JPWO2006040852A1 - 単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造及びこれらの応用製品 - Google Patents

単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造及びこれらの応用製品 Download PDF

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Abstract

三つ以上の部材間において、その結合構造を一次拘束の観点からグラフ論的に解析する技術を構築した単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造を提供する。本発明は、少なくとも三つの部材において各二つの部材どうしがループ状に連結することにより、あらかじめ設定された一軸方向の自由度のみを保つ一次拘束に基づいた単拘束ループ結合構造であって、相互に隣り合う三つの部材と、これら三つの部材のいずれもが、二つの隣り合う部材と個別に連結し、かつ、幾何学的に設定された三角形の各辺と平行に、隣り合う部材と個別に一次拘束をする三つのリンク手段とを有している。また、少なくとも四つの部材において、いずれかの頂点が同一平面内に無い一つの屈折四角形の各辺と平行に、隣り合う部材と個別に一次拘束をする四つのリンク手段を有しているものでもよい。

Description

本発明は、たとえば、単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造に係り、特に、ジグゾーパズルで厚紙のピースどうしを嵌合させ、また、積木おもちゃなどブロックどうしなどを組み立てる構造に適用することができる単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造に関する。また本発明は、特に詳細には、かかる単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造を適用した応用製品、たとえば平面ブロック（反復ブロック、六角ブロック等を含む）、立体ブロック（偏心キューブブロック、接続キューブブロック、バルーン、マルチフレーム等を含む）、組立式家具（六角マルチラック等を含む）、組立式造作（ブロック式ウッドエクステリア等を含む）、組立式建築構造物、組立式土木構造物、立体パズル（立体ジグソーパズル等を含む）、ポール結合構造物、玩具（動く人形、びっくり箱等を含む）、可動建築構造物、可変翼、ハシゴ、クレーン、ゲージ、ベクトルジェネレータ、金型（ダイ）３次元多方向プレス、金型（ダイ）時間差プレス、カバン、収納ボックス、ポンプ、スピーカ、内燃機関、金型（モールド）、流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ、レンチ、ドリルチャック、ペンチ、変速機、緩衝装置、懸架装置、パズル一般、ブロックゲーム、屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキ、ラック及びパズルに関する。
従来より、ジグゾーパズルの各ピースにフックを設けるなどにより他のピースのフックに嵌合させたり、また、ブロックなどを積木おもちゃのエレメントとして組み立てたりしたい場合がある。このような結合構造においては、単に各部材を嵌合または組み立てるだけではなく、復元、修理などのために分解可能にし、かつ所要の組み付け強度を確保すべく考慮され、そのための構造が種々提案されている（非特許文献１及び２）。
また、立体パズルに関しては、不規則な部材群を結合させる場合、隣接する部材どうしを各々独立した手段で固定させる、周辺の部材によって挟み込むことにより固定する、あるいはそれらの併用などの方法がとられる（特許文献１乃至３）。
地震対策技術は多様であり、耐震技術（建築物を塑性あるいは弾塑性とするもの）、免震技術（積層ゴムなどにより振動をカットするもの）、制震技術（ダンパにより振動を吸収するもの）に大別される（特許文献１乃至３）。
さらに、ハシゴ、クレーン等に関しては、物体の大きさ、長さを変化させる技術としては、折りたたみ式、伸縮アンテナ式、スライド式などがある（特許文献４）。
また、ゲージに関して、部材の微笑変位の増幅・検出技術としては、ネジ式ゲージ、高感度センサーと電子的増幅機構の組み合わせなどがある（特許文献５及び６）。
さらに、金型（ダイ）３次元多方向プレスに関して、多方向からプレスする技術としては、複数工程に分ける方法、カニ手などによる巻きつけ、カムによるスライドポンチなどがある（特許文献７）。なお、カムによるスライドポンチは単一の単拘束ループ（三角形型）を用いた構造であるが、複合拘束ブロック群を用いて多数のポンチを協調させる技術はない。
また、金型（モールド）に関して、アンダーカット処理方法として、無理抜き、浮上コア、スライドコア、割り型、傾斜エジェクタピンなどがある（特許文献８乃至１０）。なお、浮上コア、スライドコア、割り型、傾斜エジェクタピンは単一の単拘束ループ（三角形型）を用いた構造であるが、複合拘束ブロック群を用いて多数のコアあるいはピンを協調させる技術はない。
さらに、ノズルに関して、可変ノズルには多数の形式があるが、いずれも遮蔽物（フラップ、ベーン、ニードル）を回転運動または往復運動させ、開口部面積を調整する形式である（特許文献１１乃至１７）。
また、フルイに関して、格子状の棒の間隔を調整するもの、格子状に配列された非円形断面の棒を回転させるものなどがある（特許文献１８及び１９）。
さらに、レンチ、ドリルチャックに関して、菅状の把持器具で径を可変としたものとしては、単に蝶番状のものをボルトなどで締め上げる方式、ドリルチャックに見られる爪を傾斜方向にスライドさせる形式などがある（特許文献２０）。
また、ペンチ等に関して、回転式のテコを用いた構造が一般的であり、ネジ、歯車により把持部分を駆動する方式もある（特許文献２１）。
さらに、変速機等に関して、変速機としては歯車、油圧、リンク機構などによる多数の形式がある。無断変速機としては、VベルトあるいはVホイール式、可変径クランク式、コーン摩擦式、可変容量油圧式などの形式がある（特許文献２２及び２３）。
小松 道男著、「プラスチック射出成形金型設計マニュアル」、Ｐ．９４−９９、日刊工業新聞社、２００３年 京利工業金型技術グループ著、「知りたいプレス金型」、Ｐ．２２５、２６２−２６９、ジャパンマシニスト社、２００３年 特開平１０−０８２０９５号公報 特開平２００３−１５５８３７号公報 特開平２００３−３０１６２３号公報 特開平２００１−２４１２７９号公報 特開平２００３−３４４００１号公報 特開平２００１−２５５１１０号公報 特開平９−２２５５４０号公報 特開平５−３１８４９０号公報 特開平５−１７７６７７号公報 特開平５−２６１７７６号公報 特開平２００４−１９１２０４号公報 特開平２００３−０１４５７６号公報 特開平２００２−２５６８７７号公報 特開平２００２−２０６４２７号公報 特開平１１−２８０６０９号公報 特開平５−１８００７９号公報 特開平５−１７２００６号公報 特開平５−０９６２４２号公報 特開平６−０９１２２７号公報 特開平５−２０８３０５号公報 特開平２００１−０４７３７３号公報 特開平９−５０６４１７号公報 特開平７−１５８７１０号公報
しかしながら、上述したような従来技術においては、次のような課題があった。
ジグソーパズルなどの組立玩具では、多数のピースにより一つの絵柄を完成させる喜びとともに、各ピースが微妙に統合されていく面白さが要求される。したがって、組み立ての各ステップで、隣り合うピース間のみの嵌合具合を試すのでは、十分な娯楽性が得られるとは言えなかった。
また、ブロックを組み立てのエレメントとして補強したくても、ブロック形状の単純さ、安全性に配慮した各部の丸みなどが必要とされるので、補強の前提となる各部材の結合が脆弱になり易かった。
一般に、このように部材の結合部では、嵌合、補強、固定など静的な特性が検討されるものの、総ての部材を統合させた動特性の面からは、構造の解析が十分に行われていなかった。そこで、嵌合、組み立てに伴い、二つの部材どうしを一軸方向に離間、集合させる操作性に着目し、これを一次元の自由度を持った一次拘束であると定義した。
本発明は上記の従来技術の問題を解決するためになされたもので、三つ以上の部材間において、その結合構造を一次拘束の観点からグラフ論的に解析する技術を構築した単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造及びこれらの応用製品を提供することを目的とする。
本発明のより詳細な目的は、低コスト、分解組立が容易、部分的に崩壊しない、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止する事により、すべての部材が係止され、部材の形状、結合の位置関係を問わずあらゆる場合に適用できる構造材、及び当該構造材に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば平面や立体のブロック等を提供することである。
本発明の別の詳細な目的は、耐震性については建築部材の変形によらず部材間の結合を遊離させることにより塑性を確保する一方で、遊離状態においても拘束ブロック群としての結合関係を維持し続けることにより崩壊を回避し、変形からの回復を図ることを可能とする耐震技術、及び当該技術に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば家具、造作等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、制振技術については、各部材間の結合構造がパッシブに振動エネルギーを吸収する働きを兼ね備えている構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば立体パズル等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、簡単、低コストであって、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を駆動することにより、部材群全体を変形させることができる技術、及び当該技術に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえばベクトルジェネレータ等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、多数の方向からのプレスを一工程で実現することができ、簡単、低コストである構造、巻きつけで発生するたわみを回避でき、高精度の製品となる構造、及び、三次元的に複雑な形状をした製品を製作できる構造、及びこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば金型プレス等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、製品の形状から最適となる順序で順次曲げることができ、材料の変形、肉厚減少、割れの防止に有効である構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば金型プレス等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、大きな膨張率が得られる構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、一つのボックスが多様な容量に変化できる構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば収納ボックス等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、ストロークに対する体積ゲインが大きい構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば立体式ポンプ等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、圧電素材よりも大きな膨張率が得られる構造、小型化が可能である構造、及びこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえばスピーカ等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、燃焼室の体積膨張に対する壁面ストロークが小さく、高負荷運転が可能である技術、及び当該技術に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば内燃機関等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、三次元的に多数の方向からアンダーカットを抜くことができる構造、内側アンダーカット、外側アンダーカットいずれにも適用可能である構造、及びこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば金型等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、メッシュ状の通路を開閉することができ、あらたな意匠が得られるとともに、通路形状や媒体の性質によっては低抵抗な構造、及び、スライド方式では通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形成を得ることができる構造、並びにこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば流量制御装置、シャッター等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、メッシュ状のノズルを実現する構造、スライド方式では、通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形性、騒音の低減を得ることができる構造、及びこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば可変シャワー、ノズル、フルイなどを提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、多くの大きさのものを選別できる構造、並びに当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、特にフルイ等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、簡単な構造で、ワイドレンジの可変構造、高剛性の把持が可能である構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえばレンチ、ドリルチャック等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、把持部分が垂直に昇降し、あたりがよい構造、ネジ、歯車を用いた構造よりも簡単な操作で使用できる構造、及び、テコ比を負のテコ比を含めて可変とすることができる構造、並びにこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえばペンチ等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、入力を多数の出力に分解することが可能である構造、拘束角度の変更により容易にかつ無段階に変速比の変更が可能である構造、及び、入出力ともに直進運動の場合は、回転運動に変換する機構を挟む必要が無い構造、並びにこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえばピストン、変速機等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、一つの干渉装置で多方向からの衝撃を緩衝できる構造、及び、緩衝方向以外については剛体の性質をもつ構造、並びにこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば緩衝装置等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、回転成分を排除したリニアな挙動が得られる構造、及び、挙動方向を３次元的に任意に設計することが可能である構造、並びにこれらの構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば懸架装置等を提供することである。
本発明のまた別の詳細な目的は、一見複雑に嵌合したピースに自由度があるという意外さ、すべてのピースが連動して動く様子、絵がずれる様子を楽しむことができる構造、及び、当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえばパズル等を提供することである。
本発明のさらに別の詳細な目的は、拘束ブロック群のグラフ論的数学性質、破綻したときの崩壊の様子を楽しむことができる構造、及び当該構造に係る本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば拘束ブロックゲーム等を提供することである。
本発明の別の詳細な目的は、上記の単拘束ループ結合構造および単拘束ループ複合構造を適用することで全体が単拘束接続されるという本願発明の原理を応用した物理的製品、たとえば、屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキ、ラック、パズル等の各製品を提供することである。
本発明の更に詳細な目的は、組み合わせによって大きさや形を自由に決めることができ、また、ねじ、釘当等を用いずに簡単に組み立てることができ、分解して別の形に組みなおすことも容易な屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキを提供することである。
本発明の別の詳細な目的は、自由な形状が構成でき、なんらの工具なしに容易に組立、分解することができるラックを提供することである。
本発明の更に別の詳細な目的は、ピースの形状に着目してはめていこうとすると絵がずれてしまう一方で、絵の方向に着目してはめていこうとすると形がわからなくなる、という二律相反的な面白みを提供するパズル、さらに完成したあともピースを動かすことによりずれた絵が一致する様子を楽しむことができるパズルを提供することである。
本発明の別の詳細な目的は、児童向けなどの比較的簡単なパズル、教育的目的に用いられるパズルを提供することである。
本発明の更に別の詳細な目的は、難易度が高いパズル、さらに、ピースの全体形状が変化するという面白みがあるパズルを提供することである。
かかる課題を解決するため、本発明は、少なくとも三つの部材において各二つの部材同士がループ状に連結することにより、あらかじめ設定された一軸方向の自由度のみを保つ一次拘束に基づいた単拘束ループ結合構造であって、該少なくとも三つの部材のうちの任意の部材が、隣り合う部材との間で個別に連結されるために持つ連結部材を有し、該連結部材は、該少なくとも三つの部材の各々に係るトポロジー的仮想点を交わることなく結んで生成される少なくとも１つの三角形において、該連結部材によって連結される２部材に係る２仮想点を結ぶ辺と平行であることを特徴とする単拘束ループ結合構造であり、またこれを応用した応用製品を提供する。
かかる構成を備える本発明によれば、単拘束ループが成立するので、唯一つの運動自由度をもつ結合状態が可能となる。かかる結合状態においては、一方向にのみ拘束が解かれるので、拘束具を用いなくとも拘束状態を保持することが可能となる。同時に、かかる拘束状態を解除する際には、拘束を構成する部材全体を若干量変位させることによるしかなくなるので、拘束の緊密度、安全度を高めることが可能となる。さらに、特定の一方向にのみ解除可能であるので、原理を知る者等に拘束の解除の可能な対象を実質上限定でき、また、かかる拘束状態解除可能者は拘束解除においては特別の器具を用いることなく、拘束を解除することが可能となる。
また本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、グラフ論的技術、特に単拘束ループを形成する技術に関し、２次元上で三角形、３次元上で三角形または屈折四角形に拘束するループ、特殊な事例として、すべり三角拘束、部分単拘束ループ（この２つは、単位球面上のベクトル合成領域と、間接接続の自由度を求める技術により実現される）を提供する。
さらに本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、グラフ論的技術、特に単拘束ループを複合させ多数のブロックを拘束する技術に関し、主拘束ブロック群を形成する技術、即ち単拘束ループを線状あるいは樹状に連ねる技術を提供する。
また本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、グラフ論的技術、特に単拘束ループを複合させ多数のブロックを拘束する技術に関し、副拘束ブロック群を形成する技術、即ち主拘束ブロック群上の２つの離れたブロックを、隣接する一次拘束されたブロックと見立てて拘束ブロック群を形成する技術あるいはその操作を順次繰り返して拘束ブロック群を形成する技術を提供する。
さらに本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、グラフ論的技術、特に単拘束ループを複合させ多数のブロックを拘束する技術に関し、複合拘束ブロック群を形成する技術、即ち拘束ブロック群上のある一次拘束された２つのブロックを、他の拘束ブロック群上の２つのブロックに置き換えることにより拘束ブロック群を形成する技術あるいはその操作を順次繰り返して拘束ブロック群を形成する技術を提供する。
また本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、グラフ論的技術、特に従属的な一次拘束を形成する技術に関し、すでに形成された拘束ブロック群上の任意の２つのブロックを拘束する技術を提供する。
さらに本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、幾何学的技術、特にブロック挙動を定める技術に関し、多数のブロックに対し、その各々の運動（運動する方向と運動の大きさ）を定め、ベクトルを用いて表現する技術を提供する。
また本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、幾何学的技術、特に拘束形式図形を定める技術に関し、運動ベクトルの終点（拘束中心）同士を拘束ブロック群の条件をみたすグラフと同型に線で結ぶ技術を提供する。
さらに本発明は、拘束ブロック群の構築に関する技術として、幾何学的技術、特にブロック間の拘束を定める技術に関し、ブロックを拘束形式図形と同型に一次拘束する技術、ブロック間の一次拘束を拘束形式図形上の辺と平行に定める技術、及び、平行である限りにおいて、ブロック上の任意の位置において拘束する技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、保持率を制御する技術に関し、拘束形式図形と一次拘束の結合部分の長さから保持率を算定する技術及び保持率を制御し、分解組立を容易とする技術を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、各ブロックの形状を定める技術に関し、ブロック同士が接触しないか、あるいは接触している場合にその接触面が拘束形式図形上の拘束中心を結んだ線と反転させない範囲で、ブロックの形状を任意に定める技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、ブロック間距離を制御する技術、特に固定技術に関し、ただ一箇所（力学的理由により複数箇所とする場合でも少数の箇所）を、密着状態あるいは特定距離の遊離状態に固定することにより、直接には固定されていない他の全ての結合を固定する技術、及び重力ポテンシャルにより、固定することなく自然に密着状態に安定させる技術を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、ブロック間距離を制御する技術、特に制限技術に関し、ただ一箇所（力学的理由により複数箇所とする場合でも少数の箇所）のブロック間距離をある範囲に制限することにより、直接には制限されていないブロック間距離をある範囲に制限する技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、ブロック間距離を制御する技術、特に変更技術に関し、ただ一箇所（力学的理由により複数箇所とする場合でも少数の箇所）のブロック間距離を変更することにより、直接には変更されていないブロック間距離を変更する技術を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、ブロック間の結合を柔軟に維持する技術に関し、若干の剰余の自由度をもった結合とすることにより、拘束ブロック群に準ずる性質のブロック群とし、密着状態では固定的に結合しているものを、遊離状態になったときに限り結合を緩める技術、及び結合部分に弾性素材を挟むことにより吸震性を持たせる技術、結合部分を蛇腹状の構造とし分解に対する耐性を高める技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、コネクタ技術、特に押し付けコネクタ技術に関し、伸縮式、反発式のコネクタにより、ブロックの押し付けによる組付けを可能とするコネクタ技術を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、コネクタ技術、特に挿入コネクタ技術に関し、伸縮式、反発式のコネクタあるいは折り曲げ式のコネクタにより、すでに特定の距離関係に固定されているブロックの隙間に、挿入するように組み込むまたは取り外すことを可能とするコネクタ技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、コネクタ技術、特に弾性コネクタ技術に関し、可塑性の弾性素材あるいはバルーン形式のコネクタにより、無理入れを可能とする可能とするコネクタ技術（ブロック自体に弾性があってもよい）を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、コネクタ技術、特に拘束解除検知コネクタ技術に関し、伸縮式、反発式のコネクタまたは折り曲げ式のコネクタにより、ブロック群の結合をはじき返すことにより拘束が解除されたことを検知するコネクタ技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、コネクタ技術、特に緩衝、減衰コネクタ技術に関し、緩衝機能または減衰機能のあるコネクタにより、ブロック群に（可動方向に対して）緩衝機能または減衰機能をもたせるコネクタ技術を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、遮蔽技術、特に伸縮素材による遮蔽技術に関し、ブロック間の隙間を伸縮素材により遮蔽する技術を提供する。
また本発明は、実用技術として、遮蔽技術、特に伸縮素材による遮蔽技術に関し、多層式の拘束ブロック群をあらかじめオーバーラップさせておくことによりブロック間の隙間を発生させない技術を提供する。
さらに本発明は、実用技術として、拘束ブロック群の挙動を変更する技術に関し、ブロックの形状すなわち一次拘束の方向を変更することにより、拘束形式図形すなわち拘束ブロック群の挙動を変更する技術、及び特にテコ機能あるいは変速機能を用いる際の、テコ比、変速比の変更に係る技術を提供する。
本発明によれば、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止する事により、すべての部材が係止されることで、低コスト、分解組立が容易、部分的に崩壊しない構造が実現できる。この構造は、部材の形状、結合の位置関係を問わずあらゆる場合に適用でき、また、部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。
また、本発明によれば、耐震性については建築部材の変形によらず部材間の結合を遊離させることにより塑性を確保する一方で、遊離状態においても拘束ブロック群としての結合関係を維持し続けることにより崩壊を回避し、例えば建築物、建築部材、家具等に関し、変形からの回復を図ることを可能とする技術が実現される。制振技術については、各部材間の結合構造がパッシブに振動エネルギーを吸収する働きを兼ね備えている構造が実現される。吸振構造については、耐震技術と制振技術の混交となる。
さらに、本発明によれば、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を駆動する事により、部材群全体を変形させることができるから、例えばベクトルジェネレータ等に関し、簡単、低コストな構造体が実現される。直進運動する部材の集合体で実現できるものであれば、本願に係る技術思想はあらゆる形状変化に適用でき、部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。所定の変形方向以外に対しては剛体であり、剛性が高い。
また、本発明によれば、例えば金型プレス等に関し、多数の方向からのプレスを一工程で実現することができ、簡単、低コストである。巻きつけで発生するたわみを回避でき、高精度の製品となる。三次元的に複雑な形状をした製品を製作できる。
さらに、本発明によれば、例えば金型プレス等に関し、製品の形状から最適となる順序で順次曲げることができ、材料の変形、肉厚減少、割れの防止に有効である構造体が実現される。
また、本発明によれば、容積が三次元膨張するため、大きな膨張率が得られる。同時に、硬質の素材を用いることができる。
さらに、本発明によれば、例えば収納ボックス等に関し、一つのボックスが多様な容量に変化できる。
また、本発明によれば、例えば立体ポンプ等に関し、容積が三次元膨張するため、ストロークに対する体積ゲインが大きくなる。
さらに、本発明によれば、例えばスピーカ等に関し、三次元体積膨張を利用することから、圧電素材よりも大きな膨張率が得られるため小型化が可能である。
また、本発明によれば、例えば内燃機関等に関し、燃焼室の体積膨張に対する壁面ストロークが小さく、高負荷運転が可能である。これは燃焼室形状に関する技術であり早戻り機構とは別の技術である。
さらに、本発明によれば、例えば金型等に関し、三次元的に多数の方向からアンダーカットを抜くことができる。内側アンダーカット、外側アンダーカットいずれにも適用可能である。
また、本発明によれば、例えば流量制御装置、シャッター等に関し、メッシュ状の通路を開閉することができ、あらたな意匠が得られるとともに、通路形状や媒体の性質によっては低抵抗な方式が実現される。またスライド方式では通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形成を得ることができる。
さらに、本発明によれば、メッシュ状のノズルが実現され、可変シャワーなどが実現される。また例えば（可変）シャワー、ノズル、フルイ等に関し、スライド方式では、通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形性、騒音の低減を得ることができる。
また、本発明によれば、一つのフルイを用いて多くの大きさのものを選別できる。
さらに、本発明によれば、例えばレンチ、ドリルチャック等に関し、簡単な構造で、ワイドレンジの可変構造、高剛性の把持が可能である。
また、本発明によれば、例えばペンチ等に関し、把持部分が垂直に昇降し、あたりがよい。ネジ、歯車を用いた構造よりも簡単な操作で使用できる。テコ比を負のテコ比を含めて可変とすることができる。
さらに、本発明によれば、例えばピストン、変速機等に関し、入力を多数の出力に分解することが可能である構造が実現され、簡単な構造で実現可能である。拘束角度の変更により容易にかつ無段階に変速比の変更が可能である。入出力ともに直進運動の場合は、回転運動に変換する機構を挟む必要が無い。
また、本発明によれば、例えば緩衝装置等に関し、一つの干渉装置で多方向からの衝撃を緩衝でき、緩衝方向以外については剛体の性質をもつ、という本願特有の効果が奏される。
さらに、本発明によれば、例えば懸架装置等に関し、回転成分を排除したリニアな挙動が得られる。挙動方向を３次元的に任意に設計することが可能である。
また、本発明によれば、例えばパズル等に関し、一見複雑に嵌合したピースに自由度があるという意外さ、すべてのピースが連動して動く様子、絵がずれる様子を楽しむことができる、という本願特有の効果が奏される。
さらに、本発明によれば、例えば（拘束ブロック）ゲーム等に関し、拘束ブロック群のグラフ論的数学性質、破綻したときの崩壊の様子を楽しむことができる、という本願特有の効果が奏される。
また、本発明によれば、屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキをブロック式としたものに本発明を適用したものは、組み合わせによって大きさや形を自由に決めることができる。また、ねじ、釘当等を用いずに簡単に組み立てることができ、分解して別の形に組みなおすことも容易である、という利点がある。
ラックに適用される本発明においては、水平面を六角形の部材で構成し、垂直方向には柱状の部材を用いるので、自由な形状が構成でき、なんらの工具なしに容易に組立、分解することができる。
パズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用される本発明においては、唯一つの運動自由度を残しており、すべてのピースを同期させることにより拡散方向に運動させることが可能である。また、拡散状態で線の一致する絵をかくことにより、（ａ）ピースの形状に着目してはめていこうとすると絵がずれてしまう、（ｂ）絵の方向に着目してはめていこうとすると、ピースに隙間が開き形がわからなくなる、という面白みを提供することが可能である。さらに、完成したあとも、ずれた絵がピースを動かすことにより一致する様子を楽しむことができる、という利点がある。
パズル（密集−拡散型、六角形基調）に適用される本発明においては、平面状の拘束ブロック群のもっとも単純な形である六角形を基調としたことから、児童向けなどの比較的簡単なパズルに用いることができる、という利点がある。
パズル（拡散−拡散型、不規則形状）に適用される本発明においては、ピースの運動は任意に定めることができる。また、密集状態が存在せず、一方の拡散状態から他方の拡散状態へ変化する際に、必ず隙間のある状態ではめていかなくてはならないことから、パズルの難易度がアップし、また、ピースの全体形状が変化する面白みがある、という利点がある。
パズル（スライド式噛合）に適用される本発明においては、ピース間の噛合にレール状の構造を設けパズル面垂直方向への自由度をなくすことにより、額縁や糊などの固定手段を用いることなく完成したパズルを保持することができる。また、この場合ピースを上からはめることができず、いったんすべてのピースをはずした状態で並べる必要があることから、パズルの難易度がアップする、という利点がある。
 発明の概要
まず、以下に本発明の原理を説明する。
＜本発明の原理＞
１．一次拘束
固体からなるブロックが面を境に接触しており、棒と穴もしくはそれに相当する接触面の形状により連結されているものとする。すなわち２つのブロックは直進運動に関してある１方向にしか運動し得ないものとする。このような場合ブロックが１次拘束されているという。
図１は、この一次拘束の例を示した図である。
なお、同図（ｃ）の事例は両端のブロックを棒状のブロックで接続したものであり、３個のブロックからなる結合であるが、両端のブロックは１方向に拘束されているため一次拘束の一種として取り扱う。
また、同図（ｃ）および（ｄ）に一例を示すように、回転リンク機構を介して接続したものであっても、直進に関してある一方向にしか運動し得ないものは一次拘束の一種として取り扱う。
さらにまた、物理的には多方向の自由度を持つ場合であっても、そのうちの一方向だけに動かすという使用上の取り決めがある場合は一次拘束の一種として取り扱う。

