CN106075932B - 面积可变框架和体积可变立体构造物及组合玩具 - Google Patents

面积可变框架和体积可变立体构造物及组合玩具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面积可变框架和体积可变立体构造物及组合玩具。面积可变框架包括伸缩臂(A、B、C、D)和连接机构(15、16)，其中，所述伸缩臂构成多角形的框架的各边，所述连接机构可连动地连接邻接的2个伸缩臂，使邻接的2条边的伸缩动作连动。伸缩臂包含多个交叉单元(11)和端部连接部(13、14)，其中，所述多个交叉单元通过中央连接轴(12)可转动地连接交叉成X字形的2个刚性部件，所述端部连接部可转动地连接相邻接的交叉单元的端部彼此。

Description

面积可变框架和体积可变立体构造物及组合玩具
技术领域
本发明涉及一种能够对应伸缩臂的伸缩动作而改变面积的面积可变框架和能够改变体积的体积可变立体构造物及组合玩具。
背景技术
与本发明相同的申请人先在日本特开2014-159070号公报中，提出了线状地排列多个使2个刚性部件交叉成X字形的交叉单元、并使其作曲线状的伸缩动作的伸缩臂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-159070号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的发明人对无法更有效地利用伸缩臂这一点进行了进一步的探讨。在其过程中，发现了能够通过使用伸缩臂改变平面形状的面积或立体形状的体积。
本发明的目的在于提供一种能够对应伸缩臂的伸缩动作而改变面积或体积的面积可变框架、体积可变立体构造物及组合玩具。
解决技术问题的手段
本发明的面积可变框架可以改变多角形的框架的面积，其包括伸缩臂和连接机构，其中，所述伸缩臂构成所述多角形的框架的各边，所述连接机构可连动地连接邻接的2个伸缩臂，使邻接的2条边的伸缩动作连动。各伸缩臂包含多个交叉单元和端部连接部，其中，所述多个交叉单元通过中央连接轴可转动地连接交叉成X字形的2个刚性部件，所述端部连接部可转动地连接相邻接的交叉单元的端部彼此。
在优选的实施方式中，端部连接部包含位于多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴。使邻接的2条边的伸缩动作连动的连接机构具有被设置在多角形的框架的折角部的第一折弯部件、第二折弯部件、折角部连接轴。第一折弯部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端连接轴和另一边的伸缩臂的外侧端连接轴。第二折弯部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的外侧端连接轴和另一边的伸缩臂的内侧端连接轴。折角部连接轴在第一折弯部件和第二折弯部件的交叉部可转动地连接第一折弯部件和第二折弯部件。
在上述优选的实施方式中，当n角形的内角的和为A度时，优选第一折弯部件以及第二折弯部件的折弯角度为A/n。
在一实施方式中，多角形为四角形。在这种情况下，优选，在各刚性部件中，使中央连接轴和内侧端连接轴之间的间隔、以及中央连接轴和外侧端连接轴之间的间隔为L1，在各折弯部件中，使折角部连接轴和内侧端连接轴之间的间隔、以及折角部连接轴和外侧端连接轴之间的间隔为L2时，L2/L1的值在1～1.5的范围内。
在其他实施方式中，端部连接部包含位于多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴。在多角形的框架的折角部中，为了使邻接的2条边的伸缩动作连动的连接机构包含内侧端连接部件，其中，所述内侧端连接部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端以及另一边的伸缩臂的内侧端。在这种实施方式中，在所述多角形的框架的折角部中，连接机构也可以进一步包含外侧端连接部件，其中，所述外侧端连接部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的外侧端以及另一边的伸缩臂的外侧端。
当面积可变框架的形状为四角形时，在一实施方式中，连接机构在四角形的框架的4个折角部中的相对向的2个折角部上包含所述第一折弯部件、所述第二折弯部件、所述折角部连接轴。在剩余的相对向的2个折角部上包含内侧端连接部件，其中，所述内侧端连接部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端以及另一边的伸缩臂的内侧端。
根据本发明的体积可变立体构造物包括纵方向连接部件，其中，所述纵方向连接部件以平行的关系分隔并连接2个上述任意一者所述的面积可变框架。
