JPH0730973Y2 - 連結金具 - Google Patents

連結金具

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JPH0730973Y2
JPH0730973Y2 JP3472992U JP3472992U JPH0730973Y2 JP H0730973 Y2 JPH0730973 Y2 JP H0730973Y2 JP 3472992 U JP3472992 U JP 3472992U JP 3472992 U JP3472992 U JP 3472992U JP H0730973 Y2 JPH0730973 Y2 JP H0730973Y2
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planes
curved
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貞夫 飯嶋
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東洋ステンレス工業株式会社
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【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は複数の棒材を90°又
は45°の角度を成すように連結するための連結金具に
関する。ここで棒材というのは、図10に示すように軸
方向の雌螺穴を端面に有し端面の雌螺穴にねじを螺入す
ることができるようにした棒材である。
【0002】
【従来の技術】図9は従来例に係る連結金具の斜視図で
ある。これは適当な形状の金属板を折曲げて突合わせ、
これを溶接したものである。互いに135°の面角をな
す14の面を有する。球に近い形状をしているが実際に
は14の同一面積の面から成っている。しかし全て等価
な面というわけではない。ふたつの等価な面があるが、
これは四方に隣接面を持つ面である。これをA、Eとす
る。A面からE面までの一続きの面をB、C、Dとし、
E面からA面までの面をF、G、Hとする。ABCDE
FGHAと並ぶ面はこの連結金具の外周をある方向に周
回するように並んでいる。この方向とは直角の方向にも
面が連続して並ぶ。これをAIJKELMNAとする。
【0003】A面は4つの面B、N、H、Iと接続され
る。これらの面とA面とは135°の角をなす。E面も
4つの面D、K、F、Lと接続される。これらとE面の
なす角も135°である。AとE以外の面は12面ある
が、これらは両側に2つの隣接面を有す。C、J、G、
Mは等価な4つの面である。これらはA、E面と直交す
る面である。
【0004】B、I、H、Nも等価な4つの面である。
これらはA面に隣接している。D、K、F、Lも等価な
4つの面である。これらはE面に隣接している。EAの
方向をZ軸とし、GCの方向をn軸、MJをy軸とす
る。A〜Nの面はこれらの面に立てた単位法線ベクトル
によって次の数1のように表現することができる。
【0005】
【数1】
【0006】等価な4つの面B、I、H、Nの法線のな
す角は60°と90°である。このように14面を持つ
が、主軸の3方向に対して45°(135°)をなす全
ての面が存在するのではなく、MとC、CとJ、Jと
G、GとMの中間の面(下記の数2)は欠落している。
もちろんこれらの4つの面を取付けることによって補う
ことができる。
【0007】
【数2】
【0008】14の面は全て真中に穴を持つ。これは雄
螺子を通す穴である。図10に示すような棒材の端面が
14の面のいずれかに雄螺子によって固定される。雄螺
子は14面体の内側から外側に向けて穴に差入れられ
る。棒材端面が面の外側に接触した状態で雄螺子をドラ
イバによって棒材の雌螺穴に螺じこんでゆく。14面体
を持つ連結金具は四方に隙間を有するので、この隙間か
らやや斜めにドライバを差入れて雄螺子を廻すことがで
きる。
【0009】このような連結金具によって4方向あるい
は6方向に棒材を連結することができる。たとえばA、
E、M、J方向に棒を連結すると互いに直交する4方向
に棒が連結されることになる。
【0010】あるいは、A、J、G、M、E、I、N、
L、K方向に棒材を連結することもある。このように多
様な連結が可能である。多数の棒材と多数の連結金具と
を組合わせると、規則正しい格子状の三次元又は二次元
の構造体を作ることができる。もちろん棒材の長さにも
制限があり、全てが単位長さLであるか又は√2Lの長
さを持っている。
【0011】この14面体の連結金具はこのように極め
て巧妙な構造になっている。高度な汎用性、多様な組合
わせ、優れた美観など長所が多い。
【0012】
【考案が解決すべき課題】このような14面体の連結金
具は、閉じた空間を内部に保有するので型によって成形
するというわけにはゆかない。少なくとも2つの部材を