２．単拘束ループの定義（２次元空間の場合）
以下では、簡単のためまず２次元空間上で考えることとする。３次元空間については後に述べる。
今、一次拘束されたｎ個のブロックがループを形成している状態を考える。例えば、図２は、ｎ＝３の場合、即ち、一次拘束された３個のブロックがループを形成している状態を示した図である。
ｋ番目のブロックとｋ＋１番目のブロックの一次拘束の方向を、単位ベクトルを用いてｅ(k)と書く（ｅ(n)はｎ番目のブロックと最初の１番目のブロックの一次拘束の方向とする）。
また、ｋ番目のブロックとｋ＋１番目のブロックの離れる速度（棒を引き抜く速度）を非負の実数を用いてｒ(k)と書く（ｒ(n)はｎ番目のブロックと最初の１番目のブロックの離れる速度とする）。
ｎ番目のブロックの１番目のブロックに対する相対的な位置は、
r(1)e(1)+r(2)e(2)+・・・+r(n-1)e(n-1)
であり、これが
e(n)
と逆向きのベクトルでなくてはならない。
すなわち、ループが形成されるためには、
r(1)e(1)+r(2)e(2)+・・・ +r(n-1)e(n-1) = - e(n)
でなくてはならない。
上記方程式が、すべてのr( )が正となるような解をもち、しかも解が一意に定まる場合、そのループを単拘束ループと呼ぶことにする。
簡単にいうと、単拘束ループとは、すべてのブロックを動かさないと動かないようなループで、かつその動かし方がひととおりしかないようなループである。
なお、上記方程式をＸ軸方向とＹ軸方向に分解して考えれば、２つの式から成る連立方程式と考えてもよい。
すなわち、e(k) = ( conθ(k) , sinθ(k) )とすると、
r(1) conθ(1) +r(2) conθ(2)+・・・ +r(n-1) conθ(n-1) =
- cosθ(n)
r(1) sinθ(1) +r(2) sinθ(2)+・・・ +r(n-1) sinθ(n-1) =
- sinθ(n)

すなわち、図２に示す部材１のベクトルをr(1)e(1)とし、部材２ではr(2)e(2)、また、部材３ではr(3)e(3)として表す。すると、各リンク手段の一次拘束を保ちつつ三部材を離間させるためには、r(1)e(1)とr(2)e(2)の合成ベクトルをr(3)e(3)と逆向き、かつ等しい大きさとなるように操作することになる。すなわち、いずれかのリンク手段が折損したり、統合状態が崩壊したりしない結合構造とする。e(1)は、部材２について部材１との相対運動方向の単位ベクトルであり、r(1)は、その速さ（したがって、ゼロまたは正の実数）である。また、e(2)、e(3)、r(2)、r(3)も同様に単位ベクトル、速さとして設定できる。
このとき、三角形が定義された平面座標のＸＹ軸において、単位ベクトルe(1)〜e(3)がＸ軸と角度θ(1)〜θ(3)をなすときに、各Ｘ軸成分が、cosθ(1)〜cosθ(3)の成分を、また、Ｙ軸成分が、sinθ(1)〜sinθ(3)の成分を持つ。したがって、前記単拘束ループにおいて、三部材の相対的な動きは、下記の方程式（式１）によりＸ軸方向の成分、および方程式（式２）によりＹ軸方向の成分として表される。

r(1)cosθ(1)＋r(2)cosθ(2)＝−cosθ(3) ・・・ 式１
r(1)sinθ(1)＋r(2)sinθ(2)＝−sinθ(3) ・・・ 式２

この連立方程式によれば、当該単拘束ループの構造が決まれば、cosθ(1)〜cosθ(3)、sinθ(1)〜sinθ(3)が確定されて、二つの独立式から二個の変数r(1)、r(2)を解くことになるから、正の実数からなる各解が必ず得られ、かつ一意に定まる。すなわち、本単拘束ループ結合構造は、三部材の適切な動かし方が明らかに一通りしかない構造である。なお、このような二次元座標では、四つ以上の部材については、新たな方程式が得られない（すなわち、新たな座標軸を付加しない）限り、一意な解を得ることができない。したがって、平面的な四部材以上からなる単拘束ループは存在し得ない。
言い換えると、各部材およびリンク手段が、各一次拘束を維持可能な方向に剛性を保つことにより、三部材を単拘束ループのままの状態で離間、集合させることができ、これによって、三角形が相似形に拡大、縮退する単拘束ループ結合構造を形成できることになる。また、相対的な動きベクトルどうしが統合化された関係にあるから、一部材を固定した状態で、他の二部材を適切に操作でき、したがって、当該一部材を支点として他の一部材を操作することにより、残り一部材に所定作用をさせることもできる。逆に、いずれの二部材についても、相対的な位置関係を維持させる限りにおいて、他の部材との位置関係を変化させない構造にすることもできる。

