(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的大径の一つ以上の大輪と、
比較的小径の一つ以上の小輪と、
上記大輪と上記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、
上記連結部を回転可能とするように該連結部に連結され、一端が、前記大輪と前記小輪との間に位置し、該一端の車輪間隔方向における両側には弾性体が配設される連接部と
を備え、
上記連接部を介して上記連結部を移動させ、この連結部の移動によって上記大輪と上記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする円弧軌道走行装置。
【請求項２】
比較的大径の二つ以上の同外径の大輪と、
比較的小径の一つ以上の小輪と、
上記大輪と上記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、
上記連結部を回転可能とするように該連結部に連結される連接部と
を備え、
上記連接部を介して上記連結部を移動させ、この連結部の移動によって上記大輪のうち少なくとも一つと上記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする円弧軌道走行装置。
【請求項３】
比較的大径の一つ以上の大輪と、
比較的小径の一つ以上の小輪と、
上記大輪と上記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、
上記連結部を回転可能とするように該連結部に連結される連接部と、
上記小輪の外径よりも外径が大きく、上記大輪の外径よりも外径が小さく、上記小輪と上記大輪の間に軸方向移動と固定を可能とするように配設された中輪と
を備え、
上記連接部を介して上記連結部を移動させ、この連結部の移動によって上記大輪と上記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする円弧軌道走行装置。
【請求項４】
前記中輪は、前記大輪に近接して配設され、接地しないことを特徴とする請求項３に記載の円弧軌道走行装置。
【請求項５】
前記大輪と前記小輪との間隔を変更可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の円弧軌道走行装置。
【請求項６】
前記連結部に対する、前記大輪及び／又は前記小輪の車輪間隔方向における位置を変更可能に構成されることを特徴とする請求項５に記載の円弧軌道走行装置。
【請求項７】
前記連結部は、前記車輪間隔方向に伸縮可能とされることを特徴とする請求項５に記載の円弧軌道走行装置。
【請求項８】
前記連接部は、一端が、前記大輪と前記小輪との間に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の円弧軌道走行装置。
【請求項９】
前記連接部は、棒状を成し、伸縮可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の円弧軌道走行装置。
【請求項１０】
前記小輪の半径をｒ１、前記大輪の半径をｒ２、該小輪と該大輪の幅方向の中心間の距離をｄとしたとき、該大輪による走行軌跡の曲率半径Ｒが
0005934831.tif 000006
で近似されるように構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の円弧軌道走行装置。
【請求項１１】
描線対象に対して描線可能な描線手段を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の円弧軌道走行装置。
【請求項１２】
前記大輪及び／又は前記小輪、又はこれらの近傍には、直接的又は間接的に、線描素を保持する保持部を有することを特徴とする請求項１１に記載の円弧軌道走行装置。
【請求項１３】
前記線描素は、液体又は粉体を含めた流体であることを特徴とする請求項１２に記載の円弧軌道走行装置。
【請求項１４】
前記保持部は前記線描素を収容し得る容器を、着脱可能に保持し得るように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の円弧軌道走行装置。
【請求項１５】
前記保持部は、前記大輪及び／又は前記小輪と相対回転可能に枢着されることを特徴とする請求項１２乃至請求項１４の何れかに記載の円弧軌道走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧を描くように任意の曲率半径の円弧状に走行可能で、またこの円弧軌道に沿って円弧状ラインを描線可能とする円弧軌道走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円を描くための道具としては、コンパスが古くから使用されてきている。このコンパスは、軸部で枢着された二つのアームの一方の先端に針を、他方の先端に鉛筆等の筆記具を設け、これら二つのアームを回動させるように先端間隔を所望の間隔に設定し、針を中心点として筆記具を針の回りに旋回させるように摺動させることで所望の半径の円弧若しくは円を描くことが出来るように構成されている。
