JP2007328119A

JP2007328119A - 地球儀の型紙

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Publication number: JP2007328119A
Application number: JP2006158941A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Ueda; 秀行上田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】１２個の五角形要素と２０個の六角形要素から構成する紙製地球儀の型紙において、主要要素間の係合機構を設けることによって各要素間を糊付けすることなく球体を形成し、維持できるものとする。
【解決手段】配列された１２個の五角形要素と２０個の六角形要素のうち、４周に配置され、かつ、球状化時、互に当接する縁辺の一方には開口付係合突起を、他方には逆凹型開口付き係合受容部を形成して強固な結合を図った。また、五角形要素と隣接する六角形要素との間に生じる内角の相違による余り部を重ね代として隣接要素間で交互に配分延設し、該型紙を球状化したときに、その余り部が隣接の要素の裏面側にあって、その要素を支え合う作用をなさしめた。
【選択図】図１

Description

本発明は、厚紙、ダンボール紙、プラスチックシートまたは皮革に多数の六角形及び五角形を折り目線によって区画し、その折り目線に沿って折り曲げ、端縁部の縁辺を互いに当接させて接合することにより地球儀などの多面体を製造する技術に関するものである。勿論、この多面体は貯金箱、ディスプレイ、卓上写真パネルなどに使用される。

厚紙等の適宜箇所を裁断し、または折り曲げ、更に接着をすることによって多面球体を形成することは公知であって地球儀などに利用されている。図９は一般的な３２面球体の展開図例である。この展開図は各構成要素を１２個の正五角形と２０個の正六角形を一体配置したものであるが、その配置が不規則で、例えばこの展開図上に世界地図を描く場合、赤道が歪んで表示されることになり印刷原版の製造が困難であった。また、この展開図を立体化するに際しては縁辺に設けた糊代タブ（図示していない）に糊を付け、そこに隣接の縁辺を重ね合わせて指で圧縮保持しながらその乾燥、付着まで待たなければならないという不便があった。

また、図１０に示すものは各構成要素が１２個の正五角形と２０個の正三角形からなる３２面球体の展開図である。このような多面球体の形成においては各構成要素である多角形の画数が多くなれば多いほど、その表面が球状に近くなるものであるが、この正五角形と正三角形の組合せになる球体は前記の構成要素が正五角形と正六角形のものに比較すると角張った印象の地球儀にならざるを得ないのである。
特開平０７−２８３９４号公報（図１、図９）

厚紙等を切り、折り曲げ，糊付けして球体を作成するための型紙本体は一見して図柄の全体像が理解できるものであって、かつ、組立て易いことが学童用教材として望ましいことは言うまでもない。また、平面からなる厚紙をもっての球体の作製は型紙に多数の屈曲歪を発生させながら、その歪みに抗して接合することが必要で、紙用の糊を持ってこれを接着するには長時間を要し、かつ、十分な接着強度が得られ難く、その立体化は非常に困難であることは工作時間においてしばしば経験するところである。

このような地球儀の工作においての今一つの問題点は、糊付け部が一旦硬化して地球儀が完成した後には再解体が出来難いことである。したがって、児童たちは学校で製作した球形の地球儀を変形なく持ち帰ることの困難さを実感するのである。

本発明においては、地球儀を１２個の正五角形と２０個の正六角形の配置からなる型紙として比較的短時間で立体化ができ、且つ、解体も再立体化も容易な構成として学童用教材に適するものを提供しようとするものである。

前記課題を解決するために本発明の一つは、２個の正六角形と１個の正五角形を折り線を介して１列に連接形成すると共に、該連接体１０個をそれぞれ順次天地逆向きに、且つ、上下方向ジグザグ状に折り線を介して隣接配置し、さらに一端の連接体およびそれに隣接する連接体における末端側六角形に折り線を介して五角形要素各一個を連接し、かつ、四周の端部に配置された正六角形または正五角形の切り離し端縁には重ね代または差込係合機構を形成して、立体化への組立て操作を容易にした。

