JP3822062B2

JP3822062B2 - 磁力接続構造体

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Publication number: JP3822062B2
Application number: JP2001108459A
Authority: JP
Inventors: 正夫長岡
Original assignee: 正夫長岡
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP2002159761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネットの磁力による着磁力ないしは吸着力を利用して接続を行う磁力接続構造体に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁力接続構造体としては、例えば、実開昭６１−１３８６７号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来の磁力接続構造体は、直線状の接続端が設けられた板状の構造本体部と、構造本体部の接続端に固定された棒形のマグネットとを備えてなる。マグネットは、軸方向の半部ずつが両極に着磁されている。
【０００４】
この従来の磁力接続構造体によると、構造本体部の接続端同士を突合わせることで吸着させ、多数枚の構造本体部を接続して平面的，立体的な構造物を構成することができる。
このため、自由な構造物の組立や設定された構造物の再現組立を行うおもちゃとして用途が得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の磁力接続構造体では、マグネットの磁極の位置（向き）が固定されているため、構造本体部の接続端同士を突合わせた際にマグネットの同極同士が突合わされてしまうと反発して接続することができないため、異極が位置するように接続端を選択しなければならず、接続端の選択作業が面倒となるものであった。特に、正多角形の構造体により立体的構造体を着磁組立しようとする場合には、各接続端毎に突き合わせ確認作業を行わなければならず、おもちゃとしての用途で使用者の興味，集中力が低下してしまうという問題点がある。さらに、マグネットの着磁精度やマグネットの構造本体部への取付精度が低いと、構造本体部の接続端同士にずれが生じてしまい精密に接続することができなくなるという問題点がある。
【０００６】
また、上記構造本体部においては、接続端での磁極方向が決定されているために、異極となる一方向（例えば接続端相互突合わせ）での強力接続を可能とするものの、この一方向の直交方向では磁極方向が位相するために接続位置ずれを起こして直交組付けを行えないばかりか、直交組付けでの所望の着磁力を得られないものであった。
【０００７】
なお、接続端の突合わせを図るものとしては、特開昭６３−１１９２０７号公報，特許第２７７７５５６号公報に記載の技術がある。
【０００８】
これ等の技術は、ブロック状の構造本体部の接続端平面に板形のマグネットを長さ方向に回転可能に収容することにより、接続端平面と平行に回転してマグネットの磁極の位置の自動変換を可能にし、マグネットの着磁精度やマグネットの構造本体部への取付精度の低さを補完するように構成している。然しながら、これ等の技術によると、構造本体部の接続端平面にマグネットの回転域を広く確保しなければならないため、構造本体部の構造が複雑化，大型化してしまうという新たな問題点が生ずる。また、構造本体部，マグネットの間に広い摩擦面が形成されるため、マグネットの回転が確実に奏されないことがあるという新たな問題点が生ずる。
【０００９】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、構造本体部の構造を複雑化，大型化させることなく所望の角度での接続を行え、おもちゃ，教育具，リハビリ用具等としての用途での使用者の興味，集中力の低下を防止することができ、構造本体部を精密，確実に接続することのできる磁力接続構造体を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係る磁力接続構造体は、次のような手段を採用する。
【００１１】
即ち、請求項１では、非磁性の材料で形成され接続端が設けられた構造本体部と、構造本体部の内部の接続端付近に収容され軸方向が接続端と略々平行に配設された円柱形のマグネットとを備え、マグネットは径方向に相対して両磁極が着磁され構造本体部の内部で径方向に回転可能である。
【００１２】
この手段では、棒形のマグネットが軸回り（径方向）に回転してマグネットの磁極の位置を自動変換することから、接続端の突合わせ確認作業を行う必要がなく、構造本体部を相互に任意の角度で組付けすることができる。組付けは、上述のごとく自動変換するので、任意の接続角度を有する立体物を構成するほかに、長さ方向への凹凸形状の接続組付けや、重ね合わせによる密着結束等を行える。
【００１３】
また、構造本体部にマグネットの回転域を広く確保する必要がなく、構造本体部，マグネットの間に広い摩擦面が形成されないため、構造本体部の構造を複雑化，大型化させることない。したがって、おもちゃ，教育具，リハビリ用具等としての広い用途での活用され、使用者の興味，集中力の低下が防止される。
【００１４】
また、請求項２では、請求項１の磁力接続構造体において、マグネットは２極が着磁されていることを特徴とする。
【００１５】
この手段では、マグネットの周面における１つの極の面積が最大限に確保される。
