(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方形の４頂角の４頂点を有する支持体と、
前記正方形の１／４の面積を有する正方形をそれぞれ一の面とする第１の立方体と、第２の立方体と、第３の立方体と、第４の立方体とから成る一組の立方体群と、
前記第１の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第１の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第１の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第１の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第１連結体と、
前記第２の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第２の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第１の立方体に隣接させて前記第２の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第２の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第２連結体と、
前記第３の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第３の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第１の立方体に隣接させて前記第３の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第３の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第３連結体と、
前記第４の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第４の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第４の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第４の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第４連結体と、
前記第１の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第１連結体が設けられた頂角の対角である頂角と、当該第１の立方体に隣接する前記第２の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第２連結体が設けられた頂角の対角である頂角とを連結する第５連結体と、
前記第１の立方体に隣接する前記第３の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第３連結体が設けられた頂角の対角である頂角と、当該第３の立方体に隣接する前記第４の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第４連結体が設けられた頂角の対角である頂角とを連結する第６連結体と、
前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第１の立方体及び前記第３の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第１の連結体が設けられた頂角と対角する前記第１の立方体の頂角と、前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第１の立方体及び前記第３の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第３の連結体と対角する前記第３の立方体の頂角とを連結する第７連結体と、
前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第２の立方体及び前記第４の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第２の連結体が設けられた頂角と対角する前記第２の立方体の頂角と、前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第２の立方体及び前記第４の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第４の連結体が設けられた頂角と対角する前記第４の立方体の頂角とを連結する第８連結体と、
から成ることを特徴とする機構体。
【請求項２】
前記一組の立方体群が面対称に一対配置され、その各立方体群相互が前記第１連結体と前記第２連結体と前記第３連結体と前記第４連結体とにより連結され、それぞれの立方体群に前記第５連結体と前記第６連結体と前記第７連結体と前記第８連結体とを設けて成り、一方の立方体群が他方の立方体群の支持体であることを特徴とする請求項１記載の機構体。
【請求項３】
前記第７連結体を設けた前記第１の立方体及び前記第３の立方体の頂角と、前記第８連結体を設けた前記第２の立方体及び前記第４の立方体の頂角とを含み、前記支持体の正方形の平面と平行な平面を構成する、前記第１の立方体の一の面と前記第２の立方体の一の面と前記第三の立方体の一の面と前記第４の立方体面の一の面の内、少なくとも一の面を表示面とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の機構体。
【請求項４】