在一实施方式中，纵方向连接部件是纵方向长度一定的棒材。
在其他实施方式中，纵方向连接部件的纵方向长度可变。
在优选的实施方式中，纵方向长度可变的纵方向连接部件是包括由交叉成X字形的2个刚性部件构成的交叉单元的纵方向伸缩臂。构成纵方向伸缩臂的交叉单元的数量可以是1个，也可以在纵方向上排列连接多个。
在一实施方式中，纵方向伸缩臂的上方端连接位于上方位置的一方的面积可变框架的伸缩臂的端部连接部，纵方向伸缩臂的下方端连接位于下方位置的另一方的面积可变框架的伸缩臂的所述端部连接部。
在这种情况下，例如，端部连接部包含位于多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴。纵方向伸缩臂的上方端连接位于上方位置的一方的面积可变框架的伸缩臂的内侧端连接轴以及外侧端连接轴。纵方向伸缩臂的下方端连接位于下方位置的另一方的面积可变框架的伸缩臂的内侧端连接轴以及外侧端连接轴。
在其他实施方式中，端部连接部包含位于多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴，纵方向伸缩臂的上方端连接位于上方位置的一方的面积可变框架的伸缩臂的2个内侧端连接轴、2个外侧端连接轴、或2个中央连接轴中的任意一者。同样地，纵方向伸缩臂的下方端连接位于下方位置的另一方的面积可变框架的伸缩臂的2个内侧端连接轴、2个外侧端连接轴、或2个中央连接轴中的任意一者。
本发明的用途的一例是组合玩具。该组合玩具包括多个上述任意一者所述的面积可变框架、和/或多个上述任意一者所述的体积可变立体构造物。
发明效果
根据上述结构的本发明，能够对应伸缩臂的伸缩动作而改变多角形框架的面积或改变立体构造物的体积。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的四角形框架的平面图，表示最小面积的状态；
图2是本发明的一实施方式的四角形框架的平面图，表示中等面积的状态；
图3是本发明的一实施方式的四角形框架的平面图，表示最大面积的状态；
图4是本发明的一实施方式的体积可变立体构造物的立体图；
图5是本发明的其他实施方式的体积可变立体构造物的立体图，表示中等体积的状态；
图6是本发明的其他实施方式的体积可变立体构造物的立体图，表示最大体积的状态；
图7是本发明的进一步其他实施方式的体积可变立体构造物的立体图，表示中等体积的状态；
图8是本发明的进一步其他实施方式的体积可变立体构造物的立体图，表示使框架的面积为最大且纵方向连接部件的高度为最小的状态；
图9是图解地表示纵方向连接部件的其他示例的图；
图10是本发明的进一步其他的实施方式的体积可变立体构造物的立体图；
图11是本发明的进一步其他的实施方式的正三角形框架的平面图，表示最小面积的状态；
图12是本发明的进一步其他的实施方式的正三角形框架的平面图，表示中等面积的状态；
图13是本发明的进一步其他的实施方式的正三角形框架的平面图，表示最大面积的状态；
图14是本发明的进一步其他的实施方式的体积可变立体构造物的平面图，表示中等体积的状态；
图15是本发明的进一步其他的实施方式的体积可变立体构造物的立体图，表示中等体积的状态；
图16是本发明的进一步其他的实施方式的体积可变立体构造物的立体图，表示最大体积的状态；
图17是本发明的进一步其他的实施方式的正六角形框架的平面图，表示最小面积的状态；
图18是本发明的进一步其他的实施方式的正六角形框架的平面图，表示中等面积的状态；
图19是本发明的进一步其他的实施方式的正六角形框架的平面图，表示最大面积的状态；
图20是本发明的进一步其他的实施方式的星形框架的平面图，表示中等面积的状态；
图21是本发明的进一步其他的实施方式的星形框架的平面图，表示最大面积的状态；
图22是本发明的进一步其他的实施方式的四角形框架的平面图，表示最小面积的状态；
图23是本发明的进一步其他的实施方式的四角形框架的平面图，表示中等面积的状态；
图24是本发明的进一步其他的实施方式的四角形框架的平面图，表示最大面积的状态；
图25是连接了3个四角形框架的面积可变框架的平面图，表示最小面积的状态；
图26是表示图25所示的面积可变框架成为中等面积的状态的平面图；
图27是表示图25所示的面积可变框架成为最大面积的状态的平面图；
图28是表示体积可变立体构造物的其他实施方式的立体图，表示成为最小体积的状态；
图29是表示图28所示的体积可变立体构造物成为中等体积的状态的立体图；
图30是表示图28所示的体积可变立体构造物成为最大体积的状态的立体图；
图31是表示其他方式的伸缩臂的最小长度的状态的图，(a)为立体图、(b)为平面图；
图32是表示图31的伸缩臂的中等长度的状态的图，(a)为立体图、(b)为平面图；
图33是表示图31的伸缩臂的最大长度的状态的图，(a)为立体图、(b)为平面图；
图34是表示其他方式的伸缩臂的立体图；
