JP2022090711A

JP2022090711A - 回転構造

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Publication number: JP2022090711A
Application number: JP2020203164A
Authority: JP
Inventors: 俊治村井; Shunji Murai
Original assignee: JAPAN EARTHQUAKE SCIENCE EXPLORATION AGENCY
Current assignee: JAPAN EARTHQUAKE SCIENCE EXPLORATION AGENCY
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2040-12-08
Also published as: JP6894564B1

Abstract

【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち球面を利用することによって回転可能な状態で回転体を固定体に連結することができる回転連結装置と、これを用いた回転構造を提供することである。
【解決手段】本願発明の回転連結装置は、固定体と回転体の間に設置することで回転体が固定体に対して回転可能となる連結装置であって、一部（あるいは全部）が球面である球面部材と、この球面部材の一部を収容する収容体を備えたものである。収容体を固定体に固定するとともに球面部材の一部を収容体に収容すると、球面部材の球面部分が固定体（あるいは収容体）と１の接点で接触しつつ、この球面部材に連結された回転体が固定体に対して回転する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、物の回転機構に関するものであり、より具体的には、球面を有する部材を介して固定体と回転体を連結することによって、回転体が固定体に対して回転可能となる回転連結装置、及び回転構造に関するものである。

従来、回転機構としては蝶番が広く用いられていた。例えば、家や部屋の入り口に設けられるドアは、鉛直方向に並ぶ複数の蝶番によって枠材に取り付けられ、これら蝶番を結ぶ鉛直軸を回転軸としてドアは左右に回転する。また宝石箱の蓋などは、水平方向に並ぶ複数の蝶番によって箱本体に取り付けられ、この場合は水平軸を回転軸として箱蓋は上下に回転する。

このように蝶番による回転機構は、回転方向が特定の１軸周りに限定され、任意方向に回転することができない。また、上記したドアや箱蓋の例のように、回転する物（以下、「回転体」という。）のうち回転軸側には蝶番の設置が強いられることとなり、美観を理由に回転体の回転軸側には異物を設置したくないといった要望などは蝶番を用いる限り叶えられない。

そこで発明者は、蝶番を利用しない回転機構を模索し、球体を利用した極めてシンプルな回転機構を創案した。これによれば、特定の１軸周りに限定されることなく任意方向に回転する可能性も広がり、また回転体の回転軸側をフリーにする（異物を設置しない）ことも可能となる。これまでにも球体を利用した構造に関してはいくつか提案されており、例えば特許文献１では、球体を車輪（キャスター）とするスーツケースについて提案している。

特開２０１８－５２４８４号公報

特許文献１に開示される技術は、スーツケースの車輪（キャスター）として球体を利用するものである。このように球体を車輪代わりとして利用する技術はこれまでにも多用されており、この場合、特許文献１にも示されるように球体に回転軸を取り付けた状態（特許文献１の図１のケース）で、あるいは球体表面に他の物が多点もしくは所定範囲で接触した状態（特許文献１の図４のケース）で、当該球体は回転することとなる。しかしながら、球体に回転軸を取り付けるには、当然ながら回転軸という部品が必要となるうえにこれを取り付ける手間を要し、しかもその回転方向が回転軸周りに限定されることから任意方向に回転し得る球体の性能が十分生かされないという問題も指摘できる。また、他の物が多点もしくは所定範囲で接触した状態で球体を回転させると、球体表面には広範囲に摩擦面が生じることとなり、いわば余分な摩擦力が作用した状態で球体は回転を強いられることとなる。

いずれにしても従来技術は、球体を車輪として利用する技術思想に留まり、蝶番のように、つまり回転可能に回転体を固定体に連結する手段として球体を利用する発想が提示されることはなかった。これに対して発明者は、１の接点で球体を固定体に接触させるとともに、同じく１の接点で当該球体を回転体に接触させた状態とし、これら２つの接点を結ぶ軸を回転軸として回転体を回転体させることによって、球体が例えば蝶番の機能を果たすことができることを見出した。そして、このような構成にすることによって球体は２の接点のみで他の物と接することから余分な摩擦力が作用することがなく、しかも球体を利用することから特定の１軸周りに限定されることなく任意方向に回転する可能性も広がることとなる。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することであり、すなわち球面を利用することによって回転可能な状態で回転体を固定体に連結することができる回転連結装置と、これを用いた回転構造を提供することである。

