JP4991230B2

JP4991230B2 - 稠密充填型テンセグリティ・ジョイント

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Publication number: JP4991230B2
Application number: JP2006258148A
Authority: JP
Inventors: 泰司梶川
Original assignee: 泰司梶川
Priority date: 2006-09-23
Filing date: 2006-09-23
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-09-23
Also published as: JP2008075397A

Description

この発明は、対称的または非対称的な超軽量化されたテンセグリティ構造体（Tensegrity
Structure）における、不連続な複数の圧縮部材を互いに非接触に正確に配置するための位置決め手段、引張力調整手段、および外力分散を向上させるテンセグリティ・ジョイントに関する。

不連続な複数の圧縮部材を引張部材の相互に連続した引張力によって統合し、互いに非接触に配置したテンセグリティ構造体は、外力や応力の分散機能によって常に振動する。この種の構造物はバックミンスター・フラー（R.Buckminster Fuller）の発明米国特許第３０６３５２１号Tesile-Integrity Structure (一般にテンセグリティ構造体と称されている)によって、圧縮部材と引張部材をモジュール化して組み立てる方法は公知である。その場合の引張部材と圧縮部材の結合方法は第５図に示されるように、パイプ端部を貫通する穴に引張部材を通して結合される。また第６図に示されるように引張部材が緩んだ場合などの引張力は、パイプの端部のボルトとワッシャーによって引張部材の長さを加減して調整する。

また引張部材をループ単位化してループの定位置で圧縮部材と結合する方法は、特許第２０３３３５６２号テンサイルインテグリティ構造体の構築方法によって公知である。この場合の第２図の一筆書きのようにループの大部分を連続させてネットワーク化したテンセグリティ構造体を統合する引張部材は、互いに隣接する圧縮部材の各端部間の位置と距離が振動や応力によって移動しないように、圧縮部材の各端部を接着剤などで完全に移動しないように固定する。

また米国特許第３８６６３６６号
NON-SYMMETRICAL TENSEGRITYは、引張部材を複数の圧縮部材用の各パイプのスリットを有した端部で連続させると同時に、各パイプ端部の内側で固定して構築される非対称な球状テンセグリティ構造体が第２図、第１１図に開示されている。

また特許第３６３６４９５号テンセグリティ構造体用のテトラへドロン・モジュールによって十字型スリットに挿入された引張部材を固定するために、ピンをスリット開口部から差し込む固定方法が開示されている。

非対称的テンセグリティ構造体でも、対称的テンセグリティ構造体と同様に引張部材を圧縮部材の端部において結合しながら連続的にネットワーク化し、その一方で圧縮部材を不連続化する方法は変わらない。

テンセグリティ構造の圧縮部材を３次元空間で正確に配置し固定するためには、前述した連続的なネットワーク化のための固定方法以外に引張部材自体の引張力の安定化と耐久性が求められる。
それゆえに、バックミンスター・フラーによってその原理が発見された１９４９年から、圧縮部材と引張部材によるシナジーの相互作用からなる究極の構造体と称されるテンセグリティ構造の飛躍的な強度の向上は、軽量化される圧縮部材の素材開発以上に超高強度、高弾性で低伸度の引張部材の素材開発とともに発展してきたと言える。
直径が数メートルの球状テンセグリティでさえ各引張部材毎にミリ単位で調整され、サイズが研究教育用モデルの場合はミリ単位以下での調整が要求されるので、寸法変化がほとんどない引張部材の素材が特に求められてきた。

圧縮部材数よりも引張部材数の方が多いテンセグリティ構造の安定性に、比重の小さく引張強度と弾性率の高い繊維の利用は不可欠である。例えば、ポリアミド繊維は、スチールワイヤーの約1.4倍、ナイロンの約3倍、ポリエステルの約2.5倍の引張強度があり、また引張弾性率が引張方向への変形が少ないので、テンセグリティ構造の引張部材には最適な素材の一つである。実際、引張部材として低伸度のアラミド繊維や炭素繊維を使用した場合は、ステンレスワイヤーかナイロンに比べて約数分の一程度の伸度しか発生しない。