本発明の２は、折り目線で区画された正五角形要素とそれに隣接する正六角形要素との間に生じる内角の差に基づく残余部は、該型紙が立体化されたときに隣接する正六角形要素との当接縁辺を交互に支承し合う受け板として該正五角形要素の四縁辺中の間欠２辺に延設し、他の2辺の残余部は当接対象である正六角形要素側の当接縁辺に延設するように切り離し、球体化時における五角形要素の球体内への陥没を防止した。

本発明の３は、型紙を折り目線に従って折り曲げ立体化した球形を保持するために、該型紙の周辺にある五角形および六角形要素の所要縁辺に形成した差込係合機構が、その基部にＵ字状の切り目を刻設した差込突片と、基部に前記差込突片が挿入可能な横長Ｗ字状の切り目を刻設した係合受容部からなる構成とした。

前記、本発明の型紙、すなわち１２個の五角形と２０個の六角形を構成要素とする厚紙、ダンボール紙、プラスチックシートまたは皮革（以下において、厚紙等と略記する。）その折り目線にしたがって折り曲げ、正五角形要素と正六角形要素間の切り離し端縁に延設させた重ね代を隣接の正六角形要素または正五角形要素の下に重ね合わせることを順次行い、該型紙の周縁に形成した差込係合機構を係合させることにより、接着剤の使用なくして球体が形成され、且つ、球体が保持されることになった。また、この差込係合機構を解除することによって該球体を平板状に復帰させることができるという、組立、分離自在なものとなった。

本発明に係る多面体の地球儀は、折り目線で囲まれた１２個の五角形要素と２０個の六角形要素からなるもので、その要素の配置構成は２個の六角形要素と１個の五角形要素がそれぞれの一辺を介して上下方向１列に連接され、かつ、その連接体１０個がそれぞれ順次天地逆向き、かつ、上下方向にジグザグ状に連接配置され、さらに一端（図１においては左端）の連接体およびそれに隣接する連接体において六角形側要素の末端縁辺に折り線を介して五角形が各一個配置された構成とする。

上記、各要素は原則的にはそれぞれ１本の折り目線によって区画されているが、左右を六角形要素に挟まれた五角形要素にはその折り目線間に内角の相違による残部がそれぞれの四辺（図２（ｃ）でｇ，ｈ，ｊ，ｋ）に生じる。この残余部分は１辺（例えばｇ）を五角形側に延設し、それに続く辺（ｈ，ｋ）の残余部分は隣接の六角形要素側の辺に、さらに次の辺（ｊ）の残余部は当該五角形側の辺（ｊ）に、と順次自他要素に配分してその相互間を切断して重ね代とする。また、紙型の上下端縁側の六角形要素においてはその一方の傾斜辺（例えば図３のＳ９で左側ｂ）にはその傾斜側折り目線上に横長Ｗ字状の切目を刻設した係合受容部を突設し、他方の傾斜辺（例えば図３のＳ９右側のｆ）にはその折目線に沿ってＵ字形切目が刻設された差込突片を突設する。

さらに、この３２個の要素から構成される型紙の球形を維持するために、その左右両端縁辺には、例えば図１の左側端縁の六角形要素には横長Ｗ字状の切目を刻設した係合受容部を突設し、右側の各端縁の五角形要素および六角形要素にはＵ字形切目が刻設された差込突片が突設される。

前記の左端とそれに次ぐ行の末端六角形要素に折り線を介して設けた五角形要素には重ね代がと差込突片とを、また、この差込突片が挿通係合する係合受容部（２３）が球形時に当接する要素の縁辺（Ｓ９のａ）に設けられる。

本発明の構成に関し、図面を参照してさらに詳しく説明する。図１〜図８は本発明の実施例を示したものであり、その係合機構の形状とその設置箇所、残余部からなる重ね代の延設位置などの配置換えの可能であることは勿論である。図１は本発明の地球儀の展開図、すなわち型紙であり、図２の（ａ）は図１の構成要素としての五角形および六角形の配置、（ｂ）（ｃ）は五、六角形要素説明のための符号を示し、図３は図１の部分拡大図、図４は係合機構部の拡大図、図５は端縁係合機構の詳細図、図６は端縁当接部の重ね代を示す平面表示であり、図７は地球儀組み立ての途中図、図８は組み上がった地球儀の正面図、図９、図１０は従来例に係る紙型の展開図を示した。