【００１６】
また、請求項３では、請求項１または２の磁力接続構造体において、マグネットは非磁性，透磁性の材料で形成された収容筒に径方向に回転可能に収容され、収容筒は構造本体部に固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この手段では、マグネットが収容筒を介して構造本体部の内部に軸回りに回転可能に収容される。
【００１８】
また、請求項４では、請求項１〜３のいずれかの磁力接続構造体において、構造本体部または収容筒はマグネットの端面を受けるスラスト軸受が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この手段では、マグネットの端面と構造本体部，収容筒との摩擦がスラスト軸受で低減される。
【００２０】
また、請求項５では、請求項１〜４のいずれかの磁力接続構造体において、構造本体部の接続端は円弧面からなることを特徴とする。
【００２１】
この手段では、構造本体部の接続端の接続ポイントに自由度が得られる。ことに、接続端が相互に円弧面に沿って回転するので、ヒンジ機能を発揮させることが可能となる。
【００２２】
また、請求項６では、請求項１〜５のいずれかの磁力接続構造体において、構造本体部は板状の正多角形に形成され正多角形を囲む全ての辺が接続端となっていることを特徴とする。
【００２３】
この手段では、構造本体部が正多角形の立体的組付けによる構造物を構成するのに好適な形状となる。
【００２４】
また、請求項７では、請求項６の磁力接続構造体において、マグネットは軸方向の長さが構造本体部の接続端である正多角形を囲む辺の長さよりも短く、かつ端面が隣接する辺に収容されたマグネットから離れていることを特徴とする。
【００２５】
この手段では、構造本体部で隣接するマグネットが離されて互いの磁力線の影響が回避される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１〜図７は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（１）を示すものである。
【００２８】
この実施の形態は、図１，図２に示すように、構造本体部１，マグネット２，接続端を構成する収容筒３，必要に応じて形成されるスラスト軸受４で構成されている。
【００２９】
構造本体部１は、マグネット２に吸着されない非磁性であり、かつ、マグネット２の磁力線を透過する透磁性である材料で板状の正方形に形成されている。合成樹脂発泡材や紙材で軽量に形成されることが望ましい。正方形を囲む４辺の全ては、図３に示すように、接続端１１，１２，１３，１４となっている。好ましくは、接続端１１，１２，１３，１４は円弧面に形成される。
【００３０】
マグネット２は、図３に示すように、断面円形の棒形、好ましくは円柱形に形成され径方向に相対してＮ極とＳ極との２極が着磁されている。マグネット２の軸長ａは、構造本体部１の接続端１１，１２，１３，１４である正方形を囲む４辺の長さよりも短くなっている。すなわち、マグネット２の軸長ａは、接続端１１，１２，１３，１４の一辺の長さＬよりも短い寸法ｌで且つ辺の両交点から離された辺中間部位で磁力線の影響を受けないように設定されている。
【００３１】
このマグネット２は、収容筒３の中空部に内蔵されて構造本体部１の内部に収容される。
【００３２】
収容筒３は、マグネット２に吸着されない非磁性であり、かつ、マグネット２の磁力線を透過する透磁性である材料（例えば、合成樹脂材）で両端が閉塞された円筒形に形成されている。収容筒３の内周面は、マグネット２との間で平滑性を発揮する材質が選択されまたは表面処理されている。収容筒３の内側の軸長ｃは、マグネット２の軸長ａよりも少し長くなっている。収容筒３の内径ｄは、マグネット２の径ｅよりも少し大きくなっている。
【００３３】
この収容筒３は、マグネット２を軸回りへの回転を許容して内蔵し構造本体部１の接続端１１，１２，１３，１４付近に固定される。マグネット２は、収容筒３の内周に対して自由な回転が許容されるクリアランス３ａを介して収容されることが望ましい。収容筒３の構造本体部１への固定位置は、図１，図２に示すように、マグネット２の端面が構造本体部１の隣接する辺との両交点からそれぞれある程度の間隔ｂが離れるように設定される。構造本体部１に固定された収容筒３に内蔵されているマグネット２の軸線は、接続端１１，１２，１３，１４と平行になる。
【００３４】
スラスト軸受４は、必要に応じて設けられるものであるが、収容筒３の端面の中心から内側に、収容筒２の内側の軸長ｃとマグネット２の軸長ａとの差の長さに半球形に突出している。
【００３５】
このスラスト軸受４は、マグネット２の端面に点状に当接して、収容筒３の内部で回転するマグネット２のスラスト方向の応力を受ける。なお、このスラスト軸受４は、例えば、収容筒３と一体成形される。
【００３６】
この実施の形態によると、マグネット２，収容筒３，スラスト軸受４を予め組付けておいて構造本体部１を成形する金型の内部にインサートしておくことにより、全体をインサート成形によって一体的に形成することができる。従って、安価，容易な製造が可能になる。
【００３７】
この実施の形態の使用では、例えば、図４に示すように、板状の構造本体部１が２枚同一平面上に接続される。
【００３８】
