(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の組立ブロックと結合するための少なくとも１つの結合面と、
前記結合面に設けられ他の組立ブロックと結合するための結合手段と、
所定の機能を果たす少なくとも一対の配線と
前記配線を、前記結合手段によって連結された他のブロックに於ける前記配線に電気的に接続するためのコネクタと
を有する玩具用組立ブロックであって、
前記コネクタは、同心円上に配列された複数の接続端子を備えていることを特徴とする玩具用組立ブロック。
【請求項２】
前記配線を複数対備え、該複数対の配線が、一又は複数の電源線及び一又は複数のネットワーク線であることを特徴とする請求項１記載の玩具用組立ブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、玩具用組立ブロックに関し、更に詳しくは、玩具を構成し、電源線及びネットワーク線等を介して他の組立ブロックと電力及び情報の授受を行う玩具用組立ブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数の組立ブロックを組み立てることにより構成される玩具が知られている。しかし、従来の組立式の玩具は動作が単純で、複雑な制御を行うことができないという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この欠点を解決した組立玩具システムが既に出願されている（特願平８−２６８４１３号）。この組立玩具システムでは、各組立ブロックは電源線及びネットワーク線によって接続されており、この電源線を介して電力を供給するとともに、ネットワーク線を介して外界の情報や制御情報の授受を行っている。このように電源線とネットワーク線とを備えた構成により、非常に簡単な配線で、しかも種々の動作と複雑な制御を行うことが可能となっている。
【０００４】
しかしながら、組立式の玩具では、各組立ブロックは互いに種々の位置及び種々の方向で組合せて結合し得ることが必要とされるため、上記のように組立ブロック間で電力、情報等の授受を行う必要のある組立玩具では、全ての結合位置及び結合方向で電力、情報等の授受を行う配線の接続を確保することは困難である。
【０００５】
本発明はこのような組立玩具用ブロックの問題点を解決するものであり、本発明の目的は、各組立ブロックの組合せ可能な結合位置及び結合方向の全てに於いて配線の接続を確保することができる玩具用組立ブロックを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明が適用される組立ブロックには、モータ等を搭載した駆動ブロック、他の組立ブロックに電力を供給する電池を収納した電源ブロック、他の組立ブロックとの間で通信を行う通信ブロック等の複数種類のものがある。これらの各機能を果たす組立ブロックを組み合わせることにより、一つの玩具が組み立てられる。
【０００７】
本発明の組立ブロックは、他の組立ブロックと結合面に於いて結合手段によって結合される。また、本発明の組立ブロックは、電力の授受、情報の授受等の所定の機能を果たす配線と、この配線を他の組立ブロックの配線に接続するコネクタを有している。配線は少なくとも一対設けられており、それぞれコネクタの接続端子に接続されている。本発明の組立ブロックの一態様に於いては、コネクタは同心円上に配列された複数の接続端子を備えている。このようにコネクタの複数の接続端子を同心円上に配列した構成により、組立ブロック間の結合方向がどのようであっても、接続端子相互間の接続を確保することが可能となる。
【０００８】
本発明の組立ブロックの他の態様に於いては、組立ブロックは結線手段を備え、この結線手段は、各配線が前記他の組立ブロックのどの機能を果たす配線に接続されているかを判断して、当該組立ブロック内に於ける当該配線の結線を行う。このような結線手段を備えたことにより、組立ブロック間の結合位置及び結合方向がどのようであっても、組立ブロック内の配線の機能を正しく認識して結線を行うことが可能となる。
【０００９】
