(57)【要約】【課題】部品種類数が少ないにもかかわらず多様な形状に組み立てられるようにする。【解決手段】両端に接続部を備えている軸材の複数本と、異なる軸材の接続部同志を接続するジョイントの複数個によって骨組み構造体を組み立てる。軸材は、長さの比が２：ルート３である２種類から選択する。ジョイントは、立方体の中心から頂点に向かう８の向きと、立方体の頂点から最近接頂点に向かう６の向きを合わせた１４の向きに対応可能とする。ジョイントが体心立方格子構造を構成する位置に配置される関係が得られ、多様な形状が出現する。【選択図】図４３
2019206811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に接続部を備えている軸材の複数本と、異なる軸材の接続部同志を接続するジョイントの複数個によって組み立てられている骨組み構造体であり、
前記軸材は、長さの比が２：ルート３である２種類から選択されており、
前記ジョイントが、体心立方格子構造を構成する位置に配置されていることを特徴とする骨組み構造体。
【請求項２】
両端に接続部を備えている軸材の複数本と、異なる軸材の接続部同志を接続するジョイントの複数個によって組み立てられている骨組み構造体であり、
前記軸材は、長さの比が２：ルート３である２種類から選択されており、
前記ジョイントは、立方体の中心から頂点に向かう８の向きと、立方体の頂点から最近接頂点に向かう６の向きを合わせた１４の向きに対応可能であることを特徴とする骨組み構造体。
【請求項３】
長さ比が２である４本の軸材と、長さ比がルート３である４本の軸材と、５個のジョイントで構築されるピラミッド形の骨組み部分を備えている、請求項１または２の骨組み構造体。
【請求項４】
前記軸材が、木製の軸本体と、その軸本体の端部に固定される金属製の接続部材で構成されており、
前記軸本体の長手方向に対して直交する方向から前記軸本体と前記接続部材が脱着可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１項に記載の骨組み構造体を構成する軸材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、分解して他の形状に組み立て直すことができ、組み立て可能な形状の自由度が高い骨組み構造体を開示する。
【背景技術】
【０００２】
多くの構造物は、柱や梁などの軸材を使用し、異なる軸材同志を接続して組み立てた骨組み構造体を利用している。
骨組み構造体は、骨組み構造体の形状に合わせた長さの軸材を必要とし、骨組み構造体の形状に合わせて軸材同志の接続角度を調整する必要がある。特許文献１に示すように、軸材とジョイントを分離し、軸材同志の接続作業を容易化する技術が知られているが、その場合でも、骨組み構造体の形状に合わせた長さの軸材を必要とし、骨組み構造体の形状に合わせた形状のジョイントを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８０５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の骨組み構造体は、分解して他の形状に組み立て直すことが困難であり、それができる場合でも再組み立て可能な形状は著しく制約される。
本明細書では、使用する部材の種類数が極めて少なく、それでいながら、多様な形状に組み立てることができる技術を開示する。この技術によると、骨組み構造体を分解して他の形状に組み立て直す際の形状自由度が高められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示する技術では、２種類の軸材と１種類のジョイントを活用し、多様な形状に組み立てる。軸材には、長さの比が２：ルート３である２種類の軸材を用いる。
長さ比が２：ルート３である２種類の軸材を用いると、ジョイントが体心立方格子構造を構成する位置に配置される関係を得ることができる。体心立方格子連続構造は、多様な形状を内包しており、実現したい形状に必要な軸材を選択して使用することで、その形状を出現させることができる。出現可能な形状は多様であり、新たな種類の部材を追加することなく、別の形状に組み立て直すことができる。
【０００６】
長さの比が２：ルート３である２種類の軸材と、後記する１４の向きに延びる軸材に接続可能なジョイントを利用すると、２種類の軸材と１種類のジョイントを活用して多様な形状に組み立てることができる。
立方体には８頂点が存在することから、立方体の中心から頂点に向かう８の向きが存在する。また立方体の各頂点には、３個の最近接頂点が存在する。図２と図３に示すように立方体の辺が伸びている方向にｘ軸とｙ軸とｚ軸をとる。頂点ｇの周りには頂点ｈ，ｆ，ｃという３個の最近接頂点が存在する（頂点ａ，ｂ，ｄ，ｅは最近接頂点でない）。頂点ｇから最近接頂点ｈ，ｆ，ｃに向かう向きは、ｘ+，ｙ+，ｚ+の３つの向きである。同様に、頂点ａの周りには頂点ｂ，ｄ，ｅという３個の最近接頂点が存在する（頂点ｃ，ｆ，ｇ，ｈは最近接頂点でない）。頂点ａから最近接頂点ｂ，ｄ，ｅに向かう向きは、ｘ-，ｙ-，ｚ-の３つの向きである。いずれの頂点に着目しても、立方体の頂点から最近接頂点に向かう向きは、ｘ+，ｙ+，ｚ+，ｘ-，ｙ-，ｚ-の６の向きのいずれかである。ここで、＋と-は、各軸の正の向きと負の向きを示している。
ジョイントが、立方体の中心から頂点に向かう８の向きと、立方体の頂点から最近接頂点に向かう６の向きを合わせた１４の向きに対応可能であると、後記する２重の体心立方格子連続構造を実現でき、出現可能な形状が多様化され、骨組み構造体の剛性を高めることができる。
【０００７】
長さ比が２である４本の軸材と長さ比がルート３である４本の軸材を５個のジョイントで接続すると、ピラミッド形の骨組み構造を構築することができる。このピラミッド形の骨組み部分を備えている骨組み構造体は剛性が高い。通常なら剛性が低い立方体の骨組み構造でも、ピラミッド形の骨組み部分を付加することで剛体化することができる。
【０００８】
木製の軸本体と、その軸本体の端部に固定される金属製の接続部材とによって、軸材を構成するとともに、軸本体の長手方向に対して直交する方向から、軸本体と接続部材が脱着可能であることが好ましい。この場合、構築した骨組み構造体の全体形状を維持しながら、損傷等した軸本体を交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の骨組み構造体に必要な部材を示している。
【図２】立方体の中心から頂点に向かう８の向きを示している。
【図３】立方体の頂点から最近接頂点に向かう６の向きを示している。
【図４】１４の向きに対応する7軸ジョイントの模式的外観斜視図を示している。
【図５】体心立方格子連続構造を示している。
【図６】図５の体心立方格子連続構造の中心群が別の体心立方格子連続構造を構成し、２重の体心立方格子連続構造を構成する様子を示している。
【図７】図６をｚ軸に沿って観察した図を示している。
【図８】図６をｙ軸に沿って観察した図を示している。
【図９】（ａ）は固定ピンの外観斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【図１０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９４】骨組み構造体の設計事例の一例の左側面図を示す。
