(57)【要約】【課題】組み立て殻体において、殻体の分割小片や接続片に特別な材質や金具を必要とせず、接続部分の構造に耐久性があり、かつ組み立てと解体の操作が容易な殻体の構造を提供すること。【解決手段】分割面を殻体の接線に対して垂直に形成し、接続片の断面形状を左右対称のへの字状として、分割面に位置するへの字の頂点から殻体の接線に対して所定の角度をもって殻体の内側へ傾斜させるとともに、接続片を僅かの遊隙をもって溝に嵌合させる。遊隙は２２０ｍｍの外径に対して０．０３〜０．０４ｍｍとし、この遊隙と「への字」形状から生まれる係合効果によって、僅少のガタを有しながらも殻体の形状を維持し、接続片の抜き挿しのみで組み立てと解体を可能にした。【選択図】図１０
2006136719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
殻体を殻体表面に略垂直な面で分割した多数の小片と、小片の分割面に設けた溝と、溝に嵌め込まれて隣り合う小片を連結保持する接続片からなる組み立て殻体において、連結状態の溝および接続片の断面形状は、分割面から所定の角度をもって殻体の内側へ傾斜する左右対称のへの字状であって、接続片は僅かの遊隙をもって溝に嵌り合うことを特徴とする組み立て殻体。
【請求項２】
請求項１において殻体が球殻であり、２０個の６角形の小片と１２個の５角形の小片で構成されていることを特徴とする組み立て殻体。
【請求項３】
請求項１において殻体が、円筒、円錐筒、あるいは鼓状または太鼓状の筒の端部に、球または楕円球の殻をつなぎ合せた形状であることを特徴とする組み立て殻体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、多数の小片を接続片によってつなぎ合せることにより中空の殻体を構築する組み立て構造に関する。このような組み立て構造は、立体パズルに代表される知育玩具、インテリア装飾品、照明器具、小物入れなど趣味的・創作的な物品にひろく利用される。
【背景技術】
【０００２】  従来、組み立て殻体として、プラスチックや金属などを利用して、小片を作成し、これらを様々な連結手段を用いて組み立てるものが知られている。その代表的なものは球殻を６角形と５角形の小片に分割したサッカーボールである。これの連結手段としてたとえば、６角形と５角形の各小片を、各辺に設けた溝に断面がピーナツ形状のコード状接続具をはめ込んで連結しようとするものがある。この方法では、溝よりも接続具を僅かに大きくするとともに、いずれかの材質を嵌り合う相手よりも柔らかい弾性体として嵌め合い部の変形弾発力によって拘束を維持している（特許文献−１参照）。【０００３】  またほかの連結構造として、分割面に突起と嵌合穴を球面の接線方向に設けて、これらを嵌め合わせることによって球殻に組み上げるものがある（特許文献−２参照）。同じく分割面の一方を他方の内側に延長して重ね合わせ、球の半径方向を軸心とする差し込み孔と差し込みピンによって連結するものがある（特許文献−３参照）。また組み立て作業を最も簡単にするために強力な磁石を分割面に配置するものが多数提案されている。【０００４】
【特許文献１】  実開平  ７−２８５９２号公報
【特許文献２】  特開２００３−１７５２７０号公報
【特許文献３】  実用新案登録３０１９８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従来技術は特許文献１に代表されるように接続具や接続片が適度の締め代をもって相手に嵌合し、締め代による拘束ないし摩擦抵抗によって接続を維持している。従って接続具などの磨耗あるいは老化に伴う弾発力低下よって拘束力が無くなると組み立て形状を維持できなくなる。また特許文献２および３では単位ピース自体に多数の突起が設けられているので、工作が煩雑であるとともに外観が見苦しく、突起が損傷しやすい。一方磁石を用いると確かに組み付けは簡単になるが、磁気によるさまざまな障害が発生するので家具や玩具・遊具としては制約が大きい。