本願発明は、球面を１の接点で固定体に接触させることによって、回転体を固定体に対して回転させる、という点に着目して開発されたものであり、従来にはない発想に基づいて行われた発明である。

本願発明の回転連結装置は、固定体と回転体の間に設置することで回転体が固定体に対して回転可能となる連結装置であって、一部（あるいは全部）が球面である球面部材と、この球面部材の一部を収容する収容体を備えたものである。収容体を固定体に固定するとともに球面部材の一部を収容体に収容すると、球面部材の球面部分が固定体（あるいは収容体）と１の接点で接触しつつ、この球面部材に連結された回転体が固定体に対して回転する。

本願発明の回転連結装置は、収容体が固定側収容体と回転側収容体を含んだものとすることもできる。この固定側収容体は、固定側設置底面と固定側側壁面からなる中空の函体であって、固定側設置底面と対向する面は開口され、同様に回転側収容体は、回転側設置底面と回転側側壁面からなる中空の函体であって、回転側設置底面と対向する面は開口される。固定側設置底面を設置面として固定側収容体を固定体に固定するとともに、球面部材の一部を固定側収容体に収容すると、球面部材の球面部分が固定側設置底面と１の接点で接触する。また、固定側設置底面と回転側設置底面が略平行（平行を含む）となるように、回転側設置底面を設置面として回転側収容体を回転体に固定するとともに、球面部材の一部を回転側収容体に収容すると、球面部材の球面部分が回転側設置底面と１の接点で接触する。この状態になると、固定側設置底面の接点と回転側設置底面の接点を結ぶ軸を回転軸として、回転体が固定体に対して回転する。

本願発明の回転連結装置は、環状の収容体を備えたものとすることもできる。この場合、収容体を固定体に固定するとともに、球面部材の一部を収容体に収容すると、球面部材の球面部分が固定体と１の接点で接触しつつ、球面部材に連結された回転体が固定体に対して回転する。

本願発明の回転連結装置は、収容体が環状の固定側収容体と環状の回転側収容体を含んだものとすることもできる。この場合、固定側収容体を固定体に固定するとともに、球面部材の一部を固定側収容体に収容すると、球面部材の球面部分が固定体と１の接点で接触する。また、固定側収容体と回転側収容体が略平行（平行を含む）となるように回転側収容体を回転体に固定するとともに、球面部材の一部を回転側収容体に収容すると、球面部材の球面部分が回転体と１の接点で接触する。この状態になると、固定体の接点と回転体の接点を結ぶ軸を回転軸として、回転体が固定体に対して回転する。

本願発明の回転構造は、回転体が固定体に対して回転可能な構造であって、固定体と回転体、本願発明の回転連結装置を備えたものである。なお、回転連結装置の固定側収容体は、固定側設置底面と固定側側壁面からなる中空の函体であって、固定側設置底面と対向する面は開口され、回転連結装置の回転側収容体は、回転側設置底面と回転側側壁面からなる中空の函体であって、回転側設置底面と対向する面は開口される。また、固定側収容体は、固定側設置底面を設置面として固定体に固定され、一方の回転側収容体は、固定側設置底面と回転側設置底面が略平行（平行を含む）となるように回転側設置底面を設置面として回転体に固定される。そして、球面部材の一部が固定側収容体に収容されることで球面部材の球面部分が固定側設置底面と１の接点で接触し、球面部材の一部が回転側収容体に収容されることで球面部材の球面部分が回転側設置底面と１の接点で接触する。この状態になると、固定側設置底面の接点と回転側設置底面の接点を結ぶ軸を回転軸として、回転体が固定体に対して回転する。

本願発明の回転構造は、固定体に略四角形の開口部が設けられ、略四角形の回転体がこの開口部内に配置されたものとすることもできる。この場合、回転体のうち所定の１辺の両端に回転連結装置が設置され、回転体は当該１辺（設置された回転連結装置の間の辺）を回転軸として回転する。

