JP2020199568A - 伸縮アーム、形状可変枠体および形状可変立体構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】伸長状態での剛性を高めることのできる伸縮アーム、形状可変枠体および形状可変立体構造物を提供する。【解決手段】伸縮アームは、クロスユニットの複数個を一方向に連ね、隣接するクロスユニットの端部同士を両端連結軸を介して回動可能に連結したものである。各クロスユニットは、第１および第２の剛性部材をＸ字状に交差させ、その交差部を中央連結軸を介して回動可能に連結して形成される。伸縮アームには、伸縮アームの伸長動作に伴って互いに近づき、伸縮アームが所定の伸長長さになったときに互いに嵌合する係合凸部と係合凹部とが設けられている。【選択図】図１

Description

この発明は、伸縮自在な伸縮アームに関し、特にＸ状に交差したクロスユニットの複数
個を一方向に連ねて互いに対して回動可能に連結した伸縮アームに関するものである。この発明はさらに、伸縮アームを利用した形状可変枠体および形状可変立体構造物に関するものである。

本件出願と同一の出願人は、先に、特開２０１４−１５９０７０号公報において、２個の剛性部材をＸ状に交差させたクロスユニットを線状に複数個連ねて直線状または曲線状に伸縮動作を行う伸縮アームを提案した。

特開２０１４−１５９０７０号公報

伸縮アームは、縮小状態ではその嵩張りが小さいので持ち運びや収納に便利である。他方、伸縮アームをパーティション、家具、建築構造物等に利用する場合には、伸縮アームは伸長状態とされ、大きな空間の隔壁部となる。また、複数の伸縮アームを用いることにより、形状可変枠体や形状可変立体構造物を作ることもできる。

伸縮アームを上記のような用途に使用する場合には、伸長状態での伸縮アームの剛性を高めることが必要である。

本発明の目的は、伸長状態での剛性を高めることのできる伸縮アーム、形状可変枠体および形状可変立体構造物を提供することである。

この発明に従った伸縮アームは、第１および第２の剛性部材をＸ字状に交差させ、その交差部を中央連結軸を介して回動可能に連結してクロスユニットを形成し、このクロスユニットの複数個を一方向に連ね、隣接するクロスユニットの端部同士を両端連結軸を介して回動可能に連結したものである。本発明の特徴は、伸縮アームの伸長動作に伴って互いに近づき、伸縮アームが所定の伸長長さになったときに互いに嵌合する係合凸部と係合凹部とを設けたことを特徴とする。

一つの実施形態に係る伸縮アームでは、クロスユニットは、隣接して位置する第１クロスユニットおよび第２クロスユニットを含み、係合凸部は、第１クロスユニットの第１の剛性部材の一方端部に設けられ、係合凹部は、第２クロスユニットの第１の剛性部材の他方端部に設けられている。

他の実施形態に係る伸縮アームでは、係合凸部は第１剛性部材に設けられ、係合凹部は第２剛性部材に設けられている。この実施形態において、例えば、係合凸部は第１剛性部材の一方端部に設けられ、係合凹部は第２剛性部材の一方端部に設けられている。

本発明に従った形状可変枠体は、上記のいずれかに記載の伸縮アームの始端と終端とを両端連結軸を介して回動可能に連結したものである。

一つの実施形態に係る形状可変枠体の伸縮アームは、平行な位置関係に配置されて直線状に伸縮動作を行う第１および第２の直線状アームと、伸長状態で逆向きの１８０度の半円形となる第１および第２の半円状アームとを備える。形状可変枠体は、第１直線状アーム、第１半円状アーム、第２直線状アームおよび第２半円状アームの順に並べ、隣接するアームを回動可能に連結してトラック形状の枠体としたものである。

本発明に従った形状可変立体構造物は、上記のいずれかに記載の形状可変枠体を上下方向に間隔をあけて配置し、それらを縦方向連結部材を介して接続したものである。

形状可変立体構造物の一実施形態は、形状可変立体構造物の外周部または内周部を隙間なく閉鎖する閉鎖部材を備える。

本発明に係る伸縮アームによれば、伸縮アームの伸長状態において、係合凸部と係合凹部とが嵌合して近接して位置する２つの部材の位置関係をしっかりと固定するので、伸縮アームの伸長状態での剛性を高めることができる。このような伸縮アームを用いた形状可変枠体および形状可変立体構造物であれば、拡張状態での形状を安定して維持することができる。