また、The Artifacts of R.Buckminster
Fuller vol.4 Garlamd Pess 1985 P.92には、
直接テンセグリティ構造体の各引張部材に取り付けられるターンバックルに替わるテンセグリティ・ジョイントとして、第１図に示すような引張部材に対する最小限の引張力調整機能を備えた方法が記載されている。この機能によって各引張部材に取り付けられる主に金属からなるターンバックルの重量を軽減できる。またターンバックルによる増加した各引張部材の振動も軽減できる。

米国特許第３０６３５２１号TENSILE-INTEGRITYSTRUCTURE、米国特許第３8６６３６６号 NON-SYMMETRICAL TENSEGRITY、特許第２０３３３５６２テンサイルインテグリティ構造体の構築方法、特許第３６３６４９５号テンセグリティ構造体用のテトラへドロン・モジュール Inventions MARTIN’S PRESS1983、 The Artifacts ofR.Buckminster Fullervol.4 Garlamd Pess 1985

テンセグリティ構造体に加えられた外力は、すべての連続した引張部材の振動によって分散されるが、その振動時間はテンセグリティ構造体の引張力に反比例する。引張力が低下すれば、振動を吸収する時間は増大する。しかし、弦楽器の調律のように、自重や風や外力などで常に機敏に反応する構造体であるテンセグリティでは、最適な引張力調整を維持するのはもっとも困難である。言い換えれば、外力分散機能の特徴である振動を短時間に吸収するには、圧縮部材の軽量化はいうまでもなく、振動する引張部材の軽量化と高張力な状態のテンセグリティ構造を構築する必要がある。

さらに、テンセグリティ構造体を構築する場合、各圧縮部材端部で少なくとも異なった３方向からの引張部材を該端部がけっして移動しないように結合させなければならない。
米国特許第３8６６３６６号 NON-SYMMETRICAL
TENSEGRITYの第２図に開示されるように、引張部材を複数の圧縮パイプ材のスリットを有した端部で連続させると同時に各引張部材の端部がスリットから引き抜けないように、圧縮パイプ材の内面に位置する端子で固定する場合、スリットに固定された引張部材が圧縮部材と接触する部分は、連続したすべての引張部材の振動によって、疲労しやすく、とりわけ引張部材の圧縮部材との結合角度が鋭角な場合は剪断を起こしやすくなる。
また、各引張部材の端部に取り付けられる圧着端子の抜け強度は、本来の強度に比べて、一般に引張部材の太さに無関係に低下し、引張強度の最大十分の一程度まで著しく低下するリスクがある。
また各引張部材の端部と圧縮部材との固定に接着剤などを使用して固着した場合、耐薬品性が低いアラミド繊維などからなる引張部材の化学的安定性は著しく劣化する。

さらに、どんなに引張強度が高い引張部材からなるテンセグリティ構造全体においても、一定の応力のもとでは材質の引張伸度に応じた範囲内で伸びが発生し、引張部材の塑性変形が時間とともに進行することは回避できない。その結果、テンセグリティ構造全体のネットワークは徐々に弛緩しはじめる。こうした解決策として、直接引張部材に取り付けられるターンバックルに替わるテンセグリティ・ジョイントとして、第１図に示すような引張部材に対する最小限の引張力調整機能を備えた方法が一般に公知である。この場合、テンセグリティ・ジョイント１００の中央の６角ボルト９０の回転操作で、一カ所のフランジ９１の内側に圧着端子９２で結合された複数個の引張部材９３、９４が同時に緊張または弛緩するので、一本の引張部材の長さを調節する場合は、六角ボルト９０を解法して圧着端子９２の位置を移動させて個別の引張部材の長さ調節をする必要があった。さらに引張部材の交換においては、該当するテンセグリティ・ジョイント周辺の複数のテンセグリティ・ジョイントも同時に解放する必要があった。同様に圧縮部材の交換においても、該当するテンセグリティ・ジョイントの反対側のテンセグリティ・ジョイントも同時に解放する必要があった。これまでの連続したネットワークは、テンセグリティ・ジョイントの機能上の制限から部材交換時や引張力調整時に複雑な作業を要していた。

