JP4918154B2

JP4918154B2 - 人形体の関節構造

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Publication number: JP4918154B2
Application number: JP2010207237A
Authority: JP
Inventors: 由紀佐藤; 哲也前田
Original assignee: Bandai Co Ltd
Current assignee: Bandai Co Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: JP2012061111A; CN102397701B; CN102397701A; WO2012035910A1

Description

本発明は、人形体の関節構造に関するものである。

従来より、人形体の腕や脚は、回動可能に取り付けられて、人間に近い動きを可能にしている（特許文献１）。

図６に示すように、特許文献１に記載の関節装置１００は、軸部材１０７の両端に球状関節１０３，１０３が設けられた第１の部材１０１と、第１の部材１０１の球状関節１０３を回動自在に抱持する抱持部１０４，１０５とフランジ１０６が形成された第２の部材１０２とを有し、第１の部材１０７および第２の部材１０２を相対的に回動可能に連結するものである。

この関節装置１００は、例えば、人形体（図示省略）の、下半身と上半身とを連結するのに用いられ、下半身および上半身に第２の部材１０２がそれぞれ配置され、両第２の部材１０２、１０２を第１の部材１０１で連結する。これにより、下半身および上半身が相対的に回動可能に連結される。

特開２００５−３４４９３６号公報

しかしながら、前述したような従来の人形体の関節構造１００においては、第１の部材１０１は、相対的に略９０度回動すると第２の部材１０２に当接してそれ以上回動できないという問題があった。また、略９０度で急激に回動を停止するので、関節構造１００に衝撃が生じるという問題もある。

そこで、本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、第１の部材と第２の部材の回動可能範囲を拡大できる人形体の関節構造を提供することを目的とする。

本発明の人形体の関節構造は、人形体の身体の一部である第１部材と、人形体の身体の一部であるとともに前記第１部材に対して相対的に回動する第２部材と、前記第１部材および前記第２部材を回動可能に連結する関節部材と、を有する人形体の関節構造であって、前記関節部材が、前記第１部材に設けられた第１嵌合穴または前記第２部材に設けられた第２嵌合穴の一方に嵌合する第１軸部と、前記第１嵌合穴または前記第２嵌合穴の他方に嵌合する第２軸部と、前記第１軸部および前記第２軸部を相対的に回動可能に支持する回動部と、を有し、前記第１軸部および前記第２軸部の少なくとも一方の側面には、軸方向に沿って凹部が設けられ、前記第１嵌合穴および前記第２嵌合穴の少なくとも一方の内面には、前記凹部に沿って移動可能な凸部が設けられ、前記第１部材が前記第２部材に対して相対的に所定角度回動すると、前記第１部材および前記第２部材が当接し、さらに回動させると、当接点を支点としてテコ作用により前記第１軸部および前記第２軸部の少なくとも一方を、前記第１嵌合穴および／または前記第２嵌合穴に沿って引き抜く方向へ摺動させる構成を有する。

また、本発明の人形体の関節構造は、前記回動部が、相互に回動可能な第１回動部および第２回動部から構成され、前記第１回動部は前記第１軸部と一体的に設けられ、前記第２回動部は前記第２軸部と一体的に設けられている構成を有することが好ましい。

本発明に係る人形体の関節構造によれば、第１軸部および第２軸部は、第１部材および第２部材に対して摺動可能となっているので、第１部材が第２部材に対して相対的に所定角度以上回動して相手側に当接すると、当接点を支点として第１軸部あるいは第２軸部を引き抜く方向へ移動させることができる。

本発明にかかる実施形態の人形体の関節構造の分解斜視図である。関節部材の斜視図である。関節部材の分解斜視図である。（Ａ）は図１中Ａ−Ａ位置の一部破断の正面図であり、（Ｂ）は図１中Ｂ−Ｂ位置の一部破断の側面図である。（Ａ）は第１部材を回動させる前の状態を示す側面図であり、（Ｂ）は第１部材を所定角度回動させた状態を示す側面図であり、（Ｃ）はさらに回動させた状態を示す側面図である。従来の人形体の関節構造の分解斜視図である。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本発明にかかる実施形態の人形体の関節構造１０は、例えば戦闘ロボットのような人形体（図示省略）の身体の一部である大腿部のような第１部材３０と、この第１部材３０に対して相対的に回動する下腿部のような第２部材４０と、第１部材３０と第２部材４０とを回動可能に連結する膝関節のような関節部材２０と、を有する。

図２にも示すように、関節部材２０は、第１部材３０に取り付けられる第１軸部２１と、第２部材４０に取り付けられる第２軸部２２と、第１軸部２１および第２軸部２２を相対的に回動可能に支持する回動部２３とを有する。第１軸部２１および第２軸部２２は矩形断面を有しており、第１軸部２１の側面２１１には、軸方向（すなわち、上下方向）に沿って凹部２１２が設けられている。同様に、第２軸部２２の側面２２１には、軸方向に沿って凹部２２２が設けられている。また、第１軸部２１の上端には上板２１３が設けられており、上方に向かって尖る方向に傾斜面２１３Ａが設けられている。同様に、第２軸部２２の下端には下板２２３が設けられており、下方に向かって尖る方向に傾斜面２２３Ａが設けられている。

