JP2013233280A - ユニット組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 分解することなくさまざまな形状に変形できるユニット組立体を提供すること。
【解決手段】 少なくとも２組の構造体ユニット（３，５）が連結されてなるユニット組立体（１）であって、各構造体ユニット（３）の少なくとも一部分が一端部において第１の回動面に沿って回動できる構造とされており、且つ前記構造体ユニット（３）の他端部に連結される他の構造体ユニット（５）の少なくとも一部分が第２の回動面に沿って回動できる構造とされており、前記第１の回動面と第２の回動面とは相互に９０°捩れた関係となっていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ユニット組立体に係り、特に、形状を柔軟に変更することができるユニット組立体に関する。

従来から、例えば、おもちゃ、家具、テント用フレームとして、複数のユニット構造体を組み合わせて、平面的あるいは立体的な構造体を形成できるユニット組立体が市販されている。

しかしながら、従来のユニット組立体は、組立後の最終的な形状をある程度想定して設計されているものであるため、一旦、所定の部材の組合せで組み立てた後では、形状を柔軟に変化させることは不可能であるか、あるいは相当に困難である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のユニット構造体間の回動を許容することで、形状を柔軟に変更することができるユニット組立体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、少なくとも２組の構造体ユニットが連結されてなるユニット組立体であって、各構造体ユニットの少なくとも一部分が一端部において第１の回動面に沿って回動できる構造とされており、且つ前記構造体ユニットの他端部に連結される他の構造体ユニットの少なくとも一部分が第２の回動面に沿って回動できる構造とされており、前記第１の回動面と第２の回動面とは相互に９０°捩れた関係となっている、という構成を採っている。このような構成を持つ構造体ユニットを多数連結してゆくと、各構造体ユニット間で多数の回動が生じ、容易に形状を変化させることが可能となる。特に、２０組の構造体ユニットを直方体状に連結することで、直方体形状から薄く折り畳んだ形状、更には表側と裏側を折り返すような変形を実現することもかのうである。

上記構成により、ユニット構造体の少なくとも一部を回動させることにより、柔軟に形状を変化させることが可能なユニット組立体を提供することができる。このため、このようなユニット組立体を用いることで、従来に無い玩具や、斬新で且つ変化のある外観を持つ家具を製作でき、あるいは収納性に優れたテント用フレームなどを実現することができる。なお、本発明は、上記した応用例に限定されることなく、さまざまな用途に使用することが可能である。

本発明の一実施形態に係るユニット組立体を示し、特に直方体形状にされた状態を示す図である。 図１に開示したユニット組立体を左右方向に折り畳んだ状態を示す図である。 図１に開示したユニット組立体を上下方向に折り畳んだ状態を示す図である。 図３に開示したユニット組立体を斜め方向に折り畳んだ状態を示す図である。 図１に開示したユニット組立体を、一部の構造体ユニットが内部に収納されるように折り畳んだ状態を示す図である。 図１に開示したユニット組立体を多面体形状に展開した状態を示す図である。 図１に開示したユニット組立体に対して更に多くの構造体ユニットを連結して立体形状を形成した状態を示す図である。 図７に開示したユニット組立体を折り畳んだ状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るユニット組立体を示す図である。 図９に開示したユニット組立体の一部を分解した状態を示す図である。 図９に開示したユニット本体と回動アームとを分解した図である。 図９に開示したユニット組立体において、更に多数の構造体ユニットを連結した状態を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るユニット組立体を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るユニット組立体を示す図である。 図１４に開示したユニット組立体の構造体ユニットの変形例を示す図であり、図１５（Ａ）は側面方向から見た図であり、図１５（Ｂ）は長手方向中心軸線に関して僅かに回転させた状態を示す図である。 図１５に開示した構造体ユニットを用いた直方体形状のユニット組立体を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るユニット組立体を示す図である。 図１７に開示したユニット組立体を四角形状に折り畳んだ状態を示す図である。 図１８に開示したユニット組立体をコの字状に折り畳んだ状態を示す図である。 図１９に開示したユニット組立体をＬ字状に折り畳んだ状態を示す図である。 図２０に開示したユニット組立体を棒状に折り畳んだ状態を示す図である。 図１３に開示したユニット組立体を球に近い形状にした状態を示す図である。