图35是其他方式的体积可变立体构造物的平面图；
图36是表示改变了图35所示的实施方式的形状后的状态的平面图；
图37是表示改变了图35所示的实施方式的形状后的状态的立体图。
符号说明：
10、四角形框架
A、B、C、D、伸缩臂
11、交叉单元
12、中央连接轴
13、内侧端连接轴
14、外侧端连接轴
15、第一折弯部件
16、第二折弯部件
17、折角部连接轴
20、体积可变立体构造物
21、棒材
30、体积可变立体构造物
31、纵方向伸缩臂
40、体积可变立体构造物
41、纵方向伸缩臂
45、纵方向连接部件
46、管
47、内插体
50、体积可变立体构造物
51、纵方向伸缩臂
60、正三角形框架
70、体积可变立体构造物
71、纵方向伸缩臂
80、正六角形框架
81、伸缩臂
82、第一折弯部件
83、第二折弯部件
90、星形框架
91、伸缩臂
92、92'、折弯部件
100、四角形框架
101、伸缩臂
102、第一折弯部件
103、第二折弯部件
110、面积可变框架
111、第一折弯部件
112、第二折弯部件
113、第一T字形折弯部件
114、第二T字形折弯部件
115、第一十字形折弯部件
116、第二十字形折弯部件
120、体积可变立体构造物
121、第一面框架
122、第二面框架
123、第三面框架
124、第四面框架
125、第五面框架
126、第六面框架
130、伸缩臂
131、中央连接轴
140、伸缩臂
141、中央连接轴
150、体积可变立体构造物
150A、150B、四角形框架
151、第一伸缩臂
152、第二伸缩臂
153、第三伸缩臂
154、第四伸缩臂
155、第一连接部件
156、第二连接部件
157、中央连接轴
158、纵棒。
具体实施方式
本发明涉及一种使用了伸缩臂的面积可变框架和体积可变立体构造物及组合玩具。
图1～图3表示依据本发明的面积可变框架(四角形框架)的第一实施方式。作为多角形的一例，面积可变框架具有四角形。图1表示以框架的外形轮廓线包围的面积为最小的状态，图2表示其成为中等大小的面积的状态，图3表示其成为最大面积的状态。
在图1～图3中，虽然图示而示例说明了四角形的面积可变框架，但三角形、五角形、六角形等其他的多角形的基本结构以及动作也相同。
主要参照图2说明四角形框架10的结构。
如图所示，四角形的框架的4边通过4个伸缩臂A、B、C、D构成，边的长度对应伸缩臂的伸缩动作而变化。包括以可连动的方式连接邻接的2个伸缩臂的连接机构，使邻接的2条边的伸缩动作连动。有关该连接机构将于后述。
各伸缩臂A、B、C、D包含多个交叉单元11和端部连接部，其中，所述多个交叉单元11通过中央连接轴12可转动地连接交叉成X字形的2个刚性部件11a、11b，所述端部连接部可转动地连接邻接的交叉单元的端部彼此。
在图示的实施方式中，端部连接部包含位于四角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴13和位于四角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴14。观察作为交叉单元11的构成要素的一个的刚性部件的形状时，在从上方观察的平面视图中，连接内侧端连接轴13、中央连接轴12、外侧端连接轴14的假想线呈直线状地延伸。刚性部件的形状只要是在平面视图中连接3个连接轴的假想线为直线状地延伸即可，也可以是在平面视图中弯曲成S字形的形状或弯曲成Z字形的形状、或者在厚度方向上弯曲成圆弧形状。
在四角形的框架的折角部，以可连动的方式连接邻接的2个伸缩臂的连接机构包含第一折弯部件15、第二折弯部件16、折角部连接轴17。第一以及第二折弯部件15、16都具有弯折成V字形的形状。折角部连接轴17在第一折弯部件15和第二折弯部件16的交叉部(弯曲点的位置)可转动地连接第一折弯部件15和第二折弯部件16。
第一折弯部件15可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端连接轴13和另一边的伸缩臂的外侧端连接轴14。第二折弯部16连接邻接的一边的伸缩臂的外侧端连接轴14和另一边的伸缩臂的内侧端连接轴13。
为了不打乱多角形的形状并且以相似关系扩张或缩小面积，需要使第一折弯部件15和第二折弯部件16的弯折角度为规定的值。具体来说，当n角形的内角的和为A度时，则需要使第一以及第二折弯部件15、16的折弯角度为A/n。例如，如果是四角形的框架，则使各折弯部件的折弯角度为90度。如果是正三角形的框架，则使各折弯部件的折弯角度为60度。如果是正五角形的框架，则使各折弯部件的折弯角度为108度。如果是正六角形的框架，则使各折弯部件的折弯角度为120度。
