to the expansion / contraction operation of an expansion / contraction arm.
本件出願と同一の出願人は、先に、特開2014−159070号公報において、2個の剛性部材をX字状に交差させたクロスユニットを線状に複数個連ねて曲線状に伸縮動作を行う伸縮アームを提案した。 The same applicant as the present application previously disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-159070 that a plurality of cross units obtained by crossing two rigid members in an X shape are connected in a linear shape to perform a stretching operation in a curved shape. A telescopic arm to perform was proposed.
本願発明者は、伸縮アームをより有効に活用できないかという点について、更なる検討を行った。その過程で、伸縮アームを用いることにより、平面的な形状の面積や立体的な形状を変えることができることを見出した。 The inventor of the present application has further studied whether or not the telescopic arm can be used more effectively. In the process, it was found that the area of the planar shape and the three-dimensional shape can be changed by using the telescopic arm.
本発明の目的は、伸縮アームの伸縮動作に応じて形状を変えることのできる形状可変立体構造物を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shape-variable three-dimensional structure whose shape can be changed according to the expansion / contraction operation of the expansion / contraction arm.
この発明に従った形状可変立体構造物は、上部枠体と、下部枠体と、縦方向連結部材とを備える。縦方向連結部材は、上部枠体と下部枠体とを平行な関係で離隔して連結する。 A shape-variable three-dimensional structure according to the present invention includes an upper frame, a lower frame, and a longitudinal connecting member. The vertical direction connecting member connects the upper frame and the lower frame with being spaced apart in parallel.
上部枠体は、X字状に交差させた2個の剛性部材を中央連結軸を介して回動可能に連結したクロスユニットの複数個と、隣接するクロスユニットの剛性部材の端部同士を回動可能に連結する端部連結部とを有する。上部枠体の端部連結部は、上部枠体の内側に位置する内側端連結軸と、上部枠体の外側に位置する外側端連結軸とを含む。 The upper frame rotates between a plurality of cross units in which two rigid members crossed in an X-shape are rotatably connected via a central connecting shaft, and ends of the rigid members of adjacent cross units. And an end connecting portion that is movably connected. The end part connecting portion of the upper frame includes an inner end connecting shaft positioned inside the upper frame and an outer end connecting shaft positioned outside the upper frame.
下部枠体は、X字状に交差させた2個の剛性部材を中央連結軸を介して回動可能に連結したクロスユニットの複数個と、隣接するクロスユニットの剛性部材の端部同士を回動可能に連結する端部連結部とを有する。下部枠体の端部連結部は、下部枠体の内側に位置する内側端連結軸と、下部枠体の外側に位置する外側端連結軸とを含む。 The lower frame rotates between a plurality of cross units in which two rigid members crossed in an X-shape are rotatably connected via a central connecting shaft, and ends of the rigid members of adjacent cross units. And an end connecting portion that is movably connected. The end portion connecting portion of the lower frame includes an inner end connecting shaft located inside the lower frame and an outer end connecting shaft located outside the lower frame.
縦方向連結部材は、X字状に交差させた2個の剛性部材を中央連結軸を介して回動可能に連結したクロスユニットを備えた縦方向伸縮アームである。 The vertical connecting member is a vertical telescopic arm provided with a cross unit in which two rigid members crossed in an X shape are connected via a central connecting shaft so as to be rotatable.
この縦方向伸縮アームの上方端は、上方に位置する上部枠体の内側端連結軸の2個、外側端連結軸の2個または中央連結軸の2個のいずれかに連結される。 The upper end of the vertical telescopic arm is connected to either the two inner end connecting shafts, the two outer end connecting shafts, or the two central connecting shafts of the upper frame located above.
縦方向伸縮アームの下方端は、下方に位置する下部枠体の内側端連結軸の2個、外側端連結軸の2個または中央連結軸の2個のいずれかに連結される。 The lower end of the vertical telescopic arm is connected to either the two inner end connecting shafts, the two outer end connecting shafts, or the two central connecting shafts of the lower frame located below.
本発明の用途の一例は、組み立て玩具である。この組み立て玩具は、上記の形状可変立体構造物の複数個を備える。 An example of the use of the present invention is an assembled toy. This assembled toy includes a plurality of the shape variable three-dimensional structures.
上記構成の本発明によれば、上部枠体及び下部枠体の面積が拡大すると、上下の枠体を連結する縦方向伸縮アームの高さが低くなり、上部枠体及び下部枠体の面積が縮小すると、上下の枠体を連結する縦方向伸縮アームの高さが高くなるので、結果として立体構造物の形状を変更できる。 According to the present invention having the above configuration, when the area of the upper frame and the lower frame is enlarged, the height of the vertical telescopic arm connecting the upper and lower frames is reduced, and the area of the upper frame and the lower frame is reduced. When the size is reduced, the height of the vertical telescopic arm that connects the upper and lower frames increases, and as a result, the shape of the three-dimensional structure can be changed.
図1〜図3は、面積可変枠体の第1の実施形態を示している。面積可変枠体は、多角形の一例として四角形を有している。図1は、枠体の外形輪郭線で囲まれる面積が最も小さい状態を示し、図2は中間の大きさの面積になっている状態を示し、図3は最も大きな面積となっている状態を示している。 1-3 has shown 1st Embodiment of the area variable frame. The variable area frame has a quadrangle as an example of a polygon. 1 shows a state where the area surrounded by the outline of the frame body is the smallest, FIG. 2 shows a state where the area is an intermediate size, and FIG. 3 shows a state where the area is the largest. Show.
図1〜図3では、四角形の面積可変枠体を図示して例示的に説明するが、三角形、五角形、六角形等の他の多角形でも基本的な構成及び動作は同じである。 1 to 3 exemplarily illustrate a square area variable frame, the basic configuration and operation are the same for other polygons such as a triangle, pentagon, and hexagon.