本願発明の回転構造は、固定体の開口部内に配置された回転体の４隅に、それぞれ回転連結装置が設置されたものとすることもできる。ただし、これら４つの回転連結装置は、それぞれ球面部材が着脱自在となるように設置される。この場合、隣接する２個の回転連結装置を取り外すと、残された２個の回転連結装置の間の１辺を回転軸として回転体は回転する。

本願発明の回転連結装置、及び回転構造には、次のような効果がある。
（１）球面部材は、接点のみで固定体や回転体と接することから余分な摩擦力が作用することがなく、すなわち回転体は固定体に対して円滑に回転することができる。
（２）回転体が連結された球面部材を１の接点のみで固定体に接触させることによって、回転体は特定の１軸周りに限定されることなく任意方向に回転することができる。
（３）例えばドアを回転体とした場合、ドアの回転軸側に蝶番のような異物を設置する必要がなく、すなわちドアの回転軸側をフリーにする（異物を設置しない）ことができ、美観的に優れた（シンプルな）入り口を形成することができる。

本願発明の回転連結装置を模式的に示す側面図。（ａ）は球体の球面部材を模式的に示す側面図、（ｂ）は断面視が小判状となる球面部材を模式的に示す側面図。（ａ）は函体状の収容体を模式的に示す側面図、（ｂ）は函体状の収容体を備えた回転連結装置を模式的に示す側面図。（ａ）は環状の収容体を模式的に示す平面図、（ｂ）は環状の収容体を模式的に示す断面図、（ｃ）は環状の収容体を備えた回転連結装置を模式的に示す側面図。（ａ）は函体状の固定側収容体と回転側収容体を模式的に示す側面図、（ｂ）は函体状の固定側収容体と回転側収容体を備えた回転連結装置を模式的に示す側面図。（ａ）環状の固定側収容体と回転側収容体を模式的に示す側面図、（ｂ）は環状の固定側収容体と回転側収容体を備えた回転連結装置を模式的に示す側面図。（ａ）は固定体と回転体の間に所定の空間が設けられている回転構造を模式的に示す側面図、（ｂ）は固定体と回転体の間に所定の空間が設けられている回転構造を構成する回転連結装置の詳細側面図。（ａ）は固定体と回転体の間に所定の空間がない回転構造を模式的に示す側面図、（ｂ）は固定体と回転体の間に所定の空間がない回転構造を構成する回転連結装置の詳細側面図。（ａ）は４隅に回転連結装置が配置された回転構造を模式的に示す側面図、（ｂ）は右側２箇所の回転連結装置を取り外した回転構造を模式的に示す側面図、（ｃ）は左側２箇所の回転連結装置を取り外した回転構造を模式的に示す側面図。（ａ）は２つの回転体を回転可能に連結する構造を模式的に示す側面図、（ｂ）は回転可能に連結された複数の回転体を模式的に示す平面図。（ａ）は３つの球体ＳＰによって形成された収容体１２０を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は３つの球体ＳＰによって形成された収容体１２０を模式的に示す平面図。

本願発明の回転連結装置、及び回転構造の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。

１．回転連結装置
はじめに、本願発明の回転連結装置について詳しく説明する。なお、本願発明の回転構造は、本願発明の回転連結装置を備えた構造であり、したがってまずは本願発明の回転連結装置について説明し、その後に本願発明の回転構造について説明することとする。

図１は、本願発明の回転連結装置１００を模式的に示す側面図である。この図に示すように本願発明の回転連結装置１００は、球面部材１１０と収容体１２０を含んで構成され、固定体２００と回転体３００の間に設置することで回転体３００を固定体２００に対して回転可能にするものである。例えば図１では、球面部材１１０に棒状の回転体３００が取り付けられ、収容体１２０が固定体２００（この場合は固定床）に取り付けられており、そして球面部材１１０の一部が収容体１２０に収容されて、球面部材１１０は１の接点ＣＰで固定体２００と接触している。このような構成としていることから、接点ＣＰのみで固定体２００と接触しつつ球面部材１１０は任意方向に回転することができ、その結果、回転体３００も任意方向に回転することができる。このとき収容体１２０が、球面部材１１０の大きな平面移動（収容体１２０からの逸脱）を防いでいる。