下述是作为各交叉单元11的构成要素的各刚性部件11a、11b与各折弯部件15、16的长度的关系。在各刚性部件11a、11b中，使中央连接轴12和内侧端连接轴13之间的间隔以及中央连接轴12和外侧端连接轴14之间的间隔为L1(参照图3)。在各折弯部件15、16中，使折角部连接轴17和内侧端连接轴13之间的间隔以及折角部连接轴17和外侧端连接轴14之间的间隔为L2。在正三角形的框架的情况下，L2/L1的值为1～2.16左右；在正四角形的框架的情况下为1～1.5左右；在正五角形的框架的情况下为1～1.32左右；在正六角形的框架的情况下为1～1.23左右。在上述范围内，L2/L1的值越大，则框架面积的变化幅度越大。
此外，构成多角形框架的各边的伸缩臂是将多个交叉单元11沿着伸缩方向线状地排列连接形成的，当构成正多角形的框架时，构成各边的交叉单元11的数量为相同的整数值。另外，构成各交叉单元11的各刚性部件的长度相同。
在图1所示的最小面积的状态下，各交叉单元11是被折叠后的状态，伸缩臂A、B、C、D的长度也最短。
在图2所示的中等面积的状态下，各交叉单元11展开至2个刚性部件11a、11b大致正交的位置关系，伸缩臂A、B、C、D的长度为中等长度。
在图3所示的最大面积的状态下，各交叉单元11是完全展开状态，2个刚性部件11a、11b的内侧端连接轴13和外侧端连接轴14位于相互接近的位置。在该状态下，构成四角形的框架10的各边的伸缩臂A、B、C、D的长度为最大长度。
可以通过手动进行框架的面积的变更动作、即伸缩臂的伸缩动作，也可以使用电动机等驱动机构。
图4表示体积可变立体构造物的一例。图示的体积可变立体构造物20包括纵方向连接部件，其中，所述纵方向连接部件以平行的关系分隔并连接2个图1～图3所示的四角形框架10。在图示的例中，纵方向连接部件的纵方向长度一定。具体来说，通过长度一定的4只棒材21构成纵方向连接部件。各棒材21位于四角形的框架的折角部的位置，连接上下的折角部连接轴17。
根据图4所示的实施方式的体积可变立体构造物，对应四角形框架10的面积的扩张和缩小，将体积扩张和缩小。这时，体积可变立体构造物的高度一定。
也可以改变纵方向连接部件的纵方向长度。图5～图9表示了使纵方向连接部件的长度为可变的实施方式。图5和图6的实施方式表示当面积可变框架的面积扩张则高度变大、当面积可变框架的面积缩小则高度变小的体积可变立体构造物。图7和图8的实施方式表示当面积可变框架的面积扩张则高度变小、当面积可变框架的面积缩小则高度变大的体积可变立体构造物。图9的实施方式表示能够与面积可变框架的面积的扩张、缩小无关地改变高度的纵方向连接部件。
说明图5和图6所示的实施方式。图示的实施方式的立体构造物30与位于上下位置的四角形框架10的面积的变化连动地变化其高度。对比图5和图6，能够发现比起图5的形态，图6的形态中的位于上下位置的四角形框架10的面积变大，纵方向连接部件31的高度变大。纵方向连接部件31是向纵方向排列连接了由交叉成X字形的2个刚性部件构成的交叉单元的纵方向伸缩臂。纵方向伸缩臂31的上方端连接位于上方位置的一方的四角形框架10的伸缩臂的端部连接部。另外，纵方向伸缩臂31的下方端连接位于下方位置的另一方的四角形框架10的伸缩臂的端部连接部。具体来说，纵方向伸缩臂31的上方端连接上方的四角形框架10的内侧端连接轴13和外侧端连接轴14，纵方向伸缩臂31的下方端连接下方的四角形框架10的内侧端连接轴13和外侧端连接轴14。
当四角形框架10进行扩张面积的动作时，内侧端连接轴13和外侧端连接轴14的间隔变小。因此，纵方向伸缩臂31的宽度方向尺寸变小，纵方向长度变大，其中，所述纵方向伸缩臂31的上下端连接内侧端连接轴13和外侧端连接轴14。与此相反地，当四角形框架10进行缩小面积的动作时，内侧端连接轴13和外侧端连接轴14的间隔变大。因此，纵方向伸缩臂31的宽度方向尺寸变大，纵方向长度变小，其中，所述纵方向伸缩臂31的上下端连接内侧端连接轴13和外侧端连接轴14。
接着，说明图7和图8所示的实施方式。图示的实施方式的立体构造物40与位于上下位置的四角形框架10的面积的变化连动地变化其高度。对比图7和图8，能够发现比起图7的形态，图8的形态中的位于上下位置的四角形框架10的面积变大，纵方向连接部件41的高度变小。纵方向连接部件41是向纵方向排列连接了由交叉成X字形的2个刚性部件构成的交叉单元的纵方向伸缩臂。纵方向伸缩臂41的上方端连接2个上方的四角形框架10的中央连接轴12，纵方向伸缩臂41的下方端连接2个下方的四角形框架10的中央连接轴12。
当四角形框架10进行扩张面积的动作时，2个中央连接轴12之间的间隔变大。因此，纵方向伸缩臂41的宽度方向尺寸变大，纵方向长度变小，其中，所述纵方向伸缩臂41的上下端连接2个中央连接轴12。与此相反地，当四角形框架10进行缩小面积的动作时，2个中央连接轴12之间的间隔变小。因此，纵方向伸缩臂41的宽度方向尺寸变小，纵方向长度变大，其中，所述纵方向伸缩臂41的上下端连接2个中央连接轴12。