このように、従来の構築方法では引張部材はどの端部間でも、引張部材をあらかじめ計算された長さや引張力で維持するように個別に微調整することは極めて困難であった。
またテンセグリティ・ジョイントにおいて引張部材の結合や張力調整機能にこうした上記のボルトやフランジなどの金属部材を使用すると、ジョイント部の総部材数から言っても構造全体を軽量にすることは困難であった。またジョイント部の小型化には、強度や作業に使用する道具の大きさの点で限界が生じていた。

従来のテンセグリティの３つの構成要素である圧縮部材と引張部材、そしてジョイント部の軽量化に関して言うならば、総合的な軽量化と構築の経済性を目的としたテンセグリティ構造体用のテンセグリティ・ジョイントがデザインされているとは言い難い。
さらに、引張部材と圧縮部材との結合や固着による、引張部材の剪断を回避し、引張部材の引き抜き強度を向上させる結合方法がデザインされているとは言い難い。
さらに、引張部材に損傷を与えることなく一定の張力が常に調節可能で、動的な外力分散機能を備えたテンセグリティ・ジョイントが必要であるが、同時に耐久性があり経済的に量産化可能なデザインが不可欠である。

かかる技術的課題を達成するために、本発明にあっては、
引張部材に超高強度高弾性で低伸度の繊維からなる複数の引張部材を用いて、各該引張部材をあらかじめ設計した長さで周期的または非周期的に区分し、該引張部材に対して各区分の各境界点を中心に別の繊維で該圧縮部材の直径以上の長さを被覆補強した被覆引張部を形成し、該各境界点上に球状カシメ材をクランプし、該球状カシメ材と該球状カシメ材を貫通する該被覆引張部から構成する凸型ジョイント部を設けると共に、該圧縮部材の側面両端部に対して該圧縮部材の直径方向に該被覆引張部を平行に挟み込む誘導スリットと、該両端部側面の中央から該圧縮部材の軸方向に該誘導スリットに対して平行でかつ該誘導スリットの底面を貫通した該球状カシメ材の直径より大きな直径の円筒状トンネルとを有する凹型ジョイント部とを設け、該凸型ジョイント部の該球状カシメ材を該凹型ジョイント部の該円筒状トンネルに、該凸型ジョイント部の該被覆引張部を該凹型ジョイント部の該誘導スリットにそれぞれ沿わせながら挿入し、少なくとも２個以上の該球状カシメ材を該円筒状トンネルの内壁に接触させると同時に、該円筒状トンネル内で相互に点接触させて仮充填し、さらに該被覆引張部を該円筒状トンネルを挟む左右の該誘導スリット内にそれぞれ集束させて、最終的に引張力によって安定する複数の該球状カシメ材による稠密な充填構造をノードとした完全に閉じたネットワークを形成し、対称的あるいは非対称的テンセグリティ構造体を構築する稠密充填型テンセグリティ・ジョイントを採用している。

上記の稠密充填型テンセグリティ・ジョイントによって、
凸型ジョイント部が凹型ジョイント部の内部で相互に点接触で充填され、同時に誘導スリット内に該被覆引張部を常に集束させるので、テンセグリティ構造体が外力によって発生する引張応力または圧縮応力を分散するために構造全体が振動する場合、凸型ジョイント部が変動する応力によって円筒状トンネル内部領域内で相互の接触関係を変化させながら回転や移動ができ、様々な応力に対応する常に動的に安定する充填構造が維持されるので、ネットワークのノードとしての機能は一定である。

