JP4317700B2

JP4317700B2 - 教材用ギヤボックスキット

Info

Publication number: JP4317700B2
Application number: JP2003046400A
Authority: JP
Inventors: 正山崎
Original assignee: 山崎教育システム株式会社
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: JP2004258135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小学生高学年、中学生の実習授業において使用される教材用ギヤボックスキットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小学生高学年、中学生の実習授業においては、生徒全員が同一キットから同一のものを製作する方向から生徒一人一人の発想によって自由に製作し、生徒個人個人の発想力を高める方向に移りつつある。
【０００３】
例えば、ロボット等を製作するキットにおいては、ベース板、バッテリー、小型モータ及び減速ギヤを内蔵したギヤボックス、リンクやアームを構成するレバー、固定ねじ、ナット等がセットされている。従って、生徒は、個人の発想によってベース板に対してギヤボックスの取付け位置を設定し、固定ねじによってベース板にギヤボックスを固定したり、ギヤボックスから突出する出力軸にレバーを連結してクランク機構を構成して歩行ロボットの模型や自走車両模型を製作している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、小型モータ及び減速ギヤを内蔵したギヤボックス単体では、ロボットを製作するにしても、動作が限られるとともに、単純な動作しかできないという問題がある。また、複数個のギヤボックスを組合わせるにしても、ギヤボックス相互の連結構造が複雑となり、製作が面倒で授業時間という限られた時間内で完成させることは困難である。さらに、ベース板はパンチングメタルであるため、ギヤボックスをベース板に固定する際には固定ねじとナットが必要となり、また、ナットがベース板の下面から突出するため、安定性の面及び美観の面で問題がある。
【０００５】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数個のギヤボックスを縦横方向、直角方向等任意にしかも簡単に結合でき、さらに、ギヤボックス相互の動力伝達ができるとともに、ナットを用いることなく、ベースに対してギヤボックスを固定ねじだけで簡単に固定できる教材用ギヤボックスキットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、小型モータ３８及びこの小型モータ３８の回転軸と連動する複数のギヤを内蔵する上下面、両側面、前後面の六面体からなる複数個のギヤボックス本体１を有し、前記ギヤと連動する出力軸を前記ギヤボックス本体１の両側面から突出させたギヤボックスと、
前記ギヤボックス本体１の上下面、両側面、前後面のそれぞれに設けられた同一内径の複数個の嵌合穴９と、
隣合うギヤボックス本体１の前記嵌合穴９に嵌合される嵌合部１３を両端部に有し、前記ギヤボックス本体１相互を連結するジョイント１１と、
垂直面に前記ギヤボックス本体１の嵌合穴９に嵌合される嵌合突起部１９を有し、水平面に前記ギヤボックス本体１をプレート２４に固定する固定ねじ２０の挿通穴２１を有する取付け脚１５と、
前記固定ねじ２０が挿通される挿通穴２３を有し、前記取付け脚１５を前記プレート２４に対して離間して固定する際に、該プレート２４と取付け脚１５との間に介在されるスペーサロッド２２とを具備し、
前記ジョイント１１は、軸方向に貫通し、前記ギヤボックス本体１の内部の小型モータ３８と外部のバッテリー等とを電気的に接続するリード線の引き込み用の貫通穴１４を有していることを特徴とする教材用ギヤボックスキットにある。
