JP2011010815A - 揺動玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動体の基台への組付けが容易で且つ回転抵抗をも低減することができる揺動玩具を提供すること。
【解決手段】基台と、前記基台によって水平に支持され少なくとも支持される部分が丸棒状の軸と、前記軸に固定され前記基台に対して当該軸を中心に揺動可能な揺動体と、を備える揺動玩具であって、前記基台には、弾性変形可能な丸棒状の２つの弾性線材と、当該２つの弾性線材の両端部を中間部が下方に撓むことを許容するよう支持する線材支持部とが設けられ、前記弾性線材は、前記軸に直交する方向に延在し、前記中間部に載置された当該軸の軸方向に離れた２つの部分を下方から支持し、当該中間部は前記揺動体の荷重によって曲げ作用を受けて弾性変形して下方に撓むように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、揺動玩具に関するものである。

従来、揺動体を軸により基台に取り付けて当該軸の軸線を中心に所定の角度範囲で往復回転自在に構成し、揺動体における軸から離れた部分に永久磁石を設置するとともに、基台に電磁コイルを設置し、当該電磁コイルに流れる電流を制御することによって当該電磁コイルと永久磁石との間に磁力を作用させることによって、揺動体を基台に対して揺動させるようにした揺動玩具が知られている(例えば、特許文献１)。
この揺動玩具においては、軸は断面が方形であり、トーションばねによって支持されている。軸は、角部（軸外周の隣設する２つの面で形成される稜線）がトーションばねの腕（断面円形）に点接触している。

特開２００５−１５２５１４号公報（図２乃至図４参照）

この特許文献１の揺動玩具において、揺動体は、静止状態（中立状態）にあるときに、軸の角部とトーションばねの腕とは点接触し、揺動体が揺動した際に、軸の角部とトーションばねの腕とは点接触状態を保ちながら揺動体が揺動する。このように、軸の角部とトーションばねとは点接触しながら揺動体が揺動することになるので、軸の回転抵抗を可及的に小さくすることが可能である。
しかし、そのためには、揺動体の重心位置を割り出し、軸の角部が所定の方向（下方向）を向くように当該軸を揺動体に取り付ける必要があるとともに、当該軸の両端部をトーションばねで支持する場合には、２つのトーションばねの腕の延在方向や高さを合致させなければならない。
また、軸に角部を設ける場合、角部の形状の良し悪しで揺動のバランスが悪くなるなど、製造誤差の影響を受けやすい。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、揺動体の基台への組付けが容易で且つ回転抵抗をも低減することができる揺動玩具を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、
基台と、前記基台によって水平に支持され少なくとも支持される部分が丸棒状の軸と、前記軸に固定され前記基台に対して当該軸を中心に揺動可能な揺動体と、を備える揺動玩具であって、
前記基台には、弾性変形可能な丸棒状の２つの弾性線材と、当該２つの弾性線材の両端部を中間部が下方に撓むことを許容するよう支持する線材支持部とが設けられ、
前記弾性線材は、前記軸に直交する方向に延在し、前記中間部に載置された当該軸の軸方向に離れた２つの部分を下方から支持し、当該中間部は前記揺動体の荷重によって曲げ作用を受けて弾性変形して下方に撓むように構成されている、
ことを特徴とする揺動玩具である。
ここで、「軸」は少なくとも支持される部分が丸棒状すなわち断面が円形であればよい。他の部分は断面が方形であってもよい。

請求項２の発明は、請求項１の揺動玩具において、前記軸は、断面が軸方向全体に亘って円形の丸棒となっている。

請求項３の発明は、請求項１または２の揺動玩具において、前記基台には、前記軸の軸方向に離れた２つの部分の幅方向両側に、それぞれ、当該軸の幅寸法よりも大きな間隔を保ち当該軸を間に互いに対峙する一対の第１のストッパが設けられ、前記一対の第１のストッパは、前記軸の外周との接触によって当該軸を係止して当該軸の幅方向の移動範囲を規制するように構成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の揺動玩具において、前記一対の第１のストッパは、前記軸の外周との点接触によって当該軸を係止して当該軸の幅方向の移動範囲を規制することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３または４の揺動玩具において、前記基台には、前記軸の軸方向に離れた２つの部分の幅方向両側に、それぞれ、前記一対の第１のストッパに連設され前記軸の上方に位置する第２のストッパが設けられ、前記第２のストッパは当該軸の外周との接触によって当該軸を係止して当該軸の上方への移動範囲を規制することを特徴とする。