前記第１の立方体と前記第２の立方体とが対向する２面及び前記第３の立方体と前記第４の立方体とが対向する２面の少なくとも一の面を表示面とすることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の機構体。
【請求項５】
前記第１連結体から第８連結体は、凧糸、釣り糸、ゴム糸、グラスファイバー、ピアノ線、電線の内から選ばれた一種であること特徴とする請求項１又は請求項２記載の機構体。
【請求項６】
前記一組の立方体群を構成する前記第１の立方体と前記第２の立方体と前記第３の立方体と前記第４の立方体とは、紙、木、プラスチック樹脂、金属、ゴムの内から選ばれた一種で構成したものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の機構体。
【請求項７】
前記表示面による表示は、三次元画像、絵、文字、記号から選ばれた一種或いは二種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の機構体。
【請求項８】
前記一組の立方体群を構成する前記第１の立方体と前記第２の立方体と前記第３の立方体と前記第４の立方体とのぞれぞれが有する頂角のうちの少なくとも１つの頂角は、面取り加工されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の機構体。
【請求項９】
前記一組の立方体群を構成する前記第１の立方体と前記第２の立方体と前記第３の立方体と前記第４の立方体とのぞれぞれが有する頂角のうちの少なくとも１つの頂角は、丸み加工されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の機構体。
【請求項１０】
前記支持体は把持部を有することを特徴とする請求項１記載の機構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、機構体に係り、特に子供が手にして遊ぶ玩具を構成することができる機構体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
子供が遊ぶ玩具に関してこれまで多く目にする玩具は、構造が複雑かつ精密で高価なものが多い。例えば、ＩＣチップを搭載し液晶表示装置を内蔵したゲーム機、無線で動くロボットや飛行体、動力源を有してレール上を動く電車等挙げればきりがない。
【０００３】
近年、そうした子供の玩具が見直されて昔の単純な構造の玩具が注目を浴びている。そのような単純な玩具として、例えば、めんこ、ビー玉、積木、浴槽で遊ぶブリキ製の金魚等がある。この中で積木等を利用した玩具は比較的多い。具体的には、木片やプラスチック片に絵や文字、模様等が分割して描かれており、ばらばらにしたそれら木片やプラスチック片を正しい位置関係に置くことで、描かれた絵を再現して楽しむものがある。木片やプラスチック片を所定の位置に置く或いは回転させることで、幼児は考えながら遊ぶことができ、これにより知能の発育が促される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、「同形状立方体の６面に任意の模様を表示した８個の立方体を定められた位置に配置して大きな立方体に組み立てると、組み立てられた大きな立方体の外６面に任意の図絵を表現する事ができる」積木パズルの構成が開示されている。
【０００５】
この場合、それぞれの立方体を決められた位置に配置し、且つその方向を正しくセットすることで、立方体の各面には特定の模様若しくは絵が正しく表示される。立方体の位置が正しくても方向が間違っていれば、正しい絵模様は完成しない。従って、子供たちは考えながら楽しく遊ぶことが可能である。しかし、立方体を手で持って動かすだけであり、子供たちは直ぐに飽きてしまうという状況にあった。
【０００６】
前記課題を解決するために、特許文献２では、「分割された絵模様等を、環状構造体を回転させる事により、元の完成された状態に復元するようにした」回転式絵合わせ知育玩具が開示されている。
【０００７】
ここで、環状構造体とは、「複数の立方体あるいは直方体を複数の１８０度回転可能な回転軸かつ連結軸で全体をひとつに連結」したものを言う。そして、「回転軸と垂直な面に配置した分割された絵模様、図柄、文字、符号等（以下、絵模様等という）を、環状構造体を回転させることにより元の完成された状態に復元することができる」ことを特徴としている。
【０００８】
従って、立方体には動きがあり、それぞれの立方体は回転軸で連結しているので、立方体を回転軸の周りに回転させることで、絵模様等を合わせることができる。
【０００９】
しかしながら、前記の立方体の動きは一平面内のみであって、単に回転軸の周りに回転するだけであり、このような動きは子供が想像できる範囲内の動きであった。従って、動きが単純であるため面白みが豊かなものではなく、それ故に遊んでいて直ぐ飽きてしまうことがあった。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−６１１３１号公報
【特許文献２】特開２００２−６６１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、従来の子供用の玩具は、その構成要素である立方体に動きがなく、あったとしても一平面内の単純なものであり、その動きも子供が想像することができる範囲内のものであった。従って、面白みが豊ではなく遊んでいて直ぐ飽きるという問題があった。
【００１２】
従って、本願発明の目的は従来技術の欠点を解消し、単純な構成であって子供の想像の範囲を越えた動きをする面白みの豊かな玩具を構成することが可能な機構体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために提供される本願発明の機構体は、正方形の４頂角の４頂点を有する支持体と、