本願発明の回転連結装置１００は、固定体２００が回転するための基軸となる球面部材１１０が他の物（固定体２００や回転体３００など）と広く接触することなく（具体的には、１又は２の接点ＣＰで接触した状態で）、回転することを一つの特徴としている。これにより、球面部材１１０は大きな摩擦力を受けることなく回転することができ、回転体３００も固定体２００に対して円滑に回転することができるわけである。したがって球面部材１１０は他の物とできるだけ接触しないことが望ましく、例えば図１に示す収容体１２０はその側面と球面部材１１０との間にクリアランスを設けるとよい。

図２は、球面部材１１０を模式的に示す側面図であり、（ａ）は球体の球面部材１１０を示し、（ｂ）は断面視が小判状となる球面部材１１０を示している。この図に示すように球面部材１１０は球面を有する部材であり、図１（ａ）に示すように表面の全部が球面である球体とすることもできるし、図１（ｂ）に示すように表面の一部が球面である形状のものを用いることもできる。なお、図２（ｂ）では球体から一部（図では左右の部分）を切断した球面部材１１０を示しているが、これに限らず「そろばん玉」のような形状のものを球面部材１１０とするなど、球面を有する様々な形状のものを球面部材１１０として利用することができる。また球面部材１１０は、固定体２００などと接触する際に生じる摩擦力を極力抑えるため、摩擦係数が小さい材質製（例えば、金属製やガラス製など）のものを採用するとよい。

回転連結装置１００を構成する収容体１２０は、中空の函体状のものと環状（リング状）のものを特に例示することができる。図３（ａ）はこのうち函体状の収容体１２０を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は函体状の収容体１２０を備えた回転連結装置１００を模式的に示す側面図である。図３（ａ）に示すように函体状の収容体１２０は、設置底面１２１と側壁面１２２を備えた中空の柱状であり、設置底面１２１と対向する面（図では上面）は開口されている。なお函体状の収容体１２０は、中空の柱状であれば四角柱や円柱といった形状を採用することができる。ただし収容体１２０の内径寸法は、収容した球面部材１１０との間にクリアランスが生じる程度の長さで設計するとよい。また収容体１２０は、球面部材１１０と接触する際に生じる摩擦力を極力抑えるため、摩擦係数が小さい材質製（例えば、金属製や硬質樹脂製など）のものを採用するとよい。

図３（ｂ）に示すように函体状の収容体１２０は、設置底面１２１を設置面として固定体２００に固定される。換言すれば、設置底面１２１が固定体２００の表面と接触するように、収容体１２０は固定体２００に固定される。そして球面部材１１０は、その一部（図では概ね下半分）が収容体１２０内に収容されるように配置される。これにより、収容体１２０が球面部材１１０の大きな平面移動を防ぎつつ、また球面部材１１０が接点ＣＰのみで収容体１２０（設置底面１２１）と接触した状態を維持しながら球面部材１１０（つまり回転体３００）は任意方向に回転することができる。なお、この場合は球面部材１１０が収容体１２０（設置底面１２１）と接触することになるが、固定体２００に固定されていることから収容体１２０は固定体２００の一部となっており、すなわち球面部材１１０が間接的に固定体２００と接点ＣＰのみで接触していると考えることもできる。

図４（ａ）は環状の収容体１２０を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は環状の収容体１２０を模式的に示す断面図、図４（ｃ）は環状の収容体１２０を備えた回転連結装置１００を模式的に示す側面図である。図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように環状の収容体１２０は、球面部材１１０の一部を収容するための貫通孔が設けられ、径に対して肉厚寸法が小さいものである。なおこの図に示す収容体１２０の部材断面形状は、球面部材１１０の曲率に応じた曲線を含む概ねＬ字形であるが、これに限らず円形断面や角型断面など任意形状の断面を有する収容体１２０を利用することができる。ただし収容体１２０の内径寸法（貫通孔の外径寸法）は、収容した球面部材１１０との間にクリアランスが生じる程度の長さで設計するとよい。