またいずれの方式においても真球以外の殻体には適用していない。【０００６】  そこでこの発明は、小片や接続片に特別な材質を必要とせず、接続部分の構造を耐久性がありかつ組み立てと解体の操作が容易な組み立て構造を提供することを課題とする。あわせて真球以外の殻体をも多数の小片に分割して組み立てることが出来る構造を目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  以上の課題を解決するために、第１発明は、殻体を殻体表面に略垂直な面で分割した多数の小片と、小片の分割面に設けた溝と、溝に嵌め込まれて隣り合う小片を連結保持する接続片からなる組み立て殻体のために新しい構造を提供する。すなわち連結状態における溝および接続片の断面形状を、分割面から所定の角度をもって殻体の内側へ傾斜する左右対称のへの字状とするとともに、接続片と溝が僅かの遊隙で嵌り合うようにした。【０００８】  また、第２発明は、上記の組み立て構造を球殻に適用したものであり、球殻を２０個の６角形の小片と１２個の５角形の小片に分割し、小片同士の接続に前記の連結構造を適用したサッカーボール状の組み立て殻体である。【０００９】  さらに第３発明は、さまざまな胴体に球または楕円球の殻体をつなぎ合せたものである。すなわち円筒をつないで俵型ないし繭型、鼓状の筒をつないでピーナツ型、太鼓状の筒につないで卵ないしラグビーボール型、さらに円筒または円錐筒の片端につないで竪姿勢としてドーム型の組み立て殻体を作る。
【発明の効果】
【００１０】  第１発明によれば、小片の分割面にある溝と接続片の寸法、および接続片のへの字型の角度を適値に設定することによって、組み立てが容易であるとともに接続片のへの字形状がもたらす係合作用によって殻体の組み立て形状が維持される。本発明品は材質に依存する弾発力や複雑な構造を必要とせず、木材のようなありふれた材料で製作できるのでパズル玩具をはじめとして装飾品などの組み立て構造に好適である。第２発明によれば、サッカーボールの球殻パズルにおいて本発明の効果が特別に顕著である。さらに第３発明では、殻体の大きさや形状に合わせて小片の分割形状および、溝と接続片の寸法を適宜に選択することによって真球以外のたとえばラグビーボールのようなものにも応用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１１】  この発明の一実施形態である図１から図１０を用いて本発明を詳細に説明する。本実施例は殻体として外径２２０ｍｍのサッカーボール形状を選び、これに本発明を適用したものである。分割した殻体は一辺の長さがいずれも４５ｍｍの２０個の６角形の小片と、１２個の５角形の小片で構成されており、これらの小片を、図８に示す接続片を介して連結することで、図１のような殻体を構築する。小片は緻密な木材を用い、接続片は硬質のプラスチックを使用している。【００１２】  ６角形の小片は、図２乃至図４に示すような構成になっている。他の小片との連結部となる分割面２ａがあり、これら６個の分割面の上端には球面状の外周面２ｂがあり、下端には内面２ｃがある。分割面２ａは外周面２ｂが構成する殻体の外表面に対して垂直である。分割面２ａの幅すなわち小片の厚さは、分割面の端部において溝を加工してなお充分な強度を有する寸法として決められる。本実施例では分割面の幅は中心部１０．０ｍｍ、側端部８．０ｍｍである。【００１３】  分割面２ａには、接続片の片側が着脱自在に嵌合できるように幅３．００ｍｍ、深さ５．３ｍｍの溝１２が形成されている。図３に示すようにこの溝１２はその断面形状において、球面の接線に対して所定の角度αをもって分割面から球体の内側へ傾斜させてある。また溝は６辺の分割面２ａのすべてに同様に形成されており、小片の全周にわたって連続した状態で形成される。溝断面の分割面における球面接線に対する角度α（以下これを係合角αと記述する）は本実施例では２０．７度である。