溶接するという方法で作る。例えば十文字型の板を折り
曲げて、ABIHN面とCJGMの上半面を有するもの
を作る。これら等価なもの2つを合わせて(xy面上
で)溶接する。すると14面体の連結金具を製作でき
る。つまり、2つの部材をC、J、G、Mの面の中央で
溶接するのである。この半球に似た部材を作るのは簡単
であるが、これを溶接するのにまず手数がかかる。4面
で溶接しなければならないし相互に位置の狂いがあって
はならないからである。
【0013】また溶接の後が残るから見苦しいというこ
ともある。できるだけ溶接せずに済ませたいものであ
る。
【0014】しかし前述の半球部材は必ず溶接しなけれ
ばならない。そうでなければ一体のものとしての連結部
材にはならないからである。
【0015】半球部材2つを組合わせるのであるが、こ
の2つを溶接する必要がないというふうにできればより
好ましいものができる筈である。中間の等価な4面C、
J、G、Mを横断したような形状では必ず溶接しなけれ
ばならない。しかし14面体は対称性の高い立体であ
る。2つの半球体へ切る方法によっては溶接を不要とす
ることができるものと考えられる。本考案は2つの等価
な部材を溶接することなく組合わせて14面体連結金具
を構成することを目的とする。この等価な2つの部材は
同一形状であって両者が組合わされて14面体になるべ
きものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本考案の連結金具は、互
いに135°の角をなしある周方向に連続して並ぶ8つ
の面A、B、C、D、E、F、G、Hと、互いに平行な
前記A面とE面との間を連絡し互いに135°の角をな
して前記面群とは90°の角をなす周方向に連続する6
つの面I、J、K、L、M、Nとよりなる14の面を有
し、各面の中央に穴を備えた略球形のものが二分割され
ており、4回対称性のあるA面とE面とが、A、E面の
中心を結ぶZ方向に略平行な稜線を有する曲面によって
相補的な部分A1 面、A2 面、及び部分E1 面、E2
に分割されており、分割された部分A1 面は隣接する2
列の面列を通して分割された部分E2 面に連続し、分割
された部分A2 面は他の隣接する2列の面列を通して分
割された部分E1 面に連続し、互いに嵌合した部分A1
面、A2 面はZ軸と直角な方向には抜けない形状であ
り、部分A1 面と部分E1 面とは同一、部分A2 面と部
分E2 面とは同一であるようにしたことを特徴とする。
【0017】
【作用】図1は本考案の連結金具の原理を示す斜視図で
ある。一体であった14面体を2つの等しい半球体に分
割してある。この分割の仕方が最も問題である。本考案
では4回対称性のあるA面、E面をZ軸に略平行な曲面
で相補的に切断し2分割している。この分割が重要であ
るが、A1 とA2 、E1 とE2 というふうにA面、E面
が分割されている。相補的というのはA=A1 +A2
E=E1 +E2 というように分割面の和がもとの面に等
しくなることである。
【0018】また、A1 ≡E1 、A2 ≡E2 という形状
である。ここで≡は合同を表す。図1ではこのような条
件が満たされたものが書いてある。さらに部分A1 面は
隣接する2列の面列B、C、DとN、M、Lを介して反
対側の部分E2 面に連続している。同様に部分A2
は、他の隣接する2列の面列I、J、KとH、G、Fを
介して反対側の部分E1 面に連続している。
【0019】これらの条件から2分割された半球体
(A、B、C、D、E2 、L、M、N)と半球体
(A2 、I、J、K、E1 、F、G、H)とは全く同一
であって方向が反対になって組合わされているというこ
とになる。
【0020】A1 とA2 の嵌合、E2 とE1 の嵌合は同
一の嵌合でるるがこれがZ方向に稜線をもつ曲面m、n
によって分割されているが、ただそれだけでは不十分で
ある。A1 2 が互いに嵌合していてZ方向と直角な方
向には抜けないという条件が必要である。図1に示した
のはこのような条件も満たしている。分割曲面m、nが
極めて重要である。ここでは3/4円弧と3/4円弧の
終端につながる直線部とからなっている。面の中央には
螺子を通すための穴1があるので分割曲面は円弧を含む
ことになる。
【0021】しかし、A1 +A2 =Aという相補性条件
と、xy平面の動きでは嵌合が外れないという条件さえ
成立すればよいのである。穴の存在が分割曲面m、nの
形状を制限する。m、nは穴を切ったり穴に接してはな
らない。
【0022】この条件を満足するものとして図1に示す
ものが最も適切である。A1 は穴を保有するが穴と他の
面B、Nとを連結する部分の面積は狭い。A2 は穴を保
有しないが、A1 の凸部を大きく囲んだ形状になってい
る。しかし、これに限らず分割曲面m、nは図2に示す
ように、1/2円弧より大きく5/6円弧より小さいも
ので穴を囲む形状であればよい。図2の曲線群は分割曲
面mの例を示している(nといってもよい。両者は同一