前記正方形の１／４の面積を有する正方形をそれぞれ一の面とする第１の立方体と、第２の立方体と、第３の立方体と、第４の立方体とから成る一組の立方体群と、
前記第１の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第１の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第１の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第１の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第１連結体と、
前記第２の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第２の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第１の立方体に隣接させて前記第２の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第２の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第２連結体と、
前記第３の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第３の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第１の立方体に隣接させて前記第３の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第３の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第３連結体と、
前記第４の立方体の一の頂角と前記支持体の正方形の第４の頂角とが一致する配置関係で前記支持体の正方形の内側に前記第４の立方体を配置し、そのように配置した状態で前記支持体の正方形と前記第４の立方体の相互に一致する頂角相互を連結する第４連結体と、
前記第１の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第１連結体が設けられた頂角の対角である頂角と、当該第１の立方体に隣接する前記第２の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第２連結体が設けられた頂角の対角である頂角とを連結する第５連結体と、
前記第１の立方体に隣接する前記第３の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第３連結体が設けられた頂角の対角である頂角と、当該第３の立方体に隣接する前記第４の立方体の前記支持体の正方形の平面に接する面内にあって、前記第４連結体が設けられた頂角の対角である頂角とを連結する第６連結体と、
前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第１の立方体及び前記第３の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第１の連結体が設けられた頂角と対角する前記第１の立方体の頂角と、前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第１の立方体及び前記第３の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第３の連結体と対角する前記第３の立方体の頂角とを連結する第７連結体と、
前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第２の立方体及び前記第４の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第２の連結体が設けられた頂角と対角する前記第２の立方体の頂角と、前記支持体の正方形の平面に垂直かつ前記第２の立方体及び前記第４の立方体の外側面を含む面内にあって、前記第４の連結体が設けられた頂角と対角する前記第４の立方体の頂角とを連結する第８連結体と、
から成ることを特徴とする。
【００１４】
前記支持体は、正方形を構成する４頂点を有するものであれば形状・構成は問わない。前記一組の立方体群を構成する前記第１の立方体から前記第４の立方体は、同じ大きさ、同じ材質であることが望ましい。ただし、その１個の立方体は、任意の材質、任意の大きさで製作することができる。また、前記第１連結体から前記第８連結体は、前記第１の立方体から前記第４の立方体の特定の頂角同士を、或いは前記支持体の正方形の頂角と前記第１の立方体から前記第４の立方体の特定の頂角とを連結するものであって、前記第１の立方体から前記第４の立方体の大きさ、材質等を考慮して、最適な材料で構成することができる。
【００１５】
従って、本願発明の機構体によれば、当該機構体を上方に放り上げる動作をし、続いてその動作を急に止めると、現在表示されている立方体の４面が別の４面に瞬時に入れ替わることになり面白み豊かなものとなる。この動きは子供の想像を超えたものであり、飽きることなく遊ぶことができる。さらに、遊ぶことにより思考力、想像力を養うことが可能である。
【００１６】
また、前記一組の立方体群を面対称に一対配置し、その各立方体群相互を前記第１連結体と前記第２連結体と前記第３連結体と前記第４連結体とにより連結し、それぞれの立方体群に前記第５連結体と前記第６連結体と前記第７連結体と前記第８連結体とを設け、一方の立方体群を他方の立方体群の支持体とすれば、当該機構体を上下逆さまにしても同様に、現在表示されている立方体の４面が別の４面に瞬時に入れ替わることになり、面白み豊なものとなる。この動きは子供の想像をこえたものであり、特にこの場合は上下逆さまにしても遊べるので、面白さや楽しさは倍増し、思考力、想像力を養うことが可能である。
【００１７】