５角形の小片は、図５乃至図７に示すような構成になっており、平面形状が５角形であることを除き他は上記の６角形の小片と同様である。【００１４】  接続片は、図８の全体図に示す如く断面がへの字状をなす切妻屋根形状の棒体である。断面形状の詳細は図９に示すように、使用状態においてへの字の頂点が分割面に位置し、頂点に接する水平線から左右にそれぞれ係合角αの下り勾配を形成する。への字の頂点から左右端までの幅Ｂはそれぞれ４．７ｍｍで、厚さｔは２．９７ｍｍである。この接続片が相互に隣接する各小片の溝に嵌合することで、隣接する小片同士を連結する。接続片の厚さと長さは組み立てにおいて必要とされる強度を満足するとともに取り扱いやすい大きさとしてある。接続片の長さは、連結部分のガタツキを少なくするには大きいほど良いが、組み立ての際に隣の接続片との干渉を生じない長さに抑える必要がある。本例では３３ｍｍとして小片の辺長４５ｍｍよりも十分に短くしてある。【００１５】  接続片と溝の間に設ける遊隙と、接続片の差込深さすなわち前記への字型の左右の幅との組み合わせによって、連結部分の拘束度合いが決定される。これらの寸法は、への字の角度、組み立て状態での形状安定、材料の加工性、材料の剛性、殻体の大きさ、などから経験的に決定される。さらに遊隙は組み立て・解体の際に操作しやすい大きさが求められる。本実施例では接続片と溝の間の遊隙を０．０３ｍｍとして、これらの多くの要因の調和を得ている。【００１６】  接続片は溝に対して、単に僅少な遊隙を持って差し込まれている状態であり、小片及び接続片を弾性変形させるなどの力をかける必要は無い。���って、小片及び接続片を同硬度または同質の素材で構成することや、弾性変形しにくい素材で連結させることが容易になるとともに、摩滅に起因する連結精度の劣化も起こり難い。【００１７】  つぎに組み立てと解体の手順を図１０によって説明する。必要個数の６角形および５角形の小片と接続片を用意し、小片の各溝１２、１３に接続片を嵌合させて取り付ける。そこに別の小片を取り付けることで、２つの小片を連結することができる。同様の作業を繰り返すことにより、図１に示すようなサッカーボール形状の組み立て殻体を完成する。解体は任意の分割面を軽く押し広げながら揺らせると分割面の間隔が徐々に広がって接続が外れて、分解の起点ができる。あとは組み立てと逆に作業すればよい。あるいは構成材料が破損しない程度の衝撃を殻体全体に加えて一気にバラスこともできる。【００１８】  本実施例の特長のひとつは溝を分割面の全長にわたって接線に平行に掘り通してあることである。これによって、接続片を溝に挿入する際に、溝の深さ方向にも長さ方向にも出し入れできる。すなわち、２つの小片を分割面で突き合わせた状態で形成されるへの字状のトンネルに接続片を滑り込ませることによって接続することもできる。組み立ての過程ではこの２つの挿入方法を適宜使い分けながら作業をすすめるので、立体パズルに応用すれば幼児の知育にも効果がある。なお、組み立て終盤には残りの小片を組み入れる作業が少し困難となるが、接続片と小片の溝の間にある遊隙を利用して各小片間に適度の間隔を持たせることによって殻体を僅かに押し広げ、最後の小片を挿入するスペースを確保すれば容易に組み入れることが出来る。【００１９】  本発明の最大の特徴は、接続片のへの字形状と溝に対する遊隙との組み合わせによって得られる新規な機能である。図９と図１０に示すように接続片を収容している溝の深さ方向は、殻体の外周面に沿う接線方向から係合角αだけ外れている。これにより小片同士を引き離す方向すなわち分割面に垂直な殻体外面の接線方向に力が働いても、接続片と溝が相対運動する方向との間には十分な食い違い（係合角α）があるので、直ちに接続片が溝から抜け去ることはない。したがって組み上がった球殻体を弄んでも簡単にばらけることはなく、むしろ逆に少し緩んだ状態で床に転がせると各部材の自重によって徐々に締まり緊密な組み立て状態に戻る。