次に、図面を参照しながら本願発明の一実施形態について説明する。

まず、図１は、本発明に係る構造体ユニットを用いて略直方体の形状を形成したユニット組立体である。図面中の最下部の手前に表示されている２組の構造体ユニット３，５について、請求項の記載に基づいて構成要素を説明すると、以下のとおりである。すなわち、一方の構造体ユニット３は、相互の略平衡で水平方向に向けられた２つの円盤状のユニット本体３ａと、これら各ユニット本体３ａに上下方向から回動可能に挟まれているアーム部材３ｂからなる。本実施形態のアーム部材３ｂは中空のパイプ状の構造を有しており、各ユニット本体３ａに接する部位において、回動機構７を介して連結されている。このため、アーム部材３ｂはユニット本体３ａの表面に沿った回動面（第１の回動面（本実施形態では、略水平方向面））で回動することとなる。尚、本実施形態の回動機構７はハトメ金具を使用しているが、ユニット本体３ａの表面に沿って回動させることができるものであればその構造は特に限定されるものではない。例えば、２つのユニット本体３ａ，５ａおよびアーム部材３ｂ，５ｂを貫通する棒状の回動軸を設けるようにしてもよい。

他方の構造体ユニット５は、上記した一方の構造体ユニット３と構造は同一である。すなわち、２つのユニット本体５ａと、アーム部材５ｂから構成されている。ただし、他方の構造体ユニット５の２つのユニット本体５ａは垂直方向に向けられて、アーム部材３ｂを水平方向の両側から挟むこととなる。そして、ユニット本体５ａはアーム部材３ａの他端部に回動可能に連結されている。このため、一方の構造体ユニット３のアーム部材３ｂが第１の回動面である水平面に沿って回動するのに対し、他方の構造体ユニット５のユニット本体５ａは、アーム部材３ｂに対して第２の回動面（本実施形態では略鉛直方向面）に沿って回動しうることとなる。それと同時に、他方の構造体ユニット５のアーム部材５ｂも、ユニット本体５ｂの面に沿った第２の回動面で回動しうることとなる。すなわち、相互に隣接する構造体ユニット３，５とは、回動面が相互に９０°捩れた状態となっている。

上記説明では、２つのユニット本体３ａと１つのアーム部材３ｂとの組合せを構造体ユニットと説明しているが、図１に開示しているユニット組立体１は、２０組の構造体ユニット３，５を連結して直方体形状としたものである。但し、構造体ユニット３又は５は、使用される部位によって、連結されるアーム部材３ｂ又は５ｂの数が２本あるいは３本となっている。尚、構造体ユニット３，５の材質は種々考えられるが、例えば塩化ビニル、一般的なプラスチック、紙、金属、硬質ゴムなども利用できる。また、ユニット本体とアーム部材とで異なる材質を用いるようにしてもよい。

図２は、図１に開示したユニット組立体１を、水平方向の回動面を有する構造体ユニット３に連結された２本のアーム部材３ｂが相互に近接するように折り畳んだ状態を示す図である。図１に示すユニット組立体１は、変形前は上から見た形状が略正方形であるが、図２に示す状態では、直方体を形成していた底辺部分が相互に近接している。このように折り畳むためには、各回動機構７の相互間距離とアーム部材３ｂ又は５ｂの太さ又は幅の関係が重要である。すなわち、当該実施形態では、回動機構７であるハトメ金具の相互間距離は、アーム部材３ｂ又は５ｂの太さよりも大きくなっている。これにより、折り畳まれた場合に隣接するハトメ金具に連結されているアーム部材３ｂ，５ｂ同士が略平行になるまで近接することが可能となり、ユニット組立体１を小さく折り畳むことが可能となる。

図３は、図１における底面部分と上面部分に相当する構造体ユニット３，５が相互に近接するように折り畳んだ状態を示す図であり、実際には折り畳んだ後に角度量として９０°分引き起こした状態を示している。このような畳み方をすることで、直方体を薄い正方形に変形させることが可能となる。この場合、折り畳まれたときの厚さは、アーム部材３ｂ又は５ｂの太さの略３倍程度となり、非常にコンパクトに折り畳まれる。