そして、前記第７連結体を設けた前記第１の立方体及び前記第３の立方体の頂角と、前記第８連結体を設けた前記第２の立方体及び前記第４の立方体の頂角とを含み、前記支持体の正方形の平面と平行な平面を構成する、前記第１の立方体の一の面と前記第２の立方体の一の面と前記第三の立方体の一の面と前記第４の立方体面の一の面の内、少なくとも一の面を表示面、及び／又は前記第１の立方体と前記第２の立方体とが対向する２面及び前記第３の立方体と前記第４の立方体とが対向する２面の少なくとも一の面を表示面とすることで、当該表示面で表示される内容を楽しむことができる。
【００１８】
ここで、前記表示面を、二以上の表示面が感覚的または観念的に関連付けることで、表示される面を十分に楽しむことができ、面白さは倍増する。二以上の表示面が感覚的または観念的に関連付けるとは、以下のことを意味する。例えば一の絵を４分割して、それぞれを表示される４面に設ければ、４面により一の絵を視覚することができる。係る態様を二以上の表示面が感覚的に関連付けられたということができる。また、表示される４つの面それぞれに、松、竹、梅等の関連する絵を設けると、４面により関連する絵を楽しむことができる。係る態様を二以上の表示面が観念的に関連付けられたということができる。このことを観念的に関連付けると称する。この感覚的または観念的な関連付けを、現在表示されている表示面と、入れ替わって表示される表示面の二以上の表示面に行なうことで、想像以上に面白みを豊にすることができる。
【００１９】
なお、前記第１連結体から前記第８連結体は、凧糸、釣り糸、ゴム糸、グラスファイバー、ピアノ線、電線の内から選ばれた一種であること、そして前記一組の立方体群、及び前記他の１組の立方体群を構成する立方体は、紙、木、プラスチック樹脂、金属、ゴムの内から選ばれた一種で構成したものであることを特徴とする。
【００２０】
ただし、連結体として凧糸又は釣り糸を用いた場合は、立方体は紙又は木若しくはプラスチック樹脂で構成したものが望ましい。立方体を金属で構成した場合には、前記連結体はピアノ線又はグラスファイバーが望ましい。即ち、立方体を構成する材質によって適切な連結体を選ぶ必要がある。連結体は立方体が回転するときにねじれが加わることになるが、例えば立方体を紙で連結体を凧糸とした場合の様に、回転する立方体の質量を考慮して最適に選ぶことで、連結体の耐久性を必要以上に損なうことなく本願発明の機構体を構成することができる。なお、連結体を電線とすれば、回転する立方体のある一面を発光ダイオード又は液晶等で構成したときに、前記発光ダイオード又は液晶等を駆動するための電力を他の部分から供給することができる。
【００２１】
さらに、前記表示面による表示を、三次元画像、絵、文字、記号から選ばれた一種或いは二種以上の組み合わせとすることで、入れ替わる模様をより楽しむことが可能である。例えば、その表示を三次元画像とすれば、特殊な眼鏡を通して見ることで、瞬時入れ替わる三次元画像をリアルに楽しむことができる。ここで、三次元画像とは、例えばホログラム等を指しており、特殊な眼鏡を通して見ること、或いは波長が決められたレーザ光で照射することで、録画された像を立体的に観察することができる。
【００２２】
また、前記一組の立方体群を構成する前記第１の立方体と前記第２の立方体と前記第３の立方体と前記第４の立方体とのぞれぞれが有する頂角のうちの少なくとも１つの頂角は、面取り加工、または、丸み加工されていることを特徴とする。
このように、立方体の頂角を面取り加工、または、丸み加工することによって、例えば、本願発明に係る玩具で小さな子供が遊ぶ場合に、安全性を高めることができる。
【００２３】
そして、前記支持体は把持部を有していても良い。例えば、把持部を有するトーチの上に機構体を設置すれば、トーチを持って遊ぶことが可能である。このような構成にすれば、パーティ等で大いに楽しむことが可能である。
【００２４】
なお、４個の立方体のみが動く機構体において、表示される２組の表示面を一面に並べられた発光ダイオード又は液晶等により構成し、前記支持体内部に前記発光ダイオード又は液晶等を駆動する電子回路を内蔵することが可能である。このような構成をとることで、表示面で表示できる模様を発光ダイオード、又は液晶により無数に替えることが可能となる。例えば、一組の表示面に絵模様を表示させ、他の一組の表示面にその絵模様に対応する単語（英語、日本語等）を表示させることで、本願発明の機構体は単語を暗記する装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明の機構体によれば、単純な構成であってかつ面白みの豊かな玩具を構成することが可能な機構体を提供することができる。構成する立方体の動きは子供の想像を越えたものであり、子供の知的好奇心が換起され、その動きに対する考察、分析等を加えて遊ぶことにより思考力、想像力を養うことができる。さらに、表示面で表示される模様を三次元画像、絵、文字、記号から選ばれた一種或いは二種以上の組み合わせとすることにより、さらに面白み豊に遊ぶことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本願発明の最良の形態を以下、図１、図２を用いて説明する。図１は、本願発明の機構体Ｋの斜視図である。座標系を、左右方向をｘ軸、前後方向をｙ軸、高さ方向をｚ軸と定める。ここで提示する機構体Ｋは、４個の立方体１〜４と、この４個の立方体を載置するための支持体７と、８個の連結体と、２組の表示面とから構成されている。
【００２７】
支持体７は、前記４個の立方体１〜４と大きさ及び材質が同じである別の４個の立方体を用い、その４個の立方体をｘ軸方向に２個、ｙ軸方向に２個、並べて配置し、動かないように接着剤等で固定している。この支持体７の上平面は正方形の平面であり、当該正方形の４隅の４頂角の４頂点で正方形が構成されることに注意されたい。
【００２８】