【０００９】
前記構成によれば、ギヤボックス本体を横向きに並べたり、縦方向に積み重ねたり、さらには直角に並べたり、横向きで積み重ね、複数個のギヤボックス本体を連結することができる。すなわち、一方のギヤボックス本体の側面に設けられた１個もしくは複数個の嵌合穴にジョイントの一端部を密に嵌合し、他方のギヤボックス本体の側面に設けられた嵌合穴をジョイントの他端部に密に嵌合する。この状態で、一対のギヤボックス本体とを密接すると、両ギヤボックス本体は１本または複数本のジョイントによって連結される。従って、固定ねじ等によって連結する必要がなく、簡単に結合することができる。
【００１０】
ギヤボックス本体をナットレスユニバーサルプレートに固定する際には、複数個の取付け脚の嵌合突起部をギヤボックス本体の嵌合穴に密に嵌合し、取付け脚の垂直面をギヤボックス本体の側面に接合する。そして、取付け脚の水平面に設けられた挿通穴に固定ねじを挿通し、プレートの小孔にねじ込むことにより、ナットを用いることなく、プレートに対してギヤボックス本体を固定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は教材用ギヤボックスキットの斜視図であり、図中１は例えばＡＢＳ等の合成樹脂材料によって成形されたギヤボックス本体であり、上下に２分割され、後述する小型モータ及びこの小型モータの回転軸と連動する複数のギヤが内蔵されている。
【００１３】
ギヤボックス本体１は、上面２、下面３、左側面４、右側面５、前面６及び後面７からなる六面体であり、両側面４，５の一部にはギヤと連動する断面六角形の出力軸８が突出して設けられている。ギヤボックス本体１の上面２、下面３、左側面４、右側面５、前面６及び後面７には同一内径の複数個の嵌合穴９が穿設されている。さらに、上面２及び下面３には複数個の放熱穴１０が設けられている。
【００１４】
図中１１は、例えばＡＢＳ等の合成樹脂材料によって成形されたジョイントであり、長手方向の中間部にフランジ部１２を有する円柱体で、両端部にはギヤボックス本体１の嵌合穴９に密に嵌合される嵌合部１３が設けられている。さらに、ジョイント１１の軸心部には貫通穴１４が設けられている。そして、ギヤボックス本体１相互を連結する際に、隣合うギヤボックス本体１の嵌合穴９にジョイント１１の嵌合部１３を嵌合することにより、ギヤボックス本体１相互を連結できるようになっている。さらに、貫通穴１４はギヤボックス本体１の内部の小型モータと外部のバッテリー等とを電気的に接続する際にリード線の引き込み用として用いることができるようになっている。
【００１５】
図中１５は、例えばＡＢＳ等の合成樹脂材料によって成形された取付け脚であり、垂直面１６と水平面１７及び補強部１８とを有している。垂直面１６の背面にはギヤボックス本体１の嵌合穴９に密に嵌合される断面十字状の嵌合突起部１９が設けられている。水平面１７にはギヤボックス本体１を後述するプレートに固定するための固定ねじ２０を挿通する長孔からなる挿通穴２１が設けられている。
【００１６】
図中２２は、例えばＡＢＳ等の合成樹脂材料によって成形されたスペーサロッドであり、固定ねじ２０を挿通する挿通穴２３が設けられている。そして、取付け脚１５をプレートに対して離間して固定する際に、該プレートと取付け脚１５との間に介在されるようになっている。
【００１７】
図中２４は、例えばＡＢＳ等の合成樹脂材料によって成形されたナットレスユニバーサルプレート（以下、単にプレートという）であり、板面に固定ねじ２０のねじ部が螺合される多数の小孔２５が縦横方向に整列状態に穿設されている。すなわち、固定ねじ２０のねじ部を小孔２５にねじ込むと、その内周面に雌ねじ部が形成されて固定され、ナットを用いることなく、プレート２４がナットとしての役目を果たすようになっている。
【００１８】