【図９５】骨組み構造体の設計事例の一例の正面図を示している。
【図９６】骨組み構造体の設計事例の一例の背面図を示している。
【図９７】骨組み構造体の設計事例の一例の右側面図を示している。
【図９８】骨組み構造体の設計事例の一例の平面図を示している。
【図９９】骨組み構造体の設計事例の一例の基礎平面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で説明する実施例の主要な特徴を列挙する。
（特徴１）立方体の連続構造が存在する（第１立方格子連続構造という）。各立方体の各中心は別の立方体の頂点でもあり、中心群は別の立方体の連続構造を提供する（第２立方格子連続構造という）。立方体の各辺が伸びる方向をｘ、ｙ、ｚ軸とし、各辺の長さを１位相とすると、第１立方格子連続構造に対して第２立方格子連続構造は、ｘ軸方向に半位相ずれ、ｙ軸方向に半位相ずれ、ｚ軸方向に半位相ずれている。直交３軸の夫々の方向に半位相ずつずれている関係を、本明細書では、位相をずらした立方格子連続構造の２重構造という。
（特徴２）位相をずらした立方格子連続構造の２重構造であり、第１立方格子連続構造の各中心が第２立方格子連続構造の各頂点を兼用し、第２立方格子連続構造の各中心が第１立方格子連続構造の各頂点を兼用している。
（特徴３）各立方体の中心と最近接頂点を接続しており、第１立方格子連続構造と第２立方格子連続構造が接続されている。２重の体心立方格子連続構造という。
（特徴４）２重の体心立方格子連続構造から、適宜に軸材を省略して連続した空間を確保している。
（特徴５）骨組み構造体の外側に露出する面は、三角形と正方形のいずれかであり、２種類の板材で、骨組み構造体の外面を閉鎖することができる。三角形の１辺の長さ：他の２辺の長さ：正方形の１辺の長さは、２：ルート３：２の関係にある。
（特徴６）骨組み構造体の外側に露出する面は、三角形と菱形と正方形のいずれかであり、３種類の板材で、骨組み構造体の外面を閉鎖することができる。三角形の１辺の長さ：他の２辺の長さ：菱形の１辺の長さ：菱形の短い対角線の長さ：正方形の１辺の長さは、２：ルート３：ルート３：２：２の関係にある。
（特徴７）立方体の４側面の夫々の外側にピラミッド形の骨組み部分が付加されている。隣接するピラミッドの面同士は同一平面内にあり、菱形を構成し、垂直面となっている。４枚の菱形の垂直壁が、平面視したときに正方形の空間を提供する。
（特徴８）立方体の６面の夫々の外側にピラミッド形の骨組み部分が付加されている。隣接するピラミッドの面同士は同一平面内にあり、菱形を構成する。各面が菱形の正１２面体の外観を呈する。
（特徴９）軸材は、木製の軸本体（丸太または角材）と２枚の羽子板に分解することができる。
（特徴１０）軸本体の両端に羽子板を固定して構成した軸材が、ジョイントとジョイントの間を接続している。
【実施例】
【００１１】
（使用する部材）
実施例の骨組み構造体は、図１に示すように、５種類の部材、すなわち、長丸太６、短丸太８、羽子板４、ジョイント２と、固定ピン１０から組み立てられる。
【００１２】
（長丸太と短丸太）
長丸太６と短丸太８は同じ直径を持ち、後記する羽子板４の平板４ａを受入れるスリット６ａ，８ａが丸太の両端に形成されている。スリット６ａ，８ａは、丸太の直径に沿って丸太を貫通し、丸太の端部から所定の距離だけ長手方向に延びている。各スリット６ａ，８ａを貫通するように、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂが形成されている。固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂは、各スリット６ａ，８ａについて２個ずつ形成されており、丸太の長手方向に沿って所定距離だけ離れている。スリット６ａ，８ａが丸太の直径に沿って貫通する方向と、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂが丸太の直径に沿って貫通する方向は直交している。
【００１３】
（羽子板）
羽子板４は、金属製の平板４ａと、平板４ａに固定されているボルト４ｃと、ボルト４ｃに螺合しているナット４ｄで形成されている。平板４ａには、固定ピン挿入孔４ｂが形成されている。
平板４ａは、スリット６ａ，８ａに収容される長さと幅と厚みを持っている。固定ピン挿入孔４ｂは、平板４ａがスリット６ａ，８ａに収容されたときに、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂの軸心上に位置する関係となっている。
【００１４】
（ジョイント）
ジョイント２は、ほぼ球状であり、１４個のボルト孔を持っている。各ボルト孔にボルト４ｃをねじ込むことができる。各ボルト孔に所定距離だけボルト４ｃをねじ込み、ナット４ｄをジョイント４ｄに向けてねじ締めると、ジョイント２と羽子板４が接続されて固定される。
ジョイント２に形成されている１４のボルト孔の軸心方向を説明する。
図２に示す立方体は、ａ〜ｈに示す８個の頂点を持ち、中心Ａを持っている。中心から頂点に向かう向きには８の向きが存在する。
図３に示すように、立方体の各辺が伸びている方向をｘ，ｙ，ｚ軸とした場合、中心Ａから頂点ａに向かう向きは、ｘ+方向の成分と、ｙ+方向の成分と、ｚ+方向の成分を持っている。図２ではこの向きを＋＋＋で表示している。一方、中心Ａから頂点ｇに向かう向きは、ｘ-方向の成分と、ｙ-方向の成分と、ｚ-方向の成分を持っている。図２ではこの向きを---で表示している。他の向きについても同様であり、合計８つの向きを備えていることがわかる。
図５は、８個の体心立方体が上下左右前後に連続している場合を示す。頂点は隣接する立方体の間で共有されている。例えば頂点ｇは、上下左右前後に位置する８個の立方体で共有されている。
図６は、図５で示した８個の立方体の中心Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを加筆した図面を示す。図７は、図５をｚ軸方向から見た図を示し、図８は、図５をｙ軸方向から見た図を示している。８個の中心Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、立方体を構成する。図５で示した立方格子連続構造を第１立方格子連続構造とし、図６で示した立方体（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを頂点する立方体）を連続した構造を第２立方格子連続構造とした場合、図６〜８の形状は、第１立方格子連続構造と第２立方格子連続構造を組み合わせた形状となっていることがわかる。立方体の各辺の長さを１位相とすると、第１立方格子連続構造に対して第２立方格子連続構造は、ｘ軸方向に半位相ずれ、ｙ軸方向に半位相ずれ、ｚ軸方向に半位相ずれている。立方体の中心と最近接頂点を接続する部材によって、第１立方格子連続構造と第２立方格子連続構造の位置関係が固定され、ｘ、ｙ，ｚ軸の夫々に半位相ずれた関係を維持する。２重の体心立方格子連続構造が実現する。
図６に示すように、ジョイント２は、第１立方格子の中心Ａの位置におかれて第１立方格子の頂点に接続される場合と、第２立方格子の頂点（第１立方格子の中心でもある）におかれて第２立方格子の最近接頂点に接続される場合がある。