【０００３】
しかしながら、描線された円弧又は円の中心には、針の穴が作出されてしまうと言うことの他、描くことが出来る円弧や円の半径には物理的に限界があるという問題がある。つまり、半径数十メートルの円を描くことができるコンパスを造ることやそのコンパスを使って半径数十メートルの円を描くことは極めて困難である。また、半径数十メールと或いは数百メートルのような大きな半径の円を描こうとするとき、描かれる円の内側に建物等のような障害物が存在する場合、従来のコンパスのように中心からの距離を一定に取る部材を必要とする道具では、描円することが不可能であった。
【０００４】
他方、従来のラインマーカの中でも校庭やグランド（地面）のような広い平地に直線や自由曲線を描くための道具として、所謂グランドラインマーカが存在する。このグランドラインマーカは、一本の軸部材の両端に軸支された車輪の間に、底部が開口可能に構成された箱状部材を配設し、この箱状部材の内部に消石灰等のような有色粉体を収容して、軸部材又は箱状部材に一体的に設けられた柄を把持して移動させることで、底部の開口から有色粉体を落粉させることで、地面に直線や自由曲線等の任意の有色線を描線可能に構成された物である。
【０００５】
このグランドラインマーカによれば、直線のような単純な線であれば、真の直線に近いラインを描線可能である。しかしながら円や円弧を正確に描くことは出来ないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の如くの問題を解決するものであり、針等のような円弧中心部材や中心部材と例えば車輪等の走行部材とを連結するアーム状若しくは紐状の連結部材も有さずに、任意の半径の円弧や円に沿って走行可能な円弧軌道走行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の円弧軌道走行装置は、比較的大径の一つ以上の大輪と、比較的小径の一つ以上の小輪と、上記大輪と上記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、上記連結部を回転可能とするように該連結部に連結され、一端が、前記大輪と前記小輪との間に位置し、該一端の車輪間隔方向における両側には弾性体が配設される連接部とを備え、上記連接部を介して上記連結部を移動させ、この連結部の移動によって上記大輪と上記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする。
また、本発明の円弧軌道走行装置は、比較的大径の二つ以上の同外径の大輪と、比較的小径の一つ以上の小輪と、上記大輪と上記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、上記連結部を回転可能とするように該連結部に連結される連接部と備え、上記連接部を介して上記連結部を移動させ、この連結部の移動によって上記大輪のうち少なくとも一つと上記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする。
また、本発明の円弧軌道走行装置は、比較的大径の一つ以上の大輪と、比較的小径の一つ以上の小輪と、上記大輪と上記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、上記連結部を回転可能とするように該連結部に連結される連接部と、上記小輪の外径よりも外径が大きく、上記大輪の外径よりも外径が小さく、上記小輪と上記大輪の間に軸方向移動と固定を可能とするように配設された中輪とを備え、上記連接部を介して上記連結部を移動させ、この連結部の移動によって上記大輪と上記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする。前記中輪は、前記大輪に近接して配設され、接地しないようにしてもよい。
【０００９】
前記大輪と前記小輪との車輪間隔を変更可能に構成されることを特徴とする。
【００１０】
前記連結部に対する、前記大輪及び／又は前記小輪の車輪間隔方向における位置を変更可能に構成されることを特徴とする。
【００１１】
前記連結部は、前記車輪間隔方向に伸縮可能とされることを特徴とする。
【００１２】
前記連接部は、一端が、前記大輪と前記小輪との間に位置することを特徴とする。
【００１３】
前記連接部は、棒状を成し、伸縮可能に構成されることを特徴とする。
【００１４】
前記連接部は、一端が、前記大輪と前記小輪との間に位置し、該一端の車輪間隔方向における両側には弾性体が配設されることを特徴とする。
【００１５】
前記小輪の半径をr１、前記大輪の半径をr２、該小輪と該大輪の幅方向の中心間の距離をdとしたとき、該大輪による走行軌跡の曲率半径Rが