前記ギヤボックス本体１の上面２及び下面３に形成された嵌合穴９は、深穴で、その底部にはビス２６が挿通させるビス穴２７が設けられている。従って、ビス２６とナット２８とによって上下に２分割されたギヤボックス本体１が固定される。この際、ナット２８を支持するためのナットキャッチャー２９が設けられている。このナットキャッチャー２９は細径棒状で、先端部にはナット２８のねじ孔の深さ方向の略半分だけ圧入される突起３０が設けられている。
【００１９】
図中３１は、ノイズレス小型モータで、この前面には一対の爪３２を有するモータホルダー３３が設けられている。このノイズレス小型モータ３１はギヤボックス本体１に内蔵された小型モータと交換して取り付ける際に、モータホルダー３３によってギヤボックス本体１にワンタッチで取付けることができるようになっている。
【００２０】
次に、ギヤボックス本体１の内部構造について説明すると、図２に示すように構成されている。ギヤボックス本体１の内部は仕切り板３５によってモータ室３６とギヤ室３７に区画されている。モータ室３６には小型モータ３８が収納されている。
【００２１】
小型モータ３８はプラスチックケース３９に収納され、このプラスチックケース３９がギヤボックス本体１に固定されている。小型モータ３８の回転軸４０には入力ギヤ４１が設けられている。ギヤ室３７には出力軸８と従動軸４２とが離間して平行に設けられている。出力軸８には入力ギヤ４１と噛合するフェースギヤ４３が嵌合され、このフェースギヤ４３にはこれと同軸に小径ギヤ４４を一体に設けられ、第１の伝動ギヤ４５が構成されている。また、従動軸４２には第１の伝動ギヤ４５の小径ギヤ４４と噛合する平歯車からなる第２の伝動ギヤ４６が嵌合されている。第２の伝動ギヤ４６にはこれと同軸に小径ギヤ４７が一体に設けられている。
【００２２】
出力軸８には第２の伝動ギヤ４６の小径ギヤ４７と噛合する平歯車からなる第３の伝動ギヤ４８が嵌合されている。第３の伝動ギヤ４８にはこれと同軸に小径ギヤ４９が一体に設けられている。従動軸４２には第３の伝動ギヤ４６の小径ギヤ４９と噛合する平歯車からなる第４の伝動ギヤ５０が嵌合されている。第４の伝動ギヤ５０にはこれと同軸に小径ギヤ５１が一体に設けられている。出力軸８には第４の伝動ギヤ５０の小径ギヤ５１と噛合する平歯車からなる第５の伝動ギヤ５２が嵌合されている。この第５の伝動ギヤ５２の側部には出力軸８と係合する六角ナット５３が設けられ、第５の伝動ギヤ５２の回転は出力軸８に伝達されるようになっている。
【００２３】
次に、前述のように構成された教材用ギヤボックスキットの作用について説明する。図３は２個のギヤボックス本体１ａ，１ｂを連結して共通の駆動機構あるいは独立して別々の駆動機構を構成するバリエーションを示すもので、（ａ）はギヤボックス本体１ａ，１ｂを横向きに並べたものである。（ｂ）はギヤボックス本体１ａ，１ｂを縦方向に積み重ねたものである。（ｃ）はギヤボックス本体１ａ，１ｂを直角に並べたものである。（ｄ）はギヤボックス本体１ａ，１ｂを横向きで積み重ねたものである。
【００２４】
図４はギヤボックス本体１ａと１ｂとを連結する手順を示し、一方のギヤボックス本体１ａの側面に設けられた１個もしくは複数個の嵌合穴９にジョイント１１の一端部を密に嵌合し、他方のギヤボックス本体１ｂの側面に設けられた嵌合穴９をジョイント１１の他端部に密に嵌合する。この状態で、一対のギヤボックス本体１ａと１ｂとを密接すると、両ギヤボックス本体１ａ，１ｂは１本または複数本のジョイント１１によって連結される。従って、固定ねじ等によって連結する必要がなく、簡単に結合することができる。
【００２５】
また、ギヤボックス本体１をプレート２４に固定する際には、複数個の取付け脚１５の嵌合突起部１９をギヤボックス本体１の嵌合穴９に密に嵌合し、垂直面１６をギヤボックス本体１の側面に接合する。そして、水平面１７に設けられた挿通穴２１に固定ねじ２０を挿通し、プレート２４の小孔２５にねじ込むことにより、ナットを用いることなく、プレート２４に対してギヤボックス本体１を固定することができる。
【００２６】