ジョイント２には、図２に示す８の向きと、図３に示した６の向きを合わせた１４の向きに、ボルト孔が形成されている。ジョイント２のおよその外観斜視図を図４に示す。ジョイント２は、７軸（すなわち１４の向き)ということができ、１４のボルト孔を備えている。
【００１５】
図２は、いわゆる体心立方構造であり、立方体の一辺の長さを２とすると、中心と頂点を結ぶ線分の長さはルート３となる。
そこで、長丸太６と短丸太８の長さは、下記の関係を満たすように調整されている。
長丸太６の両端に羽子板４とジョイント２を固定したときの両端のジョイント２の中心間距離（図１のＬ１）：短丸太８の両端に羽子板４とジョイント２を固定したときの両端のジョイント２の中心間距離（図１のＬ２）＝２：ルート３。
本明細書の特許請求の範囲で、軸材の長さの比が２：ルート３であるという場合、正確には、軸材（丸太等）の両端にジョイントを固定した場合のジョイントの中心間距離の比＝Ｌ１：Ｌ２＝２：ルート３であることをいう。実際には、誤差が存在することから、正確に２：ルート３というわけではないが、誤差の範囲内で２：ルート３の比にあることをいう。
【００１６】
（組み立て手順）
ここでは、他の部材によって左側のジョイントと右側のジョイントの位置がすでに固定されており、その間を丸太（軸本体）で接続する場合の手順を説明する。後記するように、ジョイント間距離が２またはルート３である場合、前記した状況における左右のジョイント間距離もまた２またはルート３であり、２である場合は長丸太６を使用し、ルート３である場合は短丸太８を使用する。
【００１７】
ボールジョイント２には１４のボルト孔が形成されており、上記の状況では、例えば左側のジョイントに形成されているボルト孔の一つは右側のジョイントに向かっており、未使用（羽子板がねじ噛まれていないことを言う）となっている。同様に、右側のジョイントに形成されているボルト孔の一つは左側のジョイントに向かっており、未使用となっている。
そこで、前記した未使用のボルト孔に羽子板４のボルト４ｃを所定距離だけねじ組み、ナット４ｄによって固定する。この段階では羽子板４と丸太６，８は接続されていない。このとき、左右の羽子板の平板４ａが同一面内に揃う姿勢でナットを締めつける。
次に、左右一対の羽子板の間に丸太６または８を取り付ける。すなわち、スリット６ａ，８ａ内に平板４ａを収容する。丸太６または８は、その長手方向に対して直交する方向に動かせばよく、既に間隔が調整されている左右一対の羽子板間に無理なく挿入できる。
この状態では、丸太６，８の固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂと、羽子板４の固定ピン挿入孔４ｂは、同一直線上に位置しており、丸太６，８の側方から固定ピン１０を打ち込むことができる。
【００１８】
図９に示すように、固定ピン１０は、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂ，４ｂに挿入可能な直径であり、先端が先細であり、根本近くでは左右方向から強圧されて形成された左右一対の窪み１０ｅと、左右一対の窪みの間に形成された上下一対の膨出部１０ｆを備えている。固定ピン１０を固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂ，４ｂに打ち込むと、膨出部１０ｆが丸太に食い込み、抜け落ちなくなる。図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ線断面を示している。
【００１９】
丸太６または８が何らかの理由で損傷した場合、交換が必要となる。実施例の構造体の場合、他の部材に手を加えることなく交換作業を実施することができる。すなわち、羽子板４に対して丸太６または８が直径方向に脱着可能であることから、脱着時に一対の羽子板４，４間の距離ないし一対のジョイント２，２間の距離を変える必要がない。一対のジョイント２，２間の距離を変えないままに、古い丸太を取り外し、新しい丸太を取り付けることができる。
【００２０】
本実施例では、２種類の軸材に、長丸太と短丸太を利用した。その丸太には、間伐材を利用でき、間伐材の利用範囲が拡大する。丸太に代えて角材であってもよい。木材を有効活用することから環境負荷が低い。ただし、本技術の性格からは、軸材が木製である必要はなく、金属製の柱状部材、樹脂製の柱状部材、複合材料で構成された柱状部材を利用することができる。
本実施例では、他の部材に手を加えることなく、損傷した丸太のみを交換できるようにするために、軸本体（長丸太、短丸太）と羽子板を脱着可能とした。その必要性が低い場合には、丸太の両端に羽子板を固定した部材を用意しておけばよい。本明細書でいう両端に接続部を備えている軸材には、予め接続部を固定ないし形成しておいた軸材と、施工現場で両端に接続部材が固定される軸材の両者を含む。後者の場合も、組み立てが終了すると、両端に接続部を備えている軸材の接続部同志をジョイントによって接続している骨組み構造体が得られる。
【００２１】
（骨組み構造体の例）
図２３は、上方に向かうピラミッド状の骨組み部分と、下方に向かうピラミッド状の骨組み部分を接続した骨組み構造体であり、上下のピラミッド形状の頂点同志を軸材で接続した骨組み構造体を示す。この構造体は、構造体に応力が作用しても、軸材の長さが変化せず、軸材が曲がらない限り、軸材同志の接続角が変わらない。接続角は変化しやすいのに対し、軸材は伸び縮みしづらく、曲がりにくいことから、図２３の形状の剛性は高い。本明細書では、軸材の長さが変化せず、かつ軸材が曲がらない限り、軸材同志の接続角が変わらない形状を剛体という。図２３の骨組み構造体は剛体である。
図２２は、図２３の骨組み構造体から、上下のピラミッド形状の頂点同志を接続する軸材を除去した骨組み構造体を示す。図２２の骨組み構造体もまた剛体である。図２３と図２２を比較すると明らかに、頂点同志を接続する前記軸材は、剛体であるために不可欠な軸材でなく、それを除去しても剛体であり続ける部材であることがわかる。図２２は、剛体であるために不可欠な軸材のみで組み立てられているのに対し、図２３は、剛体であるのに不可欠な軸材に加えて、追加の軸材が追加されていることがわかる。その追加の軸材は、剛性を高めるとともに、異常時における構造体の耐力を向上させる。例えば、一本の軸材が何らかの原因で損傷しても、他の軸材で全体形状を維持することができる。本明細書では、剛体であるために不可欠な軸材に加えて、剛性を向上させる軸材が付加されている状態を、余力があるという。図２３は余力のある剛体の一例である。
上記では、図２３の形状から、頂点同志を接続する軸材を除去しても剛体で有り続けることを説明したが、実際には図２３の場合、如何なる一本であっても、その軸材を除去しても剛体で有り続ける。例えば稜線の一本を除去しても剛体であり続けるし、正方形の一辺を除去しても剛体で有り続ける。
余力がある剛体であると、剛性が高く、異常時における耐力が高くなるほかに、全体形状を維持しながら軸材を交換できることになる。何らかの理由で一本の軸材が損傷しても全体形状が維持され、交換のために一本の軸材を除去しても全体形状が維持される。
【００２２】
図１１は、立方体の上部にピラミッド形状を付加した骨組み構造体であり、屋根と柱を備えた家屋状の骨組み構造体が実現できることがわかる。
図１２から図９３は、上記した部材を使用して組み立てることができる骨組み構造体の外観斜視図を示している。
