(57)【要約】【課題】超音波振動子または超音波リニアモータを有する玩具であって、リアクションホイールで進行方向の制御が可能な玩具を提供すること。【解決手段】船体６と、船体６を走行駆動する超音波リニアモータユニット２と、超音波リニアモータユニット２の上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイール１と、リアクションホイール１を駆動するモータ３と、超音波リニアモータユニット２とモータ３に電力を供給する電池４と、を有することを特徴とする玩具。【選択図】図１
2015228956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体を走行駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイールと、
前記リアクションホイールを駆動するモータと、
前記駆動手段と前記モータに電力を供給する電力供給手段と、
を有することを特徴とする玩具。
【請求項２】
前記筐体が、船体模型、自動車の車体模型、飛行機の機体模型、ヘリコプターの機体模型、及びロボット玩具の筐体のいずれかであって、
前記駆動手段が超音波リニアモータであり、前記超音波リニアモータが前記筐体の底部に設置されることを特徴とする請求項１記載の玩具。
【請求項３】
前記筐体が船体模型であって、
前記駆動手段が超音波振動子であり、前記超音波振動子が前記船体模型の船尾に設置されることを特徴とする請求項１に記載の玩具。
【請求項４】
外部からの信号を受信するための受信手段を有し、
前記受信手段が受信した信号に基づいて、前記駆動手段の駆動または前記モータの回転方向が制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の玩具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクションホイールによって進行方向を制御する玩具に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在超音波振動子や超音波リニアモータを用いた玩具が、種々提案されている。例えば、特許文献１には超音波振動子を用いることにより船体の推進力を得るとともに、船体内への浸水を防止することができる船舶玩具に関する技術が開示されている。以下に、特許文献１に記載の船舶玩具について説明する。
【０００３】
図１０は、特許文献１の船舶玩具の概略斜視図である。船舶玩具１００の船体１０２の船尾１０２ｂには、その船体１０２の内面側に超音波振動子１０３が設置されている。超音波振動子１０３は、例えば圧電セラミックスからなるソリッド圧電振動子であり、交流電源１０４にスイッチを介して接続されている。そして、船舶玩具１００を水槽１０５の水面に浮かべ、図示しないスイッチをオンする。その結果、超音波振動子１０３には交流電圧が印加され、所定の周波数（例えば、１ＭＨｚ）で超音波振動子１０３が歪みを繰り返すことにより超音波振動が励起される。そして、超音波振動子１０３により超音波が励振されると、船体１０２の後方へ音響流ＡＳが発生し、その反動で船体１０２が前方へ前進し船舶玩具１００は水上を航行することになる。
【０００４】
このように、上記した船舶玩具１００では、船体１０２に貫通孔などを形成しなくても、船体１０２に推進力を与えることができ、スクリューシャフト用の貫通孔による船体１０２内への浸水を防止することができる。また、船体１０２外にスクリュープロペラなどの回転体がないため、水中の浮遊物が絡み付くなどの事態も防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した船舶玩具１００では、スイッチのオン／オフにより船体１０２の前進・停止の制御ができても、進行方向の制御ができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、超音波振動子または超音波リニアモータを有する玩具であって、リアクションホイールにより進行方向の制御が可能な玩具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。
【０００９】
（１）筐体と、
前記筐体を走行駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイールと、
前記リアクションホイールを駆動するモータと、
前記駆動手段と前記モータに電力を供給する電力供給手段と、
を有することを特徴とする玩具。
【００１０】
（２）前記筐体が、船体模型、自動車の車体模型、飛行機の機体模型、ヘリコプターの機体模型、及びロボット玩具の筐体のいずれかであって、
前記駆動手段が超音波リニアモータであり、前記超音波リニアモータが前記筐体の底部に設置されることを特徴とする前記（１）記載の玩具。
【００１１】
（３）前記筐体が船体模型であって、
前記駆動手段が超音波振動子であり、前記超音波振動子が前記船体模型の船尾に設置されることを特徴とする前記（１）に記載の玩具。
【００１２】
（４）外部からの信号を受信するための受信手段を有し、
前記受信手段が受信した信号に基づいて、前記駆動手段の駆動または前記モータの回転方向が制御されることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の玩具。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波振動子または超音波リニアモータを有する玩具であって、リアクションホイールにより進行方向の制御が可能な玩具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の超音波リニアモータとリアクションホイールを用いた船舶玩具を示す図