図１は、支持体（４個の立方体）７の上に４個の立方体１〜４を載置した様子を示しており、４個の立方体１〜４は、連結体を強調するために、お互いに少し離して載置した様子を示している。支持体７についても同様に４個の立方体で構成したことを示すように、立方体同士を少し離して示している。支持体７の上に載置された４個の立方体は、以下に示す特定の部分が連結体により連結される。なお、図１では、分かり易くするために連結体ｊ１〜連結体ｊ８の部分を黒丸で示しているが、実際は連結体で２個の立方体の頂角同士が連結されている。
【００２９】
図２は、一つの立方体の斜視図である。機構体に連結体が設けられる部分は合計で８箇所である。立方体に１〜４の符号を付し、かつ立方体のそれぞれの頂角に図２のような符号ａ〜ｈを付すと、連結する特定の部分、即ち連結体が設けられる部分は次のようになる。第１連結体ｊ１は、立方体１のａに対応する頂角と支持体７の対応する頂角とを連結する。第２連結体ｊ２は、立方体２のｂに対応する頂角と支持体７の頂角とを連結する。第３連結体ｊ３は、立方体３のｃに対応する頂角と支持体７の対応する頂角とを連結する。第４連結体ｊ４は、立方体４のｄに対応する頂角と支持体７の対応する頂角とを連結する。第５連結体ｊ５は、立方体１のｄに対応する頂角と立方体２のｃに対応する頂角とを連結する。第６連結体ｊ６は、立方体３のｂに対応する頂角と立方体４のａに対応する頂角とを連結する。第７連結体ｊ７は、立方体１のｇに対応する頂角と立方体３のｅに対応する頂角とを連結する。第８連結体ｊ８は、立方体２のｈに対応する頂角と立方体４のｆに対応する頂角とを連結する。
【００３０】
機構体Ｋは、第７連結体ｊ７を設けた立方体１及び立方体３の頂角と、第８連結体ｊ８を設けた立方体２及び立方体４の頂角とを含む平面を構成する、立方体１の一の面と立方体２の一の面と立方体３の一の面と立方体４の一の面とを表示面としている。それらの面をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで表す。
【００３１】
また、機構体Ｋは、立方体１と立方体２とが対向する２面（Ｅ、Ｆ）及び立方体３と立方体４とが対向する２面（Ｇ、Ｈ）をも表示面としている。
【００３２】
図３は、機構体Ｋに係る一つの立方体のそれぞれの頂角ａ〜ｈについて、面取り加工を施した場合の当該立方体を示す斜視図である。
図４は、機構体Ｋに係る一つの立方体のそれぞれの頂角ａ〜ｈについて、丸み加工を施した場合の当該立方体を示す斜視図である。
なお、図３、４で示す立方体は、それぞれの頂角ａ〜ｈについて、面取り加工または丸み加工を施しているが、頂角ａ〜ｈのうちの少なくとも１つの頂角について面取り加工、または、丸み加工を施すようにしてもよい。
このように、頂角ａ〜ｈについて面取り加工、または、丸み加工を施すことによって、頂角ａ〜ｈに連結体を設けることが容易となる。
図５は、機構体Ｋに係る一つの立方体についての一変形例を示す斜視図である。
図５に示すように、機構体Ｋに係る一つの立方体については、立方体の頂角ａ〜ｈに相当する部分に連結部を有する構造体であればよい。つまり、本願発明に係る機構体Ｋに係る一つの立方体は、図２〜４に示すように、立方体の外形を有するものと、図５に示すように、立方体の頂角ａ〜ｈに相当する部分に連結部を有する構造体を含むものである。
【００３３】
以下、本願発明の機構体Ｋの動作の説明を行なう。まず、全体動作は次の様になる。
１．機構体Ｋの上面にはＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各面が現れているとする（図１参照）。機構体Ｋを手の平に置いて支持体７を把持する。そして、当該機構体Ｋを上方に放り上げる動作をし、続いてその動作を急に止める。
２．すると、現在表示されている、機構体Ｋの上面に位置している４面（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が、それぞれｘ−ｙ平面に平行な面に関して９０°、ｙ−ｚ平面に平行な面に関して９０°だけ相互に連結して回転する。回転する方向は、後述するようにそれぞれの立方体１〜４で異なる。
３．その結果、機構体Ｋの上面には別の４面（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）が瞬時に表示される（図１１参照）。４個の立方体はひねり回転運動を行ない、その結果、別の表示面が現れるので、このような状態になることを立方体が「ひっくり返る」と称する。
４．上記１．と同じ動作を行なうと、現在表示されている表示面（機構体Ｋの上面に現在位置している４面（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）により構成される）が、今度はｘ−ｙ平面に平行な面に関して９０°、ｘ−ｚ平面に平行な面に関して９０°だけ相互に連結して回転する。回転する方向は、後述するようにそれぞれの立方体で異なる。
５．その結果、機構体Ｋの上面には以前の表示面（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が再び現れる。以下、同じ動作を繰り返すごとに、２組の表示面が上面に交互に表示されることになる。
上記から分かるように、一組の表示面はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４面で、他の一組の表示面はＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈの４面で構成されている。
【００３４】
次に、各立方体の動作を、図６〜図１１を用いて詳しく述べる。ここでは物理的な考察を加える。なお、各図で（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