図４は、図３に開示されている状態のユニット組立体１を、菱形になるように潰した状態を示す図である。このように潰すことで、潰したときの厚さはアーム部材３ｂ又は５ｂの太さの略２倍程度となる。

図５は、３本のアーム部材３ｂ又は５ｂが連結されているユニット本体３ａ又は５ａが正方形の角部に位置するように折り畳んだユニット組立体１である。この折り畳み方の場合には、正方形の内部にも構造体ユニット３，５の一部が収納されるため、図３の場合と比較して、全体としてよりコンパクトに折り畳まれる。具体的には、正方形の大きさは１辺がアーム部材３ｂ，５ｂの２本分の長さであるので、図３の場合と同じであるが、厚さはアーム部材３ｂ，５ｂの太さの２倍程度となるので、３倍程度の図３の場合よりもコンパクトになる。

図６は、図１に開示したユニット組立体を、球に近い形状に変形させた状態を示す図である。具体的には、１つのユニット本体３ａ又は５ａから延びる各アーム部材３ｂ又は５ｂのなす角が、それぞれ約１２０°になるような向きに設定したものである。

以上のように、本実施形態のユニット組立体１では、ユニット本体３ａ，５ａに対してアーム部材３ｂ、５ｂの回動角を種々変更することで、直方体形状から球に近い形状を含む様々な形状に変形させることが可能となる。このため、当該実施形態を玩具に応用するような場合には、遊びを通して様々な形状を実現できると共に、遊んだ後の収納の際には単純に折り畳むだけでコンパクトになるため、収納スペースが小さくて済む。また、流通過程においても必要とするスペースが小さくて済むため、流通コストを低減することが可能となる。また、外力に対して多数のユニット本体と回動アームが相対回動するため、外力を適切に分散させまた吸収することができる。

図７は、図１に開示したユニット組立体１に、更に多数の構造体ユニット３，５を連結した場合のユニット組立体２１である。本願発明では、同じ構造の構造体ユニット３，５を多数連結して組み立てたユニット組立体２１であるため、必要に応じて任意の数の構造体ユニット３，５を追加することができる。例えば、直方体形状を形成するためには、上記したように２０組の構造体ユニット（２０組のユニット本体３ａ，５ａと２４本のアーム部材３ｂ，５ｂが必要であるが、これに隣接する形で更にもう一つの直方体を形成する場合には、更に１２組の構造体ユニット３，５を追加すればよい。このため、図１に開示した直方体形状のユニット組立体１が複数連結されたような、より大きな直方体を形成することも可能である。

図８は、図７に開示したユニット組立体２１を一定方向に折り畳んだ状態を示す図である。この図に示すように、多数の構造体ユニット３，５からなるユニット組立体２１であっても、非常にコンパクトに折り畳まれることとなり、収納が容易となる。

次に、図９および図１０は、本発明の第２の実施形態に係るユニット組立体３１を示す図であり、図９は、２つの構造体ユニット３３、３５を組み立てた図である。図１１は図９及び図１０に開示されているユニット組立体３１を構成する構造体ユニット３３，３５である。図１１に示すように、構造体ユニット３３（３５）は、２つのリング状のユニット本体３３ａ（３５ａ）と、３組の回動アーム３３ｂ（３５ｂ）と、隣接する各回動アーム３３ｂ（３５ｂ）間に設けられる捩りバネ３６とを備えている。

ユニット本体３３ａ（３５ａ）は、概してリング状の形状を有しており、その円周方向に沿ってそれぞれ１２０°の角度位置に貫通穴３７が形成されている。本実施形態では、外周リングから中心方向に突出する突起部に貫通穴３７が形成され、貫通穴３７の方向は向かい合う他方のユニット本体３３ａ（３５ａ）の方向である。当該実施形態のユニット本体３３ａ（３５ａ）は金属で形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラスチック製、木製、硬質ゴム製のユニット本体であってもよい。尚、他方のユニット本体３３ａ（３５ａ）の構造は、上記したものと同一である。

