(57)【要約】【課題】  操作、メンテナンスが簡便なリサージュ図形描画装置を提供する。【解決手段】  Ｙ字状ワイヤー３と、Ｙ字状ワイヤー３に連結される振り子５と、振り子５の下方に敷設されるマット部材とを有するリサージュ図形描画装置において、磁石１５を有するペン体７を備え、振り子５の中心に挿通孔５ａが形成され、挿通孔５ａにペン体７が摺動可能に挿通され、マット部材が磁気パネル６であって、振り子５の運動に併せて、ペン体７が磁気パネル６表面を筆記し、磁石１５の磁力により磁気パネル６上にリサージュ図形を描画することを特徴とするリサージュ図形描画装置。【選択図】        図１
2007062078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ字状の吊り下げ部材と、
前記吊り下げ部材に連結される振り子と、
前記振り子の下方に敷設されるマット部材と、を有するリサージュ図形描画装置において、
磁石を有するペン体を備え、
前記振り子の中心に挿通孔が形成され、前記挿通孔に前記ペン体が摺動可能に挿通され、
前記マット部材が磁気パネルであって、
前記振り子の運動に併せて、前記ペン体が前記磁気パネル表面を筆記し、前記磁石の磁力により前記磁気パネル上にリサージュ図形を描画することを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリサージュ図形描画装置において、前記挿通孔の側面にボールが配設されていることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリサージュ図形描画装置において、ストッパ部材を備え、前記ストッパ部材が前記ペン体に着脱可能に嵌合されることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のリサージュ図形描画装置において、前記ペン体が、その先端に先端ボールを備えることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のリサージュ図形描画装置において、前記磁気パネルが、磁気反転式パネルであることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リサージュ図形描画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リサージュ図形を描画する装置として、いわゆるブラックバーン振り子が知られている。これは科学館やその他教育機関等の展示実験設備として、振り子の性質を利用して振動の学習をするために用いられている。
【０００３】
図１１に従来例に係るリサージュ図形描画装置（ブラックバーン振り子）の模式図を示す。ブラックバーン振り子は、ワイヤーをＹ字型に結んだ振り子で、Ｙ字型のワイヤーの吊り位置を所定角度斜めにずらしたものである。振り子を左右に振らせた場合と前後に振らせた場合で、揺れに有効な糸の長さが違うため、揺れの周期が少し異なることを利用してリサージュ図形を描画するものである。
【０００４】
Ｙ字型のワイヤーの上方に伸びる２本の上部ワイヤー１１１ａの先端が天井面に連結され、下方に伸びる下部ワイヤー１１１ｂの先端に、椀状の振り子１１２が吊るされる。振り子１１２の底部には、孔が開けられている。
【０００５】
リサージュ図形を描画する手順としては、まず、前記孔を手などで塞ぎ、振り子１１２に振り子１１２の軌跡を可視化するための不図示の砂を入れる。そして振り子１１２を中心から希望の位置だけずらし、前記孔を解放するとともに放す。すると、振り子１１２は運動し、その間振り子１１２の底部に設けられた孔から砂が落下する。振り子１１２の下方には、黒い布等のマット部材１１３が敷設され、マット部材１１３上に、砂によって振り子１１２の軌跡が描かれる。振り子１１２には、砂以外に、例えば色を付けた水を入れ、該色水を滴下して振り子１１２の軌跡を描くものもある。
【非特許文献１】鹿児島大学教育学部物理学教室、“Ｂ７  ブラックバーン振り子によるリサージュ図形”、［ｏｎｌｉｎｅ］、１９９７年２月１２日、鹿児島大学教育学部物理学教室、［平成１７年８月１１日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ−ｓｃｉ．ｅｄｕ．ｋａｇｏｓｈｉｍａ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／ｐ＿ｅｘｐｔ／ｚｉｋｋｅｎ＿ｂ／ｂ７．ｈｔｍｌ〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のリサージュ図形描画装置では、以下の問題があった。