【図２】実施例１の超音波リニアモータの動作原理と超音波リニアモータユニットを示す図
【図３】実施例１の玩具を制御するためのリモートコントローラを示す図
【図４】実施例１の船舶玩具の動作を説明するための図
【図５】実施例２の超音波振動子とリアクションホイールを用いた船舶玩具を示す図
【図６】実施例３の超音波リニアモータとリアクションホイールを用いた自動車玩具を示す図
【図７】実施例３の超音波リニアモータとリアクションホイールを用いた飛行機玩具を示す図
【図８】実施例４の超音波リニアモータとリアクションホイールを用いたヘリ玩具を示す図
【図９】実施例５の超音波リニアモータとリアクションホイールを用いたロボット玩具を示す図
【図１０】従来の船舶玩具を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。
【実施例１】
【００１６】
［船舶玩具の構造］
本実施例では、超音波リニアモータとリアクションホイールを有する船舶玩具について以下に述べる。図１（ａ）は本実施例の船舶玩具１０を示す平面図、図１（ｂ）は断面正面図、図１（ｃ）は底面図である。
【００１７】
船舶玩具１０の船底部の中央には、駆動子２０ａを有する超音波リニアモータユニット２が固定ネジ９によって固定されている。超音波リニアモータユニット２は、船体玩具１０を走行駆動させる。超音波リニアモータユニット２については、後に詳しく説明する。超音波リニアモータユニット２の上方には、リアクションホイール１が取り付けられたモータ３が固定座６ａを介して船体６に設置されている。リアクションホイール１の回転軸は鉛直方向を向いている。船体６の後方には、電池４が電池ケース５に収納されている。電池４は、超音波リニアモータユニット２とモータ３を駆動するための電力を供給する。
【００１８】
船体６の前方には、固定座６ａを介して制御基板７が設置されている。制御基板７は超音波リニアモータユニット２とモータ３の駆動を制御するための基板であり、また後述するリモートコントローラ３０（図３）からの赤外線を受光するための赤外線受光素子７ａを基板上に有している。更に、船体６の前方の船底部には電源をオン／オフするための電源スイッチ８が設置されている。なお、赤外線受光素子７ａは無線信号を受信するためのアンテナであってもよい。
【００１９】
［超音波リニアモータユニット］
上記した超音波リニアモータユニット２について以下に説明する。まず、超音波リニアモータの動作原理について図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。
【００２０】
超音波リニアモータは、弾性体の振動子に分極処理された圧電セラミックを接合し、その圧電セラミックを超音波振動による固有振動で共振させ、その振動方向を直接推力に変換させるものである。この圧電セラミック２２は、電圧を付加すると図２（ａ）〜（ｃ）のように伸び縮みするという性質がある。図２（ａ）は圧電セラミック２２に電圧が付加されていない状態を示しており、図２（ｂ）は圧電セラミック２２の内部電荷と同一の電荷を付加した場合を示している。図２（ｂ）の状態では、圧電セラミック２２の内部電荷と外部電荷が斥け合うため、圧電セラミック２２は縮んだ状態となる。図２（ｃ）は圧電セラミック２２の内部電荷と反対の電荷を付加した場合を示しており、内部電荷と外部電荷が引き合って圧電セラミック２２は伸びた状態となる。
【００２１】
図２（ｄ）、（ｅ）に示したように、圧電セラミック２２を金属製弾性体２０に貼り合わせて電圧を付加すると、金属製弾性体２０は微小な曲げ運動を行う。そして、金属製弾性体２２の所定の位置に駆動子２０ａを形成する（図２（ｆ））と、駆動子２０ａは図２（ｇ）のように運動する。図２（ｇ）のＡの場合、駆動子２０ａは中線から上部、Ｃの場合、駆動子２０ａは中線から下部になる。駆動子２０ａの運動の力の大きさを縦のベクトル成分と横のベクトル成分に分けてみると、横方向のベクトル成分が物体を移動させる力となる。
【００２２】
次に、本実施例の船舶玩具で用いる超音波リニアモータユニット２を図２（ｆ）に示す。超音波リニアモータユニット２は、上記した圧電セラミック２２と金属製弾性体２０、及び直流を交流に変換する駆動回路が収納ケース２ｃに収納されており、収納ケース２ｃは取付穴２ｄを２個有している。また、金属製弾性体２０は駆動子２０ａを２個有しており、駆動子２０ａの先端が船舶玩具１０が走行する走行面に接触する。
【００２３】
［リモートコントローラ］
本実施例の船舶玩具１０を制御するためのリモートコントローラについて説明する。リモートコントローラ３０を操作している状態を図３に示す。リモートコントローラ３０は、赤外線信号や無線信号等の制御信号を送信する。リモートコントローラ３０のスイッチＡ  ３１は超音波リニアモータユニット２の運動と停止を制御するためのスイッチであり、スイッチＢ  ３２はリアクションホイール１を駆動するモータ３を制御するためのスイッチであり、押す位置によりリアクションホイール１を左右どちらにでも回転させることができる。
【００２４】
船舶玩具１０の運動状態を図４を用いて説明する。図４（ａ）に示したようにリアクションホイール１が左回転した場合には、その反動で船舶玩具１０は右回転し、図４（ｂ）に示したようにリアクションホイール１が右回転した場合には、その反動で船舶玩具１０は左回転する。船舶玩具の超音波リニアモータユニット２が駆動した状態で、リアクションホイール１を左右どちらかに回転させることによって、船舶玩具１０を好きな方向に進行させることができる。
【００２５】
本実施例によれば、超音波リニアモータを有する船舶玩具において、リアクションホイールで進行方向を自由に制御することができる。