請求項１の揺動玩具によれば、２つの弾性線材に軸を介して揺動体の荷重が作用したとき、２つの弾性線材の中間部が撓み、静止状態ではその撓んだ部分に軸が自動的に保持され、そこが揺動中心となるので、揺動体の基台への組付け（取付け）が容易である。また、請求項１の揺動玩具によれば、揺動体が揺動すると、軸が弾性線材上を点接触状態または線接触状態で転動するので、転がり抵抗ひいては軸の回転抵抗を小さくすることができる。
また、少なくとも軸の支持される部分が丸棒状となっているため、揺動のバランスが製造誤差の影響を受けにくい。

請求項２の揺動玩具によれば、軸の断面が軸方向全体に亘って円形となっているので、断面が方形の軸に比べて、その製造や取扱いが容易である。

請求項３の揺動玩具によれば、軸が幅方向に移動した際に第１のストッパによって係止されるので、その規制範囲を適切に選択することで、揺動体を安定的に揺動させることができる。

請求項４の揺動玩具によれば、第１のストッパは軸の外周との点接触によって当該軸を係止するので、係止した状態での回転抵抗を小さくすることができる。

請求項５の揺動玩具によれば、軸が上方向に移動した際に第２のストッパによって係止されるので、軸の脱落を防止することができる。

本発明に係る揺動玩具の一実施形態を概念的に示した斜視図であり、前枠を透明に描いて示している。 図１に示した揺動玩具を分解して示した斜視図である。 図１に示した揺動玩具の側方から見た場合の縦断面図である。 図１に示した揺動玩具の軸受構造体の一部を切り欠いて示す平面図である。 図１に示した揺動玩具の動作を示した模式図である。 図１に示した揺動玩具における回路構成を示す図である。

以下に、本発明に係る揺動玩具を、図面を参照しながら説明する。

揺動玩具１は、図１に示すように、揺動体１０と、この揺動体１０を揺動可能に支持する基台３０とを備えている。

揺動体１０は卵型の枠体を備える。この揺動体１０の枠体は、図２に示すように、前枠１０ａおよび後枠１０ｂによって構成されている。前枠１０ａおよび後枠１０ｂの各々の開口縁下端部には同一形状の切欠き１１ａ，１１ｂが対向して形成されている（図３参照）。前枠１０ａの内側両脇には４つのボス１２ａが設けられ、各ボス１２ａには雌ねじ１３ａが形成されている。後枠１０ｂの内側両脇には４つのボス１２ｂが設けられ、各ボス１２ｂにはねじ挿通孔１３ｂが形成されている。そして、各ねじ挿通孔１３ｂには後枠１０ｂの外側から雄ねじ１４（図２には２本だけ示されている。）が挿入され、その雄ねじ１４が前枠１０ａの雌ねじ１３ａに螺合されることによって、前枠１０ａと後枠１０ｂとが合体されている。なお、前枠１０ａと後枠１０ｂとが合体した際には、切欠き１１ａ，１１ｂが合わさって長孔１１が形成される。

前枠１０ａの内側中央には、軸穴１６ａが形成されたボス１５ａが設けられている。また、後枠１０ｂの内側中央には、軸穴１６ｂが形成されたボス１５ｂが設けられている。このボス１５ａの軸穴１６ａには軸１７の前端部が嵌合され、ボス１５ｂの軸穴１６ｂには軸１７の後端部が嵌合される。これによって、軸１７は揺動体１０に固定される。なお、軸１７は金属製で断面円形に形成されている。ただし、軸１７は軸方向全体に亘って断面が円形である必要はなく、軸１７が支持される部分だけが断面円形であってもよい。

後枠１０ｂの外側上部には、図３に示すように、後枠１０ｂの内方に向けて窪んだ矩形状の窓１８が形成されている。窓１８は横長に形成されている。窓１８の内側の開口は、窓枠の内端に取り付けられた回路基板２１によって塞がれている。回路基板２１にはソーラパネル２０や、コイル駆動回路４０（図５参照）の回路部品２２が取り付けられている。また、窓１８の外側の開口は、透明板２３によって塞がれている。