上述のような構成は、組立ブロックが、一又は複数の電源線及び一又は複数のネットワーク線を有するものについて適用することができ、これによって各組立ブロックの高度の機能を損なうことなく、全ての結合位置及び結合方向で電力、情報等の授受を行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１に本発明の一実施例に係る玩具用組立ブロックの斜視図を示す。本実施例の組立ブロック１０は、立方体を成しており、組立ブロック１０内には、モータ、電池等がその組立ブロックの機能に応じて収納されている。本実施例では、組立ブロック１０の６つの正方形の面の何れもが結合面として機能し得る。図１に示す結合面１１ａには４つの結合凹部１２，１２…が設けられている。また、結合面１１ａの中央には、円形のコネクタ１３が設けられている。結合面１１ａの一つの辺に沿った方向に於いては、隣接する結合凹部１２の中心間の距離をＰとすると、図１に示すように、結合面１１ａの端部と結合凹部１２の中心との距離はＰ／２、結合凹部１２の中心とコネクタ１３の中心との距離もＰ／２である。このような距離の関係は、もう一方の辺に沿った方向に於いても同様である。また、他の結合面１１ｂ〜１１ｆも、結合面１１ａと同様の距離の関係を有している。
【００１１】
次に、結合凹部１２の構成について説明する。図２は結合された２つの組立ブロック１０，１０’の断面を示しており、組立ブロック１０，１０’は図１に示したものと同じものである。本実施例では、各組立ブロック１０，１０’の結合凹部１２，１２が互いに向き合う位置に結合されている。組立ブロック１０，１０’の底部にはスティール製の底板１５，１５がそれぞれ設けられ、向き合った結合凹部１２，１２によって形成された空間には、円柱状の磁石１６及びこの磁石１６の周囲に設けられたスティール製の筒１７が収納されている。本実施例では磁石１６及び筒１７が各結合凹部１２，１２の底板１５，１５に磁力によって吸着することにより、２つの組立ブロック１０，１０’が互いに結合される。従って、本実施例では、結合凹部１２、底板１５、磁石１６及び筒１７によって結合手段が構成されている。
【００１２】
次に、コネクタ１３の構成について説明する。図３（ａ）にコネクタ１３の平面図を示し、同図（ｂ）に同図（ａ）のＰ−Ｐ線矢視断面図を示す。本実施例のコネクタ１３は、他の組立ブロックに於けるコネクタ１３と電気的に接続されものであり、図３（ａ）に示すように、絶縁板１８上の同心円上に円形を成して（同心円状に）設けられた金メッキからなる４つの接続端子２１，２２，２３及び２４を有している。このコネクタ１３は組立ブロック１０の結合面１１ａの穴に嵌装して使用される。これらの接続端子２１，２２，２３及び２４には、その裏面側から、即ち組立ブロック１０の内側から、図示しない４本の配線がそれぞれ電気的に接続されている。本実施例では接続端子２１及び２２に接続されている配線が電力を供給する電源線として使用され、接続端子２３及び２４に接続されている配線が組立ブロック間の情報の授受を行うネットワーク線として使用されている。
【００１３】
組立ブロック１０のコネクタ１３は、図２に示したように他の組立ブロック１０’と結合されると、組立ブロック１０’のコネクタ１３に向き合って当接する。コネクタ１３が他の組立ブロック１０’のコネクタ１３と当接している状態では、図３（ａ）に示すように同心円状に設けられた４つの接続端子２１，２２，２３及び２４は、相手側の組立ブロック１０’のコネクタ１３の接続端子２１，２２，２３及び２４にそれぞれ当接した状態となり、組立ブロック１０内の４つの配線と組立ブロック１０’内の４つの配線とがそれぞれ互いに電気的に接続されることになる。なお、組立ブロック１０内のコネクタ１３の接続端子２１は他の結合面１１ｂ〜１１ｆの５つのコネクタ１３の接続端子２１，２１…の全てに電気的に接続され、同様に、他の接続端子２２，２３，２４も、他の５つの全てのコネクタ１３の同じ符号の接続端子２２，２３，２４にそれぞれ電気的に接続される。更には、本実施例の組立ブロックを複数個結合すると、結合された全ての組立ブロックの全てのコネクタ１３の接続端子２１は互いに電気的に接続され、同様に、接続端子２２，２３及び２４も同じ符号の接続端子２２，２３，２４にそれぞれ互いに電気的に接続される。
【００１４】
上述のような組立ブロックの結合は、図１に示す中心線Ｃの周りに９０度づつ回転させた方向に於いても行うことができる。本実施例ではコネクタ１３の接続端子２１，２２，２３及び２４は同心円状に設けられているので、このように組立ブロック１０を９０度づつ回転させた場合にも、他の組立ブロックの接続端子２１，２２，２３及び２４との電気的接続をそれぞれ確保することができる。