例えば図１４と図４７を比較すると明らかに、両者の外面は同一でありながら、図４７の場合は、ピラミッド形状の頂点と、底面となる正方形の中心の間を軸材で接続しているのに対し、図１４ではその軸材が存在しない。図１４の形状は、剛体である。前記軸が存在しなくても、図１４の形状で安定している。それのみならず、図１４の形状は、余力を持っている。図４７に付加されている軸材は、さらに余力を高めるものであることがわかる。本実施例の骨組み構造体は、必要に応じて余力を高める軸材を付加することができる。
【００２３】
図１６は最下段の内部構造の図示を省略しているが、図１４の内部構造を備えている。それに対して、図１７は内部に立方体空間を確保している。図１６と図１７の外表面は同じであり、その制約のなかで種々の内部構造を採用することができることがわかる。図１６と図１７はいずれも剛体であり、すべての軸材が除去可能となっており、余力を備えている。
【００２４】
図４４は、立方体の４側面の夫々に、ピラミッド形状の骨組み部分を追加した形状を示す。この場合、三角面アとウは同一平面となり、垂直面となる。同様に、三角面エとカは同一平面となり、垂直面となる。また垂直軸材イ、オは省略可能であり、省略しても外見形状は維持される。この場合、三角面アとウによって形成される菱形のパネルと、三角面エとカによって形成される菱形のパネルによって、垂直面を閉じることができる。裏面側についても同様である。図４４の形状は、４枚の垂直な菱形パネルによって囲まれた形状を提供する。長丸太の長さが２であり、短丸太の長さをルート３としたときに、４枚の垂直な菱形パネルによって形成される正方形の一辺の長さは２×ルート２の長さとなる。
図３３から３５は、全体としてラーメン構造を提供する例を示している。
図３６の形状は、図３７の上部に連続させることができる。
図３９から図４１は、パネル（例えば板倉式パネル）を利用して剛性をさらに高めた例を示している。
図４２の骨組み構造体は、図１０に示したピラミッド型の骨組み部分と図４４に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図４３の骨組み構造体は、図４２に示した骨組み部分と図４５に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図４６の骨組み構造体は、図４７に示した骨組み部分と図４８に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図４９の骨組み構造体は、図４６に示した骨組み部分と図５０に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図５１の骨組み構造体は、図５２に示した骨組み部分と図５３に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図５４の骨組み構造体は、図５１に示した骨組み部分と図５５に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図５６の骨組み構造体は、図５７に示した骨組み部分と図５８に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図５９の骨組み構造体は、図５６に示した骨組み部分と図６０に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図６１の骨組み構造体は、図６２に示した骨組み部分と図６３に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図６４の骨組み構造体は、図６１に示した骨組み部分と図６５に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図６６の骨組み構造体は、図６７に示した骨組み部分と図６８に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図６９の骨組み構造体は、図６６に示した骨組み部分と図７０に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図７１の骨組み構造体は、図７２に示した骨組み部分と図７３に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図７４の骨組み構造体は、図７５に示した骨組み部分と図７６に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図７７の骨組み構造体は、図７４に示した骨組み部分と図７８に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図７９の骨組み構造体は、図８０に示した骨組み部分と図８１に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図８２の骨組み構造体は、図７９に示した骨組み部分と図８３に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図８４の骨組み構造体は、図８５に示した骨組み部分と図８６に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図８７の骨組み構造体は、図８４に示した骨組み部分と図８８に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図８９の骨組み構造体は、図９０に示した骨組み部分と図９１に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図９２の骨組み構造体は、図８９に示した骨組み部分と図９３に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図９４〜９９は、設計事例を示すものであり、図１の部材で組み立て可能である。
【００２５】
実施例の骨組み構造体は、下記に列挙する利点を備えている。
・間伐材を利用することができる。森林産業と里山の活性化に貢献しながら、構造体を構築することができる。環境への負荷が低く、持続可能な活動によって、構造体を構築することができる。
・工場で部材を生産することができる。現地での組み立て作業が簡単化され、経験豊かな職人を必要としない。
・移築・増築・間取り変更に柔軟に対応できる。
・部品種類数が少なく、災害時・非常時に備えて部材を備蓄しておくのに適し、必要時に迅速に組み立てることができる。
・素材から部材にするまでの加工が簡単で、大量生産が可能。
・ミニハウスから大型構造体まで、適用範囲が広い。
・基礎が簡潔である。
・基礎まで工場で製造し、現地に設置することができる。
・耐震性に優れている。
・余力があり、異常事象に対して強靭である。
・完成後に、軸材単位で交換することが可能。
・床下に多数の枡形空間を確保することができ、収容能力が高い。
【００２６】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
２：ジョイント
４：羽子板
６：長い丸太（軸本体）
８：短い丸太（軸本体）
１０：固定ピン
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