後枠１０ｂの内側下部には、電磁石を構成する電磁コイル２４が配置されている。電磁コイル２４は、前面板２５ａとこの前面板２５ａを支持する２つの側面板２５ｂとによって構成されるブラケット２５の前面に、その円形端面の一方が前枠１０ａに向くように取り付けられている。この電磁コイル２４は、導線２６によって配線基板２１に接続されている。

さらに、後枠１０ｂの内側下部には、電磁コイル２４の後方にバランサー（重り）２７が設置されている。すなわち、ブラケット２５と後枠１０ｂの内面とに囲まれた領域にはポケットが形成されており、このポケットにはバランサー２７が設置されている。バランサー２７には軸２７ｂが付設されている。この軸２７ｂは、後枠１０ｂの外面に形成された凹部２８の底壁を貫通している。軸２７ｂの頭部は凹部２８内に位置している。軸２７ｂの頭部は他の部分より径が大きくなっている。この頭部には、ドライバー等によって操作される操作部２７ｃが形成されている。
このバランサー２７は、操作部２７ｃを操作することによって揺動体１０の重心位置を変更させる働きをする。また、バランサー２７は、揺動体１０の上下の重さバランスを取り、揺動体１０の揺れを遅くする働きをする。

基台３０は、図２に示すように、円板状の台座部３０ａと、この台座部３０ａの上面中央に立設された支柱３０ｂと、この支柱３０ｂの上端に設けられた軸受構造体３０ｃとによって構成されている。支柱３０ｂの後面には、永久磁石３１が取り付けられている。この永久磁石３１と電磁コイル２４の位置関係は、揺動体１０が静止状態にあるときに、永久磁石３１の中心と電磁コイル２４の中心とが揺動方向に少しずれていることが好ましい。これは、初期に小さな電力で揺動体１０を揺動させるためである。

軸受構造体３０ｃは、２つの線材支持部３２と、２つの弾性線材３３と、カバー３４とによって構成されている。
２つの線材支持部３２は支柱３０ｂの上に固定されている。２つの線材支持部３２は所定の隙間を保って互いに平行に延在している。２つの線材支持部３２の間には、前後に、金属線材からなる断面円形の弾性線材３３が掛け渡されている。各弾性線材３３は、２つの線材支持部３２に載せられているだけである。この前後の弾性線材３２には軸１７が載せられる。
なお、各線材支持部３２の前端部および後端部には、横断面が鉤型の壁（ストッパ）３２ａが立設されている。この壁３２ａは、弾性線材３３の線材支持部３２からの脱落を防止する働きをする。
カバー３４は、図４に示すように、２つの線材支持部３２の間で支柱３０ｂに固定されている。カバー３４は、軸１７の幅寸法よりも大きな隙間を保って対峙する２つの側板３４ａと、２つの側板３４の前後に設けられ２つの側板３４ａを連結させる前板３４ｂおよび後板３４ｃとから構成されている。前板３４ｂおよび後板３４ｃには軸１７を受容する切欠き３７が形成され、切欠き３７を区画する縁によって軸１７を上方および側方の３方から取り囲むことができるようになっている。切欠き３７を区画する縁のうち軸１７の側方に位置する２つの縁の間の隙間は軸１７の幅寸法よりも大きく設定されている。また、この２つの縁は、横断面で見た場合、軸１７が切欠き３７内で水平方向に移動した際に点接触するように切欠き３７の内方に向けて山形状となっている。
このカバー３４は、切欠き３７を区画する縁がストッパとしての機能を有し、前後の弾性線材３３に載せられる軸１７の脱落を防止するとともに、軸１７の幅方向および上方向の移動範囲を規制する働きをする。

続いて、基台３０に揺動体１０を取り付ける場合の順序を説明する。
まず、２つの線材支持部３２の前後に弾性線材３３を載せる。軸１７をカバー３４の切欠き３４ｄに挿入し、前後の弾性線材３３の上に載せる。軸１７の前端部と前枠１０ａの軸穴１６ａとを嵌合させるとともに、軸１７の後端部と後枠１０ｂの軸穴１６ｂとを嵌合させる。この状態で、後枠１０ｂの外側からねじ挿通孔１３ｂに雄ねじ１４を挿入し、その雄ねじ１４を前枠１０ａの雌ねじ１３ａに螺合させる。これによって、前枠１０ａと後枠１０ｂとが合体し、基台３０に揺動体１０が取り付けられることになる。