である。)。分割曲面m、nはA、E面の対角線に関し
て非対称であってもよい。
【0023】図1、図2で説明したものは分割曲面m、
nがZ軸にほぼ平行な稜線をもつ曲面であるものであ
る。この場合稜線がZ軸に完全に平行でなく上下で少し
傾いているようにするとさらによい。この場合、2つの
半球体を組み合わせる時、Z方向に両者を相対変位させ
るが、この変位の方向が一方向に限定されるからであ
る。きちっと嵌合させると2つの半球体は容易に離脱し
ないようになる。
【0024】分割曲面m、nがZ軸にほぼ平行な稜線の
曲面だけでなくZ軸に直角な面も含むようにすると、さ
らに安定性が増す。また分割曲面の形状の自由度も増加
する。図3にこのような場合の例を示す。
【0025】これはA1 の部分面、A2 の部分面が穴1
の周囲でともに隆起しており、隆起部が同じ円形状にな
っている。A1 の中央の穴1を囲む部分が円形隆起2と
なっている。A2 の中央の部分が前記円形隆起2を囲む
円形隆起3となっている。円形隆起2、3の境界はxy
平面に平行な面である。分割曲面の一部がxy平面に平
行な面を含むこととすれば、このような同心円構造をと
ることができる。部分A2 面の円形隆起3はもはや3/
4円弧のような開放端をもつものでなく完全な円となっ
ている。これによって包囲される部分A1 面の円形隆起
2も円である。穴1の直径をD1 、円形隆起2、3の直
径をD2 、D3 とすると、当然にD1 <D2 <D3 であ
る。
【0026】図1〜図3に示すものはいずれも縦分割型
である。であるから4回対称性を持つA面、E面で嵌合
してしまえばxy方向の力によって離脱しない。Z方向
に相対移動させて嵌合し、反対方向に相対移動させて離
脱させることができる。
【0027】使用に当たっては、4形対称性を持つA
面、E面が上下方向に並ぶように組む。すると上下に荷
重がかかるので両者が離脱することはない。
【0028】使用する際は、A面、E面に雄螺子を通し
て棒材に固着するということが最も多いと考えられる。
A、E面が雄螺子で押さえられていれば半球体が分離す
る惧れは全くない。A面とE面のいずれか一方だけに雄
螺子が取付けられていても半球体が分離しない。
【0029】上下方向に棒材が連結されないで横方向
(C、J、G、M面)にだけ棒材が連結されるという場
合は、嵌合が不安定になってしまう。この場合はA、E
面を固定するため他の螺子とナットを用いる。材料であ
るが、従来の一体型のものはアルミで作られていた。ア
ルミでももちろん本考案のものを作ることができる。し
かし本考案のものは嵌合部(A、A2 、E、E2 )での
強度が微妙であるのでステンレス鋳造で作ると良い。
【0030】
【実施例】図4〜図8は本考案の実施例を示す。図4〜
図6は半球体の左側面、正面、右側面図である。図7は
嵌合した状態を示す。図8は嵌合部の断面図である。こ
れは図1に示したものの一例である。分割曲面m、nは
Z軸に略平行な稜線をもつ曲面のみからなっている。
【0031】部分A1 面から、135°の角をなしてN
面、N面、L面、E2 面へと連続している。部分A1
から、前記面列と90°の角をなして、同様にB面、C
面、D面、E2 面へと連続している。これらの面は互い
に135°の角をなす。面の数としては7面である。A
1 とE2 との和で一面となるからである。
【0032】A1 面、E2 面での分割曲面m、nの形状
が重要である。分割曲面m、nはZ方向に平行な稜線を
持つが、xy面内でいうとpqrstuv のような曲線をなし
ている。線分pqは面A、Nの折線と僅かに離れてい
る。この部分が僅かでも存在すると角が鋭くならないの
で嵌合がなめらかになる。線分uvも面A、Bの折線と
僅かに離れている。
【0033】短い線分qr、tuは、E2 面の先端を差
し込むためにぜひとも必要である。線分qr、tuは円
弧rstの端にあって、前記線分qr、uvにつながっ
ている。このような形状はA1 面、E2 面に共通であ
り、A1 、E2 が幾何学的に相補的であるということか
ら当然に要求される。
【0034】A1 の分割曲面mとE2 の分割曲面nとは
同一(m=n)であるので同じ符号pqrstuv と付してい
る。部分A1 面は穴1を含む3/4円弧部4を有する。
これに対応して部分E2 面はこれを外から囲む3/4内
周面5を有する、3/4内周面5、3/4円弧部4は図
8に示すように、x、y方向に少し傾いている。これは
Z方向に相対移動させて半球体を嵌合させた時に双方向
的であってはすぐに抜けてしまうから、一方向的にした
ものである。図8でA1 がA2 に下から入りこんでいる
からA1 を上に押上げると嵌合が深くなる。
【0035】図7は嵌合したものを上から見ているが、
分割曲面pqrstuv は、tr間の距離が3/4円弧部4の直
径より小さいようになっているために半球体はx、y方
向に引いても離脱しないのである。
【0036】この例ではpqrstuv は対角線に関して面対