回動アーム３３ｂ（３５ｂ）は、第１回動アーム３３ｂ１と第２回動アーム３３ｂ２とから構成される。第１回動アーム３３ｂ１と第２回動アーム３３ｂ２とは、基本的に同一の構造を有しており、組み立てられた場合に後述する延長アーム３９を間に狭持するようになっている。但し、回動アーム３３ｂ（３５ｂ）は２つの部材から構成されるものに限定されるものではなく、１つの部材からなるものであってよい。そして、ユニット本体３３ａ（３５ａ）の貫通穴３７に対応する位置には、回動アーム貫通穴３８が形成されている。

また、隣接する回動アーム３３ｂ（３５ｂ）間には、所定の捩りバネ３６が設けられている。この捩りバネ３６の両端は直線状に形成されており、この直線状部分が各回動アーム３３ｂ（３５ｂ）に形成されたバネ用穴に挿入されるようになっている。尚、本実施形態では、下側の第２回動アーム３３３３ｂ２に捩りバネ３６が設置されているが、第１回動アーム３３ｂ１に設置したり、あるいは第１及び第２回動アーム３３ｂ１，３３ｂ２の両方に設置するようにしてもよい。また、捩りバネ３６はユニット本体３３ａ（３５ａ）に対しては固定されていない。これは、回動アーム３３ｂ（３５ｂ）がユニット本体３３ａ（３５ａ）に対して回動した場合に、捩りバネ３６が固定されていると回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の円滑な回動を妨げる可能性があるからである。このため、回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の回動に応じて、相互に隣接する回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の一方側に移動したり、逆に他方側に移動したりすることとなる。なお、捩じりバネではなくても、板バネや樹脂バネなどの反力を生むものであれば、本願発明に適用することは可能である。

本実施形態の捩りバネ３６は、図１１に示すように、相互に隣接するすべての回動アーム３３ｂ（３５ｂ）間に合計３つ設置されている。そして、各捩りバネ３６のバネ定数（弾性係数）は同じに設定されている。

以上のような各構成要素は、以下のように組み立てられる。すなわち、各回動アーム３３ｂ（３５ｂ）に捩りバネ３６の両端部を挿入する。そして、相互に１２０°のなす角を形成するように配置する。次に、各回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の回動アーム貫通穴３８とユニット本体３３ａ（３５ａ）の貫通穴３７とが整合するような状態で、２つのユニット本体３３ａ（３５ａ）によって第１及び第２の回動アーム３３ｂ１，３３ｂ２を挟む。そして、一方のユニット本体３３ａ（３５ａ）の貫通穴３７にボルトを通して回動アーム貫通穴３８を通過させて他方のユニット本体３３ａ（３５ａ）の貫通穴３７まで到達させる。そして、ボルトの先端にナットをねじ込む。尚、各ユニット本体３３ａ，３５ａ間の距離は、ナットを締めつけた場合でも回動アーム３３ｂ（３５ｂ）が自由に回動できるように、所定の値以下にはならないように工夫されている。

以上のように構成された構造体ユニット３３（３５）では、回動アーム３３ｂ（３５ｂ）に何ら外力が加わっていない場合には、各回動アーム３３ｂ（３５ｂ）はユニット本体３３ａ（３５ａ）の中心から見て半径方向の外方に向かって、相互になす角が１２０°になるような角度位置となる。但し、捩りバネ３６のバネ定数が相互に異なるように設定することで、外力が加わっていない場合の回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の角度位置を必要に応じて変化させることは可能である。

当該実施形態に係る構造体ユニット３３（３５）では、図１０に示すように、隣接する構造体ユニットと連結する場合に、延長アーム３９を用いる。この延長アーム３９は、２つの回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の先端部で狭持されることで固定されるものであり、本実施形態の延長アーム３９は、四角形のパイプ状の構造を有している。このため、各回動アーム３３ｂ（３５ｂ）の先端部には、コの字状の凹部３９ｂが形成されており、このコの字状の凹部３９ｂによって両側から延長アーム３９が狭持される。但し、回動アーム３３ｂ（３５ｂ）と延長アーム３９との結合構造はこれに限定されるものではなく、さまざまな構造が採用可能である。例えば、回動アーム３３ｂ（３５ｂ）と延長アーム３９とをネジで固定するような構造であってもよい。こうすることで、ユニット本体３３ａ（３５ａ）と回動アーム３３ｂ（３５ｂ）とを固定するボルトを緩めることなく、単独で延長アーム３９の取り付けおよび取り外しが可能となる。また、延長アーム３９を用いる場合には、種々の長さの延長アームに交換することが可能となり、組み立てられるユニット組立体の大きさを自由に変更することが可能である。また、延長アーム３９の長さを個別に変えることで、ユニット組立体に対して種々の形状変化を与えることが可能となる。また、それぞれのアームの長さを相互に変えることで、ユニット全体の動きに変化を与えることも可能である。