このようにして基台３０へ揺動体１０を取り付けた場合、図５に示すように、揺動体１０による荷重によって軸１７を支持する弾性線材３３は曲げ作用を受けて中間部が撓んだ状態で支持される。そして、揺動体１０が揺動すると、揺動体１０の揺動方向に対応した方向に軸１７が弾性線材３３の上で転動する。この際に、弾性線材３３の最大撓みが生じる部分も軸１７の転動方向に移動することになる。
このように、弾性線材３３の最大撓みを生じる部分は揺動体１０が一方向に揺動した際に軸１７の転動方向に一時的に移動するが、弾性線材３３には常に中心位置で最大撓みとなるように復帰する力が働くため、軸１７は当該復帰する力によって中心方向に転動しようとし、揺動体１０の前記一方向とは逆の方向への揺動もスムースに行える。また、揺動体１０の揺動が停止した場合も軸１７は常に弾性線材３３の中心位置（最大撓みの位置）で安定する。

図６は揺動玩具１の制御構成を示している。同図において符号４０で指示するものはコイル駆動回路４０である。コイル駆動回路４０はＩＣ（集積回路）を備えている。このコイル駆動回路４０はソーラバッテリ４２を電源とし、電磁コイル２４の通電を制御する。これによって、電磁コイル２４と一体である揺動体１０が左右に揺動されることになる。

以上のように構成された揺動玩具１は次のような効果を奏する。
２つの弾性線材３３に軸１７を介して揺動体１０の荷重が作用したとき、２つの弾性線材３３の中間部が撓み、静止状態ではその撓んだ部分に軸１７が保持され、その保持位置が揺動中心となる。このように、実施形態の揺動玩具１によれば、揺動体１０を基台３０に取り付けるだけで、自動的に揺動中心位置が定まるので、揺動体１０の基台３０への取付けが簡単に行えることになる。弾性線材３３が当初に多少湾曲していたとしても同じである。
また、揺動体１０が揺動したときには、軸１７は弾性線材３３の上を点接触状態または線接触状態で転動するので、転がり抵抗が小さくなり、小さい電力でも円滑に揺動を行うことができる。

１ 揺動玩具
１０ 揺動体
１０ａ 前枠
１０ｂ 後枠
１１ 基台
１１ｃ 軸受構造体
２４ 電磁コイル
２７ バランサー
３０ 基台
３１ 永久磁石
３２ 線材支持部
３３ 弾性線材

Claims (5)

1. 前記基台によって水平に支持され少なくとも支持される部分が丸棒状の軸と、前記軸に固定され前記基台に対して当該軸を中心に揺動可能な揺動体と、を備える揺動玩具であって、
   前記基台には、弾性変形可能な丸棒状の２つの弾性線材と、当該２つの弾性線材の両端部を中間部が下方に撓むことを許容するよう支持する線材支持部とが設けられ、
   前記弾性線材は、前記軸に直交する方向に延在し、前記中間部に載置された当該軸の軸方向に離れた２つの部分を下方から支持し、当該中間部は前記揺動体の荷重によって曲げ作用を受けて弾性変形して下方に撓むように構成されている、
   ことを特徴とする揺動玩具。
2. 前記軸は、断面が軸方向全体に亘って円形の丸棒となっていることを特徴とする請求項１に記載の揺動玩具。
3. 前記基台には、前記軸の軸方向に離れた２つの部分の幅方向両側に、それぞれ、当該軸の幅寸法よりも大きな間隔を保ち当該軸を間に互いに対峙する一対の第１のストッパが設けられ、
   前記一対の第１のストッパは、前記軸の外周との接触によって当該軸を係止して当該軸の幅方向の移動範囲を規制するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の揺動玩具。
4. 前記一対の第１のストッパは、前記軸の外周との点接触によって当該軸を係止して当該軸の幅方向の移動範囲を規制することを特徴とする請求項３に記載の揺動玩具。
5. 前記基台には、前記軸の軸方向に離れた２つの部分の幅方向両側に、それぞれ、前記一対の第１のストッパに連設され前記軸の上方に位置する第２のストッパが設けられ、前記第２のストッパは当該軸の外周との接触によって当該軸を係止して当該軸の上方への移動範囲を規制することを特徴とする請求項３または４に記載の揺動玩具。

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