本発明の型紙２０は厚紙等からなり、１２個の五角形と２０個の六角形からなる多角形を要素としたもので、球体は３２面体になる。この二種類の多角形要素の組合せは、基本的には図２に示すように二個の六角形要素Ｓ１とＳ２、一個の五角形要素Ｆ１をそれぞれの１辺を接して上下方向に連接したものを１単位とし、その連接体１０体を順次上下を転倒させて横方向に隣接配置（上からＦ２，Ｓ３，Ｓ４。以下図１において右方向に順次各要素符番を増やした。）している。この場合、図1の六角形要素Ｓ２の斜辺ｅと六角形要素Ｓ４の斜辺ｂ（図２（ｂ）参照）、六角形要素Ｓ４の辺ｆと六角形要素Ｓ６の辺ｃとはそれぞれ1本の折り目線によって区画されており、順次右方向に六角形要素Ｓ６と六角形要素Ｓ８（以下、六角形要素を単にＳ１，・・、五角形要素をＦ１，・・省略して書くことがある。）、Ｓ８とＳ１０，Ｓ１０とＳ１２，Ｓ１２とＳ１４，Ｓ１４とＳ１６，Ｓ１６とＳ１８、Ｓ１８とＳ２０とが連結される。前記にジグザグ状と記したのはこのように各六角形要素はその斜辺の１つで密着配列された状態を示したものである。さらに、左端の六角形要素Ｓ１とそれに隣接する行の六角形要素Ｓ３にそれぞれ五角形要素Ｆ１１，Ｆ１２を連設したもので、それらの要素は総て折り目線（図１、図３、図４、図１０において点線で表示）で区画されている。

これらの各要素を区画する折り目線において、五角形要素と隣接の六角形要素との間には内角の差による残余部が生じる。この残余部分は重ね代として隣接の縁辺との間で交互に延設されるように隣接要素側で切断（図１で実線表示）される。例えば、図３の五角形要素Ｆ４において、辺ｈの外側にある残余部ｗは六角形要素Ｓ６の辺ｆ（図３で、折り目線を兼ねる辺には添え字２１を付した。以下同様。）に、辺ｇの外側にある残余部ｘは五角形要素Ｆ４に、辺ｋの外側にある残余部ｙは六角形要素Ｓ９の辺ｃに、辺ｊの外側にある残余部ｚは五角形要素Ｆ４にそれぞれ延設するように切断（実線表示）される。また、前記図１における五角形要素Ｆ１１，五角形要素Ｆ１２のそれぞれの辺ｇ、ｊには重ね代ｕ、vが、辺ｋにはＵ字形切込みを有する係合突起２５が、さらに六角形要素Ｓ９、六角形要素Ｓ１５の辺ａには折り目線に接して横長Ｗ字状切込み２２を有する係合受容部２３を延設している。

本型紙２０の周縁部に配置された五角形および六角形要素の切り離し端側折り目線であって該型紙の球形化時に互いに当接する辺（例えば図１で、六角形要素Ｓ１の辺ｃと五角形要素Ｆ１０の辺ｋ、Ｓ２の辺ｃとＳ２０の辺ｆ、Ｓ１の辺ｂとＳ１７の辺ｆ、Ｆ１の辺ｇとＳ１９の辺ｆ、Ｓ３の辺ｃとＳ１９の辺ｅなど）の一方側（例えば、Ｓ１の辺ｂ、ｃ，Ｓ2の辺ｃ、Ｆ１の辺ｇ、Ｓ３の辺ｅ，Ｓ５の辺ｂ，Ｓ７の辺ｅ，Ｓ９の辺ｂ，Ｓ１１の辺ｅ，Ｓ１３の辺ｆ，Ｓ１５の辺ｄ，ｅ，Ｓ１７の辺ｂ、Ｓ１９の辺ｅ）にはそれぞれ折り目線２１（点線）に沿って横長Ｗ字状の切込み２２を刻設した係合受容部２３が延設され、他方側（例えば、Ｆ１１の辺ｋ、Ｓ１の辺ｆ，Ｓ３の辺ｃ，Ｆ１２の辺ｋ，Ｓ５の辺ｆ，Ｓ７の辺ｃ，Ｓ９の辺ｆ，Ｓ１１の辺ｃ，Ｓ１３の辺ｆ，Ｓ１５の辺ｃ，Ｓ１７の辺ｆ，Ｓ１９の辺ｃ、ｆ，Ｓ２０の辺ｆ、Ｆ１０の辺ｋ）には折り目線２４に沿ってＵ字状の切込み２４を刻設した係合突起２５が突設されている。前記係合突起２５のＵ字形切り込み２４、およびこの係合受容部２３の横長Ｗ字状切り込み２２の詳細は図４に示した通りで、Ｗ字形切り込み２２の横幅ｗ１は係合突起２５の横幅ｗ２とほぼ等しく、その高さｔ１は使用する型紙の厚さにほぼ等しい。また、Ｕ字状切り込み２４の基準位置ｔ２は折り目線より０．０〜２ｍｍ程度内側とされる。なお、六角形要素Ｓ７、六角形要素Ｓ１７の折り目線（辺ａ、ｄ）よりの突出部２６，２６は重ね代である。