作为图7和图8所示的实施方式的变形例，也可以向2个外侧端连接轴14或向2个内侧端连接轴13连接纵方向连接部件41的上下端，以取代向2个中央连接轴12的连接。即使像这样的变形例，也是进行与图7和图8所示的实施方式实际上相同的动作。
图9表示以平行的关系分隔并连接上下的四角形框架10的纵方向连接部件的其他示例。图示的纵方向连接部件45是长度可变的棒材。具体来说，纵方向连接部件45包含向纵方向延伸的管46、和向纵方向延伸并可滑动地被嵌入管46内的内插体47。当以向管46内深深地插入内插体47的状态(a)的高度为H1，以从管46大幅度地抽出内插体47的状态(b)的高度为H2时，则成为H2>H1。如果利用锁固销等将内插体47固定在任意的高度位置，则能够将上下的框架10的间隔设定为任意的大小。
图10表示体积可变立体构造物的其他实施方式。图示的立体构造物50包括位于上下位置的四角形框架10和4个纵方向伸缩臂51，其中，所述纵方向伸缩臂51作为连接上下的四角形框架10的纵方向连接部件。图10所示的四角形框架10与图1～图3所示的四角形框架10不同的点仅为图10的四角形框架10不包括第一和第二折弯部件。由于其他的结构相同，因此，赋予相同的部件相同的符号并省略说明。
在图10所示的实施方式的四角形框架10中，邻接的2个伸缩臂在折角部通过共用的内侧端连接轴13连接。进而，一方的伸缩臂的外侧端连接轴14和另一方的伸缩臂的外侧端连接轴14通过向纵方向排列了交叉单元而形成的纵方向伸缩臂51连接。
纵方向伸缩臂51发挥可连动地连接四角形框架10中的邻接的2个伸缩臂的功能，其中，该纵方向伸缩臂51连接2个伸缩臂的外侧端连接轴。进而，纵方向伸缩臂51对应四角形框架10的伸缩臂的伸缩动作进行伸缩动作。因此，在图10所示的实施方式中，如果上下的四角形框架10进行面积扩张动作，则4个纵方向伸缩臂51的高度变大，立体构造物50的体积也增大。与此相反地，如果上下的四角形框架10进行面积缩小动作，则4个纵方向伸缩臂51的高度变小，立体构造物50的体积也减少。
图11～图13表示作为多角形框架的其他示例的正三角形框架60。与图1～图3所示的实施方式相同地，构成正三角形框架的各边的是排列了多个交叉单元的伸缩臂。赋予与在先的实施方式相同或相当的部件相同的符号并省略说明。
图11表示正三角形框架60的面积为最小的状态，图12表示正三角形框架60的面积为中等大小的状态，图13表示正三角形框架60的面积为最大的状态。
在图11～图13所示的实施方式中，在正三角形框架60的折角部，第一折弯部件15可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端连接轴13和另一边的伸缩臂的外侧端连接轴14。另外，第二折弯部件16连接邻接的一边的伸缩臂的外侧端连接轴14和另一边的伸缩臂的内侧端连接轴13。第一和第二折弯部件15、16都是弯曲成V字形的形状。折角部连接轴17在第一折弯部件15和第二折弯部件16的交叉部(弯曲点的位置)可转动地连接第一折弯部件15和第二折弯部件16。第一和第二折弯部件15、16的折弯角度为60度。
在图11所示的最小面积的状态下，构成各边的伸缩臂的长度成为最小。在图12所示的中等面积的状态下，构成各边的伸缩臂的长度成为中等程度的长度。在图13所示的最大面积的状态下，构成各边的伸缩臂的长度成为最大。
图14～图16表示体积可变立体构造物的其他实施方式。图14和图15表示成为中等程度的体积的立体构造物，图16表示成为最大体积的立体构造物。图示的体积可变立体构造物具有三角柱的形状。具体来说，包括位于上下位置的正三角形的框架60和3个纵方向伸缩臂71，其中，所述纵方向伸缩臂71作为连接上下的正三角形框架60的纵方向连接部件。与在先的实施方式相同地，纵方向伸缩臂71通过向纵方向排列了交叉单元形成。
构成各正三角形框架60的各边的是排列了交叉单元而形成的伸缩臂。在正三角形框架60中，邻接的伸缩臂在折角部通过共用的内侧端连接轴13连接。进而，一方的伸缩臂的外侧端连接轴14和另一方的伸缩臂的外侧端连接轴14通过纵方向伸缩臂71连接。
纵方向伸缩臂71发挥可连动地连接正三角形框架60中的邻接的2个伸缩臂的功能，该纵方向伸缩臂71连接2个伸缩臂的外侧端连接轴。进而，纵方向伸缩臂71对应正三角形框架60的伸缩臂的伸缩动作而进行伸缩动作。因此，如果上下的正三角形框架60进行面积扩张动作，则3个纵方向伸缩臂71的高度变大，立体构造物70的体积也增大。与此相反地，如果上下的正三角形框架10进行面积缩小动作，则3个纵方向伸缩臂71的高度变小，立体构造物70的体积也减少。
图17～图19表示作为多角形框架的其他示例的正六角形框架80。图17表示最小面积的状态，图18表示中等面积的状态，图19表示最大面积的状态。