図４（ｃ）に示すように環状の収容体１２０は、固定体２００に固定され、そして球面部材１１０の一部が収容体１２０内に収容されるように配置される。これにより、収容体１２０が球面部材１１０の大きな平面移動を防ぎつつ、また球面部材１１０が接点ＣＰのみで固定体２００と接触した状態を維持しながら球面部材１１０（つまり回転体３００）は任意方向に回転することができる。

収容体１２０は、２つの部品、すなわち固定体２００に取り付ける収容体（以下、「固定側収容体１２０Ｆ」という。）と回転体３００に取り付ける収容体（以下、「回転側収容体１２０Ｒ」という。）による構成とすることもできる。図５（ａ）は函体状の固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒを模式的に示す側面図である。函体状の固定側収容体１２０Ｆは、図３（ａ）に示す収容体１２０と同様、設置底面（以下、「固定側設置底面１２１Ｆ」という。）と側壁面（以下、「固定側側壁面１２２Ｆ」という。）を備えた中空の柱状であり、固定側設置底面１２１Ｆと対向する面（図５では上面）は開口されている。また函体状の回転側収容体１２０Ｒも、設置底面（以下、「回転側設置底面１２１Ｒ」という。）と側壁面（以下、「回転側側壁面１２２Ｒ」という。）を備えた中空の柱状であり、回転側設置底面１２１Ｒと対向する面（図５では下面）は開口されている。

図５（ｂ）は函体状の固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒを備えた回転連結装置１００を模式的に示す側面図である。この図に示すように固定側収容体１２０Ｆは、固定側設置底面１２１Ｆを設置面として（固定側設置底面１２１Ｆが固定体２００の表面と接触するように）固定体２００に固定され、一方の回転側収容体１２０Ｒは、回転側設置底面１２１Ｒを設置面として（回転側設置底面１２１Ｒが回転体３００の表面と接触するように）回転体３００に固定される。そして球面部材１１０は、その一部（図では概ね下半分）が固定側収容体１２０Ｆ内に収容され、他の一部（図では概ね上半分）が回転側収容体１２０Ｒ内に収容されるように配置される。つまり、固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒによって形成される函体内に球面部材１１０を収容するわけである。このとき、固定側側壁面１２２Ｆの開口部側（図では上側）端部と回転側側壁面１２２Ｒの開口部側（図では下側）端部は、摩擦力が生じないようクリアランスを設けることとし、双方が接触しない配置にするとよい。

図５（ｂ）に示す構成にすることで、収容体１２０（固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒ）が球面部材１１０の大きな平面移動を防ぐことができ、また回転体３００は、球面部材１１０が２つの接点と接触した状態を維持しながら固定体２００に対して回転することができる。より詳しくは、球面部材１１０が固定側収容体１２０Ｆ（固定側設置底面１２１Ｆ）との接点（以下、「固定側接点ＣＰＦ」という。）、及び回転側収容体１２０Ｒ（回転側設置底面１２１Ｒ）との接点（以下、「回転側接点ＣＰＲ」という。）に接触しながら、固定側接点ＣＰＦと回転側接点ＣＰＲを結ぶ軸を回転軸として、回転体３００が固定体２００に対して回転可能となる。ことのとき、当然ながら回転体３００に固定された回転側収容体１２０Ｒも、固定体２００に対して回転する。

図６（ａ）は環状の固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒを模式的に示す側面図である。環状の固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒは、図４（ａ）や図４（ｂ）に示す収容体１２０と同様、球面部材１１０の一部を収容するための貫通孔が設けられ、径に対して肉厚寸法が小さいものである。なおこの図に示す固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒの部材断面形状は、円形とされている。