３．単拘束ループの解（２次元空間の場合）
＜２個のブロックからなるループ＞
いかなる場合も単拘束ループである。(単なる一次拘束であるが、便宜上単拘束ループに含める。)
＜３個のブロックからなるループ＞
e(3)の対向方向がe(1)とe(2)の中間（e(1)の終点からe(2)の終点に至る円弧のうち短いほうで、両端を含まない。）にあれば単拘束ループである。
言い換えると、e(1) ,e(2), e(3)がある半円（両端を含む）内に収まっていない場合である。
さらに単純に言うと、e(1) ,e(2), e(3)を各辺の方向とするような三角形が存在している場合である。図３はこのようなe(1) ,e(2), e(3)を各辺の方向とするような三角形が存在する場合の例を示した図である。３個の部材は破線方向に一次拘束されており、その破線が三角形を形作っている。したがって、３個の部材は単拘束ループを形成している。
＜４個以上のブロックからなるループ＞
いかなるループも単拘束ループとなりえない。
なぜならば、３個の変数（r(1),r(2),r(3)）があり方程式が２個（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）なので、解が一意に定まることはありえないからである。

４．拘束ブロック群（２次元空間の場合）
次に複数のループからなるブロック群について、
すべてのブロックを同時に動かさなくてはならない。
ブロックの動かし方が一意に定まる。
ようなケースを考える。
もっとも簡単な事例としては、平面上を単拘束ループ（すなわち三角形）で埋め尽くしたような図形を考え、その頂点にブロックを置き、辺と平行な方向に拘束されているようなブロック群をつくればよい。
図４及び５は、このような単拘束ループに係る拘束ブロック群（２次元空間の場合）の一例を示した図である。即ち図４に示すように、平面上を単拘束ループ、すなわち三角形Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３、Ｐ２−Ｐ３−Ｐ５、…、で埋め尽くしたような図形を考える。次に、この三角形の各頂点（図４の点Ｐ１〜Ｐ１４）に対応するブロックを置く（図５におけるブロックＢ１〜Ｂ１４）。ここで、各ブロックを拘束する拘束片（たとえばＣ（１−２））は、拘束に係る２つのブロック（たとえばＢ１、Ｂ２）に該当する頂点（たとえばＰ１、Ｐ２）を結ぶ線分と平行な方向にすることで、全体としてのブロック群は単拘束ループを形成する。
これは非常に強い結合であるが、以下に述べるようにそれより弱くても拘束できる場合がある。

５．主拘束ブロック列（２次元空間の場合）
複数の単拘束ループを直列または枝状に接続したものを主拘束ブロック列と呼ぶことにする。
この場合のループの接続とは、少なくとも１つの接触面を共有しているもの（したがって少なくとも２つのブロックを共有しているループ）に限る。
例えば、図６は主拘束ブロック列を説明するための図であるが、このうち、（ａ）は主拘束ブロック列であるが、（ｂ）は主拘束ブロック列でない。なぜならば、（ｂ）においては図左の三角形で示される単拘束ループと、図右の三角形で示される単拘束ループとが独立して運動可能であるので、全体が拘束されているとはいえないからである。

６．主拘束ブロック列の事例（２次元空間の場合）
＜平面上の任意図形＞
前述の例で、三角形で埋め尽くす必要はなく一列に並んでいれば十分である。
図７及び８は主拘束ブロック列の事例（２次元空間の場合）を示す図である。
図７に示されるように、たとえば三角形Ｐ４−Ｐ３−Ｐ６と三角形Ｐ３−Ｐ６−Ｐ７は一列に並んでおり、Ｐ４とＰ７を結ばずとも主拘束ブロック列が形成され得る。
この場合には図８に示されるように、拘束片の数は図５に示した場合よりも減少する。たとえばＰ４とＰ７とが結ばれていないことに対応して、拘束片Ｃ（４−７）は図８においては存在しないが、これでも全体ブロック群が主拘束ブロック列を形成するのに十分である。
なお、図７のような、拘束の形式を表す図を拘束形式図形という。
＜反復的なブロック列＞
図９は、反復的なブロック列の事例（２次元空間の場合）を示す図である。同図に示すような反復的なブロック列であっても、その拘束形式図（図示しない）は複数の単拘束ループが少なくとも１つの接触面を共有した状態で直列または枝状に接続されているので、主拘束ブロック列を形成する。
図１０は、反復的なブロック列の別の事例（２次元空間の場合）を示す図である。
同図に示すように、不規則な形状であっても主拘束ブロック列を形成することが可能である。

７．副拘束ブロック列（２次元空間の場合）
ある主拘束ブロック列があったとする。その中の任意の２個のブロックは間接的に拘束されており一定の方向にしか運動できない。
したがってその中の２個を直接に一次拘束された２個のブロックとみなして差し支えない。
それによって、単拘束ループに属さないブロックを拘束することが可能である。
これをまた枝上に広げていったものを副拘束ブロック列と呼ぶことにする。すなわち、拘束形式図形上で２個のブロックを結ぶ仮想的なベクトルを考えれば、当該仮想ベクトルを用いた仮想的な単拘束ループ、その仮想的な単拘束ループを用いた仮想的な主拘束ブロック列を考えることができる。この仮想的な主拘束ブロック列を副拘束ブロック列と呼ぶ。
図１１及び１２は、副拘束ブロック列（２次元空間の場合）を示す図である。同図に示すように、主拘束ブロック列を形成する２個のブロックであるＢ１５及びＢ２０は直接的には拘束されていない。しかし、ブロック列全体が単拘束状態（つまり、一方向にのみ解放可能で当該方向以外には拘束がされる状態）にあるため、結局間接的に拘束されており一定の方向にしか運動できない。よって、図１２に示されるように、Ｂ１５及びＢ２０はブロックＢ１６乃至Ｂ１９を介して直接に一次拘束された２個のブロックとみなして差し支えない。すなわちこの場合には、ブロックＢ１５、Ｂ２０及びＢ２１は副拘束ブロック列（副拘束ブロック群）を形成する。このとき、副拘束ブロック群の解ベクトルは図１２の太線で示したようになる。
さらに、副拘束ブロック列も拘束されているから副拘束ブロック列（主拘束ブロック列も含む）中の任意の２つのブロックを用いてさらに副々拘束ブロック列、副々々拘束ブロック群、・・・というように多段階に拘束ブロックを形成してもよい。図１３はこのような副拘束ブロック列、副々拘束ブロック列といった多段階に拘束ブロックが形成される様子を示す図である。
また、図１４は、副拘束ブロック列、副々拘束ブロック列といった多段階に拘束ブロックが形成される場合の拘束形式図形を示す図である。図１４は図７と同じブロック群を異なる接続方法で拘束したものである。図７では三角形を一列に配列する接続方法であったが、それに限らず例えば図１４のような接続方法でも拘束ブロック群が実現される。
図１５は、図１４の拘束形式図形に対応する接合方法に係るブロック群の一例を示す図である。同図の解説は省略する。
８．複合拘束ブロック群（２次元空間の場合）
さらに、拘束ブロック群同士を組み立てて新たな拘束ブロック群を形成してよい。
すなわち、拘束ブロック群の中の離れたブロックを、直接に単拘束ループを成すブロックとみなして、新たな拘束ブロック群を構築して差し支えない。
逆にいうと、ある拘束ブロック群の単拘束ループを別の拘束されたブロック群と置換してもよい。
グラフで表示すると図１６のような場合である。図１６では、５個の三角形からなる主拘束ブロック列が３個あり、その３個の主拘束ブロック列が三角形に組み立てられている。逆の見方をすると、三角形の各々の辺が、５個の三角形からなる主拘束ブロック列に置換されている。
図１７は、複合拘束ブロック群（２次元空間の場合）の別の一例を示す図である。
図１８は、図１７の拘束形式図形に対応する接合方法に係るブロック群の一例を示す図である。両図の説明は省略する。
なお、主拘束ブロック列も、副拘束ブロック列も、複合拘束ブロック群の特別な場合と考えることができる。したがって、複合拘束ブロック群の考え方を用いれば統一的に拘束ブロック群を形成することができる。纏めると次のようになる。
(1)単拘束ループは拘束ブロック群である。
(2)拘束ブロック群のある単拘束ループを、他の拘束ブロック群に置換したものは拘束ブロック群である。

９．従属的な一次拘束（２次元空間の場合）
拘束ブロック群の中の直接には一次拘束されていないブロックがあるが、それらを付加的に一時拘束することができる。すなわち、ここまで述べた条件は、拘束ブロック群が成立するための必要条件であるが、ひとたび拘束ブロック群が成立すれば、それに新たな接続を付加しても拘束ブロック群が十分成立する。
ただし、相対的な運動ベクトルがすでに定まっているのでそれと平行に拘束しなくてはならない。

１０．単拘束ループの定義（３次元空間の場合）
以下、３次元空間の場合について述べる。

＜２個のブロックからなるループ＞
２次元空間と同じ理由で、いかなる場合も単拘束ループである。

＜３個のブロックからなるループ＞
２次元空間と同じ理由で、e(1),e(2),e(3)が同一平面上にあり、e(3)の対向方向がe(1)とe(2)の中間（e(1)の終点からe(2)の終点に至る円弧のうち短いほうで、両端を含まない。）にあれば単拘束ループである。

＜４個のブロックからなるループ＞
e(4)の対向方向が、e(1)とe(2)とe(3)の成す三角形の内部（単位球面上で、(1)の終点からe(2)の終点に至る最短の円弧と、e(2)の終点からe(3)の終点に至る最短の円弧と、e(3)の終点からe(1)の終点に至る最短の円弧に囲まれた領域のうち狭いほうで、境界を含まない。）にあれば単拘束ループである。
言い換えると、e(1) ,e(2), e(3), e(4)がある半球（境界を含む）内に収まっていない場合である。
さらに単純に言うと、e(1) ,e(2), e(3) , e(4)を各辺の方向とするような同一平面上に含まれない四角形が存在する場合である。このような四角形を屈折四角形と呼ぶ。
図１９及び１８８は、屈折四角形の一例を示す図である。
すなわち、図１８８に示す部材２１のベクトルをr(21)e(21)とし、部材２２ではr(22)e(22)、また部材２３ではr(23)e(23)、部材２４ではr(24)e(24)として表す。すると、各リンク手段の一次拘束を保ちつつ四部材を離間させるためには、r(21)e(21)、r(22)e(22)およびr(23)e(23)の合成ベクトルをr(24)e(24)と逆向き、かつ等しい大きさとなるように操作することになる。すなわち、いずれかのリンク手段が折損したり、統合状態が崩壊したりしない結合構造とする。e(21)は、部材２２について部材２１との相対運動方向の単位ベクトルであり、r(21)は、その速さ（したがって、ゼロまたは正の実数）を表す関数である。また、e(22)〜e(24)、r(22)〜r(22)も同様に単位ベクトル、速さとして設定できる。
当該平面座標では、連立方程式（式１および式２）による解法を用いた。これと同様に、四角形が定義された立体座標のＸＹＺ軸においても、単位ベクトルe(21)〜e(24)の各Ｚ軸成分が所定成分を持つ。したがって、立体的な前記単拘束ループの結合構造を維持する限りにおいて、Ｚ軸成分に関して独立した方程式（式２３）を加え、下記の三つの連立方程式（式２１〜式２３）を満たすベクトル場が必ず存在する。
すなわち、各軸成分について、e(21)＝{fx(21),fy(21),fz(21)}の三軸成分に分解すると、

r(21)fx(21)＋r(22) fx(22)＋r(23)
fx(23)＝−fx(24) ・・・ 式２１
r(21)fy(21)＋r(22) fy(22)＋r(23) fy(23)＝−fy(24) ・・・ 式２２
r(21)fz(21)＋r(22) fz(22)＋r(23) fz(23)＝−fz(24) ・・・ 式２３

したがって、当該単拘束ループの結合構造が決まれば、fx(21)〜fx(24)、fy(21) 〜fy(24)、fz(21)〜fz(24)が確定されて、三つの独立式から三個の変数r(21)、r(22)およびr(23)を解くことになるから、正の実数からなる各解が必ず得られ、かつ一意に定まる。これにより、立体的な本単拘束ループ結合構造は、四部材の適切な動かし方が明らかに一通りしかない構造であることが分かる。なお、このような三次元座標では、五つ以上の部材については、新たな方程式が得られない（すなわち、新たな座標軸を付加しない）限り、一意な解を得ることができない。したがって、立体的な五部材以上からなる単拘束ループは存在し得ない。
言い換えると、各部材およびリンク手段（部材）が、各一次拘束を維持可能な方向に剛性を保つことにより、四部材を単拘束ループのままの状態で離間、集合させることができ、これによって、四角形が相似形に拡大、縮退する単拘束ループ結合構造を形成できることになる。また、相対的な動きベクトルどうしが統合化された関係にあるから、一部材を固定した状態で、他の三部材を適切に操作でき、したがって、当該一部材を支点として他の一部材を操作することにより、残り二部材に所定作用をさせることもできる。逆に、いずれの二部材についても、相対的な位置関係を維持させる限りにおいて、他の部材との位置関係を変化させない構造にすることもできる。

＜５個以上のブロックからなるループ＞
２次元空間と同様の考察から、必ず方程式の数よりも変数が多いため、単拘束ループとはなりえない。

＜すべり三角拘束＞
３個のブロックから成るループの場合で、特別な場合である。
各ブロック間が完全に一方向に拘束されておらず、ガタがある場合を考える。図２０及び２１は、本発明のすべり三角拘束の一例を示す図である。
すなわち、e(1) ,e(2), e(3)が単位球面上で一点に絞られず、一定の広がりをもった領域となっている場合である。
このとき、e(1)の領域とe(2)の領域との線形結合により生成される領域と、e(3)の領域の対向領域の関係を考える。
両図に示すように、この２つの領域が、
一つの点しか共有しておらず、
その共有点がe(1)の領域の外部であり、かつe(2)の領域の外部であり、
かつその共有点を生成するためのe(1),e(2)がおのおの一点に限られる
とき、このループは単拘束ループである。
図２２は、本発明のすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の一例を示す図である。この場合、図中で色付けされている面を接触させながら滑らせる以外にはずす方法はなく、三角形に一次拘束されている状態と同等である。