図１２は、図９〜図１１に示す構造体ユニット３３，３５を複数個連結してなるユニット組立体である。各構造体ユニット３３，３５の回動アーム３３ｂ，３５ｂは、隣接する回動アーム同士が１２０°のなす角を形成するように位置している。このため、基本的には図６で開示した形状と同様の形状となっている。但し、図１２では、図６との比較では、一部の構造体ユニット３３，３５のみ表示している。当該構造体ユニットで球のような形状を形成した場合には、ゴムボールのように反発特性が生じる。すなわち、すべてのアーム部材３３ｂ（３５ｂ）に同じバネ定数の捩りバネを設置することで、ユニット組立体は球のような形状となり、床に落とした場合に一旦変形しても、捩りバネの弾性力によって元の形状に戻ろうとするために、ゴムボールのように弾むことになる。

図１３は、第３の実施形態であって、図１２に開示した構造体ユニット３３，３５と構造がほぼ等しい構造体ユニット４３，４５を２０組用いて、直方体形状を形成できるようにしたユニット組立体４１の例である。但し、図においてはユニット組立体４１を折り畳んだ状態が示されている。この状態は、上記した図３に対応する折り畳み状態である。尚、当該実施形態のアーム部材４３ｂ，４５ｂは、回動アームと延長アームに分かれているものではなく、１つの部材となっている。具体的には、アーム部材４３ｂ，４５ｂは金属パイプからなり、一端部を平面状に潰すと共に他端部も平面状に潰されている。しかしながら、平面状に潰す方向は相互に９０°捩れた方向となっている。そして、アーム部材４３ｂ，４５ｂの両端部に貫通穴（図示略）が開けられ、ユニット本体４３ａ，４５ａに対して回動可能となっている。また、各アーム部材４３ｂ，４５ｂには捩りバネが設置されており、外力が加わっていない場合いは、ユニット本体４３ａ，４５ａに対して所定の方向を向くようになっている。但し、図１３においては折り畳まれた状態であるため、隣接する各アーム部材がなす角は必ずしも１２０°とはなっていない。

図２２は、図１３に開示したユニット組立体４１を球状にしたものを示す写真である。ここで、ユニット本体４３ａには、２本のアーム部材４３ｂ，４５ｂが連結されている。図２２（Ｂ）は、ユニット本体４３ａとアーム部材４３ｂ、４５ｂの拡大写真である。また、図２２（Ｃ）は、ユニット本体４３ａ内に設置されている捩じりバネを示す写真である。これらの図に示すように、２本のアーム部材４３ｂ，４５ｂに挟まれた捩じりバネＸは、略直線に近い形状となっており、一方で、アーム部材４３ｂ，４５ｂに挟まれていない２つの捩じりバネＹは、略直角に近い形状となっている。このため、これらの捩じりバネＸ，Ｙがユニット本体４３ａ内に設置されて、何らの外力も加わっていない場合には、２本のアーム部材４３ｂ、４５ｂが略直線状となる。換言すると、２本のアーム部材４３ｂ、４５ｂ間の角度は、１８０°に近い角度になるはずである。

しかしながら、実際にはアーム部材４３ｂ、４５ｂには、隣接するユニット本体から外力が加わるため、１２０°より大きく１８０°よりも小さい角度で釣り合うことになる。したがって、捩じりバネＸは、本来の形状よりも角度が小さく捩じられるため、その反射的作用として、２本のアーム部材４３ｂ、４５ｂ間の角度を広げようとする弾性力を発揮する。一方、捩じりバネＹは、初期形状が略直角となっており、アーム部材４３ｂ、４５ｂに対しては、弾性力をほとんど及ぼさないか、或いは３本目のアーム部材が係合されていると仮想した場合には、アーム部材間の角度を狭める方向に弾勢力を付与することとなる。なお、３本のアーム部材が係合されているユニット本体の場合には、全て同じ捩じりバネ（バネ定数が３つとも同じ）を設置するようにしている。