それぞれ係合突起２５と係合受容部２３の基部である折り目線を裏面側に折り曲げると前記の係合受容部２３の横長Ｗ字状切り込み２２には中央突部２２ｂを有する倒立凹型の開口２２ａが生じ、係合突起２５のＵ字形切り込み部には角形の開口２４ａが生じることになる（図５（ａ）（ｂ））。この倒立凹型開口２２ａに係合突起２５が挿通されると、その角形の開口２４ａ部に倒立凹型開口２２ａの中央突部２２ｂが挿通する（図５（ｃ））ことになり、係合がロックされることになる。

この紙型の球形化に付いて説明する。先ず、図１における型紙２０の左右両端の辺を当接させて筒状とし、六角形要素Ｓ２０の係合突起２５を六角形要素Ｓ２の係合受容部２３に生じる倒立凹型開口２２ａに挿通させる。これにより該係合突起２５の開口２４ａ内に倒立凹型開口２２ａの中央突部２２ｂが挿通してロックされることは前記の通りで、この状態で容易に離脱しない結合が得られる。その後、六角形要素Ｓ１と五角形要素Ｆ１０および五角形要素Ｆ１と六角形要素Ｓ１９のそれぞれの対称位置ある係合突起２５を係合受容部２３の開口２２ａに挿通し、ロックさせる。これによって、該型紙は筒状からやや強い歪を生じて太鼓の筒状になるが、前記のロックによりその鼓状態は保持される。

前記図１の中央より下段側の五角形要素Ｆ１と隣接の六角形要素Ｓ４の当接結合において（以下、Ｓ４とＦ３、Ｆ３とＳ８、Ｓ８とＦ５、Ｆ５とＳ１２、Ｓ１２とＦ７、Ｆ７とＳ１６、Ｓ１６とＦ９、Ｆ９とＳ２０も同様）その重ね代が順次隣接要素の下面に重合（図６参照。なお、この図において点線は隠れ線である。）するように各要素を引き寄せるとその円弧ないし球面が圧縮されてさらに球形に近づく。次いで、六角形要素Ｓ３と六角形要素Ｓ７、Ｓ７とＳ１１、Ｓ１１とＳ１５、Ｓ１５とＳ１９、Ｓ１９とＳ３のそれぞれの対象縁辺に形成した係合突起２５が係合受容部２３の倒立凹型開口２２ａに挿通される。この係合によって下部に開口のある半球形が形成される。この開口部を閉ざす蓋がＦ１２であって、その重ね代ｊ，ｕを隣接の六角形要素Ｓ１９、六角形要素Ｓ１１の裏面側に挿通され、その係合突起２５を六角形要素Ｓ１５の辺ａ側係合受容部２３に挿通することによって下半球が完成される（図７）。