（１）機構体Ｋを上方に放り上げる動作をし、続いてその動作を急に止めることは、当該機構体Ｋに時間ｔ秒間に亘って加速度αを印加し、その後急に止めたことに相当する。従って、４個の立方体１〜４に運動エネルギＥが与えられることになる。ここで、運動エネルギはＥ＝Ｍ・ｖ２／２で表すことができる。ただし、速度ｖ＝α・ｔであり、Ｍは４個の立方体１〜４の合計の質量である。
（２）図６は、４個の立方体の初期の旋回運動を示したものである。機構体Ｋを急に止めると、４個の立方体１〜４は慣性の法則ゆえ、上方に動こうとする。しかし、立方体１〜４は連結体ｊ１と連結体ｊ３、及び連結ｊ２と連結体ｊ４により連結されているので、ｊ１―ｊ３の軸、ｊ２―ｊ４の軸を回転軸として、旋回運動を開始する。このとき、立方体１と立方体３、立方体２と立方体４は一体で動く。
【００３５】
この旋回運動の支持体７からの最大開き角度をβとすると、立方体間の結合の長さ（連結体の長さ）をＬ、立方体の一辺の長さをＮとすると、βは大凡β＝ｔａｎ―１（１／２・√（Ｌ／Ｎ））で与えられる。
【００３６】
（３）図７は、４個の立方体のひねり回転運動の初期の様子を示したものである。上記の（２）の段階までに与えられた運動エネルギＥが消費されなければ、前記ｊ１―ｊ３の軸、前記ｊ２―ｊ４の軸を回転軸とする旋回運動は、それ以上続けることは不可能であるが、今度は、立方体１〜４が連結体ｊ５、連結体ｊ６、連結体ｊ７、連結体ｊ８で連結されているため、４個の立方体１〜４はそれぞれ連結体ｊ１、連結体ｊ２、連結体ｊ３、連結体ｊ４が設けられた頂角を支点にひねり回転運動を開始する。
【００３７】
各立方体の回転の方向は以下の通りである。
立方体１は、連結体ｊ１が設けられた頂角を支点に、左に（ｘ−ｙ平面に平行な面に関して−方向）へ回転且つ手前の方に（ｙ−ｚ平面に平行な面に関して＋方向）へ回転する。
立方体２は、連結体ｊ２が設けられた頂角を支点に、右に（ｘ−ｙ平面に平行な面に関して＋方向）へ回転且つ手前の方に（ｙ−ｚ平面に平行な面に関して＋方向）へ回転する。
立方体３は、連結体ｊ３が設けられた頂角を支点に、右に（ｘ−ｙ平面に平行な面に関して＋方向）へ回転且つ奥の方に（ｙ−ｚ平面に平行な面に関して−方向）へ回転する。
立方体４は、連結体ｊ４が設けられた頂角を支点に、左に（ｘ−ｙ平面に平行な面に関して−方向）へ回転且つ奥の方に（ｙ−ｚ平面に平行な面に関して−方向）へ回転する。
なお、４個の立方体１〜４は相互に連結してひねり回転運動を行ない、立方体単体では動かない。但し、前述のように、旋回運動は立方体１と立方体３、立方体２と立方体４が連結して動く。そして、最終的には上記の回転する最大の角度は９０°である。
【００３８】
（４）図８は、４個の立方体の最大の変位位置を示したものである。初期状態（図１）から各立方体が最大に変位した時の各立方体の位置関係を示す。この位置関係のとき当該４個の立方体１〜４を含む全体の系では一番不安定であり、前述の回転する角度が４５°の場合に相当する。このとき、連結体ｊ５、連結体ｊ６、連結体ｊ７、連結体ｊ８の各連結体は同一平面内に位置し、この平面はｘ−ｙ平面に平行である。
【００３９】
図１の初期状態の位置から図８に示す状態の位置に、４個の立方体１〜４を動かすの必要なエネルギをＥ’とすると、４個の立方体１〜４が「ひっくり返る」ためには、少なくともＥ＝Ｅ’若しくはＥ＞Ｅ’と成る関係が必要である。但しＥ’は、立方体１〜４をひねるエネルギを無視し、位置エネルギだけで（重心の高さの変化だけで）表すと、Ｅ’＝Ｍ・ｇ・３／４・Ｎとなる。但し、ｇは重力加速度、Ｎは立方体の一辺の長さ、Ｍは４個の立方体の総質量である。
【００４０】
上記の関係式によれば、与えたエネルギＥがＥ’と等しい場合は、ちょうど図８に示した位置で立方体１〜４が停止し、その後は各立方体の自重で最終の状態（図１１）に到達することとなる。与えたエネルギがＥ’より十分大きければ大きいほど、図１に示した状態から図８に示した状態に瞬時に替わることになる。
【００４１】
（５）図９は、４個の立方体のひねり回転運動の終期の様子を示したものである。図１０は、４個の立方体の終期の旋回運動を示したものである。図８に示した位置関係を過ぎると、今度は各立方体１〜４の自重による回転モーメントがこれまでのひねり回転運動に加わりながら、図９、図１０に示した状態になるように各立方体１〜４が動く。即ち、図５においては立方体１〜４の重心の位置が、各支点（それぞれ連結体ｊ１、連結体ｊ２、連結体ｊ３、連結体ｊ４が設けられた頂角）の垂直線上にはなく、各支点から支持体７の中心に向かってそれぞれ傾いた軸上にあることによる。
【００４２】
（６）図１１は、他の一組の表示面が表示されたときの斜視図である。最終的に、ｘ−ｚ平面に平行な面内の相対する面、即ち立方体１と立方体３の相対する面同士と、立方体２と立方体４の相対する面同士とが衝突し、新たな４面（他の一組の表示面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）が上面に現れる。
【００４３】
以上のように、本願発明の機構体Ｋは、２組の表示面が交互に機構体Ｋの上面に出現し面白み豊かなものである。従って、構成する立方体の動きは子供の想像を越えたものであり、子供の知的好奇心が換起され、その動きに対する考察、分析等を加えて遊ぶことにより思考力、想像力を養うことができる。
【実施例１】
【００４４】
図１２は、本願発明の実施例１の斜視図である。実施例１の機構体Ｋは、一組の立方体群（立方体１、立方体２、立方体３、立方体４）と、当該一組の立方体群と同一である他の一組（４個）の立方体群と、連結体とから構成されている。
【００４５】
一組の立方体群（立方体１、立方体２、立方体３、立方体４）を面対称に一対配置し、その各立方体群相互が連結体ｊ１と連結体ｊ２と連結体ｊ３と連結体ｊ４とにより連結されている。具体的には、他の一組の立方体４個を、２個ずつ縦と横に並べ、並べた４個の立方体の上面を包含する正方形の平面に対して、一組の立方体群（立方体１、立方体２、立方体３、立方体４）と他の一組の立方体群（４個）とを面対称に配置した。従って、一方の立方体群が他方の立方体群の支持体となっている構成である。