凸型ジョイント部と凹型ジョイント部を結合する力は、テンセグリティ構造体のネットワークがもたらす統合的な引張力であり、接着材による固着やボルト、ナット、ワッシャーなどによる機械的締結をいっさい不要とする。
したがって、引張部材が破断した場合でも、引張部材の交換だけでなく圧縮部材の交換も容易になる。さらにまたテンセグリティ・ジョイントの小型化によって、テンセグリティ構造体の更なる軽量化がはかれる。また、テンセグリティ構造体が弛緩した場合の引張力の調節は、２点間距離の引張部材のみの交換によって容易になる。

また、稠密充填型ジョイントによる凹凸ジョイント部の勘合による単純な結合方法によって、ジョイント部の部材数を少なくし、あらかじめ計算された引張力を忠実に再現できるため、引張力の微調整などの作業を大幅に省略できる。テンセグリティ構造体の組み立ての時間を短縮し、圧縮部材の正確な３次元空間での不連続的な配置を可能にする。

さらに、脱着凹型ジョイントとして、圧縮部材の端部から凹型ジョイント部を分離させて圧縮部材との嵌合による回転機能を付加することによって、ショックアブソーバーと同様の作用が生じるので、外部から受ける強い衝撃に対してより効果的に対応できる。すなわち圧縮部材の軸方向に対して左右に回転することによって、引張部材への過剰な応力を効果的にテンセグリティ構造体全体に素早く分散できる。より効果的に外力分散すれば、引張部材のジョイント部との接触部での絶え間ない振動や摩擦による疲労を軽減できる。また外部から受ける衝撃によって、カシメ材の取り付け位置で発生する引張部材の引き抜けや剪断を防止できる。

テンセグリティ構造体の本質的な外力分散機能に加えて、この第２の外力分散機能は、より少ない素材でより多くの体積を覆うテンセグリティ・システムのシナジー作用をさらに飛躍させることができる。

またカシメ材を被覆された引張部材からノットやベンドとして形成した場合は、こうした引き抜けを回避できるばかりか、カシメ材の金属部の重量分を軽減できる。また凸型ジョイント部とネットワークのノードをもっとも経済的に達成できる。

超高強度高弾性で低伸度の繊維からなる複数の引張部材２１を用いて、各該引張部材２１をあらかじめ設計した長さで周期的に区分し、該引張部材２１に対して各区分の各境界点を中心に別の繊維で圧縮部材１０の直径以上の長さを被覆補強した被覆引張部７１を形成し、該各境界点上に大小２種の球状カシメ材６１，６２を１個づつクランプした凸型ジョイント部８１を計４個設けると共に、該圧縮部材１０の両端部側面に対して、該圧縮部材１０の直径方向に該被覆引張部７１を平行に挟み込む誘導スリット５２と、該両端部側面の中央から該圧縮部材１０の軸方向に該誘導スリット５２に対して平行でかつ該誘導スリット５２の底面５３を貫通した該大きい球状カシメ材６１の直径より大きな直径の円筒状トンネル４２とを有する凹型ジョイント部３１とを設け、該圧縮部材１０の端部から該凹型ジョイント部３１を分離し、残された中空の圧縮部材１２の新たな端部と該凹型ジョイント部の端部３３とを嵌合させて回転可能にした状態で、最終的に、凹型ジョイント部３１と凸型ジョイント部８１の３個または２個からなる該球状カシメ材６１，６２との充填構造によって、ノードを構成する稠密充填型テンセグリティ・ジョイント１０７が対称的または非対称的な球状テンセグリティ構造体を構築する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図２は、対称的なテンセグリティ構造体１０１の斜視図である。図６に示すＺ型テンセグリティユニット１０５から構成される。３０組の各テンセグリティユニットは、圧縮部材１０と超高強度高弾性で低伸度の繊維からなる引張部材２０から構築される。中空の圧縮部材１１の両端部には、回転可能な凹型ジョイント部３０が嵌合されている。該凹型ジョイント部３０の端部には、圧縮部材１０の中心軸方向に沿って円筒状トンネル４０と誘導スリット５０が設けられている。すべての凸型ジョイント部は、３０本の引張部材２０からなる球状の閉じたネットワークの引張力によって、円筒状トンネル４０内部に挿入されている。
圧縮部材１０は、必要な剛性を有していれば特に材質を限定するものではないが、テンセグリティ構造体の軽量化を考慮するのであれば、アルミ合金、チタン合金、強化プラスチック、カーボンであることが好ましい。また、中実あるいは中空の棒材から構成するのであれば、その断面形状は任意であり、矩形、円形などであってもよく、端部以外を中空にしてもよい。
引張部材２０は、引張部材としてテンセグリティ構造体を構築するために必要な強度を備えていれば特にその素材に限定されないが、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの伸度が低い適宜な素材で引張部材を構成することができる。
また引張部材２０に円筒状トンネル４０から逸脱させない引張力があれば、圧縮部材が互いに不連続に配置されながらも連続したネットワークで統合され、テンセグリティ構造体は、常に球状に自律できる。