以上のように、本のアーム部材しか係合されていないユニット本体と、３本のアーム部材が係合されているユニット本体では、捩じりバネの組み合わせを変化させている。これは、それぞれのユニット本体に加わる外力が相互に異なるために、それの均衡を図るためである。こうすることで、例えば、より球に近い形状に維持することが可能となる。

図１４は、第４の実施形態であって、基本的な構造は図１３のユニット組立体４１と類似している。しかしながら、当該実施形態では、アーム部材５３ｂ、５５ｂとして板状部材を用い、両端部が相互に９０°捩れた状態になるように成形されている。特に、長手方向の全体に渡ってほぼ均等に捩れている。そして、両端部には貫通穴（図示略）が形成されており、ユニット本体５３ａ，５５ａに対してネジで取り付けられている。このネジは、アーム部材５３ｂ、５５ｂがユニット本体５３ａ、５５ａに対して回動できる程度の締結力となっているため、ユニット組立体５１に外力を加えることで、さまざまな形状に変化するこができる。特に、ネジの締結力を調整することで、外力の大きさに対する変形割合を変化させることも可能であり、場合によってはネジによって強力な締結力を付与し、全く変形しない形状にすることも可能である。

図１５は、図１４に開示したアーム部材５３ｂ，５５ｂに類似するアーム部材５３ｂｂ，５５ｂｂを模式的に示した図である。このアーム部材５６も板状の部材から形成されており、両端部に貫通穴５８が形成されている。図１４のアーム部材５３ｂ，５５ｂと異なる点は、アーム部材５３ｂｂ，５５ｂｂの長手方向の略中央部付近で９０°捩れている点のみである。

図１６は、図１５に開示されたアーム部材５３ｂｂ，５５ｂｂを構造体ユニットとして用いて、これを２４本連結して直方体を形成した図である。各構造体ユニット５３ｂｂ，５５ｂｂ同士は回動軸によって連結されており、回動軸には回動に対して所定の抵抗力が付与されているため、外力が加えられていない状態では、一定の形状を保持することが可能である。また、本実施形態では、各構造体ユニット５３ｂｂ，５５ｂｂは一軸の回動軸で連結されている。このため、一方の構造体ユニット５３ｂｂに対して、他方の構造体ユニット５５ｂｂが回動軸を中心として１回転することも可能である。このような構造を持ったユニット組立体では、直方体を裏返すような変形も可能となる。

上記構造体ユニット５３ｂｂ，５５ｂｂは金属で構成されており、回動軸に大きな抵抗力を付与することで、大きな外力に対しても変形しにくいユニット組立体を形成することが可能である。具体的には、家具などの用途に適用することが可能である。その際、回動軸の抵抗力だけで形状を維持するのではなく、構造体ユニット５３ｂｂ，５５ｂｂ間に布地などを固定することで、この布地の強度によってユニット組立体の形状を維持させるようにしてもよい。具体例でいえば、キャンバス地を用いた椅子などへの応用である。

図１７〜図２１は、第５の実施形態であって、図１４〜図１６に開示された構造体ユニットよりも長い構造体ユニット６３，６５を用いて、ユニット組立体６１としてテント用のフレームを形成した例を示す図である。図１７は、各構造体ユニット６３，６５のなす角が略１２０°となるような状態を示す図であり、図６や図１４に対応する形状である。図１８は、図１７の状態から上下方向に折り畳んだ状態のユニット組立体６１を示す図である。この図に示すように、ユニット組立体６１は、高さがほぼゼロとなるような状態に折り畳むことができる。このとき、ユニット組立体６１の平面形状は略正方形となっている。

次に、図１９は、図１８の状態から半分に折り畳んで平面形状が略コの字状となった状態を示している。更に、図２０は、コの字状に折り畳まれたユニット組立体６１を半分に折り畳んで略Ｌ字状になった状態を示す図である。そして最後に、Ｌ字状になったユニット組立体６１を半分に折り畳むことで、図２１に示すように略棒状にすることが可能である。

このように、９０°捩れた構造体ユニット６３，６５を用いることで、大きな立体空間を形成できるユニット組立体６１を形成できると同時に、構造体ユニット６３，６５同士を取り外すことなく単に折り畳んでゆくことで、非常にコンパクトにすることが可能となる。