0005934831.tif 000002
で近似されるように構成されることを特徴とする。
【００１６】
紙や板、床面、地面等を含む描線対象に対して描線可能な描線手段を設けることを特徴とする。
【００１７】
前記大輪及び／又は前記小輪には、直接的又は間接的に、線描素を保持する保持部を有することを特徴とする。
【００１８】
前記線描素は、液体又は粉体を含めた流体であることを特徴とする。
【００１９】
前記保持部は、流体状の前記線描素を収容し得る容器を、着脱可能に保持し得るように構成されることを特徴とする。
【００２０】
前記保持部は、前記大輪及び／又は前記小輪と相対回転可能に枢着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の円弧軌道走行装置は、比較的大径の大輪と比較的小径の小輪と間の距離、即ち、車輪間隔を所定範囲内で任意設定可能に構成したことで、この車輪間隔を適宜設定するだけで、対応範囲内での任意の曲率半径の正確な円弧又は円軌道走行を可能とする。
【００２２】
また、本発明の円弧軌道走行装置に描線手段を設けた場合には、円弧又は円軌道走行させながら当該円弧又は円に沿った描線が可能となり、結果として、正確な円弧や円を描くことができる。この描円や描円弧にあっては、これら円や円弧の中心に対する中心固定や中心固定点と軌道上の描線手段との間を連絡させる部材が不要であり、従って、描円する円の内部領域に建物や樹木等の如くの障害物が存在した場合であっても正確な描円を可能とするという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、円弧軌道走行装置の一実施形態を示した斜視図であり、（ａ）は、小輪側から視た斜視図、（ｂ）は大輪側から視た斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１の円弧軌道走行装置の大輪を向かって右側に視た際の正面図、（ｂ）は図２（ａ）の平面図、（ｃ）は小輪側から視た側面図、（ｄ）大輪側から視た側面図
【図３】図３は、図１の円弧軌道走行装置の大輪を、小輪側に適宜量だけ接近させるように移動させた位置で固定した状態の正面図である。
【図４】図４は、線描素を収容して成る着脱式の容器を、保持部に装着する様子を示した斜視図である。
【図５】図５は、描円時の描かれる円と、円弧軌道走行装置の幾何学的な関係を説明するための平面図である。
【図６】図６は、描円対象の表面上において、円弧軌道走行装置が描円している様子を模式的に示した正面図であり、正面視点における幾何学的関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を適用して成る円弧軌道走行装置について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明の円弧軌道走行装置１０は、図１及び図２に示すように、比較的半径の大きな大輪２０と、比較的半径の小さな小輪３０と、これら大輪２０と小輪３０とを所定の間隔を存して同軸上に連結して一体的に回転させるための軸部材４０と、この軸部材４０を回転可能に軸部材４０に対して枢着される柄状の連接部材５０と、地面や床等を含めた描線対象Ｇに対して描線し得る描線手段６０とから構成される。
【００２６】
大輪２０は、大径ホイール２１と、この大径ホイール２１の外周部に設けられる滑り止め用のゴムタイヤ２２とを備えて成る。大径ホイール２１は、中心に軸部材４０を挿嵌可能な軸部材４０の外径よりも若干大きな内径に設定される軸孔部２３を有し、この軸孔部２３に軸部材４０を挿通し得、図３に示すように、軸部材４０に対して軸孔部２３が摺動可能で、任意部位において大径ホイール２１を軸部材４０に対して垂直に固定可能に構成される。なお、軸部材４０に対して軸孔部２３を摺動させる際には、軸部材４０の適宜カ所に目盛りを予め記しておけば、この目盛りを目安として大輪２０を軸部材４０の所望の位置に設定して固定することが可能となる。大径ホイール２１にゴムタイヤ２２が設けられて成る大輪２０の外径の半径ｒ２は、この後に詳述する小輪３０の外径の半径ｒ１に比して、ｒ１＜ｒ２の関係を成すように設定される。なお、本実施例では、大輪２０一つで構成されている形態のみ図説するが、同外径の大輪２０を複数用いて併設配置しておいても好く、この場合、直線を描線したり、車輪の回転数から走行距離を算出するなど従来公知の技術を組み合わせて構成することも可能である（図示省略）。
【００２７】