【００１５】
図４は本発明の他の実施例に係る組立ブロック３０の斜視図である。この組立ブロック３０は直方体を成しており、正方形の２つの結合面３１ａ，３１ｂ及び長方形の４つの結合面３１ｃ〜３１ｆを有している。正方形の結合面３１ａには、図１の組立ブロック１０の場合と全く同じ数及び配置の結合凹部１２及びコネクタ１３が設けられている。一方、長方形の結合面３１ｃの長辺の長さは、図１の組立ブロック１０の結合面１１ａの一辺の長さの１．５倍であり、図４に示すように、結合面３１ｃには６つの結合凹部１２及び２つのコネクタ１３が設けられている。この組立ブロック３０では結合凹部１２及びコネクタ１３の距離は図１と同様に設定されているので、図１の組立ブロック１０の結合面１１ａ〜１１ｆの何れとも結合することができる。図５は図４の組立ブロック３０と図１の組立ブロック１０とを結合した場合を示している。図４に示す結合面３１ｃの左側のコネクタ１３が、図１に示す下側の結合面１１ｄのコネクタ１３と結合されている。同図では、組立ブロック３０の結合面３１ｃの左側に組立ブロック１０が結合されているが、組立ブロック１０は、結合面３１ｃの右側に結合することもできる。この場合には、図４に示す結合面３１ｃの右側のコネクタ１３が、図１に示す下側の結合面１１ｄのコネクタ１３と結合される。
【００１６】
図６（ａ）及び（ｂ）は、コネクタの他の実施例の斜視図及び断面図をそれぞれ示している。本実施例のコネクタは、スプリング２６，２６…で結合した円板状の２枚の絶縁板２７及び２８を有し、一方の絶縁板２７上に接続端子２１，２２，２３及び２４が同心円上に円形（同心円状）に設けられている。本実施例のコネクタは、スプリング２６の作用により、組立ブロックが結合した状態で他の組立ブロックのコネクタに押圧されるので、各接続端子２１〜２４の電気的接続を確実に行うことができる。
【００１７】
図７（ａ）及び（ｂ）は、コネクタの更なる実施例の斜視図及び断面図をそれぞれ示している。本実施例のコネクタは、絶縁ケース３５と背面板３６とを有しており、絶縁ケース３５の穴からは多数の接続端子が突出している。これらの接続端子は、中心に位置する接続端子４１と，中心からそれぞれ直線状に配列された４２ａ，４３ａ及び４４ａと、４２ｂ，４３ｂ及び４４ｂと、４２ｃ，４３ｃ及び４４ｃと、４２ｄ，４３ｄ及び４４ｄとによって構成され、これらの直線状に配列された接続端子は、互いに９０度の角度を為している。これらの接続端子のうち、接続端子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは同心円上に配され組立ブロック内部で互いに電気的に接続されている。同様に、接続端子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び４３ｄ、並びに接続端子４４ａ，４４ｂ，４４ｃ及び４４ｄもそれぞれ同心円上に配され、それぞれ組立ブロック内部で互いに電気的に接続されている。図７（ｂ）に示すように、各接続端子は絶縁ケース３５内の背面からスプリング２６によって突出するように押圧されており、これにより、他のコネクタと当接した際には確実に電気的接続が確保される。図１の組立ブロックは、前述のように中心線Ｃの周りに９０度づつ回転させた何れかの方向で結合されるので、各接続端子は結合された他の組立ブロックの円周上に９０度の角度を為して直線状に並んだ何れかの接続端子に電気的に接続されることになる。
【００１８】
図８（ａ）及び（ｂ）は、コネクタの更なる他の実施例の斜視図及び断面図をそれぞれ示している。本実施例のコネクタは、絶縁板４７上に波板状の接続端子５１，５２，５３及び５４が同心円上に形成されている。接続端子５１，５２，５３及び５４が波板状に形成されているので、組立ブロックが結合された際には、他の組立ブロックのコネクタの接続端子との電気的な接続を確実に行うことができる。
【００１９】
図９は本発明の他の実施例に係る組立ブロック６０の斜視図を示している。本実施例の組立ブロックは、図１の組立ブロックのコネクタ１３に加えて、隣接する２つの結合面の角に形成された半月状コネクタ６３，６３を有している。これらの隣接する２つの半月状コネクタ６３は互いに独立しており、それぞれ結合面１１ａ及び結合面１１ｂに結合した他の組立ブロックの半月状コネクタに独立して電気的に接続される。