四角形枠体10の構成を主に図2を参照して説明する。
The configuration of the
図示するように、四角形の枠体の4辺は、4個の伸縮アームA,B,C,Dによって構成されており、伸縮アームの伸縮動作に応じて辺の長さが変わる。隣接する2つの辺の伸縮動作を連動させるように、隣接する2つの伸縮アームを連動可能に連結する連結機構を備える。この連結機構については、後述する。 As shown in the figure, the four sides of the quadrangular frame are constituted by four extendable arms A, B, C, and D, and the lengths of the sides change according to the extend / contract operation of the extendable arms. A coupling mechanism that couples two adjacent telescopic arms so as to be interlocked so as to interlock the expansion and contraction operations of two adjacent sides is provided. This coupling mechanism will be described later.
各伸縮アームA,B,C,Dは、X字状に交差させた2個の剛性部材11a,11bを、中央連結軸12を介して回動可能に連結した複数のクロスユニット11と、隣接するクロスユニットの端部同士を回動可能に連結する端部連結部とを含む。
Each telescopic arm A, B, C, D is adjacent to a plurality of
図示した実施形態では、端部連結部は、四角形の枠体の内側に位置する内側端連結軸13と、四角形の枠体の外側に位置する外側端連結軸14とを含む。クロスユニット11の構成要素である一つの剛性部材の形状に注目すると、上方から見た平面視において、内側端連結軸13と、中央連結軸12と、外側端連結軸14とを結ぶ仮想線は、直線的に延びる。剛性部材の形状は、平面視において3つの連結軸を結ぶ仮想線が直線的に延びるものであればよく、平面視においてS字状に湾曲した形状またはZ字状に湾曲した形状や、厚み方向において円弧状に湾曲した形状のものであっても差し支えない。
In the illustrated embodiment, the end connecting portion includes an inner
隣接する2つの伸縮アームを連動可能に連結する連結機構は、四角形の枠体のコーナー部において、第1折れ曲がり部材15と、第2折れ曲がり部材16と、コーナー部連結軸17とを含む。第1および第2折れ曲がり部材15,16は共に、V字状に屈曲した形状を有している。コーナー部連結軸17は、第1折れ曲がり部材15と第2折れ曲がり部材16とをそれらの交差部(屈曲点の位置)で回動可能に連結している。
A coupling mechanism that couples two adjacent telescopic arms so as to be interlocked includes a first
第1折れ曲がり部材15は、隣接する一方の辺の伸縮アームの内側端連結軸13と、他方の辺の伸縮アームの外側端連結軸14とを回動可能に連結している。第2折れ曲がり部材16は、隣接する一方の辺の伸縮アームの外側端連結軸14と、他方の辺の伸縮アームの内側端連結軸13とを連結している。
The first
多角形の形状を崩すことなく相似関係で面積を拡張したり、縮小したりするためには、第1折れ曲がり部材15および第2折れ曲がり部材16の屈曲角度を所定の値にすることが必要である。具体的には、n角形の内角の和をA度とすると、第1および第2折れ曲がり部材15,16の折れ曲がり角度をA/nとすることが必要である。例えば、四角形の枠体であれば、各折れ曲がり部材の折れ曲がり角度を90度にする。正三角形の枠体であれば、各折れ曲がり部材の折れ曲がり角度を60度とする。正五角形の枠体であれば、各折れ曲がり部材の折れ曲がり角度を108度とする。正六角形の枠体であれば、各折れ曲がり部材の折れ曲がり角度を120度とする。
In order to expand or reduce the area in a similar relationship without breaking the polygonal shape, it is necessary to set the bending angles of the first
各クロスユニット11の構成要素である各剛性部材11a,11bと、各折れ曲がり部材15,16との長さの関係は、以下の通りである。各剛性部材11a,11bにおいて、中央連結軸12と内側端連結軸13との間隔、および中央連結軸12と外側端連結軸14との間隔をL1とする(図3参照)。各折れ曲がり部材15,16において、コーナー部連結軸17と内側端連結軸13との間隔、およびコーナー部連結軸17と外側端連結軸14との間隔をL2とする。L2/L1の値は、正三角形の枠体の場合、1〜2.16程度であり、四角形の枠体の場合、1〜1.5程度であり、正五角形の場合、1〜1.32程度であり、正六角形の場合、1〜1.23程度である。上記の範囲内でL2/L1の値が大きいほど、枠体面積の変更度合いが大きくなる。
The relationship between the lengths of the
なお、多角形枠体の各辺を構成する伸縮アームは複数のクロスユニット11を伸縮方向に沿って線状に連ねて接続したものであるが、正多角形の枠体を構成する場合には、各辺を構成するクロスユニット11の数は、同じ整数値である。また、各クロスユニット11を構成する各剛性部材の長さは、同じである。
In addition, although the expansion-contraction arm which comprises each edge | side of a polygonal frame is what connected the some
図1に示す最小面積の状態では、各クロスユニット11は折り畳まれた状態であり、伸縮アームA,B,C,Dの長さが最も短くなっている。
In the state of the minimum area shown in FIG. 1, each
図2に示す中間面積の状態では、各クロスユニット11は、2つの剛性部材11a,11bがほぼ直交する位置関係になるまで開いており、伸縮アームA,B,C,Dの長さが中間長さとなっている。
In the state of the intermediate area shown in FIG. 2, each
図3に示す最大面積の状態では、各クロスユニット11は全開状態であり、2つの剛性部材11a,11bの内側端連結軸13と外側端連結軸14とが近接して位置している。この状態では、四角形の枠体10の各辺を構成する伸縮アームA,B,C,Dの長さが最大長さとなっている。
In the state of the maximum area shown in FIG. 3, each
枠体の面積の変更動作、すなわち伸縮アームの伸縮動作を手動で行っても良いし、モーター等の駆動手段を用いて行うようにしても良い。 The operation of changing the area of the frame, that is, the expansion / contraction operation of the expansion / contraction arm may be performed manually, or may be performed using a driving means such as a motor.