【０００７】
すなわち、振り子の軌跡を描くために砂を用いた場合には、装置の使用毎に砂を補充しなければならなかった。また、リサージュ図形の描画後、マット部材上の砂を回収しなければならず、手間がかかっていた。また、見学者が砂を撒き散らしてしまうことも考えられた。したがって、装置の操作、メンテナンスが面倒であるという問題があった。
【０００８】
振り子の軌跡を描くために水を使用した場合にも、同様に使用毎に水を補充しなければなかった。また、装置の使用毎にマット部材を交換しなければならず、手間がかかっていた。また、水がはねてしまう為、使用毎に清掃しなければならず、装置の操作、メンテナンスが面倒であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、操作、メンテナンスが簡便なリサージュ図形描画装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、下記の技術的構成により前記目的を達成できたものである。
【００１１】
（１）Ｙ字状の吊り下げ部材と、前記吊り下げ部材に連結される振り子と、前記振り子の下方に敷設されるマット部材と、を有するリサージュ図形描画装置において、磁石を有するペン体を備え、前記振り子の中心に挿通孔が形成され、前記挿通孔に前記ペン体が摺動可能に挿通され、前記マット部材が磁気パネルであって、前記振り子の運動に併せて、前記ペン体が前記磁気パネル表面を筆記し、前記磁石の磁力により前記磁気パネル上にリサージュ図形を描画することを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【００１２】
（２）前記（１）に記載のリサージュ図形描画装置において、前記挿通孔の側面にボールが配設されていることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【００１３】
（３）前記（１）または（２）に記載のリサージュ図形描画装置において、ストッパ部材を備え、前記ストッパ部材が前記ペン体に着脱可能に嵌合されることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【００１４】
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載のリサージュ図形描画装置において、前記ペン体が、その先端に先端ボールを備えることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【００１５】
（５）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のリサージュ図形描画装置において、前記磁気パネルが、磁気反転式パネルであることを特徴とするリサージュ図形描画装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、操作、メンテナンスが簡便なリサージュ図形描画装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１９】
以下に実施例１に係るリサージュ図形描画装置を説明する。
【００２０】
図１は、本実施例に係るリサージュ図形描画装置の概略図である。図１において、リサージュ図形描画装置本体１には、外形を構成する枠体の天井面に、ワイヤーフック２が所定数設けられる。図１ではワイヤーフック２は、紙面左右方向に等間隔で４つ設置されているが、ワイヤーフック２の個数、配置は特に限定されない。
【００２１】
ワイヤーフック２には、吊り下げ部材としてのＹ字状ワイヤー３の上方に延びる２本の上部ワイヤー３ａの先端が連結される。上部ワイヤー３ａの先端を連結する位置は任意である。Ｙ字状ワイヤー３はより戻し部材４を有し、２本の上部ワイヤー３ａはより戻し部材４を介して集合する。さらに、該より戻し部材４を介して、下方に下部ワイヤー３ｂが伸びる。
【００２２】