正六角形框架80包括构成各边的6个伸缩臂61、和在折角部可连动地连接邻接的2个伸缩臂81的第一和第二折弯部件82、83。
第一折弯部件82可转动地连接邻接的一边的伸缩臂81的内侧端连接轴13和另一边的伸缩臂81的外侧端连接轴14。第二折弯部件83连接邻接的一边的伸缩臂81的外侧端连接轴14和另一边的伸缩臂81的内侧端连接轴13。折角部连接轴17在第一折弯部件82和第二折弯部件83的交叉部(弯曲点的位置)可转动地连接第一折弯部件82和第二折弯部件83。第一和第二折弯部件82、83的折弯角度为120度。
在此虽未图示，但如果以平行的关系上下地配置图17～图19所示的正六角形框架80并通过纵方向连接部件将它们连接，则能够制作六角柱的立体构造物。
图20和图21表示多角形框架的其他示例的星形框架。图20表示中等程度的大小的状态，图21表示最大的状态。
星形框架90是具有6个突起部的形状，包括构成各边的12个伸缩臂91、和可连动地连接邻接的伸缩臂的两种折弯部件92、92'。一方的折弯部间92被设置在向外突出的折角部，折弯部件92的折弯角度为36度。另一方的折弯部件92'被设置在向内突出的折角部，折弯部件92'的折弯角度为108度。
图22～图24表示四角形框架的其他示例。图22表示最小面积的状态，图23表示中等面积的状态，图24表示最大面积的状态。
图示的四角形框架100包括构成四角形的各边的伸缩臂101、和在四角形的各折角部连接邻接的2个伸缩臂101的折角部连接机构。在4个折角部中，在对向的2个折角部中，折角部连接机构包含第一折弯部件102和第二折弯部件103。第一折弯部件102和第二折弯部件103与在先揭示的实施方式相同，因此省略说明。
在剩余的相对向的折角部中，通过作为内侧端连接部件的内侧端连接轴13可转动地连接邻接的一边的伸缩臂101的内侧端以及另一边的伸缩臂101的内侧端。
图25～图27表示连接了3个四角形框架的面积可变框架。图25表示最小面积的状态，图26表示中等面积的状态，图27表示最大面积的状态。
图示的面积可变框架110通过连接1个属于四角形框架的长方形框架110A和2个属于四角形框架的正方形框架110B、110C形成。长方形框架110A和与其邻接的1个正方形框架110B共用1边。另外，邻接的2个正方形框架110B、110C共用1边。
在各长方形框架110A及正方形框架110B、110C中，在与其他框架不共有邻接的2条边的折角部包括第一折弯部件111和第二折弯部件112。关于这些折弯部件111、112的连接状态以及动作，由于与在先揭示的实施方式相同，因此在此处省略反复的说明。
在长方形框架110A和正方形框架110B共有的边和长方形框架110A以及正方形框架110B的边交会的T字形的折角部设置有第一T字形折弯部件113和第二T字形折弯部件114。第一T字形折弯部件113的横棒部分与长方形框架110A的内侧端连接轴和正方形框架110B的外侧端连接轴连接。第二T字形折弯部件114的横棒部分与长方形框架110A的外侧端连接轴和正方形框架110B的内侧端连接轴连接。
第一T字形折弯部件113的纵棒部分连接于共用边的一方的端部连接轴，第二T字形折弯部件114的纵棒部分连接于共用边的另一方的端部连接轴。具体来说，当从长方形框架110A观察时，第一T字形折弯部件113的纵棒部分连接于外侧端连接轴，第二T字形折弯部件114的纵棒部分连接于内侧端连接轴。当从正方形框架110B观察时，第一T字形折弯部件113的纵棒部分连接于内侧端连接轴，第二T字形折弯部件114的纵棒部分连接于外侧端连接轴。
同样地，邻接的正方形框架110B、110C的边在交叉成T字形的T字形折角部上，也设置有第一T字形折弯部件113和第二T字形折弯部件114。
在4条边交叉形成的十字形折角部上，设置有第一十字形折角部件115和第二十字形折角部件116。各十字形折角部件115、116连接邻接的2条边的端部连接轴。具体来说，各十字形折弯部件连接一边的外侧端连接轴和另一边的内侧端连接轴。
根据图25～图27所示的面积可变框架，能够使被连接的3个四角形框架的面积成为可变。
图28～图30表示立方体形状的体积可变立体构造物。图28表示最小体积的状态，图29表示中等体积的状态，图30表示最大体积的状态。
图示的体积可变立体构造物120具有通过6面规定的立方体形状，包括四角形的第一面框架121、四角形的第二面框架122、四角形的第三面框架123、四角形的第四面框架124、四角形的第五面框架125、四角形的第六面框架126。构成各面框架的各边的是连接了多个交叉单元而形成的伸缩臂。通过连接沿着立方体的各边邻接并延伸的2个伸缩臂的外侧端连接轴彼此，邻接的2个面框架相互连动并进行面积可变的动作。
图31～图33表示其它形态的伸缩臂。图31表示伸缩臂的最小长度的状态，图32表示了伸缩臂的中等长度的状态，图33表示伸缩臂的最大长度的状态。