図4は、体積可変立体構造物の一例を示している。図示する体積可変立体構造物20は、図1〜図3に示した四角形枠体10の2個を平行な関係で離隔して連結する縦方向連結部材を備えている。図示した例では、縦方向連結部材の縦方向長さは一定である。具体的には、長さが一定の4本の棒材21によって縦方向連結部材を構成している。各棒材21は、四角形の枠体のコーナー部に位置し、上下のコーナー部連結軸17を連結している。
FIG. 4 shows an example of a volume variable three-dimensional structure. The illustrated volume variable three-
図4に示した実施形態に係る体積可変立体構造物によれば、四角形枠体10の面積の拡張および縮小に応じて、体積が拡張および縮小する。その際に、体積可変立体構造物の高さは一定である。
According to the volume variable three-dimensional structure according to the embodiment shown in FIG. 4, the volume expands and contracts according to the expansion and contraction of the area of the
縦方向連結部材の縦方向長さを可変にしても良い。図5〜図9は、縦方向連結部材の長さを可変にした実施形態を示している。図5および図6の実施形態は、面積可変枠体の面積が拡張すれば高さが大きくなり、面積可変枠体の面積が縮小すれば高さが小さくなる体積可変立体構造物を示している。図7および図8の実施形態は、面積可変枠体の面積が拡張すれば高さが小さくなり、面積可変枠体の面積が縮小すれば高さが大きくなる体積可変立体構造物を示している。図9の実施形態は、面積可変枠体の面積の拡張・縮小とは関係なく、高さを変えることのできる縦方向連結部材を示している。 The longitudinal length of the longitudinal connecting member may be variable. 5 to 9 show an embodiment in which the length of the longitudinal connecting member is variable. The embodiment of FIGS. 5 and 6 shows a variable volume three-dimensional structure that increases in height when the area of the variable area frame is expanded and decreases in height when the area of the variable area frame is reduced. . The embodiment shown in FIGS. 7 and 8 shows a volume variable three-dimensional structure in which the height decreases as the area of the area variable frame increases, and increases as the area of the area variable frame decreases. . The embodiment of FIG. 9 shows a longitudinal connecting member that can change the height regardless of the expansion / reduction of the area of the variable area frame.
図5および図6に示す実施形態を説明する。図示する実施形態に係る立体構造物30は、上下に位置する面積可変枠体10の面積の変化に連動して、高さが変化するものである。図5と図6とを対比すれば、図5の形態に比べて、図6の形態の方が、上下に位置する四角形枠体10の面積が大きく、縦方向連結部材31の高さが大きくなっていることが理解できる。縦方向連結部材31は、X字状に交差した2個の剛性部材からなるクロスユニットを縦方向に連ねて連結した縦方向伸縮アームである。縦方向伸縮アーム31の上方端は、上方に位置する一方の四角形枠体10の伸縮アームの端部連結部に連結されている。また、縦方向伸縮アーム31の下方端は、下方に位置する他方の四角形枠体10の伸縮アームの端部連結部に連結されている。具体的には、縦方向伸縮アーム31の上方端は、上方の四角形枠体10の内側端連結軸13および外側端連結軸14に連結され、縦方向伸縮アーム31の下方端は、下方の四角形枠体10の内側端連結軸13および外側端連結軸14に連結されている。
The embodiment shown in FIGS. 5 and 6 will be described. The three-
四角形枠体10が面積を拡張する動作を行うと、内側端連結軸13および外側端連結軸14の間隔が小さくなる。したがって、内側端連結軸13および外側端連結軸14に上下端が連結されている縦方向伸縮アーム31の幅方向寸法が小さくなり、縦方向長さが大きくなる。その逆に、四角形枠体10が面積を縮小する動作を行うと、内側端連結軸13および外側端連結軸14の間隔が大きくなる。したがって、内側端連結軸13および外側端連結軸14に上下端が連結されている縦方向伸縮アーム31の幅方向寸法が大きくなり、縦方向長さが小さくなる。
When the
次に、図7および図8に示す実施形態を説明する。図示する実施形態に係る立体構造物40は、上下に位置する面積可変枠体10の面積の変化に連動して、高さが変化するものである。図7と図8とを対比すれば、図7の形態に比べて、図8の形態の方が、上下に位置する四角形枠体10の面積が大きく、縦方向連結部材41の高さが小さくなっていることが理解できる。縦方向連結部材41は、X字状に交差した2個の剛性部材からなるクロスユニットを縦方向に連ねて連結した縦方向伸縮アームである。縦方向伸縮アーム41の上方端は、上方の四角形枠体10の中央連結軸12の2個に連結され、縦方向伸縮アーム41の下方端は、下方の四角形枠体10の中央連結軸12の2個に連結されている。
Next, the embodiment shown in FIGS. 7 and 8 will be described. The three-
四角形枠体10が面積を拡張する動作を行うと、2個の中央連結軸12間の間隔が大きくなる。したがって、2個の中央連結軸12に上下端が連結されている縦方向伸縮アーム41の幅方向寸法が大きくなり、縦方向長さが小さくなる。その逆に、四角形枠体10が面積を縮小する動作を行うと、2個の中央連結軸12間の間隔が小さくなる。したがって、2個の中央連結軸12に上下端が連結されている縦方向伸縮アーム41の幅方向寸法が小さくなり、縦方向長さが大きくなる。
When the
図7および図8に示した実施形態の変形例として、縦方向連結部材41の上下端を、2個の中央連結軸12に連結することに代えて、2個の外側端連結軸14に連結したり、2個の内側端連結軸13に連結するようにしても良い。このような変形例であっても、図7および図8に示した実施形態と実質的に同じ動作を行う。
As a modification of the embodiment shown in FIG. 7 and FIG. 8, instead of connecting the upper and lower ends of the longitudinal connecting
図9は、上下の面積可変枠体10を平行な関係で離隔して連結する縦方向連結部材の他の例を示している。図示する縦方向連結部材45は、長さが可変の棒材である。具体的には、縦方向連結部材45は、縦方向に延びる管46と、縦方向に延び、管46内にスライド可能に嵌め入れられた内挿体47とを含む。内挿体47を管46内に深く差し込んだ状態(a)の高さをH1とし、内挿体47を管46から大きく引き出した状態(b)の高さをH2とすると、H2>H1となる。内挿体47をロックピン等を用いて任意の高さ位置で固定するようにすれば、上下の枠体10の間隔を任意の大きさに設定することができる。
FIG. 9 shows another example of a vertical connecting member that connects the upper and lower variable area frames 10 in a parallel relationship. The illustrated longitudinal connecting