＜すべり拘束＞
次に、本発明に係るすべり拘束につき説明する。「２つのブロックがあり、一方を固定して他方を動かそうとしたときに、動かせる方向とそうでない方向がある。」が肝要な点である。
（１）接触点における運動可能領域
今、２つのブロックＡ、Ｂがあり、Ａの表面上のある点（ｘＡとする）とＢの表面上のある点（ｘＢとする）が接触しているとする。
ＢをＡから引き離す（あるいは横滑りしてもよい）場合、ｘＢがｘＡに対してどちらの方向に運動できるかを考える。
この運動可能な方向の領域（以下「ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域」という。）は、ｘＡおよびｘＢの近傍の表面形状によって定まる。
もっとも簡単な例は、ｘＡの近傍とｘＢの近傍がどちらも平面の場合である。図２３は、ｘＡの近傍とｘＢの近傍がどちらも平面の場合に、ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域を説明するための図である。
図２３に示す場合、「ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域」は半空間（全方向を接触面で二分割したもののうち、Ｂの属する方向）である。
図２４は、ｘＡの近傍とｘＢの近傍のうちのいずれか一方が平面の場合に、ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域を説明するための図である。
図２４に示されるように、ｘＡの近傍とｘＢの近傍のうち、いずれか一方が平面の場合も、同様に半空間である。
図２５は、ｘＡの近傍とｘＢの近傍のうちのいずれの近傍も平面でない場合に、ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域を説明するための図である。
図２５に示されるように、いずれの近傍も平面でない場合には、半空間でない場合もある。
（２）ブロックの運動可能領域
ブロック表面上のすべての接触点に、運動可能領域が各々定まるので、その共通部分を考えれば、ブロックＢがブロックＡに対して運動可能な方向がわかる。
この領域を、「ＢのＡに対する運動可能領域」ということにする。
なお、接触点が無い場合には、全方向とする。
さまざまなケースがあるが、図２６に、ブロックＢのブロックＡに対する運動可能領域についてのいくつかの事例を挙げる。
（３）ブロック列における運動可能領域
今、複数のブロックが列状に接触しているものとする。図２７は、このような複数のブロックが列状に接触している場合の一例を示す図である。
同図に示すように、たとえば、３個のブロックＡＢＣがありＡとＢ、ＢとＣが接触している。このとき、ＣはＡに対してどの方向に運動可能かを考える
ＢのＡに対する運動方向を単位ベクトルであらわしｅ(Ｂ)、同様にＣのＢに対する運動方向をｅ(Ｃ)とする。また、ＢのＡに対する運動の大きさを０または正の実数で表しｒ(B)、同様にＣのＢに対する運動の大きさをｒ(Ｃ)とする。
このとき、ＣはＡに対して、
ｒ(B)ｅ(Ｂ)＋ｒ(Ｃ)ｅ(Ｃ)
のベクトルで運動している。
この式で記述されるすべてのベクトルの方向を集めたものが、
「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」
である。
「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」としては、例示すると図２８及び２９に示すとおりとなる。
あるいはベクトルを用いてこの「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を表現すると、図３０に示すとおりとなる。
同図からもわかるとおり、
「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」
は、
「ＢのＡに対する運動可能領域」と「ＣのＢに対する運動可能領域」の線形結合により生成される領域（すなわち、「ＢのＡに対する運動可能領域」と「ＣのＢに対する運動可能領域」の「閉包」から、「ＢのＡに対する運動可能領域」のみから生成される領域、「ＣのＢに対する運動可能領域」のみから生成される領域を除くもの。）である。
立体形状について図解すると、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」は図３１に示すとおりとなる。
４個以上のブロック列であっても、上記の操作を順次行うことによって最後尾のブロックの先頭のブロックに対する運動可能領域を求めることができる。
なお、ここで、厳密に「閉包」としなかったのは、次の理由による。すなわち、図３２に示すように、「閉包」とは数学用語で、「ある領域を取り囲む、最小の凸領域」のことであり、デコボコしていたり飛び地があったりする領域を考えるとき、その「へこんだ部分」や「隙間の部分」を埋めた領域が閉包である。あたかも輪ゴムで縛り上げるようなイメージで捉えられる領域を言う。正確に言うと、ある領域の中にある任意の２つの点を結ぶ直線を考え、その直線の軌跡の全体が閉包となる。本稿で考える「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」の場合には、かかる「閉包」から、図３３に示すような領域を除外すべきである。したがって、上記では、「ＢのＡに対する運動可能領域」と「ＣのＢに対する運動可能領域」の線形結合により生成される領域、と表現したものである。
ループにおける運動可能領域
列の最後尾のブロックが、先頭のブロックと接触しループを形成している場合を考える。
最後尾のブロックの運動は、次の２つの制約を受ける。
１）先頭から順番に辿ることにより定まる運動可能領域
２）最後尾と先頭との間の直接の接続による運動可能領域
この２つが協調していないと最後尾のブロックは運動できない。
すなわち、
（順次辿ることによる）最後尾のブロックの先頭ブロックに対する運動可能領域
と
（直接の接続による）先頭のブロックの最後尾のブロックに対する運動可能領域の逆向き
が一致するような領域が存在していなくてはならない。
すべり拘束
そのような領域がただ１点の領域に限られる場合、すべり拘束ということにする。
＜事例１＞
図２２に示したものは、本発明のすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の一例を示す図である。図３４は、図２２に係るすべり三角拘束に係り、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を立体形状について図解した概念図である。
＜事例２＞
図３５は、本発明のすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の別の一例を示す図である。図３６は、図３５に係るすべり三角拘束に係り、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を立体形状について図解した概念図である。
両図に示すように、AとB、BとCは一方向の自由度しか持っていない。したがって、AからBを経由してCに至る接続により、CはAに対して横方向の自由度しか持っていない。
一方、CとAの接続は縦方向の広がりを持った自由度を持っているが、B経由の接続による横方向自由度との共有点は一方向しか存在していない。
したがって、A、B、Cはすべり三角拘束の状態にある。
＜事例３＞
図３７は、本発明のすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の更に別の一例を示す図である。図３８は、図３７に係るすべり三角拘束に係り、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を立体形状について図解した概念図である。
両図に示すように、水平方向については、三角形に拘束されている。
一方、ＢはＡにかぶさり、ＣはＢにかぶさり、ＡはＣにかぶさっているため、ＡＢＣは垂直方向の自由度がなく必ず同一平面上にある。
したがって、A、B、Cはすべり三角拘束の状態にある。
（６）すべり拘束が成立するための条件
ｎ次元空間上で、ｎ個のループまでのすべり拘束が成立しうる。
（とはいえ、１個のループというのはナンセンスである。２個のループについても概念上有り得るものの（図３９）、このような２つのブロックは「もともとガタがない」として扱うべきである。実用上は４次元空間以上を考える必要は無い。したがって、３次元空間における３個のループだけを考えればよい。）
なぜｎ次元空間上でｎ個までなのか、について考察する。
３次元空間について説明する。図４０及び４１は、４個のブロックに係るすべり拘束の運動可能領域の一例を示す図である。
両図に示すように、今４個のブロックＡＢＣＤがあるとする（ＡＢＣＤについては図示しない）。
ＡtoＢの領域とＢtoＣの領域とＣtoＤの領域があり、それを辿ることによりＡtoＢtoＣtoＤの領域がある。
ＡtoＢtoＣtoＤは、次の４つの領域に分けられる。
(1)ＡtoＢ
(2)ＢtoＣ
(3)ＣtoＤ
(4)そのいずれでもない領域。すなわちＡtoＢとＢtoＣとＣtoＤのいずれかの線形結合により新たに創出された領域
DtoＡの対向との共有点が１点しかないはずであるから、
（ケース１）縁で１点を共有している。
（ケース２）共有点が内部にあるが、DtoＡの対向が、そもそも１点しかない。
のいずれかである。
（ケース１）の場合
「縁」とは
(1)ＡtoBだけを運動させて得られるＤの運動
(2)ＢtoＣだけを運動させて得られるＤの運動
(3)ＣtoＤだけを運動させて得られるＤの運動
(4)ＡtoBとＢtoＣを運動させて得られるＤの運動
(5)ＢtoＣとＣtoＤを運動させて得られるＤの運動
(6)ＣtoＤとＡtoBを運動させて得られるＤの運動
のいずれかである。
要するに、ＡtoB、ＢtoＣ、ＣtoＤをすべて動かさないと得られないようなＤの運動は「縁」ではない。
別の言い方をすると、
「縁である以上、少なくともどこか一箇所の接続はまったく動いていないはずである。」
ということになる。
これは、いずれかの隣り合う２個のブロックが、くっついたままであたかも１個のブロックのように挙動するということである。
一応４個は４個であるが、本質的に３個以下のループと同じである。
なおここで、直感的解説を加える。
３つの領域を輪ゴムで縛ることを考えると、その輪ゴムは
ある領域の縁にへばりついているか、
さもなくば
２つの領域を橋渡ししているか
のいずれかである。
したがって、その輪ゴムの軌跡は、１つまたは２つの領域を用いて必ず記述することができる。
３つの領域をすべて持ち出さないと記述できないような箇所は存在しない。
（付言すれば、必ずくっついているブロックを２個と数えるならば、４個以上のすべり拘束がありうる。ただしそれはすべり拘束に限らず普通の拘束ブロック群が該当する。すなわち、図４２に示すような事例の場合、３個のブロックが、同一平面上で三角形に拘束されている。ここで、図４３に示すように、１個と見えたものは実は２個であったという場合である。このときには、三角形の属する平面とは別の方向に接続されている。この２個は必ずくっついていることとなる。）
（ケース１終わり）

（ケース２）の場合
共有点が内部にあるが、DtoＡの対向が、そもそも１点しかない場合である。
３つの領域（ＡtoＢ、ＢtoＣ、ＣtoＤ）を線形結合させて、DtoＡの対向と一致させるわけであるが、その線形結合方法は必ず複数存在する。なぜならば、もし一つしか線形結合方法が無いとすればそれは縁のはずだからである。
線形結合方法が複数存在するということは、ＡtoＢ、ＢtoＣ、ＣtoＤの動かし方が一意に定まらないということである。これは拘束ブロック群ではない。
（ケース２終わり）
（７）回転との関係
上記では、ブロックが平行移動することだけを考えてきたが、次に、回転を許容すればどうなるのか、につき考察する。すべり拘束の場合、うまくブロックをひねれば別の動かし方があるのではないか、という点につき考える。
この点に関する（答）としては、
すべり拘束されているブロック群は回転できない。
となる。
その理由は次のとおりである。すなわち、
ＢがＡに対して回転すると、ＣのＡに対する運動は、平行移動成分のほかにＢによって振り回される成分が付け加わる。
この振り回され成分は無視し得ない大きさであれば、ＣがＡに対して１方向にしか運動できないという性質に反する。
無視しうる大きさである場合は、Ａ、Ｂ、Ｃの平行移動成分は同一直線上にあるはずであり、三角形に拘束されているという性質に反する。
つまり、ありうるとすればＡ、Ｂ、Ｃが同軸上で回転しその軸方向に運動自由度を持つ場合であるが、これは拘束ブロック群ではない。
補足すると、回転するブロック群が拘束され得ないという意味ではない。（ここでいう「拘束」は今まで使ってきた意味と異なるが、回転も含めて運動が一意に定まるという意味である。）
要するに、平行移動自由度を持っていない三つの歯車が協調して回転することはある。

１１．拘束ブロック群（３次元空間の場合）
２次元空間の場合と同様に、複数のループからなるブロック群について、
すべてのブロックを同時に動かさなくてはならない。
ブロックの動かし方が一意に定まる。
ようなケースを考える。図４４は、拘束ブロック群（３次元空間の場合）の一例を示した図である。
同図に示すように、もっとも簡単な事例としては、空間上を単拘束ループで埋め尽くしたような図形を考え（（ａ））、その頂点にブロックを置き、辺と平行な方向に拘束されているようなブロック群をつくればよい（（ｂ））。
もっと弱い結合でも拘束化することが可能である。２次元の場合と同様の考え方である。

１２．主拘束ブロック列（３次元空間の場合）
複数の単拘束ループを直列または枝状に接続したものである。
上記１１で示した例でいうと、図４５に示すようになる。図についての説明は省略する。

＜反復的なブロック列＞
次に反復的なブロック群の場合について説明する。
図４６は、キューブを上から見た俯瞰図である。
同図には、紙面と垂直な方向に向かって上昇している方向を矢印で表現している。同図では、隣接する４個のキューブが破線で示される屈折四角形に接続されている。なお、立体的な屈折四角形を平面図に表す都合から、各辺が紙面と垂直な方向に向かって上昇している方向を矢印で表現している。
これは、図４７に示されるような不規則な形状でもよい。

１３．副拘束ブロック列（３次元空間の場合）
主拘束ブロック列の中の任意の２個のブロックを直接に一次拘束された２個のブロックとみなして単拘束ループを形成するものであり、それを直列または枝状に接続したものをいう。
また、さらに多段階に副々拘束、・・・と拡張したものについても副拘束ブロック列という。
上記で示した例でいうと、図４８に示すようになる。仮想腺の両端の二個のブロックは、三角形と屈折四角形ともう一つの三角形を連ねた主拘束ブロック群に属している。したがって当該二個のブロックは直接に一次拘束されたものと同一視することができ、その関係を仮想腺で表してある。その仮想腺を一辺とする三角形を形成することにより、新たな副拘束ブロックが付加されている。

１４．複合拘束ブロック群（３次元空間の場合）
さらに、拘束ブロック群同士を組み立てて新たな拘束ブロック群を形成したものをいう。
図４９は、複合拘束ブロック群（２次元空間の場合）の一例を示す図である。
まとめると、拘束ブロック群を次のように定義することができるが２次元空間と同じである。
(1)単拘束ループは拘束ブロック群である。
(2)拘束ブロック群のある単拘束ループを、他の拘束ブロック群に置換したものは拘束ブロック群である。

１５．従属的な一次拘束（３次元空間の場合）
２次元空間と同様である。

１６．部分単拘束ループ
（１）部分単拘束ループの事例
ｎ個からなるループの中の一部のブロックが単拘束ループを形成する場合がある。
＜事例１＞
最も簡単な例としてはコネクタがある。
図５０は、３個のブロック（１、３、５）がコネクタ（２、４、６）により三角形に接続されている様子を示す図である。
コネクタ自体も１個のブロックであるから、これは６個のブロックからなるループである。
このような場合でも、６個のうち３個（１、３、５）だけをみると単拘束ループの性質を満たしている。
このように、ループのうち一部のブロックが単拘束ループを形成するものを、
「部分単拘束ループ」
と呼ぶことにする。
＜事例２＞
図５１は、８個のループの場合を示す図である。
このとき、（１、３、５）は一つの「部分単拘束ループ」である。なぜなら、図５２に示すように、（６、７、８）を一つのコネクタとみなし、５と１を接続していると考えればよいからである。
同様に、図５３に示すように、（１、３、６）も一つの「部分単拘束ループ」である。
図５４に示すように、（１、３、７）も一つの「部分単拘束ループ」である。
＜事例３＞
図５５は、１６個のループの場合を示す図である。
５組の「部分単拘束ループ」がある。
（１、５、９）
（１、５、１０）
（１、５、１１）
（１、５、１２）
（１、５、１３）
＜事例４＞
図５６は、立体空間上で、屈折四角形に接続された４個のブロックがある模様を示す図である。
このとき、（１、２、３）は「部分単拘束ループ」である。なぜなら、図５７に示すように、４を３と１のコネクタと考えればよいからである。
このとき、（１、２、３）はすべり三角拘束の関係にある（（注）同様に、（２、３、４）、（３，４，１）も「部分単拘束ループ」である）。