図３は、図２で構築されたテンセグリティ構造体１０１の連続したネットワークのなかで、Ｚ型テンセグリティユニット１０５を中心とした部分拡大斜視図である。中空の圧縮部材１１の端部と分離された凹型ジョイント部３０の端部とを嵌合して回転可能な状態で形成されている。
図４は、図２のテンセグリティ構造体１０１を構成する圧縮部材の端部から分離独立した稠密充填型テンセグリティ・ジョイント１０３を示す拡大斜視図である。２個の凸型ジョイント部８０が円筒状トンネル４０に挿入され、球状カシメ材６０が円筒状トンネル４０内で相互に点接触して充填された状態を示している。さらにこの分離型のテンセグリティ・ジョイントを構成する凹型ジョイント部３０の端部３１は、中空の圧縮部材１１と回転可能な状態で嵌合する。この回転によるアクティブな外力分散機能によって、テンセグリティ構造体が部分的に大きな外力を受けた場合、ショックアブソーバーと同様の作用が生じる。すなわち圧縮部材の軸方向に対して左右に回転することによって、引張部材への局所的で過剰な応力を効果的にテンセグリティ構造体全体に素早く分散できる。テンセグリティ構造体の構築過程では、凹型ジョイント部３０と中空の圧縮部材１１は脱落しないように、テープなどで仮止めするのが望ましい。

テンセグリティ構造体の構築過程を、図２から図６に基づいて説明する。
図４に示す稠密充填型テンセグリティ・ジョイント１０３によって、図６に示される圧縮部材１０と引張部材２０からなる３０組のＺ型テンセグリティユニット１０５を用いて、図２に示すテンセグリティ構造体１０１を構築する。このとき、連続したＺ型の形状を示す引張部材２０は、図５に示す詳細図のように、引張部材上の区間ａ，ｂの２種の間隔をおいて、被覆引張部７０を有する引張部材上に同径の４個の球状カシメ材６０をクランプして形成される凸型ジョイント８０から構成される。各引張部材の区間ａ，ｂの両端には、凹型ジョイント部への凸型ジョイント部の取り付けを容易にする作業用引張区間ｃがそれぞれ延長している。図４において、作業用引張区間ｃを支持しながら凸型ジョイント部８０を構成する被覆引張部７０と球状カシメ材６０を円筒形トンネル４０と誘導スリット５０へほぼ同時に挿入して、該球状カシメ材６０を円筒状トンネル４０の底面４１に、被覆引張部７０を誘導スリット５０の底面５１にそれぞれ安定させる。この場合、誘導スリット５０の幅は、被覆引張部７０の直径よりも小さいので、誘導スリット５０の挟む力で引張力がまだ十分に発生していない組み立て初段階でも引張部材と圧縮部材を相互に固定できる。このようにして３０本の圧縮部材すべての両端に凸ジョイント部８０を挿入し、引張部材２０をＳ字型に取り付けて、各圧縮部材の端部の稠密充填型テンセグリティ・ジョイントに、区間ａ，ｂの境界に位置する球状カシメ材６０と被覆引張部７０を同様な方法で勘入させる。
局所的に正五角形状と六角形状からなるネットワークを徐々に拡大するように、圧縮部材１０と引張部材２０を互いに連結することによって、上記テンセグリティ・ジョイントの円筒状トンネル４０内部では、球状カシメ材６０は該円筒状トンネル４０から逸脱することなく内部の充填構造は、より安定していく。全体を完成しない段階でも不完全な球状テンセグリティ構造体の圧縮部材１０はすでに不連続に空間配置されているのは、次第に閉じていくネットワークの見えないシナジー作用によって、連結が進行するにしたがった充填構造がネットワークのノードとして機能しはじめているからである。例えば、この方法で構築される直径数十センチの半球状の段階のテンセグリティ構造体でさえ、床に落としてもバウンドできる程度のテンセグリティ構造体の自律度を検証できる。