【００２０】
図１０は本発明の組立ブロックの更なる実施例の斜視図を示している。本実施例の組立ブロック７０は、図１及び図９の実施例の組立ブロックとは異なり、同心円状に配列された接続端子を備えたコネクタ１３を有していない。本実施例の組立ブロック７０では、他の組立ブロックの配線との電気的な接続は、結合凹部１２を介して行われる。図１１は結合されて互いに向き合う結合凹部１２，１２の近傍の断面図を示している。図２の実施例と同様に、結合凹部１２の底部にはスティール製の底板１５が設けられ、この底板１５にスティール製の筒１７内に収納された磁石１６が磁力によって吸着することにより、２つの組立ブロック７０，７０’が結合される。そして、本実施例の組立ブロック７０では、向き合った結合凹部１２，１２内に筒１７及び磁石１６が収納された状態でこの筒１７に接触する導電爪７１，７１がそれぞれの結合凹部１２に設けられている。この導電爪７１，７１は、それぞれ組立ブロック７０，７０’内の配線に電気的に接続されている。組立ブロック７０内の配線と組立ブロック７０’内の配線の間の電気的接続は、一方の導電爪７１、筒１７及びもう一方の導電爪７１を介して行われる。従って、本実施例では、接続手段は、導電爪７１、筒１７及びもう一方の導電爪７１によって構成される。
【００２１】
本実施例の組立ブロック７０は、他の同様な組立ブロックと相互に結合凹部１２が向き合う位置であればどのような位置及び方向でも結合し得ることが必要なので、組立ブロック内の配線もどのような位置及び方向でも他の組立ブロック内の配線と正しく接続される必要がある。そのため、本実施例の組立ブロック７０は、図１２に示す結線回路７２を有している。本実施例では結線回路７２が結線手段として機能している。結線回路７２からは、図１２に示すように、各結合面１１ａ〜１１ｆ（同図では結合面１１ｂ及び１１ｆを省略してある。）のそれぞれの結合凹部１２の導電爪７１に接続される配線７３，７３…が延びている。結線回路７２は、これらの配線７３，７３をその機能に応じて結線する機能を有している。
【００２２】
具体的には、本実施例の結線回路７２は、図１３に示すようなブロック回路を有しており、電源部７４と、通信制御部７５と、リレーマトリックス部７６とを有している。各結合面１１ａ〜１１ｆの配線７３，７３…は電源部７４及びリレーマトリックス部７６にそれぞれ接続されている。ここでは、説明のために、組立ブロック７０は結合面１１ａを介して他の組立ブロックから電力及び情報を受け取り、配線は電源線のために２本、ネットワーク線のために２本が使用される場合を考える。まず、組立ブロック間の結合が図１１に示すようにして行われると、電源部７４が配線７３，７３…のうちの何れから電力が供給されているか、即ちどの配線が電源線であるかを判断し、その電源線から電力の供給を受ける。次に、電源部７４は通信制御部７５に電力を供給し、これにより通信制御部７５は動作を開始する。動作を開始した通信制御部７５は、リレーマトリックス部７６に対し、結合面１１ａからの配線のうち、どの配線が電源線で、どの配線がネットワーク線であるかを認識するように指令を出す。ここでは、図１０のＡ1及びＢ1で示した線上に電源線が位置し、Ｃ1及びＤ1で示した線上にネットワーク線が位置するものとする。
【００２３】
電源線及びネットワーク線が認識されると、リレーマトリックス部７６は、結合面１１ａ以外の結合面１１ｂ〜１１ｆに延びる各配線の機能を設定する。具体的には、各結合面１１ｂ〜１１ｆに延びる４本の配線７３，７３…のうち、２本を電源線として、残りの２本をネットワーク線として機能設定を行う。どの配線が電源線でどの配線がネットワーク線であるかは、例えば図１０の破線Ａ〜Ｄで表した仮想の空間格子に従って決められる。図１０では、３次元空間の直交するそれぞれ座標の方向に沿って、Ａ線、Ｂ線、Ｃ線及びＤ線のうちの２つが交互に並んでおり、Ａ線及びＢ線（結合面１１ａ上ではＡ1線及びＢ1線）が電源線として、Ｃ線及びＤ線（結合面１１ａ上ではＣ1線及びＤ1線）がネットワーク線として機能設定される。図１４は図１０の空間格子のみを示したものである。このような空間格子を想定することにより、組立ブロックがどのような大きさであっても、また、どのような位置及び方向に結合されても、一つの結合面に４つ以上の結合凹部１２が形成されている限り、組立ブロック内の配線を電源線及びネットワーク線として正しく機能設定することができる。