（２）間接接続
複数のブロックを介して間接的に接続されたブロックの運動自由度を考える。
たとえば、ブロックｋがｎ個のブロックを介してブロックｋ＋ｎ＋１と接続されているとする。
ｋ → ｋ＋１ → ・・・ → ｋ＋ｎ → ｋ＋ｎ＋１
このとき、ｎ個のブロックを一つのコネクタと考える。
Figure 2006040852
 このコネクタの自由度は、ｎ＋１個のベクトル
Figure 2006040852
 の線形結合領域である。
この状態は、ブロックｋ と ブロックｋ＋ｎ＋１ が、その自由度をもって直接接続されていることと同等である。この接続を「間接接続」と呼ぶことにする。

（３）部分単拘束ループの定義
あるループの中の一部のブロックが、間接接続により単拘束ループ（一次結合、三角形、屈折四角形、すべり三角拘束）を成すとき、その部分的なブロックを「部分単拘束ループ」という。
「部分単拘束ループ」は、通常の単拘束ループと同等の性質を持つため、単拘束ループの一種とみなして差し支えない。
なお、接続には、直接に接続されている場合の他、間にひとつまたは複数のブロックを介して間接的に接続されている場合を含む。
その場合の二つのブロック間の接続自由度は、媒介するブロック間の自由度を線形結合して得られる自由度である。
また、接続には、二つのブロックを媒介するブロックの経路が複数存在している場合を含む。
その場合の二つのブロック間の接続自由度は、各々の媒介経路ごとに上記で説明した「二つのブロック間の接続自由度は、媒介するブロック間の自由度を線形結合して得られる自由度である」に基づき自由度の領域を算出し、そのすべてを満たす連立ベクトル方程式の解として得られる自由度である。

１７．保持率、分解および組み立て
拘束ブロック群上のある一点（実用上はできるだけブロック群の真中がよい。）を定め、そこを中心に解ベクトルの網の目を描く。（ベクトルの縮尺は任意でよいが、実用上は好適には、網の目全体がブロック群にかぶさるように描いたほうがよい。）
あるブロックには網の目の１点が対応しているが、当該網の目の１点を拘束中心点ということにする。２つの一次拘束されたブロックの拘束中心同士の距離を「中心距離」ということにする。
（要するに拘束中心点は全部を同時に平行移動してもよいし、全体を相似的に拡大縮小してもよい。実用上便利な場所に書けば良いだけである。特にブロックが同一形状のものの繰り返し（前にのべた平面六角ブロックや立体キューブブロック）であれば常識的に位置が定まるであろう。）
一方、一次拘束された２つのブロックを引き離していくとあるところで一次拘束関係が崩れる（平たく言うと棒が穴から抜ける）ことになる。一時拘束を保ったままで最大引き離しうる距離を「拘束距離」ということにする。
その「拘束距離」を「中心距離」で除した値をそのブロック間の「保持率」と呼ぶことにする。
拘束距離、したがって保持率は棒の長さと穴の深さを変えることによって適当に制御可能である。
なお、保持率は１以下とは限らない。すなわち、「拘束距離」が「中心距離」よりも短いとは限らない。なぜならば、間にいくつものコネクタを介在させた部分単拘束ループを考えれば、「拘束距離」はいくらでも長くできるからである。典型的な事例としては伸縮式のアンテナ様の構造が挙げられる。
次にブロックを分解することを考える。
拘束ブロック群を拡げていくと保持率の小さい順に一次拘束が切断される。いずれかの段階で、拘束が解けるブロック（あるいはブロックの固まり）が発生する（ひらたくいうとブロックの一部が分解される）。分解はある1個がはずれるだけかもしれないし、複数のブロックやブロックの塊が同時にはずれるかもしれない。極端な場合はすべてのブロックが同時にはずれることもある。
逆に組み立てることを考えると、はずれた順番と逆の順番でばらばらのブロックを組み立てていくことになる。
保持率は任意に決められるのであるから、適当に計画することにより組み立てを容易にすることが可能である。つまり、
(1)実用上便利なようにブロックの組み立て順を決める。
(2)そのときに接合されるブロック境界面の順番が定まる。
(3)保持率がその順番となるように棒と穴を設計する。
（平面ブロックでは机の上にならべて滑らせればよいのでたいした問題ではない。これに対して、立体ブロックではうまく設計しないと組み立てに苦労を要する場合がある。）
（設計方法）
２次元あるいは３次元空間上に定点となる一点を定め、各ブロックごとにその運動方向と速度を表すベクトルを定める。ベクトルの方向および大きさは実用上の要請に応じて任意に定めてよい。
図５８は、設計方法を説明するための図である。
同図に示すように、各ベクトルの端点を一次拘束を表す線でネットワーク上に結ぶ。その際に先に述べた拘束ブロック群の性質を満たしていなくてはならないが、どのようなグラフを採用するかは実用上の要請に応じて定めてよい。
すなわち最終的に出来上がるブロック群の形状を想定し、できるだけ近接するブロック間を結合することが都合がよい。
この作図を、前述したように、「拘束形式図形」ということにする。
ただし、近接するブロックが近接した運動ベクトルを持つとは限らないので、ベクトルの短点が近接するものを結ぶという意味ではない。図５９の場合は、三個の拘束ブロック群（わかりやすくするため線の種類を変えて表記してある。）が、矢印で示した点で三角形に結合された形状をしている。
次に、ブロックの実際の形状を定める。ただし、拘束形式図形と同相に接触した形状でなくてはならず、同相である限りにおいて、任意の形状に定めてよい。
図６０は、拘束形式図形と同相に接触した形状からブロックの実際の形状を定める一例を示した図である。同図（ａ）の各頂点が、同図（ｂ）の各ブロックと対応している。また、同図（ａ）の辺の両端に対応する同図（ｂ）の二個のブロックは互いに接触している。
最後に、ブロック間を一次結合する。一次結合の方向は、拘束形式図形と平行かつ同方向でなくてはならず、平行かつ同方向である限りにおいて位置を問わない。
図６１は、拘束形式図形と平行かつ同方向にブロック間を一次結合する一例を示した図である。同図（ａ）において辺の両端対応する同図（ｂ）の二個のブロックは、同図（ａ）で表される拘束形式図形の対応する辺と平行かつ同方向に接続されている。
ただし、この場合、同方向とは、拘束形式図形上の、ブロックＡからＢに引かれた線を誤ってブロックＢからＡへの一次拘束としてはならないという意味である。たとえば拘束形式図形が時計回り、ブロック配置が半時計回りの場合等である。図６２は、この、ブロック間を一次結合する際の注意点を説明するための説明図である。例えば、ブロックＡとブロックＢの関係で説明すると、同図（ａ）ではブロックＡからブロックＢへ向かう方向は右下である。同図（ｂ）では左上に向かって接続されており、方向が逆である。同図（ｃ）では正しく接続されている。
なお、先にブロックの形状は、（拘束形式図形と同相である限りにおいて）任意の形状に定めてよいと述べた。
したがって、拘束していないブロック同士が接触していてもよい。
ただしその場合、拘束していないブロック同士が図６３のようにはずせない形状に噛合していてはならない。
すなわち、図６４に示すように、拘束形式図形上のブロックＡからブロックＢへのベクトルと、両ブロックの接触面におけるブロックＡからブロックＢへの法線の成す角度は常に９０度以上でなくてはならない。

＜本発明の特性＞
堅牢性
ブロック群の一部が部分的に崩壊することはない。
また、すべてのブロックを同時に動かすことは通常の使用状態では起こりにくく、全体として堅牢なブロック群となる。

安定性
ブロック間がすこし浮いたとしても、しばらくの間は拘束性が維持される。
少なくとも最初にひとつの一次接続がはずれるまでは維持され、また、いくつかの一次接続がはずれた場合であっても、他の一次接続で保持されていれば拘束性が維持される場合がある。

復元性
浮いた状態のブロック群に外面から圧力をかけることにより、自然に密着状態に回復する。
また、ブロックに適当な質量があれば、重力によるポテンシャルにより自然回復することが可能である。

任意の形状性
空間上で任意の位置関係にあるブロック群（ただし３個以上）に適用することができる。

固着の簡便性
多くの場合、糊、ねじ、釘等による固着を行わなくてもよい
仮に固着の必要があったとしても、ただ一箇所を固着させることにより、ブロック群全体の固着が維持される。

材質の任意性
剛性のある物体であれば材質や外観（色、表面状態等）を問わない。
異なる材質や外観のブロックを混成させることも容易に可能である。

伸縮性
全体としての固体形状を維持したまま、一定の伸縮を行うことができる。

透過性
ブロックを浮かせることにより隙間が発生し、流体、光などが透過できる。透過量を制御できる。また、このときブロックの少なくとも１つを固定することで全体を当該隙間の発生した状態に保つことが可能である。

運動制御性
あるブロックの運動、力を、複数かつ任意の方向に、任意の配分比率で配分できる。

娯楽性
複雑に噛合し密着したブロック群のはずれる様子に意外性、娯楽性がある。

組み立て順の一意性
保持率の低い接続から順に組み立てないと全体が構築できないような性質とすることができる。

（形態による分類）
平面型と立体型

ブロック型とポール型
ブロック型：ブロックを積んで空間を稠密に埋める形式。
ポール型：一次接続関係にないブロック間に隙間が空いている形式。
特にポール状の部材がそのジョイントにおいて拘束ブロック群を形成する
もの

反復形状、任意形状
反復形状：単一形状（あるいは規格化された少数形状）のブロックを組み立てるもの。
平面状の六角ブロック、立体空間上のキューブブロック、升目状態のポー
ルブロックなど
任意形状：任意の形状のもの

（用途例）
構造物
土木ブロック
住宅建材
造園材料
家具、収納用具

装飾品、パズル、玩具
隠し絵
平面絵合わせパズル
立体ブロックパズル
ジャングルジム
造形材料
任意の立体オブジェクト
材質、色を組み合わせたパッチワーク
機能部品
体積膨張によるポンプ
隙間による流量制御、開閉シャッター
運動部品
力、運動を任意の方向、トルクに分散する装置、あるいは合成する装置
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図６５は、本発明の実施形態を分類し体系化したものを示す体系図である。
図６６は、図６５で示す本発明の実施形態ごとに先行技術との対比において、技術的特徴及び特異な効果を示した図である。

＜総合＞
基礎的技術
１．拘束ブロック群の構築に関する技術
（１）グラフ論的技術
1-1 ２つの物体を一次拘束する技術
直進に関して１自由度の結合（回転自由度はあってもよい）
1-2 単拘束ループを形成する技術
２次元上で三角形、３次元上で三角形または屈折四角形に拘束する技術
なお、特殊な事例として、すべり三角拘束、部分単拘束ループがある（この２つは、単位球面上のベクトル合成領域と、間接接続の自由度を求める技術により実現される）
1-3 単拘束ループを複合させ多数のブロックを拘束する技術
ａ．主拘束ブロック群を形成する技術
単拘束ループを線状あるいは樹状に連ねる技術
ｂ．副拘束ブロック群を形成する技術
主拘束ブロック群上の２つの離れたブロックを、隣接する一次拘束されたブロックと見立てて拘束ブロック群を形成する技術
あるいはその操作を順次繰り返して拘束ブロック群を形成する技術
ｃ．複合拘束ブロック群を形成する技術
拘束ブロック群上のある一次拘束された２つのブロックを、他の拘束ブロック群上の２つのブロックに置き換えることにより拘束ブロック群を形成する技術
あるいはその操作を順次繰り返して拘束ブロック群を形成する技術
1-4 従属的な一次拘束を形成する技術
すでに形成された拘束ブロック群上の任意の２つのブロックを拘束する技術
1-5 包括的な記述
1-3ａ．1-3ｂ．は1-3ｃ．の特殊な一事例である
また、２ブロックの結合をループの一種として取り扱うならば、1-4もまた1-3ｃ．の特殊な一事例である。」
したがって、1-3ｃ．が本質的である。

（２）幾何学的技術
2-1 ブロック挙動を定める技術
多数のブロックに対し、その各々の運動（運動する方向と運動の大きさ）を定め、ベクトルを用いて表現する技術
2-2 拘束形式図形を定める技術
運動ベクトルの終点（拘束中心）同士を拘束ブロック群の条件をみたすグラフと同型に線で結ぶ技術
2-3 ブロック間の拘束を定める技術
ブロックを拘束形式図形と同型に一次拘束する技術
ブロック間の一次拘束を拘束形式図形上の辺と平行に定める技術
平行である限りにおいて、ブロック上の任意の位置において拘束する技術
２．実用技術
（１）保持率を制御する技術
拘束形式図形と一次拘束の結合部分の長さから保持率を算定する技術
保持率を制御し、分解組立を容易とする技術
（２）各ブロックの形状を定める技術
ブロック同士が接触しないか、あるいは接触している場合にその接触面が拘束形式図形上の拘束中心を結んだ線と反転させない範囲で、ブロックの形状を任意に定める技術
（３）ブロック間距離を制御する技術
ａ．固定技術
ただ一箇所（力学的理由により複数箇所とする場合でも少数の箇所）を、密着状態あるいは特定距離の遊離状態に固定することにより、直接には固定されていない他の全ての結合を固定する技術
重力ポテンシャルにより、固定することなく自然に密着状態に安定させる技術
ｂ．制限技術
ただ一箇所（力学的理由により複数箇所とする場合でも少数の箇所）のブロック間距離をある範囲に制限することにより、直接には制限されていないブロック間距離をある範囲に制限する技術
ｃ．変更技術
ただ一箇所（力学的理由により複数箇所とする場合でも少数の箇所）のブロック間距離を変更することにより、直接には変更されていないブロック間距離を変更する技術
（４）ブロック間の結合を柔軟に維持する技術
若干の剰余の自由度をもった結合とすることにより、拘束ブロック群に準ずる性質のブロック群とし、密着状態では固定的に結合しているものを、遊離状態になったときに限り結合を緩める技術
結合部分に弾性素材を挟むことにより吸震性を持たせる技術、結合部分を蛇腹状の構造とし分解に対する耐性を高める技術
（５）コネクタ技術
ａ．押し付けコネクタ技術
伸縮式、反発式のコネクタにより、ブロックの押し付けによる組付けを可能とするコネクタ技術
ｂ．挿入コネクタ技術
伸縮式、反発式のコネクタあるいは折り曲げ式のコネクタにより、すでに特定の距離関係に固定されているブロックの隙間に、挿入するように組み込むまたは取り外すことを可能とするコネクタ技術
ｃ．弾性コネクタ技術
可塑性の弾性素材あるいはバルーン形式のコネクタにより、無理入れを可能とするコネクタ技術（ブロック自体に弾性があってもよい）
ｄ．拘束解除検知コネクタ技術
伸縮式、反発式のコネクタまたは折り曲げ式のコネクタにより、ブロック群の結合をはじき返すことにより拘束が解除されたことを検知するコネクタ技術
ｅ．緩衝、減衰コネクタ技術
緩衝機能または減衰機能のあるコネクタにより、ブロック群に（可動方向に対して）緩衝機能または減衰機能をもたせるコネクタ技術
（６）遮蔽技術
ａ．伸縮素材による遮蔽技術
ブロック間の隙間を伸縮素材により遮蔽する技術
ｂ．伸縮素材による遮蔽技術
多層式の拘束ブロック群をあらかじめオーバーラップさせておくことによりブロック間の隙間を発生させない技術
（７）拘束ブロック群の挙動を変更する技術
ブロックの形状すなわち一次拘束の方向を変更することにより、拘束形式図形すなわち拘束ブロック群の挙動を変更する技術
特にテコ機能あるいは変速機能を用いる際の、テコ比、変速比の変更
これらは総て、本発明に係る技術思想及びそれにより実現される実施態様を形成する。