図７から図１１は、他の実施例を示す。図７は、Ｚ型テンセグリティネットワークの約２倍の引張部材の長さから構成されるダイヤモンド型のネットワークによるテンセグリティユニットの拡大斜視図である。図８に示す４カ所のテンセグリティ・ジョイントを連結する一本の引張部材２１は、図９に示すように、直径が異なる球状カシメ材６１，６２が分離型テンセグリティ・ジョイント３１の円筒状トンネル４２内部で充填構造を形成する。図１０は、図７のＡの円筒状トンネル４２内部に大きな直径の球状カシメ材６１、小さな直径の球状カシメ材６２が充填されるプロセスの部分切開図である。図１１は、図７のＢにおいて、大きな直径の球状カシメ材６１が相互に点接触で充填されている部分切開図を示す。別の大きな直径の球状カシメ材６１は、円筒状トンネル４２の曲率のある底面４３に接しながら、大きな直径の球状カシメ材６１によって充填されているので、図９に示すように、引張部材２１が連続していない場合でも誘導スリット５２の底面５３に沿ってより接するので、剪断力を摩擦によって軽減できる。また、このダイヤモンド型のネットワークでは、大きな球状カシメ材は、局所的に大きな応力を受けた場合、円筒状トンネル内部の充填状態から離れてトンネル出口までの距離が移動可能なクリアランスとなる。こうしたネットワークのノードの動的な運動とテンセグリティ・ジョイントの端部の圧縮部材との嵌合で生まれる回転運動は、合成されることによって、これまでのテンセグリティ構造体にはない新たな外力分散機能となる。移動可能なクリアランスを確実に確保するためには、ネットワークの形状にかかわらず、円筒状トンネルの出口から球状カシメ材の逸脱を防ぐだけでよいので、該出口をキャップなどで閉鎖してもよい。

さらに、図１２図に示す他の実施例では、移動可能なクリアランスのスペースを利用して球状カシメ材６３と同径の２個の球状充填材９５を球状カシメ材６３と外側に位置する球状カシメ材６４との間に介在させて円筒状トンネル４４内での充填構造を組み替えることによって、凹型ジョイント部の外側に位置する球状カシメ材６４を移動させられるので、結果的にテンセグリティ構造体の全体の引張力を調整できる。さらに、球状充填材にかわって円筒状充填材を用いてもよい。また、この一箇所の操作だけでは引張力調整が不足する場合は、複数箇所で同様な操作を行うことで最適な引張力が回復できる。