図６（ｂ）は環状の固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒを備えた回転連結装置１００を模式的に示す側面図である。この図に示すように固定側収容体１２０Ｆは、固定体２００に固定され、一方の回転側収容体１２０Ｒは、回転体３００に固定される。そして球面部材１１０は、その一部（図では下側の一部）が固定側収容体１２０Ｆ内に収容され、他の一部（図では上側の一部）が回転側収容体１２０Ｒ内に収容されるように配置される。このような構成にすることで、収容体１２０（固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒ）が球面部材１１０の大きな平面移動を防ぐことができ、また回転体３００は、球面部材１１０が２つの接点と接触した状態を維持しながら固定体２００に対して回転することができる。より詳しくは、球面部材１１０が固定側接点ＣＰＦと回転側接点ＣＰＲに接触しながら、固定側接点ＣＰＦと回転側接点ＣＰＲを結ぶ軸を回転軸として、回転体３００が固定体２００に対して回転可能となる。ことのとき、当然ながら回転体３００に固定された回転側収容体１２０Ｒも、固定体２００に対して回転する。

２．回転構造
続いて、本願発明の回転構造ついて詳しく説明する。なお、本願発明の回転構造は、ここまで説明した回転連結装置１００を備えた構造であり、したがって回転連結装置１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の回転構造に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「１．回転連結装置」で説明したものと同様である。

本願発明の回転構造は、図７に示すように家や部屋の入り口に設けられる扉構造として利用することができる。この場合、扉枠である固定体２００には略四角形の開口部が設けられ、また扉である略四角形の回転体３００はこの開口部内に配置される。そして、固定体２００と回転体３００との間には、本願発明の回転連結装置１００が設置される。例えば図７（ａ）では、回転体３００の左端の上下２箇所に回転連結装置１００が設置されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の「ａ部」を拡大した詳細側面図である。この図に示すように、回転体３００の上部に配置される回転連結装置１００は、球面部材１１０と函体状の固定側収容体１２０Ｆ及び回転側収容体１２０Ｒを備えたものである。そして、固定側設置底面１２１Ｆを設置面（図では上面）として固定側収容体１２０Ｆが固定体２００に固定され、回転側設置底面１２１Ｒを設置面（図では下面）として回転側収容体１２０Ｒが回転体３００に固定されるとともに、球面部材１１０が収容体１２０（固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒ）に収容される。同様に、回転体３００の下部に配置される回転連結装置１００も、球面部材１１０と函体状の固定側収容体１２０Ｆ及び回転側収容体１２０Ｒを備えたものであり、固定側設置底面１２１Ｆを設置面（図では下面）として固定側収容体１２０Ｆが固定体２００に固定され、回転側設置底面１２１Ｒを設置面（図では上面）として回転側収容体１２０Ｒが回転体３００に固定されるとともに、球面部材１１０が収容体１２０（固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒ）に収容される。

図７に示す構成にすることで、収容体１２０（固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒ）が上下の球面部材１１０の大きな平面移動を防ぎ、また上下の球面部材１１０はそれぞれ固定側接点ＣＰＦと回転側接点ＣＰＲで固定体２００に接点する。なお、上部の球面部材１１０によって形成される固定側接点ＣＰＦと回転側接点ＣＰＲ、下部の球面部材１１０によって形成される固定側接点ＣＰＦと回転側接点ＣＰＲが、概ね直線上に配置されるように上下の回転連結装置１００を配置するとよい。このように上部の回転連結装置１００と下部の回転連結装置１００を設置することによって、回転体３００は図７（ａ）に示す回転軸（一点鎖線）周りに回転可能となる。

図７に示す例では固定体２００と回転体３００との間に相当のスペース（空間）が設けられており、このスペースを利用して回転連結装置１００を配置している。ところが、図８に示すように固定体２００と回転体３００との間に適当なスペースが設けられないケースも考えられる。この場合、図８に示すように固定体２００の内部に固定側収容体１２０Ｆを設置するとともに、回転体３００の内部に回転側収容体１２０Ｒを設置するとよい。また、固定体２００と回転体３００との間に図７に示す半分程度のスペースが設けられているケースでは、当該スペースを利用して固定側収容体１２０Ｆを設置するとともに回転体３００の内部に回転側収容体１２０Ｒを設置するか、あるいは当該スペースを利用して回転側収容体１２０Ｒを設置するとともに回転体３００の内部に固定側収容体１２０Ｆを設置するとよい。