＜個別的実施形態＞

Ａ 大分類：構造材
結合の強さを利用した構造材。
一般的に静止状態、密着状態で使用する。

Ａ−１ 中分類：規則的形状の組立式ブロック
本発明を、規則的形状のブロックを反復的に使用して組み立てる構造材として実施する形態である。
次に、「大分類：構造材」中の「規則的形状の組立式ブロック」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想を平面的に結合する反復的な形状をしたブロックに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品が含まれるが、これらに限定されるものではない。
本形態のもっとも簡単な事例としては六角形のブロックがある。
図６７は、本発明の一実施形態に係る平面的反復ブロックのブロック形状及び組立外観を示す図である。六角形のブロックを接続し、いろいろな形を作って楽しむものである。複数の色のブロックを用い、嵌め絵のような楽しみ方もできる。隣接する三個のブロックが正三角形の単拘束ループを形成しており、その関係がすべてのブロックに連鎖しているため、全体が拘束ブロック群となっている。
同図に示す例ではブロック本体とコネクタを一体化した形状としているが、図６８に示すように分離型としてもよい。
他にも多数の事例が考えられる。
図６９乃至７２は、本発明の他の実施形態に係る平面的反復ブロックを示す図である。それぞれの図では、太線の部分がコネクタを表している。三角形に接続されている三個のブロックを調べ、その三角形の隣接関係をたどっていくと、すべてのブロックに拘束が及んでいることがわかる。
以上はあくまで例示であって、このような反復形状による拘束ブロック群は他にいくらでも可能である。
規則的なパターンとは、「有限個の種類のブロックを繰り返し用いて、無限の広さの拘束ブロック群を構築する。」ということであるから、ある「単位ブロック群」があって、隣接する「単位ブロック群」と二個以上の接続をもっていればよいだけである。
ここでいう「単位ブロック群」は、拘束ブロック群である限りどのようなものでも構わないのだから、反復形状による拘束ブロック群がいくらでもありうることがわかる。
たとえば図３５乃至３８に示したすべり三角拘束に係る事例は、適合的な寸法、素材を選択することにより、そのまま本実施形態に係るすべり方式による六角ブロックとして実施し得る。

一次拘束の特殊な事例として、スライド型の接続がある。ブロック同士をレール状の構造により接続し、接触面に沿ってスライドさせる方法である。この場合、接触面の方向と接続方向が一致することとなる。
このスライド型接続によっても拘束ブロック群の構築が可能である。なぜならば、ブロックとブロックの接触面そのものを、拘束形式図形上のベクトル方向と一致させればよいからである。
図１１９はスライド型接続による拘束ブロック群の最も簡単な事例である。六角形のブロックの各辺にレールが設けられ、隣接するブロックと接触面方向にスライドする。一番左が密着状態、一番右が分解状態である。
また、図１８８は、多角形スライド型の拘束ブロック群を用いた装飾品の事例である。
同図に示すように、ブロックの接触方向を拘束形式図形のベクトル方向と一致させてあり、ブロックが接触面と平行にスライドすることにより所定の運動を行う。なお、事例は規則的な形状であるが、パズルなどの場合には不規則な形状としてもよい。また、ブロックを接して配置するというルールを使用者が了解している場合には、レール状構造などによる物理的接続は必ずしも行わなくてよい。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想を立体的な偏心キューブブロックに適用するものである。偏心キューブブロックとは、キューブ状の拘束ブロックのことである。単純な形状と単純な接続方法であるにもかかわらず、強力な接合となる。適応できる分野としては、玩具、収納用具、家具、建具、土木ブロックなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。
図７３は、本発明の一実施形態に係る偏心キューブブロックを示す図である。
同図に示すように、正六面体ブロックの各面の中心から、ブロック中心とはずれた方向に穴があけてあり、棒状のコネクタで接続する。
偏心点は、斜め４５度線（ある頂点からキューブの中心を通過して対向する頂点へ向かう線）上にあるが、キューブの中心点からはずれた位置にある。キューブ表面上の各六面の中心点から、偏心点へ向かう線に沿って穴穿してある。したがって、各六面は、図７４に示すように、
近接面（表面上の中心点から偏心点までの距離が近い面）が３面
遠接面（表面上の中心点から偏心点までの距離が遠い面）が３面
に分けられる。
このキューブを、近接面同士、遠接面同士が向かい合うように並べる。つまり、図７５に示すように、一つおきに互い違いに並ぶことになる。偏心点を通る斜め４５度線の両端の頂点のうち、
偏心点に近いほうを「近接頂点」
偏心点に遠いほうを「遠接頂点」
と呼ぶことにする（図７６参照）。あるキューブには上下左右前後に６個の隣り合うキューブがあるが、図７７に示すように、それらの６個の近接頂点、遠接頂点は、当該キューブとは逆転した位置にくる。
このとき、隣接する４個のブロックは単拘束ループ（屈折四角形）を描いており、例えばB000,B100,B010,B110の４個のブロックは屈折四角形に接続されている。この関係が、すべてのブロックに及んでいるため、結果として全てのキューブが拘束されている。
図７８は、上記の本実施形態に係るキューブを上から見た俯瞰図である。同図は図４６を再掲したものであり説明は省略する。
ここで、密着状態に固定するための基礎ブロック対について説明する。
拘束ブロック群であるから、一箇所を固定すればすべてのブロックを固定することができる。
図７９は、本実施形態に係る拘束ブロック群の固定手段の事例を示す図である。基礎ブロック対となる二個のブロックをネジ止めにより固定することにより、他のすべてのブロックを固定することが可能である。同図に示すのはねじ止めによる固定であるが、他にも接着、釘うち、カスガイなど手段はある。
なお、重力ポテンシャルを考えれば、必ずしも固定しなくても良好な結合が得られる。（すなわち、すべてのブロックをいっせいに外側に向けて引っ張る、いっせいに内側から押し広げるなどの作用が働かないような使用条件であれば、固定する必要はない。）

（３）第３の実施形態
第３の実施形態は、本発明に係る技術思想を立体的な頂点接続キューブブロックに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、収納用具、家具、建具、土木ブロックなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。
図８０は、本発明の一実施形態に係る頂点接続キューブブロックを示す図である。
同図に示すように、キューブの６面の中心からキューブ中心方向に向かって６個の穴があけてあり、面を挟んで隣接するキューブと接続される。
また、ある頂点Ａと、そのキューブ頂点を挟んで対向方向にある頂点Ｂから、キューブ中心に向かって２個の穴があけてあり、頂点を挟んで隣接するキューブと接続される（以下「斜行接続」とよぶ）。頂点Ａと頂点Ｂ以外の６個の頂点は、隣接する斜行接続との干渉を避けるための面取りが施されている（同図では頂点の三角錐を切り取っているが、干渉が避けられれば他の切り取り方でもよい）。
図８１は、隣接する８個のキューブの接続をグラフ化したものである。グラフの各頂点が各キューブと対応し、各辺がキューブ間の接続と対応する。キューブ３とキューブ５が斜行接続されている。
このとき、次の４個のキューブ
キューブ３、キューブ５、それ以外のキューブで隣接する２個
は、屈折四角形で接続されている。
例えば、キューブ１、４、３、５の接続は図８２に示すとおりとなる。
すべての屈折四角形は、辺（キューブ３とキューブ５の接続）を共有している。
したがって、8個のキューブは拘束ブロック群である。
次に、キューブ５，６，７，８の下にキューブ９，１０，１１，１２を付け加え、５〜１２の８個を考えると同様に拘束ブロック群である。（１，２，３，４，５，６，７，８）の組と（５，６，７，８，９，１０，１１，１２）の組は、辺を共有している。したがって（１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２）は拘束ブロック群である。
この関係が多数のキューブにわたり成立し、全体として拘束ブロック群となる。
（辺接続方式）
図８３は、本発明の一実施形態に係る辺接続方式の頂点接続キューブブロックを示す図である。
まず、隣接するブロックは接触面において接触面と垂直に接続されている。（図を簡単にするため、この接続は省略してある。）これにより、正方形の網の目状の接続が実現される。さらに、辺を挟んで斜めに隣接するブロックも接続されており、この関係を図中の太線で表してある。この斜めの接続が正方形の網の目の対角線に付け加わり、すべてのブロックが三角形に接続されることとなる。なお、図中の切り込みは、ブロックとコネクタの干渉を避けるためのニゲである。
上記以外にも様々な方法が考えられる。たとえば、図８１では頂点を挟む８個のブロックのうち２個だけを接続しているが、８方向に嵌合部を持つ異形のコネクタを用い８個すべてを接続してもよい。図８３では辺を挟む４個のブロックのうち２個だけを接続しているが、４方向に嵌合部を持つ十字型のコネクタを用い４個すべてを接続してもよい。

（その他）
以上の接続形式を組み合わせることにより、多数の形式が考えられる。

（４）第４の実施形態
第４の実施形態は、本発明に係る技術思想を立体的なバルーンに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、組み立て型のクッション、装飾品等が含まれるが、これらに限定されるものではない。適用対象は、バルーン形式の拘束ブロック群である。剛体ではないが、適度な張力を持たせることにより剛体に近い性質を持たせることができる。また、液体を充填し体積剛性を持たせてもよい。軽量、変形可能であることから、組立分解が容易である。
図８４は、本発明の一実施形態に係る頂点接続のキューブブロックを示す図である。同図で挙げた形状はあくまで例示であって、本発明に係る技術思想は、すべての形状のブロックに適用できる。
同図に示すように、立方体の各面に対応する位置に６つのドーナツ型バルーンがある。各面の中心（すなわちドーナツの穴）に穴があり、棒状のコネクタバルーンを介して隣接バルーンと接続される。また、各頂点（すなわち３つのドーナツが成す三角形の隙間）に穴があり、頂点を挟んで対向するバルーンと接続される。

（５）第５の実施形態
第５の実施形態は、本発明に係る技術思想を立体的なコネクタに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品等が含まれるが、これらに限定されるものではない。適用対象は、拘束ブロック群を利用したブロック式の玩具である。最初に反発式の埋め込みコネクタを示す。児童向けであることに配慮した組立を容易にするための手段であるが、必須の技術ではなく通常のコネクタでも可能である。
＜反発式埋め込みコネクタ＞
図８５は、本発明の一実施形態に係る反発式の埋め込みコネクタを示す図である。同図に示すように、コネクタの両端に、磁石またはばねによる反発力を持たせたものである。組立動作においては、ブロック同士を押し付けることによりコネクタは穴の中に埋没する。ブロックが密着した段階で、反発力の作用によりコネクタは両ブロックの中間に位置する。
コネクタの動作（例）を解説する。図８６乃至８９はこのコネクタの動作を説明するための図である。
まず図８６に示すように、三角形に接続された３個のブロックがあり、そのうち２つはすでに接続され、密着状態となっている。この状態でコネクタを装着し、３個目のブロックを押し付ける。
すると図８７及び８８に示すように、コネクタは徐々に穴の中に押し入れられ、いったんブロックの中に埋没する。
さらに密着されることで、図８９に示すように、磁石の反発力によりコネクタが浮上し、一次拘束が形成される。
＜基礎ブロック対＞
図７９の際にも説明したが、密着状態に固定する手段を持っていてもよい。
図９０は、２つのブロックが密着状態に固定されている場合を示す図である。密着はピンをはずすことにより解除できる。
＜一般ブロック取り付け＞
また、コネクタを前述の反発式としてもよい。
図９１は、一般ブロック取り付けを示す図である。同図に示すように、前述の押し付け要領で一般ブロックを順次取り付ける。三つのブロックが三角形に接続されているので拘束ブロック群であり、その拘束ブロック群のうち一ヶ所の接続が固定されているので、すべてのブロックが固定されたこととなる。
＜立体偏心キューブブロック＞
図９２は、偏心キューブを用いたブロック玩具を示す図である。密着状態に固定する手段を持っていてもよい。また、コネクタは反発式でもよい。同図は図７９の再掲であるので説明は省略する。
＜立体１４面体ブロック＞
図９３は、１４面体を用いたブロック玩具を示す図である。正１４面体においては、図９３に示される三角形の接続がすべてのブロックに連鎖しているので、全体が拘束ブロック群となる。
同図に示すように、１４面体の各面に接続用の穴があり、隣接する１４面体と接続される。密着状態に固定する手段を持っていてもよい。また、コネクタは反発式でもよい。
＜複合多面体ブロック＞
２種類以上のブロックを用いたものに係る。さまざまな意匠が考えられる。
図９４は、６面体、１４面体、２６面体の３種類のブロックを用いた事例を示す図である。同図（ａ）にその概観、（ｂ）に拘束形式図形を示す。
本願に係る技術思想を用いたその他のコネクタ技術について説明する。
＜スポンジ式＞
図９５乃至９７は、本発明の一実施形態に係るスポンジ式コネクタを示す図である。同図に示すように、圧縮可能で可塑性のあるスポンジを用いる。スポンジを圧縮して一旦穴の中に埋没させる。ブロックを接触させ、スポンジが元に戻ると接続される。
＜風船式＞
図９８及び９９は、本発明の一実施形態に係る風船式コネクタを示す図である。同図に示すように、コネクタの役割をするブロックの突起部分が風船構造となっており、空気圧により膨らませる。（ブロック自体が風船であってもよい。）ブロックが気圧による張力で剛体に準ずる性質を持つならば、三角形に拘束された拘束ブロック群となる。