【００４６】
連結体ｊ１〜ｊ８は、立方体１〜４の特定の頂角同士を、或いは立方体１〜４の特定の頂角と並べた４個の立方体の特定の頂角とを連結するのものであり、材質は凧糸とした。この特定の頂角は前述の通りである。また、他の一組を構成する立方体群４個にも同様に連結体ｊ５型、連結体ｊ６、連結体ｊ７、連結体ｊ８を設けた。なお、図１２で、立方体１〜４を載置している４個の立方体については、連結体のある部分を黒丸で示しているが特に符号は付していない。従って、連結体の総合計は１２個である。
【００４７】
一組の立方体群を構成する立方体１〜４及び他の一組の立方体群を構成する４個の立方体は、一辺が５ｃｍであって、工作用のボール紙で製作した。全体として機構体Ｋは１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの立方体である。
【００４８】
以上の１２個の連結体の長さは、製作する上で零とすることは不可能であり、あまり長すぎても立方体の動きが悪くなるので、２ｍｍ以下とした。なお、図３、４に示したように、立方体のそれぞれの頂角にａ〜ｈについて、面取り加工または丸み加工を施した場合は、加工による削りしろを考慮して２ｍｍ以上とする。しかし、これらの数値は一例であり、立方体に使用する材質やその大きさに応じて、連結体の長さを最適に調整する必要がある。立方体１〜４同士と並べた４個の立方体は合計１２個の連結体により結合され、１２個の連結体は立方体１〜４及び並べた４個の立方体に取り付けられているので、立方体がひねり回転すると当該連結体にはねじれが加わることになるが、連結体が凧糸で構成されているので、その加えられたねじりは吸収され立方体の回転は容易である。
【００４９】
このようにして構成した機構体Ｋは手に持って遊ぶことができる。即ち、手に持って機構体Ｋに加速度を与え、急に止めたときに機構体Ｋを構成する一組の立方体群或いは他の一組の立方体群が「ひっくり返り」、表示されている表示面が瞬時に入れ替わることとなる。
【００５０】
従って、実施例１の機構体Ｋは、安価な材料で簡単に製作することができ、上下逆さまにしても遊ぶことができるので、面白みはなお一層豊である。構成する立方体群の動きは子供の想像を越えたものであり、子供の知的好奇心が換起され、その動きに対する考察、分析等を加えて遊ぶことにより思考力、想像力を養うことができる。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、図１２に示す機構体Ｋについて、連結体ｊ１〜８の材質として釣り糸を撚ったものを使用し、立方体１〜４及び他の一組の立方体群を構成する４個の立方体の材質をプラスチック樹脂とし、その他の構成は、実施例１と同様に構成したものである。なお、連結体は、釣り糸を２、３本撚ったものである。
このように、連結体の材質を釣り糸とし、立方体の材質をプラスチック樹脂とすることによって、機構体Ｋの耐久性を高めることができる。これにより、例えば、子供が遊ぶ玩具として、耐久性のある玩具を提供することができる。
【実施例３】
【００５２】
図１３は、本願発明の実施例３の斜視図である。実施例３の機構体Ｋは、当該機構体Ｋを構成する４個の立方体１〜４と、それを載置するための支持体であるトーチ９と、８個の連結体ｊ１〜ｊ８と、２組の模様とからなる。トーチ９の登頂部には平面部７が設けられ、この平面部７内に正方形の４頂角の４頂点を有する支持体がある。
【００５３】
立方体１〜４は、一辺が５ｃｍであって、工作用のボール紙で製作した。全体として機構体Ｋは１０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍである。
【００５４】
連結体ｊ１〜ｊ８は、立方体１〜４の特定の頂角同士を、或いは立方体１〜４の特定の頂角と平面部７内の正方形の４頂角の４頂点を有する支持体の頂角とを連結するのものであり、材質は凧糸とした。この特定の頂角とは前述の通りである。
【００５５】
これらの連結体ｊ１〜ｊ８の長さは、製作する上で零とすることは不可能であり、あまり長すぎても立方体１〜４の動きが悪くなるので、２ｍｍ以下とした。なお、図３、４に示したように、立方体のそれぞれの頂角にａ〜ｈについて、面取り加工または丸み加工を施した場合は、加工による削りしろを考慮して２ｍｍ以上とする。立方体１〜４同士は連結体ｊ５〜ｊ８により結合され、連結体ｊ１〜ｊ４は立方体１〜４及び平面部７内の正方形の４頂角の４頂点を有する支持体の頂角に取り付けられているので、立方体１〜４がひねり回転すると当該連結体ｊ１〜ｊ８にはねじれが加えられることになるが、連結体ｊ１〜ｊ８が凧糸で構成されているので、その加えられたねじりは吸収され、立方体１〜４の回転は容易である。
【００５６】
このようにして構成した機構体Ｋを、トーチ９の登頂部の平面部７上に設置した。トーチ９には把持部８が設けられているので、この把持部８を手に持ってトーチ９を上方に上げ、急にその動きを止めることで、機構体Ｋに加速度が与えられ、急に止めたときに機構体Ｋを構成する立方体が「ひっくり返り」、表示されている模様が瞬時に入れ替わるので飽きることなく遊ぶことができる。このような実施例３の機構体Ｋは、パーティ等で用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本願発明の機構体の応用例を以下に述べる。
１．実施例１で示したように、本発明に係る機構体は工作用のボール紙等で容易に作成できるので、この機構体を作成するための組立キットを製品として作成することができる。この組立キットは、たとえば、工作用のボール紙、凧糸等で構成され、この組立キットを購入した子供が、テープ等を用いて組立キットの機構体を組み立てることができる。このようにすることによって、安価な材料で、機構体で遊ぶ楽しさと共に、機構体を作成する楽しさを子供に提供でき、子供の知的好奇心が換起され、その動きに対する考察、分析等により思考力、想像力をさらに養うことができる。