図１３は、被覆した引張部材と球状カシメ材からなる凸型ジョイント部を、完全に被覆した超高強度高弾性で低伸度の繊維からなるノットで構成した実施例である。固結び６６、固止め結び６７、仲仕結び６８のいずれかで球状カシメ材に相当するノットを構成できる。金属によるカシメ材をノットによって実施すれば、テンセグリティ構造体はより軽量化され、構造の構成部材数を軽減できるので、短時間でより経済的に構築できる。また金属カシメ材のように機械的に圧着しないので、引張部材の繊維や被覆材に損傷を与えない。圧着材を使用しないので引き抜き強度から無関係になる。また２本の引張部材の両端からベンドを形成してもよい。

図１４は、他の実施例を示す斜視図である。球状カシメ材に替わる２個の円柱状カシメ材６５は角筒状トンネル４６に挿入されて、互いに線接触となり充填構造を形成する。多様な応力の変動に対して、円柱状カシメ材は回転または角筒状トンネル内を平行移動することができる。引張部材２３は、金属繊維でもよく、円柱状カシメ材６５の両側側面の六角ボルト９６で締結される。この図では、被覆材は省略してある。図示はしないが、角筒状トンネル４６の出口までの円柱状カシメ材が移動可能なクリアランスのスペースを利用して円柱状の充填材を充填し、テンセグリティ構造体全体の引張力を調整してもよい。また、圧縮部材から分離した分離型テンセグリティ・ジョイントとして使用してもよい。

本発明によるテンセグリティ・ジョイントは、従来の結合方法ではなし得なかった外力分散機能の向上だけではなく、テンセグリティ構造体独自の柔軟な強度の更なる向上をもたらすことができるので、精密で経済的な研究教育モデルばかりか、実用的で耐久性のある大型テントなどの皮膜構造物用の構造システムとして応用可能になった。

公知例を示した断面図である。本発明による実施例を示したテンセグリティ構造体を示す斜視図である。本発明による実施例を示すテンセグリティ構造体の部分拡大図である。（実施例１）本発明による実施例１のテンセグリティ・ジョイントの分解斜視図である。本発明による実施例１のテンセグリティ構造体を構成する引張部材と凸型ジョイント部の構成図である。本発明による実施例１のテンセグリティ構造体を構成する引張部材と圧縮部材の構成を示す分解斜視図である。本発明による他の実施例を示すテンセグリティ構造体の部分拡大図である。（実施例２）本発明による実施例２のテンセグリティ構造体を構成する引張部材と凸型ジョイント部の構成図である。本発明による実施例２のテンセグリティ構造体を構成するテンセグリティ・ジョイントの拡大斜視図である。本発明による実施例２のテンセグリティ構造体を構成するテンセグリティ・ジョイントによる結合プロセスを示す部分切開図である。本発明による実施例２のテンセグリティ構造体を構成するテンセグリティ・ジョイントによる結合状態を示す部分切開図である。本発明による他の実施例を示すテンセグリティ・ジョイントによる結合状態を示す部分切開図である。（実施例３）本発明による他の実施例を示す凸型ジョイント部の部分拡大図である。（実施例４）本発明による他の実施例を示すテンセグリティ・ジョイントによる結合状態を示す分解斜視図である。（実施例５）

符号の説明

１０圧縮部材
１１中空の圧縮部材
１２中空の圧縮部材
２０引張部材
２１引張部材
２２引張部材
２３金属繊維からな引張部材
３０凹型ジョイント部
３１凹型ジョイント部
３２凹型ジョイント部の端部
３３凹型ジョイント部の端部
４０円筒状トンネル
４１円筒状トンネルの底面
４２円筒状トンネル
４３円筒状トンネルの底面
４４円筒状トンネル
４５円筒状トンネルの底面
４６角筒状トンネル
５０誘導スリット
５１誘導スリットの底面
５２誘導スリット
５３誘導スリットの底面
５４誘導スリット
５５誘導スリットの底面
５６誘導スリット
５７誘導スリットの底面
６０球状カシメ材
６１直径の大きい球状カシメ材
６２直径の小さい球状カシメ材
６３球状カシメ材
６４外側に位置する球状カシメ材
６５円柱状カシメ材
７０被覆引張部
７１被覆引張部
７２被覆引張部
７３被覆引張部
７４被覆引張部
８０凸型ジョイント部
８１凸型ジョイント部
９０ボルト
９１フランジ
９２圧着端子
９３引張部材
９４引張部材
９５充填剤
９６六角ボルト
１００テンセグリティ・ジョイント
１０１テンセグリティ構造体
１０２Ｚ型ネットワークによるテンセグリティユニット
１０３稠密充填型テンセグリティ・ジョイント
１０４凸型ジョイント部を設けた引張部材
１０５Ｚ型テンセグリティユニット
１０６ダイヤモンド型ネットワークによるテンセグリティユニット
１０７稠密充填型テンセグリティ・ジョイント