本願発明の回転構造は、図９（ａ）に示すように回転体３００の４隅に回転連結装置１００を配置した構造とすることもできる。ただしこの場合、回転連結装置１００は、それぞれ球面部材１１０が着脱自在となるように設置される。球面部材１１０を着脱自在に設置するにあたっては、収容体１２０（固定側収容体１２０Ｆと回転側収容体１２０Ｒ）に開口窓を設けたり、収容体１２０に開閉扉を設けたりするなど、従来用いられている種々の技術を利用することができる。

図９（ａ）に示す状態では４隅に回転連結装置１００が配置されているため、扉である回転体３００は扉枠である固定体２００に対して回転することができず、いわばロック状態とされる。そして、図９（ａ）の状態から右側２箇所の回転連結装置１００を取り外すと図９（ｂ）に示す状態となり、図７や図８と同様、回転体３００は左側の回転軸周りに回転可能となる。一方、左側２箇所の回転連結装置１００を取り外すと図９（ｃ）に示す状態となり、回転体３００は右側の回転軸周りに回転可能となる。

ここまで、函体状の固定側収容体１２０Ｆ及び回転側収容体１２０Ｒを備えた回転連結装置１００によって形成される回転構造について説明してきたが、本願発明の回転構造は、環状の固定側収容体１２０Ｆ及び回転側収容体１２０Ｒを備えた回転連結装置１００によって形成することもできる。

３．変形例
本願発明の回転連結装置１００を利用すれば、回転体３００どうしをそれぞれ回転可能に連結することができる。図１０（ａ）は２つの回転体を回転可能に連結する構造を模式的に示す側面図であり、図１０（ｂ）は回転可能に連結された複数の回転体を模式的に示す平面図である。図１０（ａ）に示すように、一方（図では左側）の回転体３００に収容体１２０と球面部材１１０を配置するとともに、他方（図では右側）の回転体３００に収容体１２０を配置すると、左右の回転体３００はそれぞれ回転軸周りに回転可能となる。そして、この組み合わせを連続させると図１０（ｂ）に示すように、いわば屏風のような折り畳みと展開が可能な構造とすることができる。

収容体１２０は、３つの球体ＳＰによって形成することもできる。図１１（ａ）は３つの球体ＳＰによって形成された収容体１２０を模式的に示す側面図であり、図１１（ｂ）は３つの球体ＳＰによって形成された収容体１２０を模式的に示す平面図である。この場合、球面部材１１０はそれぞれ球体ＳＰと１の接点ＣＰで接触し、すなわち３個所の接点ＣＰで接触した状態を維持しながら球面部材１１０は自在に回転することができる。なお球体ＳＰは、球面部材１１０と接触する際に生じる摩擦力を極力抑えるため、摩擦係数が小さい材質製（例えば、金属製やガラス製など）のものを採用するとよい。

本願発明の回転連結装置、及び回転構造は、１軸回転体としてドアや窓、戸棚、門扉、箱のフタ、衝立、展示パネル、屏風などに利用することができる。また多軸回転機能としては、風車やアンテナ、望遠鏡、回転を伴う遊具、撹拌機、照明機、監視カメラなどに利用することができ、その他、骨組み構造やジャングルジム、鉄塔、屋根などにも利用することができる。

１００本願発明の回転連結装置
１１０（回転連結装置の）球面部材
１２０（回転連結装置の）収容体
１２０Ｆ（収容体の）固定側収容体
１２１Ｆ（固定側収容体の）固定側設置底面
１２２Ｆ（固定側収容体の）固定側側壁面
１２０Ｒ（収容体の）回転側収容体
１２１Ｒ（回転側収容体の）回転側設置底面
１２２Ｒ（回転側収容体の）回転側側壁面
２００固定体
３００回転体
ＣＰ接点
ＣＰＦ固定側接点
ＣＰＲ回転側接点
ＳＰ球体