本発明の一実施形態に係る伸縮アームを示す正面図である。 図１に示した伸縮アームを下方から見た斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る伸縮アームのクロスユニットを示す正面図である。 図３に示したクロスユニットを下方から見た斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る伸縮アームのクロスユニットを示す正面図である。 図５に示したクロスユニットを下方から見た斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る伸縮アームのクロスユニットを示す正面図である。 図７に示したクロスユニットを下方から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る形状可変枠体の正面図である。 図９中のＡ部分を拡大して示す図である。 図９中のＢ部分を拡大して示す図である。 本発明の一実施形態に係る形状可変立体構造物の斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る形状可変立体構造物を拡張させた状態の斜視図である。 図１３に示した形状可変立体構造物を収縮させた状態の正面図である。

本発明に係る伸縮アームの実施形態、形状可変枠体の実施形態および形状可変立体構造物の実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において同一の機能を有する要素に対しては同一の参照番号を付している。

[図１〜図２に示す実施形態]
伸縮アームは、複数のクロスリンクを直線状または曲線状に連結したものであり、長さ方向に沿って伸長可能および収縮可能である。図１および図２は、連結された２個のクロスユニット１０Ａ，１０Ｂを示している。

各クロスユニット１０Ａ，１０Ｂは、第１剛性部材１１および第２剛性部材１２をＸ字状に交差させ、その交差部を中央連結軸１３を介して回動可能に連結したものである。伸縮アームは、クロスユニット１０Ａ，１０Ｂの複数個を一方向に連ね、隣接するクロスユニットの端部同士を上方および下方に位置する両端連結軸１４ａ，１４ｂを介して回動可能に連結したものである。図示した例では、２個のクロスユニット１０Ａ，１０Ｂを連結したものであるが、連結するクロスユニットの数に制約はない。

図１および図２に示す実施形態では、各剛性部材１１，１２は直線的に延びる形態を有している。直線的に延びる剛性部材１１，１２を用いた伸縮アームの伸縮動作は、直線状に沿ったものとなる。

図示していないが、他の実施形態として、各剛性部材が例えば幅方向に湾曲した形態で、その両端部に位置する連結軸１４ａ，１４ｂが剛性部材の中央連結軸を通る中央長手軸線から幅方向の一方側にずれたものであっても良い。このような湾曲した剛性部材を用いた伸縮アームの伸縮動作は、曲線状に沿ったものとなる。

図１および図２に示した実施形態では、伸縮アームの伸長状態での剛性を高めるために、互いに嵌合する係合凸部１５ａと係合凹部１６ａとを設けている。具体的には、第１クロスユニット１０Ａの第１剛性部材１１の一方端部（端部連結軸１４ｂが設けられている部分）に半球状の係合凸部１５ａ有する突出部材１５が固定して設けられている。また、第２クロスユニット１０Ｂの第１剛性部材１１の他方端部（端部連結軸１４ａが設けられている部分）に球面状の係合凹部１６ａを有する対向突出部材１６が固定して設けられている。

係合凸部１５ａおよび係合凹部１６ａは、対向した位置関係にあり、伸縮アームの伸長動作に伴って互いに近づき、収縮動作に伴って互いから離れる。伸縮アームが所定の伸長長さになったときに係合凸部１５ａは係合凹部１６ａ内に嵌り込み、それ以上の伸長動作を禁止する。係合凸部１５ａと係合凹部１６ａとが嵌合状態になることにより、第１クロスユニット１０Ａの一方端部と第２クロスユニット１０Ｂの他方端部との連結状態が強固なものとなる。すなわち、係合凸部１５ａと係合凹部１６ａとが嵌合することにより、伸縮アームの長手方向（図１における左右方向）への伸長動作を確実に停止することに加えて、伸縮アームを構成する各剛性部材１１，１２の厚み方向（図１において紙面に直交する方向）への位置ずれも確実に抑制する。

隣接するクロスユニットを両端連結軸１４ａ，１４ｂを介して回動可能に連結した伸縮アームでは、両端連結軸近傍での部材間のがたつきや位置ずれが生じやすい。図１に示した実施形態では、両端連結軸１４ａ，１４ｂの近傍で係合凸部１５ａと係合凹部１６ａとを嵌合させるものであるので、両端連結軸近傍での部材間のがたつきや位置ずれを効果的に抑制する。

なお、係合凸部１５ａおよび係合凹部１６ａに関しては、互いに嵌合し合うものであればどのような形状のものであっても良い。

なお、図１では図示を省略したが、第２クロスユニット１０Ｂの第１剛性部材１１の一方端部に係合凸部１５ａを有する突出部材１５を設け、図示していない第３クロスユニットの第１剛性部材の他方端部に係合凹部１６ａを有する対向突出部材１６を設けても良い。