2019206811.tif 000089
【図８８】
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【図８９】
2019206811.tif 000091
【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
2019206811.tif 000096
【図９５】
2019206811.tif 000097
【図９６】
2019206811.tif 000098
【図９７】
2019206811.tif 000099
【図９８】
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【図９９】
2019206811.tif 000101
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月1日(2018.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、分解して他の形状に組み立て直すことができ、組み立て可能な形状の自由度が高い骨組み構造体を開示する。
【背景技術】
【０００２】
多くの構造物は、柱や梁などの軸材を使用し、異なる軸材同志を接続して組み立てた骨組み構造体を利用している。
骨組み構造体は、骨組み構造体の形状に合わせた長さの軸材を必要とし、骨組み構造体の形状に合わせて軸材同志の接続角度を調整する必要がある。特許文献１に示すように、軸材とジョイントを分離し、軸材同志の接続作業を容易化する技術が知られているが、その場合でも、骨組み構造体の形状に合わせた長さの軸材を必要とし、骨組み構造体の形状に合わせた形状のジョイントを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８０５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の骨組み構造体は、分解して他の形状に組み立て直すことが困難であり、それができる場合でも再組み立て可能な形状は著しく制約される。
本明細書では、使用する部材の種類数が極めて少なく、それでいながら、多様な形状に組み立てることができる技術を開示する。この技術によると、骨組み構造体を分解して他の形状に組み立て直す際の形状自由度が高められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示する技術では、２種類の軸材と１種類のジョイントを活用し、多様な形状に組み立てる。軸材には、長さの比が２：ルート３である２種類の軸材を用いる。
長さ比が２：ルート３である２種類の軸材を用いると、ジョイントが体心立方格子構造を構成する位置に配置される関係を得ることができる。体心立方格子連続構造は、多様な形状を内包しており、実現したい形状に必要な軸材を選択して使用することで、その形状を出現させることができる。出現可能な形状は多様であり、新たな種類の部材を追加することなく、別の形状に組み立て直すことができる。
【０００６】
長さの比が２：ルート３である２種類の軸材と、後記する１４の向きに延びる軸材に接続可能なジョイントを利用すると、２種類の軸材と１種類のジョイントを活用して多様な形状に組み立てることができる。
立方体には８頂点が存在することから、立方体の中心から頂点に向かう８の向きが存在する。また立方体の各頂点には、３個の最近接頂点が存在する。図２と図３に示すように立方体の辺が伸びている方向にｘ軸とｙ軸とｚ軸をとる。頂点ｇの周りには頂点ｈ，ｆ，ｃという３個の最近接頂点が存在する（頂点ａ，ｂ，ｄ，ｅは最近接頂点でない）。頂点ｇから最近接頂点ｈ，ｆ，ｃに向かう向きは、ｘ+，ｙ+，ｚ+の３つの向きである。同様に、頂点ａの周りには頂点ｂ，ｄ，ｅという３個の最近接頂点が存在する（頂点ｃ，ｆ，ｇ，ｈは最近接頂点でない）。頂点ａから最近接頂点ｂ，ｄ，ｅに向かう向きは、ｘ-，ｙ-，ｚ-の３つの向きである。いずれの頂点に着目しても、立方体の頂点から最近接頂点に向かう向きは、ｘ+，ｙ+，ｚ+，ｘ-，ｙ-，ｚ-の６の向きのいずれかである。ここで、＋と-は、各軸の正の向きと負の向きを示している。
ジョイントが、立方体の中心から頂点に向かう８の向きと、立方体の頂点から最近接頂点に向かう６の向きを合わせた１４の向きに対応可能であると、後記する２重の体心立方格子連続構造を実現でき、出現可能な形状が多様化され、骨組み構造体の剛性を高めることができる。
【０００７】
長さ比が２である４本の軸材と長さ比がルート３である４本の軸材を５個のジョイントで接続すると、ピラミッド形の骨組み構造を構築することができる。このピラミッド形の骨組み部分を備えている骨組み構造体は剛性が高い。通常なら剛性が低い立方体の骨組み構造でも、ピラミッド形の骨組み部分を付加することで剛体化することができる。
【０００８】
木製の軸本体と、その軸本体の端部に固定される金属製の接続部材とによって、軸材を構成するとともに、軸本体の長手方向に対して直交する方向から、軸本体と接続部材が脱着可能であることが好ましい。この場合、構築した骨組み構造体の全体形状を維持しながら、損傷等した軸本体を交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の骨組み構造体に必要な部材を示している。
【図２】立方体の中心から頂点に向かう８の向きを示している。
【図３】立方体の頂点から最近接頂点に向かう６の向きを示している。
【図４】１４の向きに対応する7軸ジョイントの模式的外観斜視図を示している。
【図５】体心立方格子連続構造を示している。
【図６】図５の体心立方格子連続構造の中心群が別の体心立方格子連続構造を構成し、２重の体心立方格子連続構造を構成する様子を示している。
【図７】図６をｚ軸に沿って観察した図を示している。
【図８】図６をｙ軸に沿って観察した図を示している。
【図９】（ａ）は固定ピンの外観斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【図１０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図１９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図２９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図３９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図４９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図５９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図６９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図７９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８４】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８５】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８６】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８７】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８８】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図８９】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９０】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９１】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９２】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【図９３】組立てられた骨組み構造体の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で説明する実施例の主要な特徴を列挙する。