従来の接続構造はすべて何らかの「固定」あるいは「係止」を施すことによって組み立て構造を維持しようとしているが、本願では発想を転換して「僅少な遊隙」を活用している。【００２０】  この遊隙については、本実施例のサイズの殻体においては０．０３ｍｍが最適である。０．０２ｍｍであると、小片や接続片に打痕などの変形が生じると抜き挿しに支障を来たす。また０．０５ｍｍであるとガタが大きくなってばらけやすくなり、接続片の幅Ｂを大きくする必要が生じ、全体的なバランスが崩れる。本実施例に代表されるような大きさが約３００ｍｍ以内の遊具や小物における実用的な遊隙の適値範囲は０．０３〜０．０４ｍｍである。この遊隙の数値は現在の木工業界の常識からはかけ離れたものである。すなわち一般的な木工における高精度とは０．１ｍｍ程度であって、これよりも一桁高い精���の工作を行うことによって本発明が実現したものである。なお当然ながら、この高精度の遊隙を保証するには小片の木材に適度の硬さと、加工後に狂いを生じない安定性が求められる。本実施例ではカセッタ材を充分に枯らせて使用した。【００２１】  このへの字形状の係合角αを、小さくすると接続片が抜けやすくなるので、これを補うために接続片の幅を大きくして溝への差込深さＢを増やす必要がある。また逆にαを大きくすると係合効果が大きくなるのでＢを小さくすることができる。しかしながらαが大きくなれば溝縁辺の一方が鋭角の度合いを増して欠損しやすくなる。さらにＢがあまり短くなると接続部の抜き挿しの余裕が小さくなってばらけやすくなる。αを種々変えて検討した結果１５度から３０度の範囲が工作にも、組み立てにも好適であることがわかった。【００２２】  本実施例における係合角２０．７度は工作上の要因から幾何学的に選んだものである。すなわち図３および図６において、小片の内面は部分球面２および３の両端を結ぶ弦に平行である。溝の加工は小片の内面を基準として内面と平行に加工するのが、工作機械の段取りに好都合であり仕上がりの精度も高い。その結果として係合角は上記好適範囲のほぼ中央にある。この工作方法によると、殻体の曲率が大きい位置で分割した場合には上記の係合角範囲よりも大きな係合角となる場合がある。その場合には材料の強度と溝の内面側側壁の厚さを確保することによって４５度程度までは難なく使用できる。【００２３】  それぞれの小片についてはすべて寸法形状が同一であって、どの小片がどの位置に嵌められてもよい。接続片を含めて完全な互換性を有することも、部品管理の上で大きな利点である。色彩や模様の異なる多種類の小片を多数用意すれば、これらの組み合わせによって球殻全体で図柄を表現することも可能であり創作の幅が広がる。
【実施例２】
【００２４】  この発明の他の実施形態を図１１から図１４に示す。図１１は球殻を２分割して間に円筒を接続させたものである。このかたちは伝統的な俵型あるいは繭型として人々に好まれており、さまざまな物品に応用できる。分割線は米俵を模してあり、３種類の小片からなることを除いて、他の構造は実施例１のものをそのまま使用している。なお、図１１の形状において、胴体中央部分の直径を少し小さくして鼓型にすればピーナツ型となり、さらに応用範囲が増える。【００２５】  図１２は同じく胴体部分を中太の太鼓状としたものであり、ラグビーボールとしてよく知られた形状である。この例では小片は２種類である。図１３は両端の球殻の曲率半径を異ならせて卵に模した形状である。図１２および図１３において殻体の長さ中央部の分割線は単純な赤道線を避けて蛇行させてある。こうすることにより地球儀のように単調な意匠となることをまぬがれ、分割線そのものが意匠性を発揮する。【００２６】  図１４は半分の球殻に短い円錐筒を接続して、ドーム建築を模したものである。この実施例では半球の部分に実施例１のサッカーボール構造をそのまま利用し、円錐部分は単純に軸方向に分割してある。図１１から図１４の実施例では、分割箇所の幾何学的条件によって係合角が実施例１とは異なるものがあるが、溝と接続片との遊隙は実施例１と同じである。【００２７】  以上球殻の第１実施例と、これに筒を接続した第２実施例を説明した。