上述のような構成を背景として、本願発明は様々な用途に応用することが可能である。椅子への応用については、既に簡単に説明したが、ここで、より具体的に説明する。以下の説明では、２０個の構造体ユニットを用いた構造体ユニットを基本形態と考えている。そして、例えば、１）「平面に畳まれた状態」←→「立体に開かれた状態」の可変形状の特徴を用いることによる折りたたみ椅子への応用、２）構造体ユニットのユニット本体にバネを組み込んで反力をもたせることで、クッション性を持たせること、３）構造体ユニットを連ね座面と背もたれの形状を作り、各部位で異なるバネ特性の複数のバネを組込むことで、３次元的に自由に動く柔らかい椅子を実現できる。

上述した１）「立体に開かれた状態」で保持する為には、構造体ユニットに固定構造を設ける必要がある。最低でも線対称で２箇所の構造体ユニットに固定構造の仕組みを設ける。固定構造としては、例えば、ラチェット機構を用いた場合、座面の高さ調節が可能で、ワンタッチのロックとリリースにより状態を変更可能である。また、各構造体ユニット毎にユニット本体でアーム部材の角度を固定するボタンを設けた場合、状態変更には手間がかかるが、自由な形状で固定が可能である。更には、テンションによる固定構造を用いることも考えられる。ただし、ユニット組立体の２０個の構造体ユニットの全てに固定構造を設けるかどうかは、底面・座面部を平面にするかどうかでも変わる。また、汎用的な考え方として以下のことが考えられる。また、ユニット組立体としての椅子同士を左右に連結してテーブルにすることも可能で、上下に連結可能にすることで階段のような使い方も考えられる。

人が座る際の荷重を分散するよう各ジョイントのバネ設定を行うことも考えられる。これは図２２に示したが、構造体ユニット毎に取り付けるバネ定数の関係を変化させるのである。具体的には、ユニット構造体の全体でクッション性を持たせるために、捩じりバネＸは外に開く力、捩じりバネＹは内に閉じる力で全体の均衡をとるようになっている。ただし、この均衡をとることは一例であって、バネ定数は用途に応じて様々に調整可能である。より多くの構造体ユニットを連ねた場合では、それぞれバネ定数の関係に変化は生まれる。だが、基本的には回動アームが２つのジョイントにおいて、バネ定数が相互に異なる捩じりバネを用いている。また、ユニット構造体を構成する際に、構造体ユニット数を増やし且つ１つの構造体ユニットの大きさを小さく設定することで、各構造体ユニットに加わる荷重を少なくすることもできる。加えて、バネ定数の関係を基本に、各部位での荷重の加わり方を考慮しバネの組み込み方をかえることで、金属材料で構成された椅子でも上下左右に柔らかい質感を与えることが可能である。

次に、コンパクトになるボールへの応用について説明する。構造体ユニットにバネを組み込むことで、空気を使用しない ボールに応用することが可能である。本願発明を適用することで、折り畳みが可能になり、結果として、運搬時の収納が容易になり体積を低減できる。ただし、畳んだ状態で固定しておくロック機構・もしくは固定部材を用いる必要がある。また、同じ形状で様々な跳ね方をするボールを実現することが可能となり、その結果、複数種類のボールの製造に関して製造工程の一元化が実現できる。更に、組み合わせるユニット構造体の数を種々調整することで、地面などで跳ね返る際の接触点の数を調整することが可能で、弾み方を変化させることができる。

具体的には、弾ませたい力に合わせたバネ定数の関係を設定する。バネ定数の設定に関しては、図２２で説明したものと同様の考え方が利用できる。また、材料をプラスチックにすることで、軽量化や組み付けが容易になる。