（特徴１）立方体の連続構造が存在する（第１立方格子連続構造という）。各立方体の各中心は別の立方体の頂点でもあり、中心群は別の立方体の連続構造を提供する（第２立方格子連続構造という）。立方体の各辺が伸びる方向をｘ、ｙ、ｚ軸とし、各辺の長さを１位相とすると、第１立方格子連続構造に対して第２立方格子連続構造は、ｘ軸方向に半位相ずれ、ｙ軸方向に半位相ずれ、ｚ軸方向に半位相ずれている。直交３軸の夫々の方向に半位相ずつずれている関係を、本明細書では、位相をずらした立方格子連続構造の２重構造という。
（特徴２）位相をずらした立方格子連続構造の２重構造であり、第１立方格子連続構造の各中心が第２立方格子連続構造の各頂点を兼用し、第２立方格子連続構造の各中心が第１立方格子連続構造の各頂点を兼用している。
（特徴３）各立方体の中心と最近接頂点を接続しており、第１立方格子連続構造と第２立方格子連続構造が接続されている。２重の体心立方格子連続構造という。
（特徴４）２重の体心立方格子連続構造から、適宜に軸材を省略して連続した空間を確保している。
（特徴５）骨組み構造体の外側に露出する面は、三角形と正方形のいずれかであり、２種類の板材で、骨組み構造体の外面を閉鎖することができる。三角形の１辺の長さ：他の２辺の長さ：正方形の１辺の長さは、２：ルート３：２の関係にある。
（特徴６）骨組み構造体の外側に露出する面は、三角形と菱形と正方形のいずれかであり、３種類の板材で、骨組み構造体の外面を閉鎖することができる。三角形の１辺の長さ：他の２辺の長さ：菱形の１辺の長さ：菱形の短い対角線の長さ：正方形の１辺の長さは、２：ルート３：ルート３：２：２の関係にある。
（特徴７）立方体の４側面の夫々の外側にピラミッド形の骨組み部分が付加されている。隣接するピラミッドの面同士は同一平面内にあり、菱形を構成し、垂直面となっている。４枚の菱形の垂直壁が、平面視したときに正方形の空間を提供する。
（特徴８）立方体の６面の夫々の外側にピラミッド形の骨組み部分が付加されている。隣接するピラミッドの面同士は同一平面内にあり、菱形を構成する。各面が菱形の正１２面体の外観を呈する。
（特徴９）軸材は、木製の軸本体（丸太または角材）と２枚の羽子板に分解することができる。
（特徴１０）軸本体の両端に羽子板を固定して構成した軸材が、ジョイントとジョイントの間を接続している。
【実施例】
【００１１】
（使用する部材）
実施例の骨組み構造体は、図１に示すように、５種類の部材、すなわち、長丸太６、短丸太８、羽子板４、ジョイント２と、固定ピン１０から組み立てられる。
【００１２】
（長丸太と短丸太）
長丸太６と短丸太８は同じ直径を持ち、後記する羽子板４の平板４ａを受入れるスリット６ａ，８ａが丸太の両端に形成されている。スリット６ａ，８ａは、丸太の直径に沿って丸太を貫通し、丸太の端部から所定の距離だけ長手方向に延びている。各スリット６ａ，８ａを貫通するように、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂが形成されている。固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂは、各スリット６ａ，８ａについて２個ずつ形成されており、丸太の長手方向に沿って所定距離だけ離れている。スリット６ａ，８ａが丸太の直径に沿って貫通する方向と、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂが丸太の直径に沿って貫通する方向は直交している。
【００１３】
（羽子板）
羽子板４は、金属製の平板４ａと、平板４ａに固定されているボルト４ｃと、ボルト４ｃに螺合しているナット４ｄで形成されている。平板４ａには、固定ピン挿入孔４ｂが形成されている。
平板４ａは、スリット６ａ，８ａに収容される長さと幅と厚みを持っている。固定ピン挿入孔４ｂは、平板４ａがスリット６ａ，８ａに収容されたときに、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂの軸心上に位置する関係となっている。
【００１４】
（ジョイント）
ジョイント２は、ほぼ球状であり、１４個のボルト孔を持っている。各ボルト孔にボルト４ｃをねじ込むことができる。各ボルト孔に所定距離だけボルト４ｃをねじ込み、ナット４ｄをジョイント４ｄに向けてねじ締めると、ジョイント２と羽子板４が接続されて固定される。
ジョイント２に形成されている１４のボルト孔の軸心方向を説明する。
図２に示す立方体は、ａ〜ｈに示す８個の頂点を持ち、中心Ａを持っている。中心から頂点に向かう向きには８の向きが存在する。
図３に示すように、立方体の各辺が伸びている方向をｘ，ｙ，ｚ軸とした場合、中心Ａから頂点ａに向かう向きは、ｘ+方向の成分と、ｙ+方向の成分と、ｚ+方向の成分を持っている。図２ではこの向きを＋＋＋で表示している。一方、中心Ａから頂点ｇに向かう向きは、ｘ-方向の成分と、ｙ-方向の成分と、ｚ-方向の成分を持っている。図２ではこの向きを---で表示している。他の向きについても同様であり、合計８つの向きを備えていることがわかる。
図５は、８個の体心立方体が上下左右前後に連続している場合を示す。頂点は隣接する立方体の間で共有されている。例えば頂点ｇは、上下左右前後に位置する８個の立方体で共有されている。
図６は、図５で示した８個の立方体の中心Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを加筆した図面を示す。図７は、図５をｚ軸方向から見た図を示し、図８は、図５をｙ軸方向から見た図を示している。８個の中心Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、立方体を構成する。図５で示した立方格子連続構造を第１立方格子連続構造とし、図６で示した立方体（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを頂点する立方体）を連続した構造を第２立方格子連続構造とした場合、図６〜８の形状は、第１立方格子連続構造と第２立方格子連続構造を組み合わせた形状となっていることがわかる。立方体の各辺の長さを１位相とすると、第１立方格子連続構造に対して第２立方格子連続構造は、ｘ軸方向に半位相ずれ、ｙ軸方向に半位相ずれ、ｚ軸方向に半位相ずれている。立方体の中心と最近接頂点を接続する部材によって、第１立方格子連続構造と第２立方格子連続構造の位置関係が固定され、ｘ、ｙ，ｚ軸の夫々に半位相ずれた関係を維持する。２重の体心立方格子連続構造が実現する。