（６）第６の実施形態
第６の実施形態は、本発明に係る技術思想を３次元上で、多方向から会合するポールを結合する方法に適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
ここで、本願の実施形態に係る反復形状によるマルチフレームを説明する。
＜６方フレーム＞
図１００は、本発明の一実施形態に係る直行方向に会合する６本のフレームを接合する方法を説明するための図である。
各フレームの接合部は、四角錐になっており、その各面に接続用の穴があけてあり、隣接するフレームと接続される。このとき互いに隣接する３本のフレームが単拘束ループを形成し、６本すべてが拘束ブロック群となる。
ターミナルとは、柱状部分を持たない四角錐だけの部材であり、ある方向に向かうフレームがない場合の、いわゆる穴埋め材である。ターミナルは拘束化に必要な場合とそうでない場合がある。
同図では、ターミナルがなくとも５本のブロックで拘束ブロック群が成立しており、ターミナルは補強あるいは美観のためのものである。対向する２本のフレームしかないような場合は、ターミナルがないと接続できない。
＜２６方フレーム＞
さらに、直行方向だけでなく、４５度方向、斜め４５度方向も含めた２６方向ジョイントの事例である。
因みに２６方向とは
直行方向 （上、下、左、右、前、後） 計6方向
４５度方向（上−左、上−右、上−前、上−後、左−前、左−後、右−前、右−後、下−左、下−右、下−前、下−後） 計１２方向
斜め４５度方向（上−左−前、上−左−後、上−右−前、上−右−後、 下−左−前、下−左−後、下−右−前、下−右−後） 計８方向
図のわかりやすさのため、一部のフレームの場合を説明する。図１０１及び１０２は、このようにして一部の記載を省略した、本願の一実施形態に係る２６方フレームを示す図である。
以下は、３本の直行方向フレーム、その間に挟まる３本の４５度方向フレーム、その間に挟まる１本の斜め４５度フレームの場合である。直行方向フレームは八角形断面、４５度方向フレームは四角形断面、斜め４５度フレームは六角形断面である。
なお、中心に組立ガイドが設けられているが、これは拘束化に必要なものではない。フレーム本数が多いため、組立作業を補助する目的で設けたものである。
図１０１に示すように、まず、組立ガイドを中心に１〜３を組み付ける。続いて、１〜３を少し浮かせた状態で４〜６を挟み込むように組み付ける。組立ガイドのコネクタは他のコネクタよりも長く、組立時の１、２、３を保持する。
７のコネクタはもっとも短い。図１０２に示すように、１〜６を組み付けた状態で少し浮かせ、７を挟み込むように組み付ける。
＜ターミナル＞
ポールをつながない方向のジョイント部分だけのブロックに係る。
図１０３は、本願の一実施形態に係るポールをつながない方向のジョイント部分だけのブロックを示す図である。
同図に示すように、結合を拘束化するために必須の場合と、必ずしも必要でない場合がある。すなわち、隣接するポールと少なくともひとつの拘束ループが形成されていれば、複数の拘束ループを形成する必要は必ずしもない。ただし、必要でない場合であっても外観や使い勝手の理由からターミナルで埋めても構わない。

以上説明したように、本願の上記第１乃至第６の実施形態によれば、
１ 低コスト、分解組立が容易、部分的に崩壊しない。
２ 一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止する事により、すべての部材が係止される。
３ 部材の形状、結合の位置関係を問わずあらゆる場合に適用できる。
４ 部材の材質を問わない。
５ 異なる材質の部材が混在しいていてもよい。
等の効果が奏される。
なお、上記第１乃至第６の実施形態では、代表的な事例を掲げたもので、他にも多様に構成しうる。コネクタ技術はすべての場合に併用しうる。またたとえば、上記第１乃至第６の実施形態は、玩具、装飾品のみでなく、家具、造作物としても実現することが可能である。
（７）第７の実施形態
第７の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば組立式家具や組立式建築構造としての六角マルチラックに適用するものである。適応できる分野としては、家具、造作物、装飾品、インテリア、エクステリア、建築土木構造物等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
これらについては、後掲の実施例にて詳述する。

（８）第８の実施形態
第８の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば組立式造作や組立式建築構造としてのブロック式ウッドエクステリアに適用するものである。適応できる分野としては、家具、造作物、装飾品、インテリア、エクステリア、建築土木構造物等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
これらについては、後掲の実施例にて詳述する。

（９）第９の実施形態
第９の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば組立式家具、組立式造作、組立式建築構造、組立式土木構造としての吸振性ブロックに適用するものである。適応できる分野としては、土木・建築構造物、建具、家具、造作物、装飾品、インテリア、エクステリア等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
拘束ブロック群には、ブロック間が多少遊離したとしても拘束が維持されており、重力などのポテンシャルにより自然に密着状態に回復するという性質がある。この性質を利用し、振動を吸収し破壊されにくいブロック構造とする。
ブロック間の一次拘束を完全に一方向に限定せず若干の広がりを持った自由度を与える。
＜密着状態＞
図１０４は、本発明の一実施形態に係る吸振性ブロック＜密着状態＞を示す図である。同図は一例として平面的上の３つのブロックで、正三角形に接続されている場合を挙げたが、単に一事例に過ぎない。すべての拘束ブロック群の接続部分に同じ構造を採用することが可能である。
＜多少の遊離状態＞
図１０５は、本発明の一実施形態に係る吸振性ブロック＜多少の遊離状態＞を示す図である。
振動などにより多少の遊離状態となっても脱落はしない。ガタが発生し、ブロックが運動することによりブロックの変形応力を吸収する。応力が収まったあと、重力ポテンシャルまたは押し付けにより元の状態に回復する。
＜変形素材による機能向上＞
密着時の安定性向上、振動時の安定性とエネルギー吸収力向上のためゴムなどの弾性素材により隙間埋めした構造である。図１０６は、本発明の一実施形態に係る一次結合部分の構造を図示するものである。
また、図１０７に示すように、抜けに対する抵抗力を高めるため結合部分に蛇腹構造を設けてもよい。
突起の位置、形状、数はさまざまに考えられる。蛇腹構造は結合部分のオス側でもメス側でもあるいはその両方でもよい。弾性素材と併用してもよい。
さらに、結合部分の断面形状を曲線とすることで、ブロック間の遊離距離に応じて結合の自由度を変化させることができる。
図１０８の事例では、少し遊離した状態は剛性を重視して自由度を小さくし、大きく遊離した場合では変形への抵抗力を重視して自由度を大きくしている。
図１０９は逆に遊離の拡大に伴う自由度の拡大を抑制する事例である。
なお、「錐状」以外にも最初から僅かなガタをもたせる方法もある。図１０９はその一例である。密着状態で位置が定まらないデメリットはあるが、実用上問題なければこの方法もありうる。
上述したように、本実施形態に係る技術思想は、第７及び第８の実施形態を含むあらゆる場合に適用し得る。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：構造材」中の「規則的形状の組立式ブロック」カテゴリーにおける本願発明の上記第１乃至第９の実施形態によれば、低コスト、分解組立が容易、部分的に崩壊しない構造体が実現できる。この点で従来技術では、部材の結合方法は、摩擦（かしめ）、ネジ、釘、ダボ、接着、溶接、磁石、マジックテープ（登録商標）などがあったが、本願ではこれらと異なり、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止することにより、すべての部材が係止される。部材の形状、結合の位置関係を問わずあらゆる場合に適用でき、部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。これらは総て、本願特有の効果である。

Ａ−２ 中分類：不規則形状部材を結合させるもの
本願発明を、複数の不規則形状の部材が不規則に組み合わさっているものを結合させる体系的な方法として実施する形態である。
次に、「大分類：構造材」中の「不規則形状部材を結合させるもの」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想を立体パズルに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア、エクステリア、教材等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１１０は、本発明の一実施形態に係る立体ジグゾーパズルを示す図である。（ａ）はその単位チップを、（ｂ）はその拘束ベクトルを、（ｃ）はその完成状態を、それぞれ表す。
同図に示すように、原理は偏心キューブブロックと同じであるが、各ブロックを不規則に変形させたものである。透明もしくは半透明の素材からなる。
（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想を３次元上で、多方向から不定角に会合するポールを結合する方法に適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア、エクステリア等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１１１は、本発明の一実施形態に係る３次元上で、多方向から不定角に会合するポールを示す図である。
同図に示すように、まず、会合させるポール形状とその方向を定める。ポールの断面形状は任意でよい。また、必ずしもすべてのポールが一点で会合する必要はない。
次に、図１１２に示すように、空間上に拘束形式図形を描出する。たとえば、Ａ、Ｂ、Ｃによる三角ループ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅによる四角ループ（同一平面上にないもの）とする。
次に、図１１３乃至１１５に示すように、各ブロックの接触面に、拘束形式図形と平行に一次拘束を形成する。なお、該当接触面が存在しない場合はポール先端の切削により接触面を形成する。
次に、図１１６に示すように、必要に応じて密着状態に固定する。固定方法は糊付け、ねじ、釘、溶接等何でもよいが、いずれか１箇所の接触面を固定することで十分である。（いうまでもなく複数箇所固定してもよい。）たとえばこの場合ＤとＥの接合をねじ止めとする。
以上が、本発明に係る技術思想を３次元上で、多方向から不定角に会合するポールを結合する方法である。
（3）第3の実施形態
第3の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば組立式家具、組立式造作、組立式建築構造、組立式土木構造としての吸振性ブロックに適用するものであって、Ａ−１における第９の実施形態と共通する。よって当該Ａ−１における第９の実施形態の説明及び該当図面を引用の上、これを開示の一部とする。本実施形態に係る吸振性ブロック及び吸震技術は、あらゆる形状の部材の、あらゆる位置関係の結合にも適用しうる。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：構造材」中の「不規則形状部材を結合させるもの」カテゴリーにおける本願発明の上記第１乃至第３の実施形態によれば、低コスト、分解組立が容易、部分的に崩壊しない構造体が実現できる。この点で従来技術では、不規則な部材群を結合させる場合、隣接する部材同士を各々独立した手段で固定させる、周辺の部材によって挟み込むことにより固定する、あるいはそれらを併用する、などの方法がとられていたものである。地震対策技術は多様であり、耐震技術（建築物を塑性あるいは弾塑性とするもの）、免震技術（積層ゴムなどにより振動をカットするもの）、制震技術（ダンパにより振動を吸収するもの）に大別される。
本願ではこれらと異なり、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止することにより、すべての部材が係止される。部材の形状、結合の位置関係を問わずあらゆる場合に適用でき、部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。これらは総て、本願特有の効果である。特に吸振構造については、耐震技術と制振技術の混交となる。耐震性については建築部材の変形によらず部材間の結合を遊離させることにより塑性を確保する一方で、遊離状態においても拘束ブロック群としての結合関係を維持し続けることにより崩壊を回避し、変形からの回復を図ることを可能とする。制振技術については、各部材間の結合構造がパッシブに振動エネルギーを吸収する働きを兼ね備えている構造である。これらも総て、本願特有の効果である。

Ｂ 大分類：機能材
ブロック群の運動(方向および速度、あるいは同じことであるが相対的な位置関係)、力のベクトルを制御する手法。
一般的に運動状態で使用し、密着・遊離状態ともに使用する。
Ｂ−１ 中分類：一回微分制御
ブロックの位置を時間的に変化させ、制御するもの。

Ｂ−１〔１〕 小分類：形状変化
本発明を、多数のブロックの集合体に、形状変化を起こさせるものとして実施する形態である。
次に、「大分類：機能材」中の「一回微分制御：形状変化」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想を動く人形に適用するものであり、形状の変化に関するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア、教具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、本実施形態の対象物としては周期的に変形する物体であればなんでもよく、人形に限定されない。
図１１７は、本発明の一実施形態に係る動く人形を示す図である。人形の各部材に対して矢印で示した運動ベクトルが定められており、その運動ベクトルを創出する拘束ブロック群と接続されていればよい。
同図に示すように、複数の部材が同調して運動する場合に適用する例を示す。各々の部材はある定まったベクトルにしたがって運動する。すべての部材の運動は同調している。
ここでは例として玩具を挙げるがこれにとどまらない。機械制御においても、複数の部材が同調して往復運動する場合に適用することができる。人形の各部品に運動ベクトルを定める。
図１１８に示すように、拘束形式図形を描き、拘束ブロック群を作る。機能する部材そのものを拘束ブロック群としてもよいし、それとは別に駆動用の拘束ブロック群を作り機能部材と結合させてもよい。
図２１９に、例として後者のケースを示す。
次に、図１２０に示すように、機能ブロック群と駆動ブロック群を結合させる。同図において、連結線は駆動ブロックと人形の部品が剛性的に結合されていることをあらわす。(図をわかりやすくするために迂回した部材を用いているが、実際に図のような形状である必要はない。) 図左に示した駆動ブロック群は拘束ブロック群の性質により所定のベクトル方向および大きさに運動する。したがって駆動ブロック群と連結されている図右の機能ブロック群も同じ運動を行い、図１１７で計画された人形の動きが実現する。
（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想を可動建築構造物に適用するものであり、形状の変化に関するものである。適応できる分野としては、建築土木構造物、家具、造作物、装飾品、インテリア、エクステリア等が含まれるが、これらに限定されるものではない。たとえば、形状変化する建築構造物、例えば開閉ドームなどに適用することができる。
ここでは特に図示しない。
（３）第３の実施形態
第３の実施形態は、本発明に係る技術思想を可変翼に適用するものであり、形状の変化に関するものである。適応できる分野としては、機械器具、装飾品等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
本実施形態に係る可変翼は、複数の部材からなる構造物の全体形状を、必要に応じて変化させるものである。例として航空機の翼を挙げるが、これに限らない。飛行状況に応じ、翼の形状（長、面積、断面形状等）を変化させる。
ブロック挙動について説明する。
まず、各部材がどのように運動するかを設計する。
図１２１は、本発明の一実施形態に係る可変翼を示す図である。
同図に示すように、１２個の部材があり、３個の部材が翼断面を形成し、４組の翼断面が翼長方向に並んで翼を形成している。
巡航時には翼が縮んだ状態にある。離着陸時などには翼幅方向と翼長方向に伸張し翼面積が拡大、翼の厚みが増し、前面投影面積が拡大、翼にひねりが入り仰角が増大するなどの三次元的な形状変化を起こす。
なお、例では翼先端ほど顕著に形状変化を起こす設計となっている。
ブロック運動ベクトルについては、図１２２に示すような、各部材の運動ベクトルの始点を一致させた図形を描く。
拘束形式図形については、図１２３に示すように、各ベクトルの終点を線で結び、拘束ブロック群の性質を満たすネットワークを描く。これが拘束形式図形となる。
拘束ブロック群については、図１２４に示すように、拘束形式図形の対応するベクトルと平行に、各部材を結合させる。結合位置は任意に平行移動してよいが、翼形状の中に納まるように設計する。
なお、伸長時の部材間距離が縮長時の部材間距離の２倍を超えている箇所があるが、アンテナ様の構造により実現可能である。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：形状変化」カテゴリーにおける本願発明の上記第１乃至第３の実施形態によれば、簡単で、低コストな構造体が実現できる。この点で従来技術では、物体の形状を変化させる技術としては、弾性変形、リンク（回転間接）機構、形状記憶合金、封入された気体液体、各々の部材（あるいは部分的な部材群）が独立した駆動機構を持ち電子的に制御されることにより強調して作動するものなどがある。
本願ではこれらと異なり、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を駆動する事により、部材群全体を変形させることができる。直進運動する部材の集合体で実現できるものであれば、あらゆる形状変化に適用できる。部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。所定の変形方向以外に対しては剛体であり、剛性が高い。これらも総て、本願特有の効果である。

（４）第４の実施形態
第４の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば機械、器具としてのハシゴ、クレーン等に適用するものであり、大きさの変化に関するものである。適応できる分野としては、機械器具、作業車等が含まれるが、これらに限定されるものではない。形状は様々であるが、拘束ブロック群の性質を利用したものである。
図１２５は、本発明の一実施形態に係るハシゴ（クレーンに搭載される場合等を含む）の一例を示す図である。
同図（ａ）に示すように収納時に小型にし、同図（ｂ）に示すように多段階あるいは無段階に伸縮可能である。ブロック式で継ぎ足し可能である（ばらして収納してもよい）ことも特徴的な点である。一箇所（あるいは少数箇所）の固定で全体が固定されるという点は、拘束ブロック群の性質から導かれる顕著な効果である。
図１２６は、本発明の一実施形態に係るハシゴ（クレーンに搭載される場合等を含む）の別の一例を示す図である。
図についての説明は上記と同様であるので、ここでは省略する。