如图所示，伸缩臂130具有排列了多个交叉单元而形成的形态，但在这里必须注意的是，构成各交叉单元的一对刚性部件具有向相反方向弯曲的圆弧状的形状。因此，与伸缩臂的伸缩方向正交的横截面的形状大致为圆形。在图示的实施方式中，通过直线状延伸的中央连接轴131，可转动地连接一对刚性部件。
图34是图31～图33的实施方式的变形例。在图示的伸缩臂140中，中央连接轴141具有向侧方大大弯曲的形状。根据该实施方式，能够增大伸缩臂140的可利用的内部空间，例如，能够在伸缩臂内设置消防水带等。
图35～图37表示体积可变立体构造物的其它实施方式。图35是初期状态的平面图，图36是动作中途的状态的平面图，图37是动作中途的状态的立体图。
图示的体积可变立体构造物150是通过作为纵方向连接部件的纵棒158连接向上下方向分隔的2个四角形框架150A、150B形成的立体构造物。如图35所示，当关注初期状态的形状时，四角形框架150A通过伸长状态的2个伸缩臂151、152和缩小状态的2个伸缩臂153、154形成四角形的形状。在四角形的折角部中，交叉成X字形并通过中央连接轴157可转动地连接的第一连接部件155和第二连接部件156可动作地连接邻接的2个伸缩臂。
具体来说，第一连接部件155的一端被连接在第二伸缩臂152以及第三伸缩臂153的共用的内侧端连接轴13，第一连接部件155的另一端被连接在第四伸缩臂154以及第一伸缩臂151的共用的内侧端连接轴13。第二连接部件156的一端被连接在第一伸缩臂151以及第三伸缩臂153的共用的内侧端连接轴13，第二连接部件156的另一端被连接在第二伸缩臂152以及第四伸缩臂154的共用的内侧端连接轴13。
在图36和图37的状态下，各伸缩臂151、152、153、154成为大致相同的长度。如图37所示，连接上下的四角形框架150A、150B的纵棒158连接位于上下位置的共用的内侧端连接轴13。
以上，参照附图对本发明的多个实施方式进行了说明，但本发明并不局限附图所示的实施方式。对于附图所示的实施方式，在与本发明的相同范围或均等范围内，能够追加各种修改或变形。
产业上的可利用性
在上下具有面积可变框架的体积可变立体构造物能够有效地被使用在建物构造物、容器、展示物、展览馆、游乐设备、组合玩具、装饰物、艺术品、家具、汽车的装载平台、照明器具、宠物等的动物笼具、踏脚板、机器人的身体、水槽、游泳池、移动厕所、更衣室、淋浴房、地面建造物、地下建造物、水中建造物、空中建造物、简易集中住宅(例如用于受灾地)、仓库、淋浴/厨房/消防水带保持装置、蔬菜工厂、帐篷、动植物园等多种用途。
更具体的示例如下所述。
(1)建造物
将多角形的面积可变框架或体积可变立体构造物和板状物或片状物组合并设置了墙壁、地板以及天花板的建造物。作为板状物，可以考虑木板、金属板、亚克力板、玻璃板、复合材料板等。作为片状物，可以考虑皮革、布片、薄膜等。
作为建造物的示例，可以有简易房屋、儿童房、学习房、库房、仓库、更衣室、淋浴房、移动厕所、动物笼具、温室、主题会场、舞台、集会会场、工作场地、工作室、化妆间、展示场地、动植物园、花店、展望台等。
(2)保持淋浴水带、消防水带或绳索的臂或杆
例如可以有使用了横截面的形状为圆形的伸缩臂并且长度可变的绳索保持用框架、国旗、旗、鲤鱼旗用杆等。
(3)空中、水中、地下构造物
可以有例如使用了伸缩臂、面积可变框架、体积可变立体构造物、且位于空中的大型天线、大型太阳能发电板、太阳能集热板，或设置在宇宙或海水中的居住设施等大型构造物。
(4)园艺用途
可以有例如可随着藤本月季、牵牛花、藤蔓等的成长而调整至最适合的大小的保持框架。
(5)蔬菜工厂
可以有例如通过居住在近邻的人等的团体(社区)运营的中型蔬菜工厂、花卉工厂、为了老年人的交流或健康维护的蔬菜工厂等。
(6)组合玩具
例如，可作为大脑发育、激活所必须的交叉结合方法的玩具而使用。如果是能够以上下、左右、前后、内外的位置关系适当并自由地通过手指组合多种类的伸缩臂、面积可变框架、体积可变立体构造物的组合玩具，则能够对儿童或老年人的大脑发育、激活有帮助。
(7)大型、中型、小型艺术品
例如，组合多种面积可变框架或体积可变立体构造物，能够制作各种形状的艺术品。像这样的艺术品可以设置在公园、街道、主题会场等的室内，也可以设置在家庭、酒店、医院、儿童设施、老年人设施等的室内。另外，通过组合颜色或光线，能够形成在视觉上有趣味的装饰物。
(8)室内蔬菜温室
也能够与发光二极管(LED)组合，作为兼容了绿色室内的具有装饰性的蔬菜温室、花架、花盆使用。
(9)帐篷
也能够与皮革片、布片等组合，作为多种多样的形状以及大小的帐篷等使用。
(10)临时房屋/店铺、集中住宅
也能够例如通过组合四角形的框架和板，结合多个立方体或长方体，制作简易房屋等。
(11)木制/金属制家具
也能够利用在例如可简单地改变面积、体积、形状、颜色等的床、沙发、桌子、收纳架/容器、衣架、架子、底座等。