図３に示すように、回動部２３は、相互に回動可能な第１回動部２４および第２回動部２５から構成され、第１回動部２４は第１軸部２１の下端に一体的に設けられている。また、第２回動部２５は、第２軸部２２の上端に一体的に設けられている。従って、関節部材２０は、２個の部品で構成することができる。

第１回動部２４は、水平方向の円柱状の本体２４１を外側に有し、本体２４１の内面から水平に回動軸２４２が突設されている。一方、第２回動軸２５は、第１回動軸２４の本体２４１に連続する同形状の本体２５１を有し、本体２５１の内側面には、回動軸２４２を軸支する軸受け２５２が設けられている。従って、第１回動部２４の回動軸２４２を、第２回動部２５の軸受け２５２に挿嵌することにより、関節部材２０が回動可能に一体化する。

図４（Ａ）に示すように、第１部材３０には、下端面３１から上方に向かって、関節部材２０の第１軸部２１が嵌合する内部空間である第１嵌合穴３２が設けられている。第１嵌合穴３２の内面３２１には、第1軸部２１を移動可能に支持する凸部としてのリブ３３１，３３２が設けられており、各リブ３３１，３３２は第１軸部２１の矩形の断面形状に対応して、矩形状の開口３３１Ａ、３３２Ａが形成されている。なお、下側のリブ３３２の開口３３２Ａは第１軸部２１の上板２１３が通過できる大きさを有する。また、上側のリブ３３１の開口３３１Ａは下側のリブ３３２の開口３３２Ａよりも小さく形成されており、第１軸部２１の凹部２１２に移動可能に嵌合し、且つ上板２１３の下面２１３Ｂに係止される大きさとなっている。これにより、第１部材３０は、関節部材２０に対して、相対的に所定距離だけ移動可能となる。

同様に、図４（Ｂ）に示すように、第２部材４０には、上端面４１から下方に向かって、関節部材２０の第２軸部２２が嵌合する内部空間である第２嵌合穴４２が設けられている。第２嵌合穴４２の内面４２１には、第２軸部２２を移動可能に支持するリブ４３１が設けられており、リブ４３１は第２軸部２２の矩形の断面形状に対応して、矩形状の開口４３１Ａが形成されている。なお、リブ４３１の開口４３１Ａは第２軸部２２の下板２２３が通過できる大きさを有する。また、リブ４３１の開口４３１Ａは、第２軸部２２の凹部２２２に移動可能に嵌合し、且つ下板２２３の上面２２３Ｂに係止される大きさとなっている。これにより、第２部材４０は、関節部材２０に対して、相対的に所定距離だけ移動可能となる。

従って、第１軸部２１を第１部材３０の第１嵌合穴３２に押し込むと、第１軸部２１の上板２１３はリブ３３２の開口３３２Ａを通過し、上板２１３の傾斜面２１３Ａがリブ３３１の開口３３１Ａを拡げるようにして挿入される。なお、上板２１３の下面２１３Ｂがリブ３３１の上面に引っかかるため、第１軸部２１は第１嵌合穴３２から容易に脱落しないようになっている。また、第２軸部２２を第２部材４０の第２嵌合穴４２に押し込むと、第２軸部２２の下板２２３はリブ４３１の開口４３１Ａを通過し、下板２２３の傾斜面２２３Ａがリブ４３１の開口４３１Ａを拡げるようにして挿入される。なお、下板２２３の上面２２３Ｂがリブ４３１の下面に引っかかるため、第２軸部２２は第２嵌合穴４２から容易に脱落しないようになっている。

なお、第１部材３０および第２部材４０は例えばポリスチロールで形成され、関節部材２０は、ポリエチレンにより全体を形成するのが望ましい。すなわち、接触する部位の材質を同じにすると、堅さが同じになるため、移動に伴ってお互いに削り合うことになる。このため、第１部材３０および第２部材４０に堅いポリスチロールを用い、関節部材２０に柔らかなポリエチレンを用いることにより、リブ３３１，４３１の摩耗を抑えて、第１部材３０および第２部材４０を保護するとともに関節部材２０の脱落を防止する。このように、第１部材３０および第２部材４０と関節部材２０とを異なる材質にすることにより、お互いを嵌合するリブの摩耗を抑えることが可能である。

次に、人形体の関節構造１０の動きについて説明する。図５（Ａ）には、第１部材３０と第２部材４０が関節部材２０を介して直立した状態を示す。この状態では、関節部材２０の第１軸部２１は第１部材３０の第１嵌合穴３２に全体が収容されている。また、第２軸部２２は第２部材４０の第２嵌合穴４２に全体が収容されている。