さらに他の実施形態として、第１クロスユニット１０Ａの第１剛性部材１１の一方端部に突出部材１５を設け、第１クロスユニット１０Ａの第２剛性部材１２の一方端部に突出部材１６を設けるようにしても良い。同様に、第２クロスユニット１０Ｂの第１剛性部材１１の一方端部に突出部材１５を設け、第２クロスユニット１０Ｂの第２剛性部材１２の一方端部に突出部材１６を設けるようにしても良い。

製作上の寸法誤差や、部材間の隙間のために、係合凸部１５ａと係合凹部１６ａとが正確に嵌合しない場合もあるかもしれない。そのような場合に備えて、例えば、係合凹部１６ａの周囲にスリットや切り込み等を設けたり、係合凸部１５ａを弾性的に上下動可能に支持するようにしても良い。

［図３〜図４に示す実施形態］
図３および図４に示す実施形態が図１および図２に示す実施形態と異なっているのは、互いに嵌合する係止凸部と係止凹部の形態及び位置である。図３および図４に示すように、Ｌ字状部材１７が第２剛性部材１２の側面に設けられている。このＬ字状部材１７は、伸縮アームが所定の長さになったときに、第１剛性部材１１の下方が端面を嵌め入れるものである。

第１剛性部材１１をＬ字状部材１７内に嵌め入れた状態では、Ｌ字状部材１７の底壁部の上面と第１剛性部材１１の下端面とが面接触し、Ｌ字状部材１７の立壁部の内面と第１剛性部材１１の外側側面とが面接触する。したがって、この嵌合状態では、伸縮アームの長手方向（図３における左右方向）への伸長動作を確実に停止することに加えて、伸縮アームを構成する各剛性部材１１，１２の厚み方向（図３において紙面に直交する方向）への位置ずれも確実に抑制する。

図３および図４に示す実施形態におけるＬ字状部材１７は係合凹部として機能し、このＬ字状部材１７に嵌る第１剛性部材１１の厚み部分が係合凸部として機能する。

［図５〜図６に示す実施形態］
図５および図６に示す実施形態では、第１剛性部材１１の側面に長手方向軸線に対して傾斜した方向に延びる突条１８が設けられている。それに対応して、第１剛性部材１１の側面に対面する第２剛性部材１２の側面の下縁部に溝１９が設けられている。伸縮アームが伸長して所定の長さになったときに、第１剛性部材１１の突条１８が第２剛性部材１２の溝１９内に嵌って伸縮アームの伸長状態の剛性を高める。

図５および図６に示す実施形態における突条１８は係合凸部として機能し、溝１９は係合凹部として機能する。

［図７〜図８に示す実施形態］
図７および図８に示す実施形態では、第１剛性部材１１の側面にＬ字形状の係合凸部１８ａを設け、第２剛性部材１２の底面（幅方向の端面）１２ａに係合凸部１８ａを嵌め入れる係合凹部１９ａを設けている。この実施形態によれば、係合凸部１５ａと係合凹部１６ａとが嵌合することにより、伸縮アームの長手方向（図１における左右方向）への伸長動作を確実に停止することに加えて、伸縮アームを構成する各剛性部材１１，１２の厚み方向（図１において紙面に直交する方向）への位置ずれも確実に抑制する。

［図９〜図１１に示す実施形態］
図９〜図１１は、この発明の一実施形態に係る形状可変枠体を示す正面図である。形状可変枠体２０は、複数のクロスユニットを線状に連結して、その始端と終端とを両端連結軸を介して回動可能に連結したものである。伸縮アームの伸長動作に応じて枠体の形状は拡張し、伸縮アームの収縮動作に応じて枠体の形状は縮小する。

図示した実施形態では、形状可変枠体２０を形成する伸縮アームは、平行な位置関係に配置されて直線状に伸縮動作を行う第１および第２の直線状アーム２１，２２と、曲線状に伸縮動作を行い伸長状態で逆向きの１８０度の半円形となる第１および第２の半円状アーム２３，２４とを備える。形状可変枠体２０は、第１直線状アーム２１、第１半円状アーム２３、第２直線状アーム２２および第２半円状アーム２４を順に並べて、隣接するアームを回動可能に連結してトラック形状の枠体にしたものである。