上半球の形成も前記同様の手順で行なわれるが、説明が重複するので省略する。前記のように、重ね代が例えば五角形要素Ｆ４の辺ｇに延設されておればそれに続く左右の辺ｋ、辺ｈには設けずに辺ｊに延設し、辺ｋ及び辺ｈに対応する重ね代は隣接の六角形要素Ｓ９の辺ｃ、六角形要素Ｓ６の辺ｈに延設したことから球形に形成したとき、五角形要素Ｆ４の重ね代ｚは六角形要素Ｓ１０の、重ね代ｘは六角形要素Ｓ５の裏面側に重ね合されてそれらの球体内部への陥没を支え、六角形要素Ｓ６の重ね代ｗと六角形要素Ｓ９の重ね代ｙは五角形要素Ｆ４の裏面側に重ね合されて五角形要素Ｆ４の陥没を防止する作用を担っている（図６）。

以上の構成になる本発明の地球儀用型紙２０によれば、糊の塗布を必要とせずに強固な球体化が可能であり、また、球状体から原型の平面状紙型に戻す場合には係合突起２５の開口２４ａと倒立凹型開口２２ａの中央突部２２ｂとの係合を解き、該係合突起２５を引き抜けば各要素の分解ができるのである。例えば学校の教材として用いられた場合、完成した球体をもとの型紙、すなわち平面化して持ち帰ることが可能となる。また、赤道Ｌを図８に一点鎖線で示したが、これを図１で印刷表示する場合には直線となり、この地球儀の立体化時にはその直線が基準になり組立操作が容易になる。

本型紙２０で形成される３２の平面を持つ球体は、世界地図を描いて地球儀に用いられることは勿論であり、また、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）等が発表する海面温度分布を描いて地球環境の教材とし、あるいは、貯金箱、各種のディスプレイスタンド、例えば卓上用写真パネルなどに使用され得る。

また、本発明に係る係合突起２５の開口２４ａと係合受容部２３の倒立凹型開口２３ａの係合構造は紙容器の容器本体と蓋体とのロック機能付き係合装置としても利用できる。

本発明の地球儀の展開図すなわち型紙本体である。（ａ）は図１の構成要素としての五角形および六角形の配置、（ｂ）（ｃ）説明用符号を示した六角形及び五角形である。図１の部分拡大図である。係合機構部の拡大図である。端縁の係合機構の拡大図接合端縁の係合および重なり合いを示した平面図である。地球儀組み立ての途中図である。組み上がった地球儀の正面図である。従来例に係る地球儀の型紙である。従来例に係る地球儀の型紙である。

符号の説明

２０型紙
Ｆ１〜Ｆ１２五角形要素
Ｓ１〜Ｓ２０六角形要素
２１折り目線
２２横長Ｗ字状の切込み倒立凹型の開口２ａ
２３係合受容部
２４Ｕ字状の切込み角形の開口２４ａ
２５係合突起

Claims

２個の正六角形と１個の正五角形を折り線を介して１列に連接形成すると共に、該連接体１０個をそれぞれ順次天地逆向きに、且つ、上下方向ジグザグ状に折り線を介して隣接配置し、さらに一端の連接体およびそれに隣接する連接体における末端側六角形に折り線を介して五角形要素各一個を連接し、かつ、四周の端部に配置された正六角形および正五角形の切り離し端縁には重ね代または差込係合機構を突設形成したことを特徴とする厚紙、ダンボール紙、プラスチックシートまたは皮革からなる地球儀の型紙。
折り目線で区画された正五角形要素とそれに隣接する正六角形要素との間に生じる内角の差に基づく残余部は、該型紙が立体化されたときに隣接する正六角形要素との当接縁辺を交互に支承し合う受け板として該正五角形要素の切り離し四縁のうちの間欠２辺に延設し、他の2辺の残余部は接合対象である正六角形要素側の当接縁辺に延設することを特徴とする請求項１記載の地球儀の型紙。
型紙を折り目線に従って折り曲げ立体化した球形を保持するために、各周辺の五角形および六角形要素の所要縁辺に突設形成した差込係合機構が、その基部中央にＵ字状の切り目を刻設した差込突片と、基部中央に前記差込突片が挿入可能な横幅の横長Ｗ字状切り目を刻設した係合受容部とからなることを特徴とする請求項１記載の地球儀の型紙。