図６に示すように、ジョイント２は、第１立方格子の中心Ａの位置におかれて第１立方格子の頂点に接続される場合と、第２立方格子の頂点（第１立方格子の中心でもある）におかれて第２立方格子の最近接頂点に接続される場合がある。
ジョイント２には、図２に示す８の向きと、図３に示した６の向きを合わせた１４の向きに、ボルト孔が形成されている。ジョイント２のおよその外観斜視図を図４に示す。ジョイント２は、７軸（すなわち１４の向き)ということができ、１４のボルト孔を備えている。
【００１５】
図２は、いわゆる体心立方構造であり、立方体の一辺の長さを２とすると、中心と頂点を結ぶ線分の長さはルート３となる。
そこで、長丸太６と短丸太８の長さは、下記の関係を満たすように調整されている。
長丸太６の両端に羽子板４とジョイント２を固定したときの両端のジョイント２の中心間距離（図１のＬ１）：短丸太８の両端に羽子板４とジョイント２を固定したときの両端のジョイント２の中心間距離（図１のＬ２）＝２：ルート３。
本明細書の特許請求の範囲で、軸材の長さの比が２：ルート３であるという場合、正確には、軸材（丸太等）の両端にジョイントを固定した場合のジョイントの中心間距離の比＝Ｌ１：Ｌ２＝２：ルート３であることをいう。実際には、誤差が存在することから、正確に２：ルート３というわけではないが、誤差の範囲内で２：ルート３の比にあることをいう。
【００１６】
（組み立て手順）
ここでは、他の部材によって左側のジョイントと右側のジョイントの位置がすでに固定されており、その間を丸太（軸本体）で接続する場合の手順を説明する。後記するように、ジョイント間距離が２またはルート３である場合、前記した状況における左右のジョイント間距離もまた２またはルート３であり、２である場合は長丸太６を使用し、ルート３である場合は短丸太８を使用する。
【００１７】
ボールジョイント２には１４のボルト孔が形成されており、上記の状況では、例えば左側のジョイントに形成されているボルト孔の一つは右側のジョイントに向かっており、未使用（羽子板がねじ噛まれていないことを言う）となっている。同様に、右側のジョイントに形成されているボルト孔の一つは左側のジョイントに向かっており、未使用となっている。
そこで、前記した未使用のボルト孔に羽子板４のボルト４ｃを所定距離だけねじ組み、ナット４ｄによって固定する。この段階では羽子板４と丸太６，８は接続されていない。このとき、左右の羽子板の平板４ａが同一面内に揃う姿勢でナットを締めつける。
次に、左右一対の羽子板の間に丸太６または８を取り付ける。すなわち、スリット６ａ，８ａ内に平板４ａを収容する。丸太６または８は、その長手方向に対して直交する方向に動かせばよく、既に間隔が調整されている左右一対の羽子板間に無理なく挿入できる。
この状態では、丸太６，８の固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂと、羽子板４の固定ピン挿入孔４ｂは、同一直線上に位置しており、丸太６，８の側方から固定ピン１０を打ち込むことができる。
【００１８】
図９に示すように、固定ピン１０は、固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂ，４ｂに挿入可能な直径であり、先端が先細であり、根本近くでは左右方向から強圧されて形成された左右一対の窪み１０ｅと、左右一対の窪みの間に形成された上下一対の膨出部１０ｆを備えている。固定ピン１０を固定ピン挿入孔６ｂ，８ｂ，４ｂに打ち込むと、膨出部１０ｆが丸太に食い込み、抜け落ちなくなる。図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ線断面を示している。
【００１９】
丸太６または８が何らかの理由で損傷した場合、交換が必要となる。実施例の構造体の場合、他の部材に手を加えることなく交換作業を実施することができる。すなわち、羽子板４に対して丸太６または８が直径方向に脱着可能であることから、脱着時に一対の羽子板４，４間の距離ないし一対のジョイント２，２間の距離を変える必要がない。一対のジョイント２，２間の距離を変えないままに、古い丸太を取り外し、新しい丸太を取り付けることができる。
【００２０】
本実施例では、２種類の軸材に、長丸太と短丸太を利用した。その丸太には、間伐材を利用でき、間伐材の利用範囲が拡大する。丸太に代えて角材であってもよい。木材を有効活用することから環境負荷が低い。ただし、本技術の性格からは、軸材が木製である必要はなく、金属製の柱状部材、樹脂製の柱状部材、複合材料で構成された柱状部材を利用することができる。
本実施例では、他の部材に手を加えることなく、損傷した丸太のみを交換できるようにするために、軸本体（長丸太、短丸太）と羽子板を脱着可能とした。その必要性が低い場合には、丸太の両端に羽子板を固定した部材を用意しておけばよい。本明細書でいう両端に接続部を備えている軸材には、予め接続部を固定ないし形成しておいた軸材と、施工現場で両端に接続部材が固定される軸材の両者を含む。後者の場合も、組み立てが終了すると、両端に接続部を備えている軸材の接続部同志をジョイントによって接続している骨組み構造体が得られる。
【００２１】
（骨組み構造体の例）
図２３は、上方に向かうピラミッド状の骨組み部分と、下方に向かうピラミッド状の骨組み部分を接続した骨組み構造体であり、上下のピラミッド形状の頂点同志を軸材で接続した骨組み構造体を示す。この構造体は、構造体に応力が作用しても、軸材の長さが変化せず、軸材が曲がらない限り、軸材同志の接続角が変わらない。接続角は変化しやすいのに対し、軸材は伸び縮みしづらく、曲がりにくいことから、図２３の形状の剛性は高い。本明細書では、軸材の長さが変化せず、かつ軸材が曲がらない限り、軸材同志の接続角が変わらない形状を剛体という。図２３の骨組み構造体は剛体である。
図２２は、図２３の骨組み構造体から、上下のピラミッド形状の頂点同志を接続する軸材を除去した骨組み構造体を示す。図２２の骨組み構造体もまた剛体である。図２３と図２２を比較すると明らかに、頂点同志を接続する前記軸材は、剛体であるために不可欠な軸材でなく、それを除去しても剛体であり続ける部材であることがわかる。図２２は、剛体であるために不可欠な軸材のみで組み立てられているのに対し、図２３は、剛体であるのに不可欠な軸材に加えて、追加の軸材が追加されていることがわかる。その追加の軸材は、剛性を高めるとともに、異常時における構造体の耐力を向上させる。例えば、一本の軸材が何らかの原因で損傷しても、他の軸材で全体形状を維持することができる。本明細書では、剛体であるために不可欠な軸材に加えて、剛性を向上させる軸材が付加されている状態を、余力があるという。図２３は余力のある剛体の一例である。
上記では、図２３の形状から、頂点同志を接続する軸材を除去しても剛体で有り続けることを説明したが、実際には図２３の場合、如何なる一本であっても、その軸材を除去しても剛体で有り続ける。例えば稜線の一本を除去しても剛体であり続けるし、正方形の一辺を除去しても剛体で有り続ける。