次に、内部空間を微調整できるテントへの応用について説明する。すなわち、収納・組立が容易で、空間や形状が変形可能なテントである。テントを構成する場合には、最低限２０個のユニット本体と、２４本のアーム部材と、フライシート・インナーシートが必要である。そして、ユニット本体とアーム部材との間はテントの形状を維持するために、固定構造が必要である。図１３や図２２の構造体ユニットを用いる場合であれば、構造体ユニットとアーム部材を係合するためのネジ固定部をトルクヒンジにすることで可能となる。また、各アーム部材がユニット本体に対して回動し、テント形状を調整することができる。求められる強度に応じて、ネジ締結構造を持つ構造体ユニット用いることも可能である。テントの生地は、部分的にストレッチ素材を用いることで、居住空間の変化に合わせて伸縮可能にする。更に、本願発明のユニット組立体を適用すれば、アーム部材の長さを変えることでテント自体の大きさ・形を様々に変化させることが可能であり、また、構造体ユニットをより多く繋げて、テント自体を大きくすることも可能である。これらの特性により、従来のテントと比較すると、居住空間の確保に優れ（垂直方向の空間の確保）、構造体ユニットによる展開が可能である。また、実際のキャンプなどの場面において、一人一人が自分用のユニット組立体を持参した場合でも、それらを組み合わせることで、大きなテントを組み上げることができる。また、ユニット組立体同市を連結をしていくことで、好みの大きさのテントにすることも可能である。

以上の他、形状が自由に変化する特性を利用して、認知・動きへの興味を利用した玩具にも応用可能である。

上記したように、本発明は玩具、家具、テント用フレーム、玩具などの用途に利用可能である。その他、容易に変形する特性を生かして、自動車用のバックミラーなどへの応用も可能である。その他、ヘルメットや自動車のエンジンと被駆動機構とを連結するためのカップリングなどへの応用も可能である。加えて、風力発電装置における風を受ける部分や、更にはイヤホン、スピーカーなどにも利用可能である。

Claims (16)

1. 少なくとも２組の構造体ユニットが連結されてなるユニット組立体であって、
   各構造体ユニットの少なくとも一部分が一端部において第１の回動面に沿って回動できる構造とされており、且つ前記構造体ユニットの他端部に連結される他の構造体ユニットの少なくとも一部分が第２の回動面に沿って回動できる構造とされており、
   前記第１の回動面と第２の回動面とは相互に９０°捩れた関係となっていることを特徴とするユニット組立体。
2. 前記構造体ユニットは、その両端部が相互に９０°捩れた板状部材であることを特徴とする請求項１に記載のユニット組立体。
3. 前記構造体ユニットは、２つのユニット本体と、これら各ユニット本体の間に回動可能に狭持されているアーム部材とからなることを特徴とする請求項１に記載のユニット組立体。
4. 前記アーム部材は、隣接する２つの構造体ユニットで供用されることを特徴とする請求項３に記載のユニット組立体。
5. 前記アーム部材は、前記ユニット本体に対して回動する回動アームと、この回動アームに取り付けられて隣接する他の構造体ユニットの回動アームと連結される延長アームとからなる請求項４に記載のユニット組立体。
6. 前記延長アームは、長さの異なるものに取り換え可能であることを特徴とする請求項５に記載のユニット組立体。
7. 前記ユニット本体には３つのアーム部材が取り付けられており、各アーム部材の回動中心が正三角形の各頂点に相当する位置に配置されていることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載のユニット構造体。
8. 前記アーム部材の各回動中心間の距離は、当該アーム部材の幅もしくは太さよりも離れていることを特徴とする請求項７に記載のユニット構造体。
9. 隣接する前記各構造体ユニット間の回動には、摩擦力によって抵抗力が付与されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のユニット組立体。
10. 隣接する前記各構造体ユニット間の回動には、バネ弾性力によって抵抗力が付与されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のユニット組立体。
11. 前記３つのアーム部材は、前記バネ弾性力によって前記回動面において相互に１２０°離れた位置を初期位置としていることを特徴とする請求項１０に記載のユニット組立体。
12. 前記バネ弾性力は、３つのアーム部材のうち少なくとも２つの間で異なる大きさを有することを特徴とする請求項１１に記載のユニット組立体。
13. 前記構造体ユニットが２０組設けられて直方体を形成することを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載のユニット組立体。
14. 請求項１〜１３の何れか一項に記載のユニット組立体を用いたことを特徴とする玩具。
15. 請求項１〜１３の何れか一項に記載のユニット組立体を用いたことを特徴とするテント用フレーム。
16. 請求項１〜１３の何れか一項に記載のユニット組立体を用いたことを特徴とする家具。