Claims

固定体と回転体の間に設置することで、該回転体が該固定体に対して回転可能となる回転連結装置であって、
一部又は全部が球面である球面部材と、
前記球面部材の一部を収容する収容体と、を備え、
前記収容体を前記固定体に固定するとともに、前記球面部材の一部を該収容体に収容すると、該球面部材の球面部分が該固定体又は該収容体と１の接点で接触しつつ、該球面部材に連結された該回転体が該固定体に対して回転する、
ことを特徴とする回転連結装置。
前記収容体は、固定側収容体と、回転側収容体と、を含んで構成され、
前記固定側収容体は、固定側設置底面と固定側側壁面からなる中空の函体であって、該固定側設置底面と対向する面は開口され、
前記回転側収容体は、回転側設置底面と回転側側壁面からなる中空の函体であって、該回転側設置底面と対向する面は開口され、
前記固定側設置底面で前記固定側収容体を前記固定体に固定するとともに、前記球面部材の一部を該固定側収容体に収容すると、該球面部材の球面部分が該固定側設置底面と１の接点で接触し、
前記固定側設置底面と前記回転側設置底面が平行又は略平行となるように該回転側設置底面で前記回転側収容体を前記回転体に固定するとともに、前記球面部材の一部を該回転側収容体に収容すると、該球面部材の球面部分が該回転側設置底面と１の接点で接触し、
前記固定側設置底面の接点と前記回転側設置底面の接点を結ぶ軸を回転軸として、前記回転体が前記固定体に対して回転する、
ことを特徴とする請求項１記載の回転連結装置。
前記収容体は、環状の部材であって、
前記収容体を前記固定体に固定するとともに、前記球面部材の一部を該収容体に収容すると、該球面部材の球面部分が該固定体と１の接点で接触しつつ、該球面部材に連結された該回転体が該固定体に対して回転する、
ことを特徴とする請求項１記載の回転連結装置。
前記収容体は、環状の固定側収容体と、環状の回転側収容体と、を含んで構成され、
前記固定側収容体を前記固定体に固定するとともに、前記球面部材の一部を該固定側収容体に収容すると、該球面部材の球面部分が該固定体と１の接点で接触し、
前記固定側収容体と前記回転側収容体が平行又は略平行となるように該回転側収容体を前記回転体に固定するとともに、前記球面部材の一部を該回転側収容体に収容すると、該球面部材の球面部分が該回転体と１の接点で接触し、
前記固定体の接点と前記回転体の接点を結ぶ軸を回転軸として、前記回転体が前記固定体に対して回転する、
ことを特徴とする請求項１記載の回転連結装置。
回転体が固定体に対して回転可能な構造であって、
前記固定体と、前記回転体と、回転連結装置と、を備え、
前記回転連結装置は、前記固定体に固定される固定側収容体と、前記回転体に固定される回転側収容体と、一部又は全部が球面である球面部材と、を有し、
前記固定側収容体は、固定側設置底面と固定側側壁面からなる中空の函体であって、該固定側設置底面と対向する面は開口され、
前記回転側収容体は、回転側設置底面と回転側側壁面からなる中空の函体であって、該回転側設置底面と対向する面は開口され、
前記固定側収容体は、前記固定側設置底面で前記固定体に固定され、
前記回転側収容体は、前記固定側設置底面と前記回転側設置底面が平行又は略平行となるように該回転側設置底面で前記回転体に固定され、
前記球面部材の一部が前記固定側収容体に収容されることで、該球面部材の球面部分が該固定側設置底面と１の接点で接触し、
前記球面部材の一部が前記回転側収容体に収容されることで、該球面部材の球面部分が該回転側設置底面と１の接点で接触し、
前記固定側設置底面の接点と前記回転側設置底面の接点を結ぶ軸を回転軸として、前記回転体が前記固定体に対して回転する、
ことを特徴とする回転構造。
前記固定体には、略四角形の開口部が設けられ、
略四角形の前記回転体は、前記開口部内に配置され、
前記回転連結装置が、前記回転体のうち１辺の両端に設置され、
前記回転体は、前記回転連結装置が設置された１辺を回転軸として回転する、
ことを特徴とする請求項５記載の回転構造。
前記固定体には、略四角形の開口部が設けられ、
略四角形の前記回転体は、前記開口部内に配置され、
前記球面部材が着脱自在となるように、前記回転体の４隅に前記回転連結装置が設置され、
隣接する２個の前記回転連結装置を取り外すと、前記回転体は、残された２個の該回転連結装置の間の１辺を回転軸として回転する、
ことを特徴とする請求項５記載の回転構造。