Claims (13)

1.一种面积可变框架，可以改变多角形的框架的面积，其特征为，
所述面积可变框架包括伸缩臂和连接机构，其中，所述伸缩臂构成所述多角形的框架的各边，所述连接机构可连动地连接邻接的2个伸缩臂，使邻接的2条边的伸缩动作连动；
所述各伸缩臂包含多个交叉单元和端部连接部，其中，所述多个交叉单元通过中央连接轴可转动地连接交叉成X字形的2个刚性部件，所述端部连接部可转动地连接相邻接的交叉单元的端部彼此；
所述端部连接部包含位于所述多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于所述多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴，
在所述多角形的框架的折角部中，所述连接机构具有第一折弯部件、第二折弯部件、折角部连接轴，其中，所述第一折弯部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端连接轴和另一边的伸缩臂的外侧端连接轴，所述第二折弯部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的外侧端连接轴和另一边的伸缩臂的内侧端连接轴，所述折角部连接轴在所述第一折弯部件和所述第二折弯部件的交叉部可转动地连接所述第一折弯部件和所述第二折弯部件。
2.根据权利要求1所述的面积可变框架，其特征为，
当n角形的内角的和为A度时，所述第一折弯部件以及第二折弯部件的折弯角度为A/n。
3.根据权利要求1所述的面积可变框架，其特征为，
所述多角形为四角形，
在所述各刚性部件中，使所述中央连接轴和所述内侧端连接轴之间的间隔、以及所述中央连接轴和所述外侧端连接轴之间的间隔为L1，在所述各折弯部件中，使所述折角部连接轴和所述内侧端连接轴之间的间隔、以及所述折角部连接轴和所述外侧端连接轴之间的间隔为L2时，L2/L1的值在1～1.5的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的面积可变框架，其特征为，
所述多角形为四角形，
所述连接机构在四角形的框架的4个折角部中的相对向的2个折角部上包含所述第一折弯部件、所述第二折弯部件、所述折角部连接轴，
在剩余的相对向的2个折角部上包含内侧端连接部件，其中，所述内侧端连接部件可转动地连接邻接的一边的伸缩臂的内侧端以及另一边的伸缩臂的内侧端。
5.一种体积可变立体构造物，其特征为，该体积可变立体构造物包括纵方向连接部件，其中，所述纵方向连接部件以平行的关系分隔并连接2个权利要求1所述的面积可变框架。
6.根据权利要求5所述的体积可变立体构造物，其特征为，
所述纵方向连接部件是纵方向长度一定的棒材。
7.根据权利要求5所述的体积可变立体构造物，其特征为，
所述纵方向连接部件的纵方向长度可变。
8.根据权利要求7所述的体积可变立体构造物，其特征为，
所述纵方向连接部件是包括由交叉成X字形的2个刚性部件构成的交叉单元的纵方向伸缩臂。
9.根据权利要求8所述的体积可变立体构造物，其特征为，
所述纵方向伸缩臂的上方端连接位于上方位置的一方的面积可变框架的伸缩臂的所述端部连接部，
所述纵方向伸缩臂的下方端连接位于下方位置的另一方的面积可变框架的伸缩臂的所述端部连接部。
10.根据权利要求9所述的体积可变立体构造物，其特征为，
所述端部连接部包含位于所述多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于所述多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴，
所述纵方向伸缩臂的上方端连接位于上方位置的一方的面积可变框架的伸缩臂的所述内侧端连接轴以及所述外侧端连接轴，
所述纵方向伸缩臂的下方端被连接于位于下方位置的另一方的面积可变框架的伸缩臂的所述内侧端连接轴以及所述外侧端连接轴。
11.根据权利要求8所述的体积可变立体构造物，其特征为，
所述端部连接部包含位于所述多角形的框架的内侧位置的内侧端连接轴和位于所述多角形的框架的外侧位置的外侧端连接轴，
所述纵方向伸缩臂的上方端连接位于上方位置的一方的面积可变框架的伸缩臂的2个所述内侧端连接轴、2个所述外侧端连接轴、或2个所述中央连接轴中的任意一者，
所述纵方向伸缩臂的下方端连接位于下方位置的另一方的面积可变框架的伸缩臂的2个所述内侧端连接轴、2个所述外侧端连接轴、或2个所述中央连接轴中的任意一者。
12.一种组合玩具，其特征为，该组合玩具包括多个权利要求1所述的面积可变框架。
13.一种组合玩具，其特征为，该组合玩具包括多个权利要求5所述的体积可变立体构造物。
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