図10は、体積可変立体構造物の他の実施形態を示している。図示する立体構造物50は、上下に位置する四角形枠体10と、上下の四角形枠体10を連結する縦方向連結部材としての4個の縦方向伸縮アーム51とを備える。図10に示す四角形枠体10が、図1〜図3に示した四角形枠体10と異なっているのは、図10の四角形枠体10が、第1および第2折れ曲がり部材を備えていない点のみである。他の構成は同じであるので、同一要素については同一の番号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 10 shows another embodiment of the variable volume solid structure. The three-
図10に示す実施形態の四角形枠体10においては、隣接する2つの伸縮アームは、コーナー部において共通の内側端連結軸13によって連結されている。さらに、一方の伸縮アームの外側端連結軸14と、他方の伸縮アームの外側端連結軸14は、クロスユニットを縦方向に連ねた縦方向伸縮アーム51によって連結されている。
In the
四角形枠体10における隣接する2つの伸縮アームを連動可能に連結する機能を果たしているのは、2つの伸縮アームの外側端連結軸を連結している縦方向伸縮アーム51である。さらに、縦方向伸縮アーム51は、四角形枠体10の伸縮アームの伸縮動作に応じて伸縮動作を行う。したがって、図10に示した実施形態では、上下の四角形枠体10が面積拡張動作を行なえば、4個の縦方向伸縮アーム51の高さが大きくなり、立体構造物50の体積も増大する。その逆に、上下の四角形枠体10が面積縮小動作を行なえば、4個の縦方向伸縮アーム51の高さが小さくなり、立体構造物50の体積も減少する。
It is the vertical
図11〜図13は、多角形の枠体の他の例である正三角形枠体60を示している。正三角形枠体の各辺を構成しているのは、図1〜図3に示した実施形態と同様に、複数のクロスユニットを連ねた伸縮アームである。先の実施形態と同一または相当の要素については、同一の番号を付することによって説明を省略する。
11 to 13 show an equilateral
図11は正三角形枠体60の面積が最も小さい状態を示し、図12は正三角形枠体60の面積が中間の大きさの状態を示し、図13は正三角形枠体60の面積が最も大きい状態を示している。
11 shows a state where the area of the
図11〜図13に示す実施形態では、正三角形枠体60のコーナー部において、第1折れ曲がり部材15が、隣接する一方の辺の伸縮アームの内側端連結軸13と、他方の辺の伸縮アームの外側端連結軸14とを回動可能に連結している。また、第2折れ曲がり部材16が、隣接する一方の辺の伸縮アームの外側端連結軸14と、他方の辺の伸縮アームの内側端連結軸13とを連結している。第1および第2折れ曲がり部材15,16は、共に、V字状に屈曲した形状をしている。コーナー部連結軸17は、第1折れ曲がり部材15と第2折れ曲がり部材16とをそれらの交差部(屈曲点の位置)で回動可能に連結している。第1および第2折れ曲がり部材15,16の折れ曲がり角度は、60度である。
In the embodiment shown in FIGS. 11 to 13, at the corner portion of the equilateral
図11に示す最小面積の状態では、各辺を構成する伸縮アームの長さが最も小さくなっている。図12に示す中間面積の状態では、各辺を構成する伸縮アームの長さが中程度の長さになっている。図13に示す最大面積の状態では、各辺を構成する伸縮アームの長さが最も大きくなっている。 In the state of the minimum area shown in FIG. 11, the length of the telescopic arm constituting each side is the smallest. In the state of the intermediate area shown in FIG. 12, the length of the telescopic arm constituting each side is a medium length. In the state of the maximum area shown in FIG. 13, the length of the telescopic arm constituting each side is the largest.
図14〜図16は、体積可変立体構造物の他の実施形態を示している。図14および図15は中間程度の体積となっている立体構造物を示し、図16は最大体積となっている立体構造物を示している。図示する体積可変立体構造物は、三角柱の形状を有している。具体的には、上下に位置する正三角形の枠体60と、上下の正三角形枠体60を連結する縦方向連結部材としての3個の縦方向伸縮アーム71とを備える。縦方向伸縮アーム71は、先の実施形態と同様に、クロスユニットを縦方向に連ねたものである。
14-16 has shown other embodiment of the volume variable solid structure. 14 and 15 show a three-dimensional structure having an intermediate volume, and FIG. 16 shows a three-dimensional structure having a maximum volume. The illustrated volume variable three-dimensional structure has a triangular prism shape. Specifically, the frame includes a regular
各正三角形枠体60の各辺を構成するのは、クロスユニットを連ねた伸縮アームである。正三角形枠体60において、隣接する伸縮アームは、コーナー部において共通の内側端連結軸13によって連結されている。さらに、一方の伸縮アームの外側端連結軸14と、他方の伸縮アームの外側端連結軸14とは、縦方向伸縮アーム71によって連結されている。
Each side of each equilateral
正三角形枠体60における隣接する2つの伸縮アームを連動可能に連結する機能を果たしているのは、2つの伸縮アームの外側端連結軸を連結している縦方向伸縮アーム71である。さらに、縦方向伸縮アーム71は、正三角形枠体60の伸縮アームの伸縮動作に応じて伸縮動作を行う。したがって、上下の正三角形枠体10が面積拡張動作を行なえば、3個の縦方向伸縮アーム71の高さが大きくなり、立体構造物70の体積も増大する。その逆に、上下の正三角形枠体60が面積縮小動作を行なえば、3個の縦方向伸縮アーム71の高さが小さくなり、立体構造物70の体積も減少する。
It is a vertical
図17〜図19は、多角形枠体の他の例としての正六角形枠体80を示している。図17は最小面積の状態、図18は中間面積の状態、図19は最大面積の状態を示している。
17 to 19 show a regular
正六角形枠体80は、各辺を構成する6個の伸縮アーム81と、コーナー部において隣接する2つの伸縮アーム81を連動可能に連結する第1および第2折れ曲がり部材82,83とを備える。
The regular
第1折れ曲がり部材82は、隣接する一方の辺の伸縮アーム81の内側端連結軸13と、他方の辺の伸縮アーム81の外側端連結軸14とを回動可能に連結している。第2折れ曲がり部材83は、隣接する一方の辺の伸縮アーム81の外側端連結軸14と、他方の辺の伸縮アーム81の内側端連結軸13とを連結している。コーナー部連結軸17は、第1折れ曲がり部材82と第2折れ曲がり部材83とをそれらの交差部(屈曲点の位置)で回動可能に連結している。第1および第2折れ曲がり部材82,83の折れ曲がり角度は120度である。
The first
図示していないが、図17〜19に示した正六角形枠体80を平行な間隔で上下に配置し、それらを縦方向連結部材で連結するようにすれば、六角柱の立体構造物を作ることができる。
Although not shown in figure, if the regular
図20および図21は、多角形枠体の他の例である星形枠体を示している。図20は中間程度の大きさの状態、図21は最大の大きさの状態を示している。 20 and 21 show a star frame which is another example of a polygon frame. FIG. 20 shows an intermediate size state, and FIG. 21 shows a maximum size state.