この接続では、構造本体部１の接続端１１，１２，１３，１４同士を突合わせた際に、仮にマグネット２の同極同士が突合わされてしまったとしても、マグネット２が構造本体部１（収容筒３）の内部で軸回りに回転して、マグネット２の異極が互いに吸着することになる。即ち、マグネット２の磁極の位置が自動変換される。従って、マグネット２の反発で構造本体部１が接続できなくなるようなことが起こらない．また、マグネット２の着磁精度やマグネット２の構造本体部１への取付精度が低くても、マグネット２の回転吸着が精度を補完するように機能するため、構造本体部１が精密に接続される。特に、互いに吸着するマグネット２は、図５に示すように、構造本体部１（収容筒３）の内部の許されたクリアランス３ａの範囲内で互いに接近するように動作するため、前述の精度の補完がより有効になされるとともに、強固な接続がなされることになる。従って、構造本体部１を連続させた敷物，壁材としての用途へも供することができる。
【００３９】
さらに、この接続では、棒形のマグネット２が軸回りに回転してマグネット１の磁極の位置を自動変換することから、構造本体部１にマグネット２の回転域を広く確保する必要がないため、構造本体部１の構造を複雑化，大型化させることがない。また、棒形のマグネット２が軸回りに回転してマグネット１の磁極の位置を自動変換することから、構造本体部１（収容筒３），マグネット２の間に広い摩擦面が形成されないため、構造本体部１を確実に接続することができる。なお、スラスト軸受４は、マグネット２の回転の摩擦を低減して回転を円滑にし、確実な構造本体部１の接続に寄与する。
【００４０】
この実施の形態の使用では、例えば、図６に示すように、板状の構造本体部１が正方形を呈し、この６枚で正方体形に接続される。
【００４１】
この接続では、前述の図４に示した接続例と同様の作用，効果が奏されるほかに、構造本体部１の円弧面からなる接続端１１，１２，１３，１４の接続ポイントに自由度があるため、任意の角度であっても正確に接続することができる。なお、前述のように、マグネット２が回転して構造本体部１（収容筒３）の内部の許されたスペースの範囲内で互いに接近するように動作して互いに吸着するため、構造本体部１をほぼ９０度に突合わせると、マグネット２も自動的に磁極の対峙方向が構造本体部１に対してほぼ４５度の角度に磁極に位置を自動変換することになる（図７参照）。すなわち、図４に示す直線接続状態では、図５に示すように磁極が直線状に整列するが（図５の位置Ａ参照）、図６に示す直交接続状態では、図７に示すように磁極が位置Ａから位置Ｂへと連続的に回転して自動変換されることとなる。従って、構造本体部１の接続作業を迅速に行うことができる。また、構造本体部１に多少の製造誤差があっても、接続端１１，１２，１３，１４を互いに滑らせて調整することで異なる任意の角度においても精密に接続することが可能である。
【００４２】
図８は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（２）を示すものである。
【００４３】
この実施の形態では、構造本体部１０が板状の正三角形で形成され、その接続端１０１，１０２，１０３に図示しない接続筒とマグネットが回転可能に設けられ、三角錐体形に接続されている。
【００４４】
この実施の形態によると、４枚の正三角形の構造本体部１０から三角錐体が組付けられ、その際の接続端１０１と１０２の内角は図７に示す９０度から図示しない６０度（図７の右側）へと回転され、前述の実施の形態（１）と同様の作用，効果が奏される。
【００４５】
図９は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（３）を示すものである。
【００４６】
この実施の形態では、構造本体部２０が板状の正六角形を呈し、６辺の接続端２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６が相互に着磁されることでサッカーボールに似た多面球体に接続されている。
【００４７】
この実施の形態によると、構造本体部２０の接続枚数が多くなるものの、所定の接続角度を着磁保持したまま保形することができ、前述の実施の形態（１）と同様の作用，効果が奏される。
【００４８】
なお、この実施の形態では、例えば、接続される構造本体部２０の１枚にキャラクタ，商標等のマーク５を記して表示する場合、前述のような構造本体部２０が必ず接続される機能から、マーク５を任意の箇所に表側にして表示することができる。
【００４９】
図１０は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（４）を示すものである。
【００５０】
この実施の形態では、構造本体部１０が板状の正三角形で平面上にベルト状に接続されている。
【００５１】
この実施の形態によると、前述の実施の形態（１）と同様の作用，効果が奏されることに加えて、ネックレス，腕輪，時計バンド等としての用途の供することができるようになる。
【００５２】
図１１は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（５）を示すものである。
【００５３】
この実施の形態では、構造本体部３０が板状の長方形で上部開放の箱６の蓋として接続されている。なお、マグネット２，収容筒３が接続端３０１，３０２，３０３，３０４の１つのみに設けられている。また、このマグネット２，収容筒３に対応して、箱６にもマグネット２，収容筒３が設けられている。
【００５４】
この実施の形態によると、前述の実施の形態（１）と同様の作用，効果が奏されるが、マグネット２がヒンジとして機能を奏することになる。なお、箱６に設けられるマグネット２については、磁性材に代替えすることも可能である。
【００５５】