【実施例２】
【００２６】
本実施例では、超音波振動子とリアクションホイールを用いた船舶玩具の例について述べる。図５（ａ）は本実施例の船舶玩具５０を示す平面図、図５（ｂ）は断面正面図、図５（ｃ）は左側面図である。
【００２７】
本実施例の船舶玩具５０は、実施例１の船舶玩具１０の超音波リニアモータユニット２を超音波振動子５１に置き換えたものであり、他の構成について実施例１の船舶玩具１０と同一である。船舶玩具５０は、固定座５２ａにモータ３が設置されており、また固定座５２ａに赤外線受光素子７ａを有する制御基板５３が設置されている。なお、実施例１の船舶玩具１０は、机等の走行面を走行するが、本実施例の船舶玩具５０は水面上を走行する。船舶玩具５０の推進力は、既に述べた超音波振動子５１によって発生する音響流ＡＳである。すなわち、超音波振動子５１は船舶玩具５０を水面上で走行駆動させる。
【００２８】
リアクションホイール１は、実施例１の船舶玩具１０と同様に船体５２の中央に設置されている。リアクションホイール１の回転方向と船舶玩具５０の進路方向の関係も、実施例１の船舶玩具１０と同様である。
【００２９】
本実施例の船舶玩具によれば、超音波振動子によって駆動される船舶玩具において、リアクションホイールの回転により進行方向を自由に制御することができる。
【実施例３】
【００３０】
本実施例では、超音波リニアモータユニットとリアクションホイールを用いた自動車玩具と飛行機玩具の例について述べる。図６は本実施例の自動車玩具６０を示し、図７は飛行機玩具７０を示す。
【００３１】
図６に示したように、自動車玩具６０は車体６１の底部に超音波リニアモータユニット２が固定ネジ９によって固定されている。そして、超音波リニアモータユニット２の略真上にはリアクションホイール１が取り付けられたモータ３が固定座６１ａに設置されている。超音波リニアモータユニット２の駆動子２０ａの先端は、走行面に接触しなければならないが、一方車輪６２は走行面に接触しないようにする。車輪６２が走行面に接触すると、リアクションホイール１の回転による方向制御の妨げになるからである。なお、自動車玩具６０は、図示していないが電池や制御基板等を既に述べた玩具と同様に有しているものとする。自動車玩具６０は、リアクションホイール１を所定方向に回転することにより、進行方向を自在に制御することができる。
【００３２】
図７に示した飛行機玩具７０は、エクラノプラン（Ｅｋｒａｎｏｐｌａｎ）を模したものである。この飛行機玩具７０は機体７１の底部に超音波リニアモータユニット２が固定ネジ９によって固定され、その上部にリアクションホイール１が取り付けられたモータ３が固定具７１ａにより機体７１内に設置されている。超音波リニアモータユニット２の駆動子２０ａの先端は、設置面に接触しなければならない。なお、飛行機玩具７０は、図示していないが電池や制御基板等を既に述べた玩具と同様に有しているものとする。飛行機玩具７０は、リアクションホイール１を所定方向に回転することにより、進行方向を自在に制御することができる。
【実施例４】
【００３３】
本実施例では、超音波リニアモータユニットとリアクションホイールを用いたヘリ玩具の例について述べる。図８は、本実施例のヘリ玩具８０を示す。
【００３４】
このヘリ玩具８０は機体８１の底部に超音波リニアモータユニット２が固定ネジ９によって固定され、その上部にリアクションホイール１が取り付けられたモータ３が固定具により機体８１内に設置されている。更に、リアクションホイール１の中心には回転軸８２が固定され、この回転軸８２には回転翼８３が取り付けられている。すなわち、モータ３が回転することによりリアクションホイール１と共に回転翼８３も回転する。超音波リニアモータユニット２の駆動子２０ａの先端は、走行面に接触しなければならない。一方、車輪８４は走行面に接触しないようにする。なお、ヘリ玩具８０は、図示していないが電池や制御基板等を既に述べた玩具と同様に有しているものとする。本実施例のヘリ玩具８０は、リアクションホイール１を所定方向に回転することにより、進行方向を自在に制御することができる。
【実施例５】
【００３５】
本実施例では、超音波リニアモータユニットとリアクションホイールを用いたロボット玩具の例について述べる。図９は、本実施例のロボット玩具９０を示す。
【００３６】
このロボット玩具９０の底部には超音波リニアモータユニット２が設置されている。そして、ロボット玩具９０にはリアクションホイール１が取り付けられたモータ３が内部に設置されている。なお、ロボット玩具９０は、図示していないが電池や制御基板等を既に述べた玩具と同様に有しているものとする。本実施例のロボット玩具９０は、リアクションホイール１を所定方向に回転することにより、進行方向を自在に制御することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１          リアクションホイール
２          超音波リニアモータユニット
３          モータ
４          電池
７          制御基板
８          電源スイッチ
１０，５０  船舶玩具
２０        金属製弾性体
２０ａ      駆動子
２２        圧電セラミック
３０        リモートコントローラ
６０        自動車玩具
７０        飛行機玩具
８０        ヘリ玩具
９０        ロボット玩具
【図１】
2015228956.tif 000003
【図２】
2015228956.tif 000004
【図３】
2015228956.tif 000005
【図４】
2015228956.tif 000006
【図５】
2015228956.tif 000007
【図６】