星形枠体90は、6個の突起部を持つ形状であり、各辺を構成する12個の伸縮アーム91と、隣接する伸縮アームを連動可能に連結する2種類の折れ曲がり部材92,92’とを備える。一方の折れ曲がり部材92は、外方に突出したコーナー部に設けられるものであり、折れ曲がり部材92の折れ曲がり角度は36度である。他方の折れ曲がり部材92’は、内方に突出したコーナー部に設けられるものであり、折れ曲がり部材92’の折れ曲がり角度は108度である。
The star-shaped
図22〜図24は、四角形枠体の他の例を示している。図22は最小面積の状態、図23は中間面積の状態、図24は最大面積の状態を示している。 22-24 has shown the other example of the square frame. 22 shows the state of the minimum area, FIG. 23 shows the state of the intermediate area, and FIG. 24 shows the state of the maximum area.
図示する四角形枠体100は、四角形の各辺を構成する4個の伸縮アーム101と、四角形の各コーナー部において隣接する2つの伸縮アーム101を連結するコーナー部連結手段とを備える。4つのコーナー部のうち、対向する2つのコーナー部において、コーナー部連結手段は、第1折れ曲がり部材102と、第2折れ曲がり部材103とを含む。第1折れ曲がり部材102および第2折れ曲がり部材103については、先に記載した実施形態のものと同じであるので説明を省略する。
The
残りの対向するコーナー部では、隣接する一方の辺の伸縮アーム101の内側端および他方の辺の伸縮アームの101の内側端が内側端連結部材としての内側端連結軸13によって回動可能に連結されている。
In the remaining opposing corners, the inner end of the
図25〜図27は、3個の四角形枠体を接続した面積可変枠体を図示している。図25は最小面積の状態、図26は中間面積の状態、図27は最大面積の状態を示している。 FIG. 25 to FIG. 27 illustrate an area variable frame body in which three rectangular frames are connected. FIG. 25 shows the minimum area state, FIG. 26 shows the intermediate area state, and FIG. 27 shows the maximum area state.
図示する面積可変枠体110は、1個の長方形枠体110Aと、2個の正方形枠体110B,110Cとを接続したものである。長方形枠体110Aと隣接する1個の正方形枠体110Bとは、1辺を共通にしている。また、隣接する2個の正方形枠体110B,110Cは、1辺を共通にしている。
The illustrated
各四角形枠体110A,110B,110Cにおいては、他の枠体と共有しない隣接する2つの辺のコーナー部に第1折れ曲がり部材111と第2折れ曲がり部材112とを備える。これらの折れ曲がり部材111,112の接続態様及び動作に関しては、既に記載した実施形態のものと同じであるので、ここでは繰り返しの説明を省略する。
Each of the
長方形枠体110Aと正方形枠体110Bとが共有する辺と、長方形枠体110A及び正方形枠体110Bの辺とが合流するT字状コーナー部には、第1T字形状折れ曲がり部材113と第2T字形状折れ曲がり部材114とが設けられている。第1T字形状折れ曲がり部材113の横棒部分は、長方形枠体110Aの内側端連結軸と正方形枠体110Bの外側端連結軸とを接続している。第2T字形状折れ曲がり部材114の横棒部分は、長方形枠体110Aの外側端連結軸と正方形枠体110Bの内側端連結軸とを接続している。
A first T-shaped
第1T字形状折れ曲がり部材113の縦棒部分は共通する辺の一方の端部連結軸に連結され、第2T字形状折れ曲がり部材114の縦棒部分は共通する辺の他方の端部連結軸に連結されている。具体的には、長方形枠体110Aから見たとき、第1T字形状折れ曲がり部材113の縦棒部分は外側端連結軸に連結され、第2T字形状折れ曲がり部材114の縦棒部分は内側端連結軸に連結されている。正方形枠体110Bから見たときには、第1T字形状折れ曲がり部材113の縦棒部分は内側端連結軸に連結され、第2T字形状折れ曲がり部材114の縦棒部分は外側端連結軸に連結されている。
The vertical bar portion of the first T-shaped
同様に、隣接する正方形枠体110B、110Cの辺がT字状に交差するT字状コーナー部にも、第1T字形状折れ曲がり部材113と第1T字形状折れ曲がり部材114とが設けられている。
Similarly, a first T-shaped
4つの辺が交差する十字形状コーナー部には、第1十字形状折れ曲がり部材115と、第2十字形状折れ曲がり部材116とが設けられている。各十字形状折れ曲がり部材115,116は、隣接する2つの辺の端部連結軸を連結している。具体的には、各十字形状折れ曲がり部材は、一方の辺の外側端連結軸と他方の辺の内側端連結軸とを連結する。
A first cross-shaped
図25〜図27に示した面積可変枠体によれば、接続された3個の四角形枠体の面積を可変にすることができる。 According to the area variable frame shown in FIGS. 25 to 27, the areas of the three connected rectangular frames can be made variable.