この状態で、矢印Ａ方向へ第１部材３０を回動させると、図５（Ｂ）に示すように、所定角度まで第１部材３０は回動する。さらに、矢印Ｂ方向へ回動させると、図５（Ｃ）に示すように、第１部材３０と第２部材４０とが、接点Ｐで当接する。さらに、矢印Ｃ方向へ回動させると、当接点Ｐを支点としてテコの作用により第１部材３０の関節部材２０側が上方へ（矢印Ｄ参照）移動し、第２軸部２２が上方へ引き上げられるので、第１部材３０はさらに回動する。

以上、説明した本発明にかかる実施形態の人形体の関節構造１０によれば、人形体の身体の一部である第１部材３０と第２部材４０とを、関節部材２０により相対的に回動可能に連結する。関節部材２０は、第１軸部２１と、第２軸部２２と、回動部２３とを有し、第１軸部２１を第１部材３０に設けられている第１嵌合穴３２に挿嵌するとともに、第２軸部２２を第２部材４０に設けられている第２嵌合穴４２に挿嵌することにより、第１軸部２１と第２軸部２２とを回動可能に連結する。

このとき、第１軸部２１および第２軸部２２の少なくとも一方の側面には、軸方向に沿って凹部２１２，２２２が設けられ、第１嵌合穴３２および第２嵌合穴４２の少なくとも一方の内面には、凹部２１２，２２２に沿って移動可能なリブ３３１，４３１が設けられているため、第１軸部２１および第２軸部２２は、第１部材３０および第２部材４０に対して所定範囲で摺動可能となる。

従って、第１部材３０が第２部材４０に対して相対的に所定角度以上回動して相手側に当接すると、当接点Ｐを支点として第１軸部２１あるいは第２軸部２２を引き抜く方向へ移動するので、第１部材３０と第２部材４０との相対的可動範囲が大きくなるとともに、第１部材３０と第２部材４０とが接触した後にさらに回動することにより、回動停止の衝撃を小さくすることができる。

また、回動部２３が、相互に回動可能な第１回動部２４および第２回動部２５から構成され、第１回動部２４は第１軸部２１と一体的に設けられ、第２回動部２５は第２軸部２２と一体的に設けられているので、回動部２３を２個の部品から構成できる。

また、第１部材３０が第２部材４０に対して相対的に所定角度以上回動すると相手側に当接するが、さらに回動させると、当接点Ｐを支点としてテコ作用により第１軸部２１あるいは第２軸部２２を引き抜く方向へ移動するので、第１部材３０と第２部材４０との相対的可動範囲が大きくなるとともに、第１部材３０と第２部材４０とが接触した後にさらに回動することにより、回動停止の衝撃を小さくすることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明に係る人形体の関節構造１０は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変化が可能である。すなわち、前述した実施形態では、第１部材３０として大腿部、第２部材４０として下腿部、回動部２３として膝関節を用いた場合を例示したが、この他、上腕部、肘関節、下腕部について用いることも可能である。

また、第１部材３０および第２部材４０の両方に凹部２１２，２２２およびリブ３３１，４３１を設けた場合について説明したが、第１部材３０および第２部材４０の一方のみに凹部およびリブを設け，他方を固定することも可能である。

１０関節構造
２０関節部材
２１第１軸部
２１２，２２２凹部
２２第２軸部
２３回動部
２４第１回動部
２５第２回動部
３０第１部材
３２第１嵌合穴
３２１，４２１内面
３３１，４３１リブ（凸部）
４０第２部材
４２第２嵌合穴
Ｐ当接点

Claims

人形体の身体の一部である第１部材と、
人形体の身体の一部であるとともに前記第１部材に対して相対的に回動する第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材を回動可能に連結する関節部材と、を有する人形体の関節構造であって、
前記関節部材が、前記第１部材に設けられた第１嵌合穴または前記第２部材に設けられた第２嵌合穴の一方に嵌合する第１軸部と、
前記第１嵌合穴または前記第２嵌合穴の他方に嵌合する第２軸部と、
前記第１軸部および前記第２軸部を相対的に回動可能に支持する回動部と、を有し、
前記第１軸部および前記第２軸部の少なくとも一方の側面には、軸方向に沿って凹部が設けられ、
前記第１嵌合穴および前記第２嵌合穴の少なくとも一方の内面には、前記凹部に沿って移動可能な凸部が設けられ、
前記第１部材が前記第２部材に対して相対的に所定角度回動すると、前記第１部材および前記第２部材が当接し、
さらに回動させると、当接点を支点としてテコ作用により前記第１軸部および前記第２軸部の少なくとも一方を、前記第１嵌合穴および／または前記第２嵌合穴に沿って引き抜く方向へ摺動させる人形体の関節構造。
請求項１において、
前記回動部が、相互に回動可能な第１回動部および第２回動部から構成され、前記第１回動部は前記第１軸部と一体的に設けられ、前記第２回動部は前記第２軸部と一体的に設けられている人形体の関節構造。
請求項１または請求項２において、
少なくとも前記第１部材および前記第２部材と、前記関節部材とは異なる材質である人形体の関節構造。