2015228956.tif 000008
【図７】
2015228956.tif 000009
【図８】
2015228956.tif 000010
【図９】
2015228956.tif 000011
【図１０】
2015228956.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月11日(2014.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）筐体と、
前記筐体の底部に設置され前記筐体を走行駆動する超音波リニアモータと、
前記超音波リニアモータの上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイールと、
前記リアクションホイールを駆動するモータと、
前記超音波リニアモータと前記モータに電力を供給する電力供給手段と、
を有することを特徴とする玩具。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（２）前記筐体が、船体模型、自動車の車体模型、飛行機の機体模型、ヘリコプターの機体模型、及びロボット玩具の筐体のいずれかであることを特徴とする前記（１）記載の玩具。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（３）外部からの信号を受信するための受信手段を有し、
前記受信手段が受信した信号に基づいて、前記超音波リニアモータの駆動または前記モータの回転方向が制御されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の玩具。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の底部に設置され前記筐体を走行駆動する超音波リニアモータと、
前記超音波リニアモータの上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイールと、
前記リアクションホイールを駆動するモータと、
前記超音波リニアモータと前記モータに電力を供給する電力供給手段と、
を有することを特徴とする玩具。
【請求項２】
前記筐体が、船体模型、自動車の車体模型、飛行機の機体模型、ヘリコプターの機体模型、及びロボット玩具の筐体のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の玩具。
【請求項３】
外部からの信号を受信するための受信手段を有し、
前記受信手段が受信した信号に基づいて、前記超音波リニアモータの駆動または前記モータの回転方向が制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の玩具。
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月23日(2015.4.23)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、超音波振動子または超音波リニアモータを有する玩具であって、リアクションホイールにより進行方向の制御が可能なリアクションホイール方向転換玩具を提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）筐体と、
前記筐体の底部に設置され前記筐体を走行駆動する超音波リニアモータと、
前記超音波リニアモータの上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイールと、
前記リアクションホイールを駆動するモータと、
前記超音波リニアモータと前記モータに電力を供給する電力供給手段と、
を有することを特徴とするリアクションホイール方向転換玩具。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（２）前記筐体が、船体模型、自動車の車体模型、飛行機の機体模型、ヘリコプターの機体模型、及びロボット玩具の筐体のいずれかであることを特徴とする前記（１）記載のリアクションホイール方向転換玩具。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（３）外部からの信号を受信するための受信手段を有し、
前記受信手段が受信した信号に基づいて、前記超音波リニアモータの駆動または前記モータの回転方向が制御されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のリアクションホイール方向転換玩具。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の底部に設置され前記筐体を走行駆動する超音波リニアモータと、
前記超音波リニアモータの上方に設置され、鉛直方向の回転軸を有するリアクションホイールと、
前記リアクションホイールを駆動するモータと、
前記超音波リニアモータと前記モータに電力を供給する電力供給手段と、
を有することを特徴とするリアクションホイール方向転換玩具。
【請求項２】
前記筐体が、船体模型、自動車の車体模型、飛行機の機体模型、ヘリコプターの機体模型、及びロボット玩具の筐体のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のリアクションホイール方向転換玩具。
【請求項３】
外部からの信号を受信するための受信手段を有し、
前記受信手段が受信した信号に基づいて、前記超音波リニアモータの駆動または前記モータの回転方向が制御されることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクションホイール方向転換玩具。