図28〜図30は、立方体形状の体積可変立体構造物を示している。図28は最小体積の状態を示し、図29は中間体積の状態を示し、図30は最大体積の状態を示している。 28 to 30 show a cubic volume variable three-dimensional structure. 28 shows the state of the minimum volume, FIG. 29 shows the state of the intermediate volume, and FIG. 30 shows the state of the maximum volume.
図示する体積可変立体構造物120は、6面によって規定される立方体形状を有しており、四角形の第1面枠体121と、四角形の第2面枠体122と、四角形の第3面枠体123と、四角形の第4面枠体124と、四角形の第5面枠体125と、四角形の第6面枠体126とを備える。各面枠体の各辺を構成するのは複数のクロスユニットを接続した伸縮アームである。隣接する2つの面枠体は、立方体の各辺に沿って隣接して延びる2個の伸縮アームの外側端連結軸同士を接続することによって互いに対して連動して面積可変の動作を行うようにされている。
The illustrated variable volume three-
図31〜図33は、他の形態の伸縮アームを示している。図31は伸縮アームの最小長さの状態を示し、図32は伸縮アームの中間長さの状態を示し、図33は伸縮アームの最大長さの状態を示している。 31 to 33 show other forms of telescopic arms. 31 shows the state of the minimum length of the telescopic arm, FIG. 32 shows the state of the intermediate length of the telescopic arm, and FIG. 33 shows the state of the maximum length of the telescopic arm.
図示するように、伸縮アーム130は複数のクロスユニットを連ねた形態を有しているが、ここで注目すべきは、各クロスユニットを構成する一対の剛性部材が、逆方向に湾曲した円弧状形状を有していることである。そのため、伸縮アームの伸縮方向に直交する横断面形状は、ほぼ円形となる。図示した実施形態では、一対の剛性部材は、直線的に延びる中央連結軸131によって回動可能に連結されている。
As shown in the figure, the
図34は、図31〜図33の実施形態の変形例である。図示する伸縮アーム140では、中央連結軸141が側方に大きく湾曲した形状を有している。この実施形態であれば、伸縮アーム140の利用可能な内部空間を大きくとることができるので、例えば、伸縮アーム内に消防ホース等を配置することが可能となる。
FIG. 34 is a modification of the embodiment of FIGS. In the illustrated
図35〜図37は、体積可変立体構造物の他の実施形態を示している。図35は初期状態の平面図であり、図36は動作途中の状態の平面図であり、図37は動作途中の状態の斜視図である。 35 to 37 show another embodiment of the volume variable three-dimensional structure. 35 is a plan view in the initial state, FIG. 36 is a plan view in the middle of the operation, and FIG. 37 is a perspective view in the middle of the operation.
図示する体積可変立体構造物150は、上下方向に離隔した2個の四角形枠体150A,150Bを縦方向連結部材である縦棒158によって連結したものである。図35に示すように、初期状態の形状に注目すると、四角形枠体150Aは、伸長状態の2個の伸縮アーム151,152と、縮小状態の2個の伸縮アーム153,154とによって四角形形状が形成されている。X字状に交差し、中央連結軸157を介して回動可能に連結されている第1連結部材155及び第2連結部材156は、四角形のコーナー部において、隣接する2個の伸縮アームを動作可能に連結している。
The illustrated volume variable three-
具体的には、第1連結部材155の一方端は、第2伸縮アーム152および第3伸縮アーム153の共通内側端連結軸13に連結され、第1連結部材155の他方端は、第4伸縮アーム154及び第1伸縮アーム151の共通内側端連結軸13に連結されている。第2連結部材156の一方端は、第1伸縮アーム151及び第3伸縮アーム153の共通内側端連結軸13に連結され、第2連結部材156の他方端は、第2伸縮アーム152及び第4伸縮アーム154の共通内側端連結軸13に連結されている。
Specifically, one end of the
図36及び図37に示す状態では、各伸縮アーム151,152,153,154はほぼ同じ長さとなっている。図37に示すように、上下の四角形枠体150A,150Bを連結する縦棒158は、上下に位置する共通内側端連結軸13を連結している。
In the state shown in FIG.36 and FIG.37, each expansion-contraction arm 151,152,153,154 has the substantially same length. As shown in FIG. 37, the
以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態に限定されるものではない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変更を加えることが可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Various modifications and changes can be made to the illustrated embodiment within the same range as the present invention or within an equivalent range.
面積可変枠体を上下に備える体積可変立体構造物は、建築構造物、容器、展示物、パビリオン、遊戯具、組み立て玩具、飾り物、オブジェ、家具、車の荷台、照明器具、ペット等の動物舎、踏み台、ロボットのボディ、水槽、プール、トイレボックス、更衣ボックス、シャワー室、地上建造物、地中建造物、水中建造物、空中建造物、簡易集合住宅(例えば、災害地用)、倉庫、シャワー・キッチン・消防ホース保持装置、野菜工場、テント、動植物園等、多くの用途に有利に利用され得る。 Volume variable three-dimensional structures with variable area frames above and below are building structures, containers, exhibits, pavilions, play equipment, assembled toys, ornaments, objects, furniture, car platforms, lighting fixtures, pet houses, etc. , Springboard, robot body, water tank, pool, toilet box, changing box, shower room, ground structure, underground structure, underwater structure, aerial structure, simple apartment (for example, for disaster area), warehouse, It can be advantageously used in many applications such as showers, kitchens, fire hose holding devices, vegetable factories, tents, animal and botanical gardens.
より具体的に例示すると、以下の通りである。 More specifically, it is as follows.