下部ワイヤー３ｂの下端にも、より戻し部材４が連結されており、該より戻し部材４を介して、振り子５を吊るすためのワイヤー３ｃが連結される。ワイヤー３ｃの下端には振り子５が連結される。ワイヤー３ｃの本数、振り子５への連結位置は特に限定されない。
【００２３】
振り子５の下方には、マット部材として、磁性粉あるいは微小磁石と分散媒と増稠剤と所望により着色材を含有してなる分散液体を２枚の基板間に封入してなる、又は前記分散液体をカプセルに封入し、該カプセルをバインダーにより基板に接着してなる磁気パネル６が敷設されている。
【００２４】
図２は、振り子５を含む下部ワイヤー３ｂの先端拡大図である。図２に示すように、振り子５の上面には、連結ボルトＶ１が挿嵌され、ワイヤー３ｃは、連結ボルトＶ１を介して振り子５に連結する。また、振り子５の中心には、後述するペン体７が挿通される挿通孔５ａが形成される。ペン体７には後述するストッパ部材８が係合している。
【００２５】
続いて、図３を用いて振り子５について説明する。図３（ａ）は振り子５の平面図、図３（ｂ）は振り子５の正面図、図３（ｃ）は振り子５の概略断面図である。
【００２６】
振り子５は、中心に孔の開いた錘部材５ｂと、該孔に挿嵌される摺動軸部材としてのいわゆるフランジ付リニアブシュ（以下、ブシュとする）５ｃとを有する。ブシュ５ｃはそのフランジ部において、固定ボルトＶ２により錘部材５ｂに固定される。連結ボルトＶ１は、錘部材５ｂに挿嵌される。本実施例においては、４個の連結ボルトＶ１が、等間隔に錘部材５ｂに挿嵌されている。
【００２７】
ブシュ５ｃの中心の挿通孔５ａには後述するペン体７が摺動可能に挿通される。挿通孔５ａの側面には所定の位置にボール９が配設されている。そのため、挿通孔５ａにペン体７が挿通されたときに、ペン体７は挿通孔５ａ表面と転がり接触し、軸心方向にスムーズに摺動することが可能となる。なお、振り子５は、錘部材５ｂとブシュ５ｃとを一体的に設けた構成としてもよい。
【００２８】
図４および図５を用いてペン体７について説明する。図４（ａ）はペン体７の正面図、図４（ｂ）は概略断面図、図５はペン体７の先端部の拡大断面図である。
【００２９】
ペン体７は、摺動体７ａと磁気ペン部７ｂとから成る。摺動体７ａは後部に太径部１０を、前部に磁気ペン部７ｂを収容する収容部１１を有する。太径部１０の前端面は、ブシュ５ｃのフランジ部上面に係止される。収容部１１には磁気ペン部７ｂが挿嵌される。摺動体７ａは、ペン体７の軽量化を図る為、その内部は空洞になっている。ペン体７は、自重により前端方向に摺動できる程度の重量を有する。
【００３０】
磁気ペン部７ｂは、後部部材１２、前部部材１３、磁石ホルダ１４および磁石１５を有する。磁石１５は磁石ホルダ１４に挿嵌される。また、磁石ホルダ１４は前部部材１３内に、軸心方向に摺動可能に収容される。前部部材１３は前後端面の開口した筒状部材であり、前部部材１３の後端面開口部には後部部材１２が挿嵌され、前部部材１３の前端面開口部からは、磁石１５が突出する。
【００３１】
前部部材１３内にはコイルスプリングＳが収容され、コイルスプリングＳの後端は後部部材１２に、前端は磁石ホルダ１４により係止される。したがって、コイルスプリングＳにより、磁石ホルダ１４は常に前端方向に付勢される。
【００３２】
このコイルスプリングＳを有することで、磁石１５に対して後端方向に所定量以上の力が加わった場合、磁石１５は磁石ホルダ１４と共に後端方向に没入することができる。これにより、磁石１５を外部の衝撃から保護することができ、また併せて、後述する磁気パネル６の表面を磁石１５の衝突から保護することができる。さらには、磁気パネル６の表面の凹凸に対する追従性を向上させることもできる。もちろんこのスプリング機構を設けない構成であってもよい。
【００３３】
続いてストッパ部材８について説明する。図６（ａ）はストッパ部材８の平面図、図６（ｂ）はストッパ部材８の正面図である。図６（ａ）から明らかなように、ストッパ部材８は断面Ｕ字状の円柱状部材である。ストッパ部材８のＵ字状部内径は、摺動体７ａの外径とほぼ同径であり、ストッパ部材８は摺動体７ａに着脱可能に嵌合する。
【００３４】
図７を用いて、振り子５と、ペン体７と、ストッパ部材８との関係を説明する。
【００３５】