直線状アーム２１，２２の一方端に位置する両端連結軸１４ａおよび１４ｂを結ぶ線は、直線状アーム２１，２２の長手方向軸線に対して直交する。同様に、直線状アーム２１，２２の他方端に位置する両端連結軸１４ａおよび１４ｂを結ぶ線は、直線状アーム２１，２２の長手方向軸線に対して直交する。半円状アーム２３，２４は１８０度の半円形であるので、その一方端に位置する両端連結軸を結ぶ線およびその他方端に位置する両端連結軸を結ぶ線は、半円形の始端および終端における接線に対して直交し、円の中心を通る直径線となる。したがって、直線状アーム２１，２２と半円状アーム２３，２４とを共通の両端連結軸を介して回動可能に連結することができる。

図１０は、図９中のＡ部分（第２直線状アーム２２の一部）を拡大して示す図である。図示するように、第１剛性部材１１および第２剛性部材１２は直線状の部材であり、第１クロスユニット１０Ａの第１剛性部材１１の一方端部に係合凸部を有する突出部材１５が設けられ、第２クロスユニット１０Ｂの第１剛性部材１１の他方端部に係止凹部を有する対向突出部材１６が設けられている。

図１１は、図９中のＢ部分（第１直線状アーム２１と第１半円状アーム２３との連結部分）を拡大して示す図である。図示するように、半円状アーム２３のクロスユニットを構成する第１および第２剛性部材１１ａ，１２ａは幅方向に湾曲した形態を有している。したがって、半円状アームの伸縮動作は半円の軌道に沿って行われる。半円状アーム２３の第１および第２剛性部材１１ａ，１２ａにも、係止凸部を有する突出部材１５および係止凹部を有する対向突出部材１６が設けられている。

図９〜図１１に示した形状可変枠体２０はトラック形状を有するものであったが、他の形態として、３個の直線状アームと１個の半円状アームとによって枠体を形成するようにしても良い。隣接する直線状アームは、例えば屈曲した形状のコーナー部材を介して回動可能に連結される。

［図１２に示す実施形態］
本発明に係る形状可変立体構造物は、本発明に係る形状可変枠体の２個を上下方向に間隔をあけて配置し、それらを縦方向連結部材を介して接続したものである。図１２に示す形状可変立体構造物３０は、図９〜１１に示した形状可変枠体２０の２個を縦方向連結部材を介して連結したものである。縦方向連結部材は、上下に位置する中央連結軸１３を連結したものであっても良いし、上下に位置する両端連結軸１４ａ，１４ｂを連結したものであっても良い。

形状可変立体構造物３０は、伸縮アームの伸長動作に伴ってその立体形状が拡張し、伸縮アームの収縮動作に伴ってその立体形状が縮小する。縦方向連結部材が一定長さのものであれば、立体形状の高さは常に一定である。他方、縦方向連結部材が長さ可変のものであれば、伸縮アームの伸縮動作に伴って立体形状の高さを可変にすることもできる。

図１２に示した形状可変立体構造物３０は、立体構造物の外周部または内周部を隙間なく閉鎖する閉鎖部材３１を備えている。図示するように、閉鎖部材３１は、上下に位置する両端連結軸１４ａ，１４ｂを連結する縦方向連結部材に接続された複数のパネルを備える。各パネルの周方向両側縁部は隣接する縦方向連結部材に接続されている。具体的には、各パネルの一方側縁部は、枠体の内側に位置する縦方向連結部材に接続され、各パネルの他方側縁部は、枠体の外側に位置する縦方向連結部材に接続されている。したがって、各パネルを連続的に連ねて形成した閉鎖部材３１は、枠体（形状可変立体構造物）の外周または内周に沿ったジグザグ状の形態となる。

図１２に示した形状可変立体構造物３０であれば、閉鎖部材３１は、伸縮アームの伸長状態や収縮状態に拘わらず、常に内部空間と外部空間との間を閉鎖するので、内部空間への風や埃等の侵入を効果的に防ぐことができる。

［図１３〜図１４に示す実施形態］
図１３および図１４に示す形状可変立体構造物４０は、閉鎖部材を除いて、図１２に示した実施形態と同じ構造を備える。

図１３および図１４に示した形状可変立体構造物４０の閉鎖部材は、立体構造物の外周部を閉鎖する外側閉鎖部材４１と、立体構造物の内周部を閉鎖する内側閉鎖部材４２とを備える。外側閉鎖部材４１および内側閉鎖部材４２は、中央屈曲軸４３を外側に突出させた屈曲パネルを周方向に連ねたものである。外側閉鎖部材４１の各屈曲パネルの両側縁部は、枠体の外側に隣接して位置する縦方向連結部材に接続されている。内側閉鎖部材４２の各屈曲パネルの両側縁部は、枠体の内側に隣接して位置する縦方向連結部材に接続されている。