(1)建造物
多角形の面積可変枠体または体積可変立体構造物と、板状物またはシート状物とを組み合わせて、壁、床および天井を設けた建造物。板状物としては、木製板、金属製ボード、アクリル板、ガラス板、複合材ボード等が考えられる。シート状物としては、レザー、シーツ、フィルム等が考えらえる。
(1) Building A building provided with a wall, a floor, and a ceiling by combining a polygonal variable area frame or volume variable solid structure and a plate or sheet. As the plate-like material, a wooden board, a metal board, an acrylic board, a glass board, a composite board and the like can be considered. As the sheet-like material, leather, sheets, films and the like can be considered.
建造物の例として、簡易ハウス、子供部屋、勉強部屋、物置、倉庫、更衣室、シャワー室、トイレボックス、ペット舎、温室、イベント会場、舞台、集会場、作業場、工房、パウダールーム、展示場、動植物園、フラワーショップ、展望台等が考えられる。 Examples of buildings include simple houses, children's rooms, study rooms, storerooms, warehouses, changing rooms, shower rooms, toilet boxes, pet houses, greenhouses, event venues, stages, gathering venues, workshops, workshops, powder rooms, exhibition halls , Animal and botanical gardens, flower shops, observatory etc.
(2)シャワーホース、消防ホースまたはロープ等を保持するアームまたはポール
例えば、横断面形状が円形の伸縮アームを用いた長さ可変のホース保持用枠や、国旗、のぼり、鯉のぼり用ポール等が考えられる。
(2) Arm or pole for holding a shower hose, fire hose or rope, etc. For example, a variable length hose holding frame using a telescopic arm with a circular cross-sectional shape, a national flag, a climbing pole, a pole for climbing a carp, etc. It is done.
(3)空中、水中、地中構造物
例えば、伸縮アーム、面積可変枠体、体積可変立体構造物を用いて、空中に位置する大型アンテナ、大型太陽光発電パネル、太陽光集電パネルや、宇宙や海水中に設ける居住施設等の大型構造物が考えられる。
(3) Air, underwater, underground structure For example, using a telescopic arm, an area variable frame body, a volume variable solid structure, a large antenna located in the air, a large solar power generation panel, a solar current collector panel, Large structures such as residential facilities installed in space or in seawater can be considered.
(4)園芸用途
例えば、ツルバラ、アサガオ、つる等の成長に合わせて最適な大きさに調整可能な保持枠が考えられる。
(4) Horticultural applications For example, a holding frame that can be adjusted to an optimum size according to the growth of climbing roses, morning glory, vines, and the like is conceivable.
(5)野菜工場
例えば、近隣に住む人等の集団(コミュニティ)で運営する中型野菜工場、花工場、高齢者の交流や健康維持のための野菜工場等が考えられる。
(5) Vegetable factory For example, a medium-sized vegetable factory, a flower factory, a vegetable factory for exchange of elderly people and health maintenance, etc. operated by a group (community) such as a person living in the vicinity can be considered.
(6)組み立て玩具
例えば、脳の成長、活性化に必要なクロスリンク方式の玩具としての利用も可能である。複数種類の伸縮アーム、面積可変枠体、体積可変立体構造物を上下、左右、前後、内外の位置関係で適宜自在に指先で組み立てるような組み立て玩具であれば、子供や高齢者の脳の成長、活性化に役立てることも可能である。
(6) Assembled toys For example, it can be used as a cross-link toy necessary for brain growth and activation. The growth of the brains of children and the elderly is possible with an assembling toy that can assemble multiple types of telescopic arms, variable area frames, and variable volume three-dimensional structures with your fingertips as needed, depending on the position of the top, bottom, left, right, front, back, inside and outside. It can also be used for activation.
(7)大型、中型、小型オブジェ
例えば、複数種類の面積可変枠体や体積可変立体構造物を組み合わせて、種々の形状のオブジェを作ることができる。そのようなオブジェは、公園、街路、イベント会場などの屋内に設置しても良いし、家、ホテル、病院、児童施設、老人施設等の屋内に設置しても良い。また、色や光と組わせることにより、視覚的に面白い装飾物とすることも可能である。
(7) Large, medium, and small objects For example, objects of various shapes can be made by combining a plurality of types of variable area frames and variable volume three-dimensional structures. Such objects may be installed indoors such as in parks, streets, and event venues, or may be installed indoors such as in homes, hotels, hospitals, child facilities, and elderly facilities. Moreover, it can be made a visually interesting decoration by combining it with color and light.
(8)室内野菜ハウス
発光ダイオード(LED)と組み合わせてグリーンインテリアを兼ね備えた装飾性のある野菜ハウスや、フラワースタンド、プランターとしての利用も可能である。
(8) Indoor vegetable house It can be used as a decorative vegetable house with a green interior in combination with a light emitting diode (LED), a flower stand, or a planter.
(9)テント
レザーシートや、布製シート等と組み合わせて、多種多様な形状及び大きさのテント等としての利用も可能である。
(9) Tent It can be used as a tent of various shapes and sizes in combination with a leather sheet or a cloth sheet.
(10)仮設住宅・店舗、災害用集合住宅
例えば四角形の枠体とボードとの組わせにより、複数の立方体または直方体を結合して簡易ハウス等を作ることも可能である。
(10) Temporary housing / store, disaster housing complex For example, by combining a rectangular frame and a board, it is possible to combine a plurality of cubes or rectangular parallelepipeds to make a simple house or the like.
(11)木製・金属製家具
例えば、面積、体積、形、色等を容易に変更可能なベッド、ソファー、テーブル、収納棚・容器、ハンガー、棚、台座等への利用も可能である。
(11) Wooden / metal furniture For example, the furniture can be used for beds, sofas, tables, storage shelves / containers, hangers, shelves, pedestals, etc. whose area, volume, shape, color, etc. can be easily changed.