Ａ凹凸型ジョイントの結合状態
Ｂ凹凸型ジョイントの結合状態

ａ引張部材区間
ｂ引張部材区間
ｃ作業用引張区間

Claims

互いに非接触に配置した不連続な複数の圧縮部材を、引張部材からなる閉じたネットワークによって対称的または非対称的に統合したテンセグリティ構造体において、該引張部材に超高強度高弾性で低伸度の繊維からなる複数の引張部材を用いて、各該引張部材をあらかじめ設計した長さで周期的または非周期的に区分し、該引張部材に対して各区分の各境界点を中心に別の繊維で該圧縮部材の直径以上の長さを被覆補強した被覆引張部を形成し、該各境界点上に球状カシメ材をクランプし、該球状カシメ材と該球状カシメ材を貫通する該被覆引張部から構成する凸型ジョイント部を設けると共に、該圧縮部材の両端部側面に対して該圧縮部材の直径方向に該被覆引張部を平行に挟み込む誘導スリットと、該両端部側面の中央から該圧縮部材の軸方向に該誘導スリットに対して平行でかつ該誘導スリットの底面を貫通した該球状カシメ材の直径より大きな直径の円筒状トンネルとを有する凹型ジョイント部とを設け、該凸型ジョイント部の該球状カシメ材を該凹型ジョイント部の該円筒状トンネルに、該凸型ジョイント部の該被覆引張部を該凹型ジョイント部の該誘導スリットにそれぞれ沿わせながら挿入し、少なくとも２個以上の該球状カシメ材を該円筒状トンネルの内壁に接触させると同時に、該円筒状トンネル内で相互に点接触させて仮充填させ、さらに該被覆引張部を該円筒状トンネルを挟む左右の該誘導スリット内にそれぞれ集束させて、最終的に引張力によって安定する複数の該球状カシメ材による稠密な充填構造をノードとした完全に閉じたネットワークを形成し、テンセグリティ構造体を構築することを特徴とする稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。
上記誘導スリットを上記圧縮部材の軸方向に２箇所以上設けたことを特徴とする請求項１記載の稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。
上記凸型ジョイント部の球状カシメ材の直径を少なくとも２種以上にして、上記円筒状トンネル内でより稠密に相互に点接触させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。
上記圧縮部材端部から上記凹型ジョイント部を分離し、残された圧縮部材の新たな端部と該凹型ジョイント部とを嵌合させて回転によるアクティブな外力分散機能を付加したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。
上記円筒状トンネル内に球状または円柱状の充填材を追加し、複数の球状カシメ材による稠密な充填構造を組み替えて、上記完全に閉じたネットワークの引張力調整機能のあるノードとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。
上記球状カシメ材を、上記引張部材と上記被覆引張部からほぼ球状に形成されるノットまたはベンドとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。
上記凸型ジョイント部の球状カシメ材を円柱状カシメ材にし、かつ上記凹型ジョイント部の円筒状トンネルを角筒状トンネルに形成し、円柱状カシメ材を該角筒状トンネルの内壁に接触させると同時に、該角筒状トンネル内で相互に線接触させたことを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の稠密充填型テンセグリティ・ジョイント。