【００２４】
なお、上記各実施例では、４本の配線を有し、そのうちの２本が電源線として機能し、２本がネットワーク線として機能する場合について説明したが、本発明は２本の配線が電源線としての機能とネットワーク線としての機能の両方を果たすように構成することもできる。また、４本の配線のうち、２本が電源線とネットワーク線の機能を果たし、残りの２本が別系統のネットワーク線としての機能を果たすように構成することもできる。更には、配線の数は４本に限らず、また配線の機能も電源線及びネットワーク線に限定されることなく、本発明は適用され得る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の組立ブロックは、電力の授受、情報の授受等の所定の機能を果たす配線と、この配線を他の組立ブロックの配線に接続するコネクタを有し、このコネクタは同心円上に配列された複数の接続端子を備えているので、組立ブロック間の結合方向がどのようであっても、互いに接続端子を接続することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の組立ブロックは組立ブロックは結線手段を備え、この結線手段は、接続手段及び配線のそれぞれが前記他の組立ブロックのどの機能を果たす配線に接続されているかを判断して当該配線の当該組立ブロック内に於ける接続を行うので、組立ブロック間の結合位置及び結合方向がどのようであっても、他の組立ブロックの配線に接続されている当該組立ブロック内の配線を正しく接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る玩具用組立ブロックの斜視図である。
【図２】結合された２つの組立ブロックの断面図である。
【図３】（ａ）はコネクタの平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線矢視断面図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る組立ブロックの斜視図である。
【図５】図４の組立ブロックと図１の組立ブロックとを結合した場合を示す斜視図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれコネクタの他の実施例の斜視図及び断面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれコネクタの更なる実施例の斜視図及び断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれコネクタの更なる実施例の斜視図及び断面図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る組立ブロックの斜視図を示している。
【図１０】本発明の組立ブロックの更なる実施例の斜視図を示している。
【図１１】結合されて互いに向き合う結合凹部の近傍を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例に係る結線回路を示す模式図である。
【図１３】結線回路を示すブロック回路図である。
【図１４】図１０の空間格子を示す概念図である。
【符号の説明】
１０，３０，６０，７０  組立ブロック
１１ａ〜１１ｆ  結合面
１２  結合凹部
１３  コネクタ
１５  底板
１６  磁石
１７  筒
１８，２７，２８，４７  絶縁板
２１，２２，２３，２４  接続端子
２６  スプリング
３１ａ〜３１ｆ  結合面
３５  絶縁ケース
３６  背面板
４１，４２ａ〜４２ｄ  接続端子
４２ａ  配列された
４３ａ〜４３ｄ  接続端子
４４ａ〜４４ｄ  接続端子
５１，５２，５３，５４  接続端子
６３  半月状コネクタ
７１  導電爪
７２  結線回路
７３  配線
７４  電源部
７５  通信制御部
７６  リレーマトリックス部
【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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