また、ギヤボックス本体１をプレート２４に対して離間して固定する際には、図５に示すように、プレート２４と取付け脚１５との間にスペーサロッド２２を垂直状態に立て、固定ねじ２０を挿通穴２３に挿通してプレート２４の小孔２５にねじ込むことにより、ギヤボックス本体１をプレート２４に対して浮かして取付けることができる。
【００２７】
図６は、ショベルカーの模型を示し、車体となるプレート２４の下面には２個のギヤボックス本体１が横方向に並べて取付けられている。この２個のギヤボックス本体１の出力軸８の両端部には車輪５４が装着されている。プレート２４の上面には１個のギヤボックス本体１がスペーサロッド２２を介して取付けられている。このギヤボックス本体１の出力軸８の両端部には回動アーム５５の一端部が固定されている。
【００２８】
一方、プレート２４にはＬ型の取付け部材５６が固定ねじ２０によって固定され、この取付け部材５６にはリンク５７の一端部が回動自在に枢支されている。リンク５７の自由端部にはショベル５８が取付けられており、リンク５７の中途部には回動アーム５５の自由端部が回動自在に連結されている。
【００２９】
従って、プレート２４の下面に設けた２個のギヤボックス本体１の出力軸８によって車輪５４を回転させて自走することができ、プレート２４の上面に設けた１個のギヤボックス本体１の出力軸８によって回動アーム５５を回動させ、ショベル５８を上下に回動させることができる。
【００３０】
なお、ショベルカーの模型は、一例を示したものであり、ギヤボックス本体を縦・横いずれの方向でも簡単に連結できることから、生徒の自由な発想で無理なく製作でき、クレーン車模型、歩行ロボット等あらゆる模型の製作が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数個のギヤボックスを縦横方向、直角方向等任意にしかも簡単に結合でき、さらに、ギヤボックス相互の動力伝達ができるとともに、ナットを用いることなく、ベースに対してギヤボックスを固定ねじだけで簡単に固定できる。従って、授業時間という限られた時間内で完成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の教材用ギヤボックスキットの斜視図。
【図２】同実施形態のギヤボックスの内部構造を示す平面図。
【図３】同実施形態を示し、（ａ）〜（ｄ）はギヤボックス本体の連結例を示す斜視図。
【図４】同実施形態のギヤボックス本体相互をジョイントによって連結した状態の断面図。
【図５】同実施形態のギヤボックス本体をベースに固定した状態の斜視図。
【図６】同実施形態のギヤボックス本体によってショベルカーの模型を製作した状態の斜視図。
【符号の説明】
１…ギヤボックス本体、８…出力軸、９…嵌合穴、１１…ジョイント、１５…取付け脚、２０…固定ねじ、２２…スペーサロッド、２４…ナットレスユニバーサルプレート、２９…ナットキャッチャー、３８…小型モータ

Claims

小型モータ及びこの小型モータの回転軸と連動する複数のギヤを内蔵する上下面、両側面、前後面の六面体からなる複数個のギヤボックス本体を有し、前記ギヤと連動する出力軸を前記ギヤボックス本体の両側面から突出させたギヤボックスと、
前記ギヤボックス本体の上下面、両側面、前後面のそれぞれに設けられた同一内径の複数個の嵌合穴と、
隣合うギヤボックス本体の前記嵌合穴に嵌合される嵌合部を両端部に有し、前記ギヤボックス本体相互を連結するジョイントと、
垂直面に前記ギヤボックス本体の嵌合穴に嵌合される嵌合突起部を有し、水平面に前記ギヤボックス本体をプレートに固定する固定ねじの挿通穴を有する取付け脚と、
前記固定ねじが挿通される挿通穴を有し、前記取付け脚を前記プレートに対して離間して固定する際に、該プレートと取付け脚との間に介在されるスペーサロッドとを具備し、
前記ジョイントは、軸方向に貫通し、前記ギヤボックス本体の内部の小型モータと外部のバッテリー等とを電気的に接続するリード線の引き込み用の貫通穴を有していることを特徴とする教材用ギヤボックスキット。