10 四角形枠体、A,B,C,D 伸縮アーム、11 クロスユニット、12 中央連結軸、13 内側端連結軸、14 外側端連結軸、15 第1折れ曲がり部材、16 第2折れ曲がり部材、17 コーナー部連結軸、20 体積可変立体構造物、21 棒材、30 体積可変立体構造物、31 縦方向伸縮アーム、40 体積可変立体構造物、41 縦方向伸縮アーム、45 縦方向連結部材、46 管、47 内挿体、50 体積可変立体構造物、51 縦方向伸縮アーム、60 正三角形枠体、70 体積可変立体構造物、71 縦方向伸縮アーム、80 正六角形枠体、81 伸縮アーム、82 第1折れ曲がり部材、83 第2折れ曲がり部材、90 星形枠体、91 伸縮アーム、92,92’ 折れ曲がり部材、100 四角形枠体、101 伸縮アーム、102 第1折れ曲がり部材、103 第2折れ曲がり部材、110 面積可変枠体、111 第1折れ曲がり部材、112 第2折れ曲がり部材、113 第1T字形状折れ曲がり部材、114 第2T字形状折れ曲がり部材、115 第1十字形状折れ曲がり部材、116 第2十字形状折れ曲がり部材、120 体積可変立体構造物、121 第1面枠体、122 第2面枠体、123 第3面枠体、124 第4面枠体、125 第5面枠体、126 第6面枠体、130 伸縮アーム、131 中央連結軸、140 伸縮アーム、141 中央連結軸、150 体積可変立体構造物、150A,150B 四角形枠体、151 第1伸縮アーム、152 第2伸縮アーム、153 第3伸縮アーム、154 第4伸縮アーム、155 第1連結部材、156 第2連結部材、157 中央連結軸、158 縦棒。 10 square frame, A, B, C, D telescopic arm, 11 cross unit, 12 center connecting shaft, 13 inner end connecting shaft, 14 outer end connecting shaft, 15 first bent member, 16 second bent member, 17 corner Part connecting shaft, 20 Volume variable solid structure, 21 Bar, 30 Volume variable solid structure, 31 Vertical stretchable arm, 40 Volume variable solid structure, 41 Vertical stretchable arm, 45 Vertical link member, 46 Tube, 47 Interpolated body, 50 Volume variable three-dimensional structure, 51 Longitudinal telescopic arm, 60 Regular triangle frame, 70 Volume variable solid structure, 71 Vertical telescopic arm, 80 Regular hexagonal frame, 81 Telescopic arm, 82 1st Bent member, 83 2nd bent member, 90 star frame, 91 telescopic arm, 92, 92 'bent member, 100 square frame, 101 Telescopic arm, 102 first bent member, 103 second bent member, 110 variable area frame, 111 first bent member, 112 second bent member, 113 first T-shaped bent member, 114 second T-shaped bent member, 115 First cross-shaped bent member, 116 Second cross-shaped bent member, 120 Volume variable three-dimensional structure, 121 First surface frame, 122 Second surface frame, 123 Third surface frame, 124 Fourth surface frame, 125 5th surface frame body, 126 6th surface frame body, 130 telescopic arm, 131 central coupling shaft, 140 telescopic arm, 141 central coupling shaft, 150 volume variable three-dimensional structure, 150A, 150B rectangular frame body, 151 first telescopic frame Arm, 152 second telescopic arm, 153 third telescopic arm, 154 fourth telescopic arm, 155 first Connecting member, 156 the second coupling member 157 central connecting shaft, 158 vertical bar.
Claims (2)
下部枠体と、
前記上部枠体と前記下部枠体とを平行な関係で離隔して連結する縦方向連結部材とを備え、
前記上部枠体は、
X字状に交差させた2個の剛性部材を中央連結軸を介して回動可能に連結したクロスユニットの複数個と、
隣接する前記クロスユニットの剛性部材の端部同士を回動可能に連結する端部連結部とを有し、
前記上部枠体の端部連結部は、前記上部枠体の内側に位置する内側端連結軸と、前記上部枠体の外側に位置する外側端連結軸とを含み、
前記下部枠体は、
X字状に交差させた2個の剛性部材を中央連結軸を介して回動可能に連結したクロスユニットの複数個と、
隣接する前記クロスユニットの剛性部材の端部同士を回動可能に連結する端部連結部とを有し、
前記下部枠体の端部連結部は、前記下部枠体の内側に位置する内側端連結軸と、前記下部枠体の外側に位置する外側端連結軸とを含み、
前記縦方向連結部材は、X字状に交差させた2個の剛性部材を中央連結軸を介して回動可能に連結したクロスユニットを備えた縦方向伸縮アームであり、
前記縦方向伸縮アームの上方端は、上方に位置する前記上部枠体の前記内側端連結軸の2個、前記外側端連結軸の2個または前記中央連結軸の2個のいずれかに連結され、
前記縦方向伸縮アームの下方端は、下方に位置する前記下部枠体の前記内側端連結軸の2個、前記外側端連結軸の2個または前記中央連結軸の2個のいずれかに連結される、形状可変立体構造物。 An upper frame,
A lower frame,
A vertical connection member that connects the upper frame and the lower frame in a parallel relationship with each other;
The upper frame is
A plurality of cross units in which two rigid members crossed in an X shape are rotatably connected via a central connecting shaft;
An end connecting portion that rotatably connects the ends of the rigid members of the adjacent cross units;
The end connecting portion of the upper frame includes an inner end connecting shaft located inside the upper frame, and an outer end connecting shaft located outside the upper frame,
The lower frame is
A plurality of cross units in which two rigid members crossed in an X shape are rotatably connected via a central connecting shaft;
An end connecting portion that rotatably connects the ends of the rigid members of the adjacent cross units;
The end link portion of the lower frame includes an inner end link shaft positioned inside the lower frame and an outer end link shaft positioned outside the lower frame,
The longitudinal connecting member is a longitudinal extending / contracting arm provided with a cross unit in which two rigid members crossed in an X shape are rotatably connected via a central connecting shaft,
The upper end of the vertical telescopic arm is connected to either the two inner end connecting shafts, the two outer end connecting shafts, or the two central connecting shafts of the upper frame located above. ,
The lower end of the vertical telescopic arm is connected to either the two inner end connecting shafts, the two outer end connecting shafts, or the two central connecting shafts of the lower frame located below. The shape variable three-dimensional structure.
An assembled toy comprising a plurality of the shape-variable three-dimensional structures according to claim 1.
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