２．機構体をシャープペン或いはボールペンに内蔵できる程度に小さくして製作する。そして、シャープペン或いはボールペンのノックする部分に設置し、外部から観察できるようにする。すると、ノックする度に機構体を構成する立方体が回転して表示している絵模様が入れ替わることになるので、楽しみながらシャープペン或いはボールペンを使うことが可能である。
３．機構体を構成する立方体を様々な材質、大きさで製作すると、立方体が「ひっくり返る」ために必要な加速度・時間の量がそれぞれ決まる。そこで、加速度及び加速度が与えられた時間を別途計測しておけば、当該機構体により加速時計を構成することが可能である。例えば、機構体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…のそれぞれについて、加速度α１、α２、α３…で「ひっくり返る」ように、機構体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…をそれぞれ異なる材質、大きさの立方体で構成する。そして、機構体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…を所定の場所に並べておき、機構体Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…に所定の加速度を与える。そうすると、立方体の面が変わった機構体を特定することで、与えられた加速度を推定することが可能である。
４．機構体Ｋの２組の表示面を発光ダイオード又は液晶等で構成する。即ち、表示面に発光ダイオードを並べ或いは液晶を設置し、回転する立方体の下部の部分に当該発光ダイオード又は液晶を駆動する電子回路、電源、ＩＣ、乱数発生回路、メモリ等を配置し、発光ダイオード又は液晶と電子回路等とを電線（連結体）で連結する。なお、メモリには、一組の表示面に絵模様を表示し、他の一組の表示面にその絵模様に対応する英単語等を表示する辞書情報を格納しておく。すると、機構体Ｋの一組の表示面に絵模様を表示し、他の一組の表示面にその絵模様に対応する英単語等を表示することができ、当該機構体は英単語暗記装置を構成することが可能になる。従って、機構体Ｋで遊ぶと、様々な絵とそれに対応した英単語が機構体Ｋの表示面に表示されるので、遊びながら英単語を覚えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本願発明の機構体の斜視図である。
【図２】１個の立方体の斜視図である。
【図３】面取り加工を施した立方体の斜視図である。
【図４】丸み加工を施した立方体の斜視図である。
【図５】立方体の頂角に相当する部分に連結体を有する構造体の斜視図である。
【図６】４個の立方体の初期の旋回運動を示したものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図７】４個の立方体のひねり回転運動の初期の様子を示したものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図８】４個の立方体の最大の変位位置を示したものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図９】４個の立方体のひねり回転運動の終期の様子を示したものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図１０】４個の立方体の終期の旋回運動を示したものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図１１】他の一組の表示面が表示されたときの斜視図である。
【図１２】実施例１の機構体の斜視図である。
【図１３】実施例３の機構体の斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１〜４  立方体
５  一組の表示面
６  他の一組の表示面
７  平面部
８  把持部
９  トーチ
Ｋ  機構体
Ｌ  連結体の長さ
Ｍ  立方体４個の総質量
Ｎ  立方体の一辺の長さ
β  旋回運動の最大開き角度
ｇ  重力加速度
α  立方体回転玩具に与えた加速度
ｔ  加速度の立方体回転玩具への印加時間
ｊ１〜ｊ８  連結体
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  一組の表示面５を構成する４つの面
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ  他の一組の表示面６を構成する４つの面
ａ、ｂ、ｃ、ｄ  立方体の下部に位置する４隅の頂角
ｅ、ｆ、ｇ、ｈ  立方体の上部に位置する４隅の頂角
【要約】
【課題】  単純な構成であってかつ面白みの豊かな玩具を構成することが可能な機構体を提供すること。
【解決手段】  一組の立方体群（立方体１、立方体２、立方体３、立方体４）と、当該一組の立方体群と同一である他の一組（４個）の立方体群とを面対称に一対配置し、その各立方体群相互を連結体ｊ１と連結体ｊ２と連結体ｊ３と連結体ｊ４とにより連結した。そして、立方体１〜４の特定の頂角同士を、連結体５と連結体６と連結体７と連結体８とにより連結した。一組の立方体群１〜４を載置している他の一組の立方体群についても、立方体の特定の頂角同士を連結体５と連結体６と連結体７と連結体８とにより連結した。
【選択図】  図１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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