小輪３０は、小径ホイール３１と、この小径ホイール３１の外周部に設けられる滑り止め用のゴムタイヤ３２とを備えて成る。小径ホイール３１は、中心に軸部材４０を挿嵌可能な軸部材４０の外径よりも若干大きな内径に設定される軸孔部３３を有し、この軸孔部３３に軸部材４０を挿通し得、軸部材４０に対して軸孔部３３が摺動可能で、任意部位において小径ホイール３１を軸部材４０に対して垂直に固定可能に構成される。なお、小輪３０と大輪２０とは、それぞれ小径ホイール３１、大径ホイール２１の外周にゴムタイヤ２２，３２を取り付けた結果としての小輪３０と大輪２０の外径に差が設けられていればよく、小径ホイール３１と大径ホイール２１との間には必ずしも外径差は必要ないが、より精確に小輪３０と大輪２０との外径に径差を設定することを勘案すると、小径ホイール３１と大径ホイール２１との間に外径差を設定し、ゴムタイヤ２２，３２の半径方向の長さや厚みは同等に設定しておくのがより好ましい。勿論、敢えてゴムタイヤ２２，３２の半径方向の長さや厚みを変更することで大小の車輪の外径差を設定するようにすることも可能である。なお、小輪３０の外径よりも大きく、大輪２０の外径よりも小さな外径の車輪、即ち中輪（図示省略）を小輪３０と大輪２０の間に、軸方向移動と固定を可能とするように配設して置くことも可能であり、この場合、より小さな円弧や円を描いたり、より大きな円弧を描くことが可能となる。この中輪を配設した場合、中輪を大輪２０側に近接させた場合には、中輪が描線対象に接地しないように外径を設定することが好ましい。
【００２８】
軸部材４０は、断面円形を成す剛性管であり、軽量化を勘案すれば、樹脂製或いはＦＲＰやアルミニウム製、マグネシウム合金製等とすることが好ましい。ここでの軸部材４０の断面形状は円形に設定されているが必ずしも円形である必要なく、寧ろ、非円形として、大径ホイール２１や小径ホイール３１の軸孔部３３の孔形もこれに相当する孔形状を設定することで、大輪２０と小輪３０とが相対回転せず一体的に回動することが出来るように構成することも可能である。
【００２９】
軸部材４０は、長尺状の一体物として構成される円管状を成す物であり、大輪２０と小輪３０の間隔、即ち車輪間隔ｄを必要な範囲で変更可能とするための長さが設定される。ここで、軸部材４０は、一体物としての円管状を成す部材として設定されているが、必ずしも一体物として構成する必要はなく、適当な内外径に設定された複数の管状部材を相互に連結して多段状を成す伸縮可能な構成とするなどして伸縮型としても好い。
【００３０】
連接部材５０は、伸縮可能な剛性の長尺部材５１と、この長尺部材５１の一端側に設けられるユニバーサルジョイント機構部５２と、このユニバーサルジョイント機構部５２に設けられ、軸部材４０を低摩擦抵抗で摺動可能に挿通し得、軸部材４０の周方向に回動可能に枢着し得る接続部５３と、長尺部材５１の他端側に把手となる把持部５４を有して構成される。勿論、連接部材５０の構成は、必ずしも剛性の素材によって構成されている必要はなく、例えば、可撓性を有する紐状の部材を用いて、軸部材４０を回転可能とするように接続若しくは、係合、引っ掛けるなどして連接するように構成してもよく、或いは、伸縮性を有さない一連の長尺状に構成することも可能である。
【００３１】
連接部材５０は、一端側に設けられる接続部５３を介して軸部材４０に装着され、軸部材４０の軸方向における、大輪２０と接続部５３の大輪２０側端部との間と、小輪３０と接続部の小輪３０側端部との間とには、それぞれコイルスプリング４１，４１が挿設されて大輪２０と小輪３０の間における接続部５３の軸方向における位置が自動的に車輪間の中心になるように構成される。このコイルスプリング４１は、圧縮長＜自由長の関係を満たす。この構成は、必須ではないものの、このような所謂セルフセンタリング機能を付加することが可能で、こうすることで、連接部材５０を外部から押したり、引いたりした際に、軸部材４０にかかるモーメントが均等化され、このモーメント差が生じた際に生じ得る、描円時に軌道が円形軌道からズレることを防止することが出来る。
【００３２】
描線手段６０は、大径ホイール２１の、小径ホイール３１と対向する側の軸孔部２３付近にベアリング６１を介して枢着される保持部６２と、この保持部６２に着脱可能に装着される線描素を収容して成る容器６３とを有して構成される。
【００３３】
保持部６２は、ベアリング６１を介して大径ホイール２１に対して枢着されることで、大輪２０の回転に対して追従せず、大輪２０と相対回転しつつ、描線対象Ｇ面の方を安定して向く位置となるように構成され、図４に示すように、容器６３の容易な着脱が可能で且つ安定的に容器６３を保持することが可能なように構成される。
【００３４】