この実施例ではさまざまな物体を模して殻体の形状を展開したが、分割線のかたちはここで開示した形状に限定されるものではなく、それぞれの物体や物品に相応しいかたちに変更できることは云うまでも無い。分割線のかたちはその他に、小片の種類を少なくすること、溝の加工が容易であること、組み立てに支障が無いこと、局部的に大きな負荷がかからないこと、などの制限の中で自由に創作することができる。【００２８】  また殻体の大きさとしては、取り扱いやすい２００〜３００ｍｍのものを念頭において説明した。本発明をこれよりも大きな物品に適用する場合には、溝と接続片の寸法および遊隙の大きさを殻体の大きさに比例させてスケールアップする必要がある。この中で最も重要な溝と接続片の遊隙に関しては、殻体の外径の０．０１５〜０．０２０％が好適範囲である。ただし、工作と組み立てにおける制約により少なくとも０．０３ｍｍは必要である。たとえば直径６００ｍｍのサッカーボールに拡大すると、接続片の厚さは８ｍｍで幅は１３ｍｍ、遊隙は０．０９〜０．１２ｍｍである。【００２９】  本発明になる殻体をそのままサッカーボールなどの意匠とすれば、組み立てパズルあるいは置物として利用できる。また天頂の小片に開口を設けると貯金箱となり、天頂の小片１枚を外して開口とすれば小物入れになる。さらに小片に透光性をもたせて中に光源を入れると面白い照明器具となる。また殻体の外面を無地で製作して、任意の図を描けば立体的なパズルとすることもできる。【００３０】  以上の説明は殻体を分解容易な状態で使用することを前提にしているが、本発明の利用にあたってはこれに制限するものではない。組み立て形態として、接続片と溝を接着固定して恒久的な殻体とする、あるいは接続片は接着せ���分割面同士を再剥離可能に軽く接着して解体可能な殻体として利用する場合なども当然ながら本発明に含まれる。たとえばほぼ半球分を接着固定してランプシェードに使うなどの応用形がある。小片同士を接着して殻体を作る場合に、溝と接続片の無い分割面のみの小片で組み上げようとすると、殻体外面の目違いや外形のゆがみが避けられず、きれいな殻体とするには高度の技量を要する。しかしながら本発明によれば誰でも簡単に目違いやゆがみの無い殻体を組み上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例であるサッカーボール形状の完成状態を示す。
【図２】サッカーボールを構成する６角形状小片の平面図である。
【図３】サッカーボールを構成する６角形状小片の側面図である。
【図４】サッカーボールを構成する６角形状小片の斜視図である。
【図５】サッカーボールを構成する５角形状小片の平面図である。
【図６】サッカーボールを構成する５角形状小片の側面図である。
【図７】サッカーボールを構成する５角形状小片の斜視図である。
【図８】接続片の斜視図である。
【図９】接続片の断面図である。
【図１０】６角形状小片と５角形状小片を接続片を介して連結した状態を示す。
【図１１】第２実施例の一形態、俵型の正面図である。
【図１２】第２実施例の他の形態、ラグビーボール型の正面図である。
【図１３】第２実施例の他の形態、卵型の正面図である。
【図１４】第２実施例の他の形態、ドーム型の正面図である。
【符号の説明】
【００３２】      １  殻体
２  ６角形状小片
２ａ  分割面
２ｂ  外周面
２ｃ  内面
３  ５角形状小片
３ａ  分割面
３ｂ  外周面
３ｃ  内面
４  接続片
１２  溝
１３  溝
α  係合角
Ｂ  接続片の半幅
ｔ  接続片の厚さ
【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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【図１４】
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