図７（Ａ）は、振り子５の挿通孔５ａにペン体７が挿入される前の状態を示す。図７（Ｂ）は、挿通孔５ａに挿通されたペン体７に、ストッパ部材８が嵌合している状態を示す。ストッパ部材８がペン体７に係合しているため、ペン体７の先端に備えられた磁石１５が、磁気パネル６に接触しない状態で保持される。ストッパ部材８をペン体７に嵌合することにより、振り子５を希望の位置まで移動させる場合に、磁気パネル６への誤った筆記を回避することができる。また、描かれた図形をイレーザーで消去する場合にも、磁気パネル６からペン体７を離しておくことができるため、消去が容易になる。
【００３６】
図７（Ｃ）は、ストッパ部材８がペン体７から取り外された状態を示す。ストッパ部材８が取り外されて、ペン体７が自重により前端方向に摺動し、磁石１５が磁気パネル６に接触した状態となる。これにより、リサージュ図形を描画することが可能になる。
【００３７】
磁気パネル６は、本実施例においては、公知の磁気反転式パネルを用いた。磁気反転式パネルは、例えば、分散液体中の微小磁石のＮ極側表面部分を緑色に、Ｓ極側表面部分を白色に着色し、表面板側が緑色（Ｎ極側表面部分）の状態で、前端方向がＮ極に磁化された磁石１５を近づけることにより、磁力で微小磁石を反転させて緑色（Ｎ極側表面部分）の背景に、白色（Ｓ極側表面部分）の筆記線を構成するものである。筆記線を消去する場合には、Ｓ極に磁化された不図示のイレーザーを用いてパネルの表面板を摺動することで、白色（Ｓ極側表面部分）の筆記線部分が再度反転して緑色（Ｎ極側表面部分）となり、消去される。
【００３８】
また、磁気パネル６としては、公知の泳動式パネルを用いてもよい。泳動式パネルは、分散液体中の磁性粉を、磁石１５を用いて表面側に泳動させることにより、筆記線を構成するものである。筆記線を消去する場合には、パネルの表面板側と反対の裏面板を消去用磁石で摺動するこことで、表面側の磁性粉を再度裏面側に泳動させて消去する。磁気パネル６として泳動式パネルを用いた場合には、磁気パネル６をいちいち持ち上げて消去用磁石を磁気パネル６の裏面側に配設する必要があり煩わしく、また、裏面側に配設した消去用磁石をレバー等に連接した消去装置を付設し、表面側から前記レバーを操作して消去可能な構成とした場合には、コスト面で高価となり、使い勝手としては反転型の磁気パネルの方が好適である。
【００３９】
図８および９を用いて、本実施例に係るリサージュ図形描画装置の操作手順を説明する。
【００４０】
まず、振り子５にペン体７が挿通され、さらにペン体７にストッパ部材８が嵌合している状態で、振り子５を希望の位置まで移動させる（図８（ａ））。振り子５が希望の位置まで到達したら、ストッパ部材８を取り外し、ペン体７の先端に備えた磁石１５を磁気パネル６へ接地させる。そして、振り子５の運動を開始させ、リサージュ図形を描かせる（図８（ｂ））。振り子５の運動が停止して中心部で静止したら、ペン体７を引き上げてストッパ部材８を嵌合し、終了する。
【００４１】
図９に明示されるように、振り子５が移動すると振り子５の磁気パネル６からの距離が変わり、そのためペン体７の先端部の磁気パネル６からの距離が変化する。すなわち、振り子５が中心から離れるほど、振り子５は磁気パネル６から離れ、したがって、ペン体７から磁気パネル６までの距離は大きくなる。
【００４２】
ここで、上述したように、挿通孔５ａの側面にはボール９が配設されているため、ペン体７は挿通孔５ａ内をスムーズに摺動することが可能である。そのため、振り子５が磁気パネル６から離れた場合には、ペン体７は自重により、ペン体７の先端が磁気パネル６に接するまで前端方向に摺動する。一方、振り子５が磁気パネル６に近づいた場合には、ペン体７の先端が磁気パネル６により後端方向に押され、ペン体７は後端方向に摺動する。したがって、ペン体７は常に磁気パネル６に接した状態を保持することができ、鮮明な筆記が可能となる。
【００４３】
なお、磁石１５として磁力の強いものを用いれば、ペン体７が磁気パネル６に接していなくても、鮮明な筆記が可能である。
【実施例２】
【００４４】
以下に、本実施例に係るリサージュ図形描画装置について説明する。
【００４５】
本実施例に係るリサージュ図形描画装置は、ペン体が先端ボールを回転可能に抱持したボールペンチップ構造を有するものである点で実施例１と異なり、それ以外の点は実施例１に係るリサージュ図形描画装置と同一の構成を有するものである。本実施例については、実施例１と異なる構成のみについて説明し、同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４６】