図１２は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（６）を示すものである。
【００５６】
この実施の形態では、構造本体部４０が板状の長方形で接続端４０１，４０２，４０３，４０４の１つにマグネット２を内蔵した収容体３を露出して設けて、磁性材の壁面７に接続されている。
【００５７】
この実施の形態によると、前述の実施の形態（１）と同様の作用，効果が奏されることに加えて、表示板，メモ用紙台等としての用途の供することができるようになる。
【００５８】
図１３は、本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（７）を示すものである。
【００５９】
この実施の形態では、構造本体部５０を２つの半部５０ａ，５０ｂからなる２分割構造として分割面にマグネット２を収容する収容溝５０ｃとスラスト軸受４とを設けてある。なお、収容筒３は、省略されている。
【００６０】
この実施の形態によると、前述の実施の形態（１）と同様の作用，効果が奏されることに加えて、全体の構造が簡素化され安価，容易な製造が可能になる。
【００６１】
以上、図示した実施の形態の外に、構造本体部１，１０，２０，３０，４０，５０を他の正多角形，多角形やブロック体とすることも可能である。
【００６２】
また、構造本体部１，１０，２０，３０，４０，５０を他の構造体に着磁接続し、磁極の自動変換を利用した軸回りの回転による開閉構造体とすることも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る磁力接続構造体は、円柱形のマグネットが軸回りに回転してマグネットの磁極の位置を自動変換することから、接続端の突合わせ確認作業を行う必要がなく、構造本体部を相互に任意の角度で組付けすることができる。組付けに際しては、例えば任意の接続角度を有する立体物を形成できるほかに、長さ方向への凹凸形状等の接続組付けや、重ね合わせによる密着結束等の所望接続を実現できた。
【００６４】
また、叙述のようにマグネットの磁極の位置を自動変換することから、構造本体部にマグネットの回転域を広く確保する必要がなく、構造本体部，マグネットの間に広い摩擦面が形成されないため、構造本体部の構造を複雑化，大型化させることない。したがって、おもちゃ，教育具，リハビリ用具等としての広い用途で活用され、使用者の興味，集中力の低下が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（１）を示す斜視図である。
【図２】図１の一部の拡大横断面図である。
【図３】図２の拡大縦断面図である。
【図４】図１の接続例を示す斜視図である。
【図５】図４の要部の拡大縦断面図である。
【図６】図４とは別の接続例を示す斜視図である。
【図７】図６の要部の拡大縦断面図である。
【図８】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（２）を示す接続状態の斜視図である。
【図９】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（３）を示す接続状態の斜視図である。
【図１０】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（４）を示す接続状態の平面図である。
【図１１】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（５）を示す接続状態の斜視図である。
【図１２】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（６）を示す接続状態の斜視図である。
【図１３】本発明に係る磁力接続構造体の実施の形態（７）を示す要部の分解した断面図である。
【符号の説明】
１構造本体部１
２マグネット
３収容筒
３ａクリアランス
４スラスト軸受
１１，１２，１３，１４，１０１，１０２，１０３，
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，
３０１、３０２、３０３、３０４，５０１，５０２，
５０３，５０４接続端

Claims

非磁性の材料で形成され接続端が設けられた構造本体部と、構造本体部の内部の接続端付近に収容され軸方向が接続端と略々平行に配設された円柱形のマグネットとを備え、マグネットは径方向に相対して両磁極が着磁され構造本体部の内部で径方向に回転可能である磁力接続構造体。
請求項１の磁力接続構造体において、マグネットは２極が着磁されていることを特徴とする磁力接続構造体。
請求項１または２の磁力接続構造体において、マグネットは非磁性，透磁性の材料で形成された収容筒に径方向に回転可能に収容され、収容筒は構造本体部に固定されていることを特徴とする磁力接続構造体。
請求項１〜３のいずれかの磁力接続構造体において、構造本体部または収容筒はマグネットの端面を受けるスラスト軸受が設けられていることを特徴とする磁力接続構造体。
請求項１〜４のいずれかの磁力接続構造体において、構造本体部の接続端は円弧面からなることを特徴とする磁力接続構造体。
請求項１〜５のいずれかの磁力接続構造体において、構造本体部は板状の正多角形に形成され正多角形を囲む全ての辺が接続端となっていることを特徴とする磁力接続構造体。
請求項６の磁力接続構造体において、マグネットは軸方向の長さが構造本体部の接続端である正多角形を囲む辺の長さよりも短く、かつ端面が隣接する辺に収容されたマグネットから離れていることを特徴とする磁力接続構造体。