余力がある剛体であると、剛性が高く、異常時における耐力が高くなるほかに、全体形状を維持しながら軸材を交換できることになる。何らかの理由で一本の軸材が損傷しても全体形状が維持され、交換のために一本の軸材を除去しても全体形状が維持される。
【００２２】
図１１は、立方体の上部にピラミッド形状を付加した骨組み構造体であり、屋根と柱を備えた家屋状の骨組み構造体が実現できることがわかる。
図１２から図９３は、上記した部材を使用して組み立てることができる骨組み構造体の外観斜視図を示している。
例えば図１４と図４７を比較すると明らかに、両者の外面は同一でありながら、図４７の場合は、ピラミッド形状の頂点と、底面となる正方形の中心の間を軸材で接続しているのに対し、図１４ではその軸材が存在しない。図１４の形状は、剛体である。前記軸が存在しなくても、図１４の形状で安定している。それのみならず、図１４の形状は、余力を持っている。図４７に付加されている軸材は、さらに余力を高めるものであることがわかる。本実施例の骨組み構造体は、必要に応じて余力を高める軸材を付加することができる。
【００２３】
図１６は最下段の内部構造の図示を省略しているが、図１４の内部構造を備えている。それに対して、図１７は内部に立方体空間を確保している。図１６と図１７の外表面は同じであり、その制約のなかで種々の内部構造を採用することができることがわかる。図１６と図１７はいずれも剛体であり、すべての軸材が除去可能となっており、余力を備えている。
【００２４】
図４４は、立方体の４側面の夫々に、ピラミッド形状の骨組み部分を追加した形状を示す。この場合、三角面アとウは同一平面となり、垂直面となる。同様に、三角面エとカは同一平面となり、垂直面となる。また垂直軸材イ、オは省略可能であり、省略しても外見形状は維持される。この場合、三角面アとウによって形成される菱形のパネルと、三角面エとカによって形成される菱形のパネルによって、垂直面を閉じることができる。裏面側についても同様である。図４４の形状は、４枚の垂直な菱形パネルによって囲まれた形状を提供する。長丸太の長さが２であり、短丸太の長さをルート３としたときに、４枚の垂直な菱形パネルによって形成される正方形の一辺の長さは２×ルート２の長さとなる。
図３３から３５は、全体としてラーメン構造を提供する例を示している。
図３６の形状は、図３７の上部に連続させることができる。
図３９から図４１は、パネル（例えば板倉式パネル）を利用して剛性をさらに高めた例を示している。
図４２の骨組み構造体は、図１０に示したピラミッド型の骨組み部分と図４４に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図４３の骨組み構造体は、図４２に示した骨組み部分と図４５に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図４６の骨組み構造体は、図４７に示した骨組み部分と図４８に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図４９の骨組み構造体は、図４６に示した骨組み部分と図５０に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図５１の骨組み構造体は、図５２に示した骨組み部分と図５３に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図５４の骨組み構造体は、図５１に示した骨組み部分と図５５に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図５６の骨組み構造体は、図５７に示した骨組み部分と図５８に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図５９の骨組み構造体は、図５６に示した骨組み部分と図６０に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図６１の骨組み構造体は、図６２に示した骨組み部分と図６３に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図６４の骨組み構造体は、図６１に示した骨組み部分と図６５に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図６６の骨組み構造体は、図６７に示した骨組み部分と図６８に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図６９の骨組み構造体は、図６６に示した骨組み部分と図７０に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図７１の骨組み構造体は、図７２に示した骨組み部分と図７３に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図７４の骨組み構造体は、図７５に示した骨組み部分と図７６に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図７７の骨組み構造体は、図７４に示した骨組み部分と図７８に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図７９の骨組み構造体は、図８０に示した骨組み部分と図８１に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図８２の骨組み構造体は、図７９に示した骨組み部分と図８３に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図８４の骨組み構造体は、図８５に示した骨組み部分と図８６に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図８７の骨組み構造体は、図８４に示した骨組み部分と図８８に示した骨組み部分を連続させた形状である。
図８９の骨組み構造体は、図９０に示した骨組み部分と図９１に示した骨組み部分を連続させた形状であり、図９２の骨組み構造体は、図８９に示した骨組み部分と図９３に示した骨組み部分を連続させた形状である。
【００２５】
実施例の骨組み構造体は、下記に列挙する利点を備えている。
・間伐材を利用することができる。森林産業と里山の活性化に貢献しながら、構造体を構築することができる。環境への負荷が低く、持続可能な活動によって、構造体を構築することができる。
・工場で部材を生産することができる。現地での組み立て作業が簡単化され、経験豊かな職人を必要としない。
・移築・増築・間取り変更に柔軟に対応できる。
・部品種類数が少なく、災害時・非常時に備えて部材を備蓄しておくのに適し、必要時に迅速に組み立てることができる。
・素材から部材にするまでの加工が簡単で、大量生産が可能。
・ミニハウスから大型構造体まで、適用範囲が広い。
・基礎が簡潔である。
・基礎まで工場で製造し、現地に設置することができる。
・耐震性に優れている。
・余力があり、異常事象に対して強靭である。
・完成後に、軸材単位で交換することが可能。
・床下に多数の枡形空間を確保することができ、収容能力が高い。
【００２６】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
２：ジョイント
４：羽子板
６：長い丸太（軸本体）
８：短い丸太（軸本体）
１０：固定ピン