容器６３は、紙や板、床や地面など描線対象Ｇに対して描線可能な線描素を収容することが可能で、且つ、適宜少量ずつの線描素の分配が可能なように構成される。より具体的には、線描素は液体又は粉体とするのが好ましく、特に、液体とする場合には、安定した少量ずつの滴下の設定が比較的容易で好ましい。液体状の線描素の場合、容器６３が非可撓性の素材から構成される場合には、鉛直下方に向けられる開閉可能な吐出孔６４と、鉛直方向の上端部付近に設けられる開閉可能な通気孔６５とを設けることが好ましい。勿論、これら吐出孔６４や通気孔６５は必ずしも開閉可能に構成されている必要はないが、吐出量の調整や着脱時の液漏れ等を勘案すると、開閉可能に構成するのが好ましい。容器６３が可撓性の素材から構成される場合には、鉛直方向最上部付近に位置される通気孔６５は不要となる。なお、線描素を粉体とする場合には、粉体が詰まったり、湿気等によって容器６３内部やこの容器６３の鉛直下方に設けられる吐出孔６４付近で固まってしまわないように構成することが好ましく、車輪の回転に連動した揺動機構（図示省略）や回転時に発生する振動等によって、容器６３や吐出孔６４付近に定量的な落粉が生じる機構を設けるようにする。このように線描素として、液体や粉体の如くの流体状の物を採用した場合には、床や地面にも所望の曲率半径の円弧や円を描くことが可能となる。
【００３５】
また、線描素としては、液体や粉体のような流体状の物に限らず、鉛筆やペンの如くの筆記具を採用することも可能であり、この場合、線描素を付勢手段（図示省略）によって描線対象Ｇに向けて付勢する構成とすることで描線可能となり、この構成によれば、当該円弧軌道走行装置１０は、従来のコンパスの代替的な使途にも使用可能となる。
【００３６】
また、描線手段６０は、大輪２０及び／又は前記小輪３０、又はこれらの近傍には、直接的又は間接的に、線描素を保持する構成とすることも可能である。この他、描線手段６０としては、軸部材４０に直接的又は間接的に吊り下げる構成とすることも可能である。
【００３７】
以上のように構成される本発明を適用して成る円弧軌道走行装置１０を用いて、円弧や円を描線する場合には、小輪３０の半径をr１、大輪２０の半径をr２、小輪３０の幅方向の中心と大輪２０の幅方向の中心の間の距離、即ち車輪間隔をd、円弧軌道走行装置１０による走行円弧又は円軌跡の曲率半径をＲとするとき、
0005934831.tif 000003
のように表される。これは、図５に示すように、この系を上面から視た際の簡略式であり、円弧軌道走行装置を走行させた際には大輪２０が走行する円弧軌道状の軌跡Ｃ１と小輪３０が走行する円弧軌道状の軌跡Ｃ２が描かれることになる。更に、より厳密には、図６に示すように、大輪２０と描線対象Ｇとの接地点Ａと、小輪３０と描線対象Ｇとの接地点Ｂの間、即ちＡＢ点間距離をDとするとき、ＡＢ点間距離Dは、
0005934831.tif 000004
と表されるので、（１）式のdを（２）式のDで置き換えて補正すると、曲率半径Rは、
0005934831.tif 000005
と表される。従って、大輪２０と描線対象Ｇとの接地点と滴下点との水平距離をδとし、曲率半径方向外向きを正向きとしたとき、描線手段６０が大輪２０位置よりも半径方向負側に位置した場合、実際に描線される曲率半径R＊は、R＊＝R−δで与えられる。
【００３８】
また、小輪３０半径も大輪２０半径も予め設定された定数であるとすれば、描線される円弧や円の曲率半径R＊は、車輪間隔dのみに依存したdの関数、即ち、R＊(d)と表すことが出来る。従って、描線曲率半径R＊(d)を用いて、代表的な所望のR＊ｊ∈R＊に対応したdｊ∈dを算出し、軸部材上のそれらdｊの対応位置に目盛りを予め記すことで簡便に所望の曲率半径R＊ｊの円弧や円を描線することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０    円弧軌道走行装置
２０    大輪
２１      大径ホイール
２２      ゴムタイヤ
２３      軸孔部
３０    小輪
３１      小径ホイール
３２      ゴムタイヤ
３３      軸孔部
４０    軸部材
４１      コイルスプリング
５０    連接部材
５１      長尺部材
５２      ユニバーサルジョイント機構部
５３      接続部
５４      把持部
６０    描線手段
６１      ベアリング
６２      保持部
６３      容器
６４      吐出孔
６５      通気孔
Ｇ      描線対象
Ｃ１    小輪の円弧軌道状の軌跡
Ｃ２    大輪の円弧軌道状の軌跡
【要約】
【課題】無針且つ中心部材無しにして、所望の半径、例えば半径数十メートル程度の円弧や円を簡便に描けるようにする。
【解決手段】本発明の円弧軌道走行装置は、比較的大径の一つ以上の大輪と、比較的小径の一つ以上の小輪と、前記大輪と前記小輪とを適宜間隔で連結する連結部と、前記連結部を回転可能とするように該連結部に連結される連接部とを備え、前記連接部を介して前記連結部を移動させ、この連結部の移動によって前記大輪と前記小輪とを同一の角速度で回転させることが可能に構成されることを特徴とする。ことを特長とする。
【選択図】図１【図１】
0005934831.tif 000007
【図２】
0005934831.tif 000008
【図３】
0005934831.tif 000009
【図４】
0005934831.tif 000010
【図５】
0005934831.tif 000011
【図６】
0005934831.tif 000012