図１０を用いて、本実施例に係るペン体について説明する。図１０（ａ）はペン体７′の概略断面図、図１０（ｂ）はペン体７′の先端部の拡大断面図である。
【００４７】
ペン体７′は、摺動体７ａ′と磁気ペン部７ｂ′とから成る。摺動体７ａ′は実施例１と同様に後部に太径部１０を、前部に磁気ペン部７ｂ′を収容する収容部１１を有する。
【００４８】
磁気ペン部７ｂ′は、磁石ホルダ１６、磁石１７および先端ボール１８を有する。磁石１７は磁石ホルダ１６に挿嵌され、また、磁石ホルダ１６は、摺動体７ａ′の収容部１１に挿嵌される。磁石ホルダ１６は、その前端部に先端ボール１８を収容可能に形成したボール収容部１９を有し、またボール収容部１９は、その開放端部に、先端ボール１８の直径よりも内径を小さく形成されているカシメ部２０を有する。先端ボール１８は、ボール収容部１９に収容され、カシメ部２０によりボール収容部１９内に抱持される。
【００４９】
磁石ホルダ１６および先端ボール１８は、磁石１７により着磁されないように、非磁性体とすることが好ましい。
【００５０】
本実施例のように、ペン体の先端をボールペンチップ機構とすることにより、ペン体と磁気パネル６との間の摩擦抵抗を軽減することができ、より長時間の振り子運動を実現することが可能となる。
【００５１】
以上説明したように、実施例１および２に係るリサージュ図形描画装置によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５２】
すなわち、磁石を有するペン体と磁気パネルを用いてリサージュ図形を描画するため、振り子の軌跡を描くための砂や水等を補充する必要がなく、半永久的に図形描画が可能である。また、描いた図形はイレーザーで簡単に消去することができる。さらに、砂や水が飛散することがなく、清掃の必要もない。したがって操作、メンテナンスが非常に簡便である。
【００５３】
また、砂や水を用いた場合には、振り子が中心点から離れるほど、振り子の底部に設けた孔から下方に敷設したマット部材までの距離が大きくなるため、砂や水が広範囲に広がり、鮮明な軌跡を描くことができなかったが、実施例１および２に係るリサージュ図形描画装置によれば、振り子が中心軸から離れても、常にペン体の先端が磁気パネルに接しているため、鮮明に軌跡を描くことができる。
【００５４】
さらに、砂や水等の消耗品を必要としないため、非常に経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１に係るリサージュ図形描画装置の概略図
【図２】振り子を含む下部ワイヤーの先端拡大図
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は振り子を説明する図
【図４】（ａ）、（ｂ）はペン体を説明する図
【図５】ペン体先端部の拡大断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）はストッパ部材を説明する図
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は振り子と、ペン体と、ストッパ部材との関係を説明する図
【図８】（ａ）、（ｂ）はリサージュ図形描画装置の操作手順を説明する図
【図９】リサージュ図形描画装置の操作手順を説明する図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は実施例２に係るペン体を説明する図
【図１１】従来例に係るリサージュ図形描画装置の概略図
【符号の説明】
【００５６】
３  Ｙ字状ワイヤー（吊り下げ部材に対応）
５  振り子
６  磁気パネル
７、７′  ペン体
８  ストッパ部材
９  ボール
１５、１７  磁石
【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】
2007062078.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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