称となっている。しかし面対称であることは必須ではな
い。pqとuvが非対称であってもよい。またvstが
3/4円でなくてもよい。1/2円よりも大きく5/6
円よりも小さけさば良い。A1 とA2 が相補的というこ
とは、A1 +A2 =Aとなるというだけでのことであっ
て、A1 とA2 が対角線に関して対称であることを要求
しない。
【0037】寸法の例を示す。各14面の幅は27m
m、,長さも27mmであり、厚みは5mmである。中
央の穴の直径は9mmである。また嵌合部(図8)の分
割曲面のZ軸に対する傾き角は15°となっている。こ
れはもちろん一例であって、任意に寸法は決定すること
ができる。
【0038】
【考案の効果】従来の14面体連結金具は2つの半球体
を必ず溶接して一体としなければならなかった。本考案
は半球体の分割に工夫が凝られているので溶接しなくて
も一体性を保つことができる。溶接しなくてもよいので
あるから従来のように4箇所を溶接するための装置、器
具、材料を不要とするし、溶接作業も省くことができ
る。半球体は鋳造によって一挙に作りうる。アルミニウ
ムダイキャスティングでも作ることができる。プラスチ
ックならなお容易である。ステンレス、鉄、アルミ、亜
鉛など材料は任意である。溶接しなくてよいので材料選
択の幅も拡がる。
【0039】半球体を組合わせるという点では従来のも
のも本考案のものも同じことであるが、従来のものは
M、C、J、Gなどの面を二つに分割するような形状で
あったから、溶接しなければならない。
【0040】分割面が重要であるが、これがたとえば
C、J、G、Mのような2回対称性しかない面を切った
とすると、4つの分割面ができる。4つの分割面を同時
に嵌合させて抜け止めできるような分割面の形状は存在
しない。
【0041】斜めの面で半分に切った場合はなおいけな
い。たとえばB、J、M、Fを2つに切断した形状であ
る。この場合、斜めの面B、Fは軸方向移動によって相
互に嵌合することができる。しかし、M、Jの面は相互
に嵌合できないので2つの半球体が結合できない。
【0042】4回対称性を持つA、E面を切断するにし
てもxz平面又はyz平面に平行な面で切ってはやはり
いけない。これも相互に嵌合可能な半球体とすることが
できない。
【0043】こういう考案から、14面連結金具を分割
する手法としては本考案のものが唯一無比と考えられ
る。すぐれた考案である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の連結金具の一例を示す斜視図である。
【図2】図1の連結金具においてA面での分割曲線群の
例を示す平面図である。
【図3】本考案の連結金具の他の一例を示す斜視図であ
る。
【図4】本考案の実施例に係る連結金具の半分をなす半
球体の左側面図である。
【図5】同じ半球体の正面図である。
【図6】同じ半球体の右側面図である。
【図7】2つの等価な半球体を嵌合した状態の平面図で
ある。
【図8】2つの半球体を嵌合した時の嵌合部の断面図で
ある。
【図9】従来例に係る14面体連結金具の斜視図であ
る。
【図10】連結金具に雄螺によって取付けられる棒材の
斜視図である。
【符号の説明】
1 穴 2 円形隆起部 3 円形隆起 4 円弧部 5 内周面 A〜N 面

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに135°の角をなしある周方向に
    連続して並ぶ8つの面A、B、C、D、E、F、G、H
    と、互いに平行な前記A面とE面との間を連絡し互いに
    135°の角をなして前記面群とは90°の角をなす周
    方向に連続する6つの面I、J、K、L、M、Nとより
    なる14の面を有し、各面の中央に穴を備えた略球形の
    ものが二分割されており、4回対称性のあるA面とE面
    とが、A、E面の中心を結ぶZ方向に略平行な稜線を有
    する曲面によって相補的な部分A1 面、A2 面、及び部
    分E1 面、E2 面に分割されており、分割された部分A
    1 面は隣接する2列の面列を通して分割された部分E2
    面に連続し、分割された部分A2 面は他の隣接する2列
    の面列を通して分割された部分E1 面に連続し、互いに
    嵌合した部分A1 面、A2 面はZ軸と直角な方向には抜
    けない形状であり、部分A1 面と部分E1 面とは同一、
    部分A2 面と部分E2 面とは同一であるようにしたこと
    を特徴とする連結金具。
  2. 【請求項2】 4回対称性のあるA面とE面とが、Z方
    向に略平行な稜線を有する曲面と、Z方向に直角な面と
    によって相補的な部分A1 面、A2 面及び部分E1 面、
    2 面に分割されていることを特徴とする請求項1に記
    載の連結金具。
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