図１４に示すように、形状可変立体構造物が縮小状態にあるとき、外側閉鎖部材４１および内側閉鎖部材４２は周方向にジグザグ状の形態を呈する。他方、図１３に示すように、形状可変立体構造物が所定の拡張状態になると、外側閉鎖部材４１および内側閉鎖部材４２は、ほぼ滑らかな平面および曲面を呈するようになる。

図１３および図１４に示した形状可変立体構造物４０によれば、図１２に示した実施形態と同様に、閉鎖部材４１，４２は、伸縮アームの伸長状態や収縮状態に拘わらず、常に内部空間と外部空間との間を閉鎖することができる。

以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態を説明したが、この発明は、図示
した実施形態に限定されるものではない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の
範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変更を加えることが可能
である。

本発明に係る伸縮アーム、形状可変枠体および形状可変立体構造物は、パーティション、容器、建築構造物、展示物、パビリオン、遊戯具、組み立て玩具、飾り物、オブジェ、家具、車の荷台、ペット等の動物舎、ロボットのボディ、水槽、プール、トイレボックス、更衣ボックス、シャワー室、地上建造物、地中建造物、水中建造物、空中建造物、簡易集合住宅、倉庫、野菜工場、テント、動植物園等、多くの用途に利用され得る。

１０Ａ 第１クロスユニット、１０Ｂ 第２クロスユニット、１１ 第１剛性部材、１２ 第２剛性部材、１２ａ 底面（幅方向端面）、１３ 中央連結軸、１４ａ，１４ｂ 両端連結軸、１５ 突出部材、１５ａ 係合凸部、１６ 対向突出部、１６ａ 係合凹部、１７ Ｌ字状部材、１８ 突条、１８ａ 係合凸部、１９ 溝、１９ａ 係合凹部、２０ 形状可変枠体、２１ 第１直線状アーム、２２ 第２直線状アーム、２３ 第１半円状アーム、２４ 第２半円状アーム、３０ 形状可変立体構造物、３１ 閉鎖部材、４０ 形状可変立体構造物、４１ 外側閉鎖部材、４２ 内側閉鎖部材、４３ 中央屈曲軸。

Claims (8)

1. 第１および第２の剛性部材をＸ字状に交差させ、その交差部を中央連結軸を介して回動可能に連結してクロスユニットを形成し、このクロスユニットの複数個を一方向に連ね、隣接するクロスユニットの端部同士を両端連結軸を介して回動可能に連結した伸縮アームにおいて、
   前記伸縮アームの伸長動作に伴って互いに近づき、伸縮アームが所定の伸長長さになったときに互いに嵌合する係合凸部と係合凹部とを設けたことを特徴とする、伸縮アーム。
2. 前記クロスユニットは、隣接して位置する第１クロスユニットおよび第２クロスユニットを含み、
   前記係合凸部は、前記第１クロスユニットの第１の剛性部材の一方端部に設けられ、前記係合凹部は、前記第２クロスユニットの第１の剛性部材の他方端部に設けられている、請求項１に記載の伸縮アーム。
3. 前記係合凸部は、前記第１の剛性部材に設けられ、前記係合凹部は、前記第２の剛性部材に設けられている、請求項１に記載の伸縮アーム。
4. 前記係合凸部は、前記第１の剛性部材の一方端部に設けられ、前記係合凹部は、前記第２の剛性部材の一方端部に設けられている、請求項３に記載の伸縮アーム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の伸縮アームの始端と終端とを前記両端連結軸を介して回動可能に連結した、形状可変枠体。
6. 前記伸縮アームは、平行な位置関係に配置されて直線状に伸縮動作を行う第１および第２の直線状アームと、曲線状に伸縮動作を行い伸長状態で逆向きの１８０度の半円形となる第１および第２の半円状アームとを備え、
   前記第１直線状アーム、第１半円状アーム、第２直線状アームおよび第２半円状アームの順に並べ、隣接する前記アームを回動可能に連結してトラック形状の枠体とした、請求項５に記載の形状可変枠体。
7. 請求項５または６に記載の形状可変枠体を上下方向に間隔をあけて配置し、それらを縦方向連結部材を介して接続した形状可変立体構造物。
8. 前記形状可変立体構造物の外周部または内周部を隙間なく閉鎖する閉鎖部材を備える、請求項７に記載の形状可変立体構造物。

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