（５）第５の実施形態
第５の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば、玩具、インテリアとしてのびっくり箱等に適用するものであり、大きさの変化に関するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１２７は、本発明の一実施形態に係るびっくり箱に包摂される人形（たとえばバネで大きくなったり小さくなったりする人形）に係る部材間接合の概念の一例を示す図である。同図では人形の各部材が三角形の連携からなる拘束ブロック群を形成しており、包摂された状態では密着状態に押し縮められていたものが、箱から開放されると所定の形状に回復する。
図２２０は、図１２７の人形の結合部分の技術的実現方法の一例に係り、たとえば結合部分の構造をアンテナ棒とバネとで実現するものを示す図である。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：形状変化」カテゴリーにおける本願発明の上記第４乃至第５の実施形態によれば、簡単で、低コストな構造体が実現できる。この点で従来技術では、物体の大きさ、長さを変化させる技術としては、折りたたみ式、伸縮アンテナ式、スライド式などがある。
本願ではこれらと異なり、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を駆動する事により、部材群全体を変形させることができる。直進運動する部材の集合体で実現できるものであれば、あらゆる形状変化に適用できる。部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。所定の変形方向以外に対しては剛体であり、剛性が高い。これらも総て、本願特有の効果である。

Ｂ−１〔２〕 小分類：位置変化
あるブロックの位置変化を、他のブロックの位置変化に変換するもの。
次に、「大分類：機能材」中の「一回微分制御：位置変化」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想をゲージに適用するものであり、部材間距離の変換に関するものである。適応できる分野としては、機械器具、工作用具、文具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１２９は、本発明の一実施形態に係るゲージの一例を示す図であり、その（ａ）は開いた状態を、その（ｂ）は閉じた状態をそれぞれ表す。測定対象を挟む二つの部材とグリップ部材とが三角形に拘束されている。同図に示すように、物体間の間隔を拘束ブロック群によって増幅するものである。
図１３０は、本発明の一実施形態に係るゲージの別の一例を示す図である。図１２９と同様の三角形と、さらに別の三角形が辺を共有しているので全体が拘束ブロック群となる。同図に示すように、多段階増幅による精密ゲージとしても本願は実現することが可能である。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：位置変化」カテゴリーにおける本願発明の上記第１の実施形態によれば、簡単で、低コストな構造体が実現できる。この点で従来技術では、部材の微小変位の増幅・検出技術としては、ネジ式ゲージ、高感度センサーと電子的増幅機構の組み合わせなどがあるが、本願ではこれらと異なり、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止することにより、すべての部材が係止される性質を用いることでコスト低減を実現するという本願特有の効果が奏される。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想をベクトルジェネレータに適用するものであり、部材の運動ベクトルの変換に関するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、機械器具、工作用具、文具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。同期して周期運動を行う機械群で、部材ごとに運動ベクトルが異なるものを一律に駆動する方式に係る。
図１３１は、本発明の一実施形態に係るベクトルジェネレータの一例を示す図であり、その（ａ）は静的状態（閉じた状態）であって構成を示し、その（ｂ）はその動的状態（開いた状態）を示す図である。
同図（ａ）に示すように、部材Ａ、Ｂ、１は三角形に接続されている。部材Ａ、Ｂ、２も三角形に接続されている。２つの三角形は、辺ＡＢを共有している。したがってＡ、Ｂ、１、２の４つの部材は拘束ブロック群である。
同図（ｂ）に示すように、ＡとＢ（以下「駆動ブロックペア」という。）を運動させると、１と２（以下「操作ブロック群」という。）が定められた方向に向かって運動する。
操作ブロック群の運動ベクトルは、三角形の形状によって任意に設計することが可能である。
同様の機構を並列に並べることにより、多数の操作ブロック群を運動させることができる。
図１３２はその一例であり、７個の操作ブロック群が六角形の配置からジグザグの配置に向かって（あるいはその逆に）運動する。
操作ブロック群の全体形状が変化するということに着目すれば、玩具、装飾品、看板などに応用できる。ひとつの駆動ブロックペアの運動を、多数の操作ブロック群の運動に変換するということに着目すれば、機械操作に応用できる。たとえば、工業製品の製造において一般的なように、材料を加工機械の所定の位置に送る、材料を所定の位置で固定する、材料に所定の加工を施す、加工された製品の固定を解除する、製品を加工機械から送り出すといった同調した機械動作を、一つの駆動機構で駆動することが可能である。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：位置変化」カテゴリーにおける本願発明の上記第２の実施形態によれば、簡単で、低コストな構造体が実現できる。この点で従来技術では、部材群の運動制御技術としては、リンク（回転間接）機構、各々の部材（あるいは部分的な部材群）が独立した駆動機構を持ち電子的に制御されることにより協調して作動するものなどがある。
本願ではこれらと異なり、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を駆動する事により、部材群全体を駆動することができる。直進運動する部材の集合体で実現できるものであれば、あらゆる運動に適用できる。部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。所定の変形方向以外に対しては剛体であり、剛性が高い。これらも総て、本願特有の効果である。

（３）第３の実施形態
第３の実施形態は、本発明に係る技術思想を三次元多方向プレスに適用するものであり、部材の運動ベクトルの変換に関するものである。適応できる分野としては、機械器具、工作用具、文具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。金型（ダイ）３次元多方向プレスに係るものである。
図１３３は、本発明の一実施形態に係るプレス金型を示す図である。同図（ａ）はその開いた状態を、同図（ｂ）はその閉じた状態を示す。５本の放射状ロッドのうちただ一本を中心方向に駆動すれば、残りの４本も連動して中心方向に移動し、いっせいに中央の材料をプレスする。したがって、ただ一回の工程で３次元的に複数の方向からプレスできる。これにより、従来不可能であった両図の中心に示すような複雑な形状、凹凸を持つ金型を１回の開閉動作で得ることができるようになる。したがって、効率化、作業工程の短縮、コスト（材料費、製造費を含む）の削減、時間の短縮等の産業上の効果が奏される。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：位置変化」カテゴリーにおける本願発明の上記第３の実施形態によれば、簡単で、低コストな構造体が実現できる。この点で従来技術では、多方向からプレスする技術としては、複数工程に分ける方法、カニ手などによる巻きつけ、カムによるスライドポンチなどがある。なお、カムによるスライドポンチは単一の単拘束ループ（三角形型）を用いた構造であるが、複合拘束ブロック群を用いて多数のポンチを協調させる技術はない。
本願ではこれらと異なり、多数の方向からのプレスを一工程で実現することができ、簡単、低コストである。巻きつけで発生するたわみを回避でき、高精度の製品となる。三次元的に複雑な形状をした製品を製作できる。これらも総て、本願特有の効果である。

（４）第４の実施形態
第４の実施形態は、本発明に係る技術思想を時間差プレスに適用するものであり、作動に時間差を持たせるものに関する。適応できる分野としては、機械器具、工作用具、文具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１３４は、本発明の一実施形態に係るプレス金型を示す図である。L字型の接地部材に４個のポンチが接続されており、さらに４個のポンチが各々隣り合うポンチと接続されており、三角形の形成による拘束ブロック群が成立している。すなわち、同図（１）で矢印の方向に力を加えて行く。すると拘束図形の持つ性質により、金型部材が拘束性を持って閉じられて行き、しかもそれが拘束図形の性質により、時間差性を帯びる。つまり、同図（１）→（２）→（３）→（４）→（５）→（６）に順次示されるように、時間差をもって全体が閉じられて行く。これにより、最終的に、（６）の太線で示されるような多角形状のプレスが、１回の作動で形成可能となる。
具体的には、まず、同図（１）で、部材１３６ａ及び部材１３６ｂで板材１３６ｇを挟持する。ここで矢印の方向に力を加えると、部材１３６ａがその力を受け、当該矢印と同じ方向に移動する。部材１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄ、１３６ｅは一連に拘束図形として接合されているから、部材１３６ａの移動に従って部材１３６ｂが適合量・方向に移動し、同様に部材１３６ｂの移動に従って部材１３６ｃが適合量・方向に移動し、同様に部材１３６ｃの移動に従って部材１３６ｄが適合量・方向に移動する。これにより、同図（２）に示されるように、部材１３６ｇには部材１３６ｄにより山折の折線が形成される。さらに同図（１）の矢印方向への力を加えると、上記と同様に、力が伝達される結果、部材１３６ｇは部材１３６ｆの面１３６ｆ１及び１３６ｆ２上に適合する形状に折れ面が形成されることになる。
さらに力を加えると、上記と同様の動作により、同図（３）〜（６）に示されるように、順次折線（面）が部材１３６ｇ上に形成され、結局、同図（６）に示されるように、部材１３６ｆの断面的形状に沿ったプレス加工が可能となる。この形状を従来技術によって形成しようとすると、時間差を作り出す技術がないことから、数回に分解して行うしか方法がなかった。しかし本願の技術思想を用いれば、全体を一方向にのみ解放可能な拘束性を維持するという拘束図形の持つ性質を金型に応用することで、ポンチに時間差を設け順次プレスすることができ、従来不可能であった複雑形状の単数回作動での形成が可能となり、結果、このような時間的、材料的、コスト的無駄を抑えることが容易に可能となる。また、材料の変形、肉厚減少、割れの防止に有効である。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：位置変化」カテゴリーにおける本願発明の上記第４の実施形態によれば、材料の変形、肉厚減少、割れの防止に有効である。この点で従来技術では、一回のプレス工程で複数のポンチに時間差を持たせる技術は無いが、本願ではこれらと異なり、製品の形状から最適となる順序で順次曲げることができ、材料の変形、肉厚減少、割れの防止に有効であるという本願特有の効果が奏される。

Ｂ−１〔３〕 小分類：隙間空間
本願発明を、ブロック間の隙間空間を変化させ、その隙間を利用するものとして実施する形態である。
次に、「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想を身の回り品、たとえばカバンに適用するものであり、可変容積の容器に関するものである。適応できる分野としては、身の回り品、バック、身飾品等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
ここでは特に図示しない。

上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第１の実施形態によれば、大きな膨張率が得られる。この点で従来技術では、布、皮革製かばんにおいて胴の一部をチャックなどにより畳み込むものなどがあるが、本願ではこれらと異なり、容積が三次元膨張するため、大きな膨張率が得られ、また、硬質の素材を用いることができるという本願特有の効果が奏される。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想を任意形状、収縮可能な収納ボックスに適用するものであり、可変容積の容器に関するものである。適応できる分野としては、家具、造作品、装飾品、インテリア、エクステリア、工作用具箱、文具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１３５は、本発明の一実施形態に係る収納ボックスを示す図である。
同図（ａ）は八方向にコネクタを持った板状のブロックを、同図（ｂ）は参考のため３枚にスライスした様子を、それぞれ示す。
図１３６は、図１３５の収納ボックスに係る直交コネクタ、つまり辺を挟んで隣接するブロックどうしのコネクタと、対角コネクタ、つまり頂点を挟んで隣接するブロック同士のコネクタとを示す図である。
図１３７は、これらの八方向にコネクタを持った板状のブロック、直交コネクタ及び対角コネクタを用いて平面に組み付ける方法を説明するための図面である。直交方向の接続のほか、十字型のコネクタにより対角線上に接続されており、三角形の連携による拘束ブロック群となっている。
図１３８は、こうして組み付けがなされた収納ボックスの密着状態を、図１３９はその拡張状態を示す図である。
図１４０は、上記の収納ボックスに係るフレームブロック、つまり面と面を直行させて接続するためのものを示す図である。フレームブロックは筐体の辺を構成する。フレームブロックは水平成分だけを考えると図１３７に示されたブロック群の一員である。すなわちフレームブロックと水平方向（XY平面の方向）に接続された面を構成する拘束ブロック群の一員である。また、同様の理由からフレームブロックと鉛直方向（YZ平面の方向）に接続された面を構成する拘束ブロック群の一員でもある。したがって、水平面の拘束ブロック群と鉛直面の拘束ブロック群が、少なくとも２個のフレームブロックを共有していれば、全体として拘束ブロック群が成立する。なぜならば、まず、水平面の拘束ブロック群の一員である２個のフレームブロックを直接接続し、その直接接続を鉛直面の拘束ブロック群に置換する操作により、全体のブロック群を構築することが可能だからである。
図１４１は、上記の収納ボックスに係るコーナーブロック及びフレームコネクタを示す図である。コーナーブロックはフレームブロックとフレームブロックを直行させて接続するためのものであり、筐体の頂点を構成する。コーナーブロックは６方向に接続可能であるが、そのうち少なくとも２方向が接続されており、かつその２方向が対向方向でない、すなわち直交方向である場合には拘束ブロック群の一員である。なお、上記を換言すると、一方向にしか接続されていない場合や、対向する２方向にしか接続されていない場合には拘束ブロック群の一員ではないこととなるが、常識的な「コーナー」はそのような接続にはならない。
図２１８は、これらのブロック類及びコネクタ類を用いて立体に組み付ける方法を説明するための図面である。
図１４３は、上記の収納ボックスに係るストッパを示す図である。ストッパは筺体中の少なくとも一箇所に組み込み、最大拡張時の抜け防止をおこなうものである。
図１４４は、上記の収納ボックスに係る拡張保持材を示す図であり、その（ａ）は斜視図を、その（ｂ）は平面図を示す。拡張保持材は、筺体中の少なくとも一箇所に組み込み、拡張状態の保持を行うためのスペーサである。
図１４５は、こうして組み付けがなされた収納ボックスの密着状態を、図１４６はその拡張状態を示す図である。
図１４６に示すように、拡張状態（小）のときには、前述の拡張保持材（小）を用いて拡張状態の保持を行う。拡張状態（中）のときには、前述の拡張保持材（小）及び拡張保持材（中）を用いて拡張状態の保持を行うことで、拡張状態（小）のときよりもブロック間の間隔が拡張された状態で保持できる。拡張状態（大）のときには、前述の拡張保持材（小）、拡張保持材（中）及び拡張保持材（大）を用いて拡張状態の保持を行うことで、拡張状態（中）のときよりもさらにブロック間の間隔が拡張された状態で保持できる。
あるいはストッパと拡張保持材を共用する形式でもよい。
たとえば図１４７は、本願の一実施形態に係るピン留めによってブロック間の間隔を数段階に固定できる構造の一例を示す図である。
同図に示すように、ピンをねじ式とし、コネクタを圧着固定すれば無段階にもできる。
また、その他にもさまざまな形式が考えられる。たとえば、エクステリアブロック、三角式などが適用可能であるが、ここでは図示及び説明を省略する。

上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第２の実施形態によれば、一つのボックスが三次元的に膨張し多様な容量に変化でき、かつどのような容量に変化させようともボックスの剛性が維持されているという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、定格のボックスを組み合わせるユニット式のものなどがあるが、本願のように一つのボックスが多様な容量に変化できるという効果は得られない。

（３）第３の実施形態
第３の実施形態は、本発明に係る技術思想を立体式ポンプに適用するものであり、可変容積の容器に関するものである。適応できる分野としては、機械器具、作業具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。拘束ブロック群からなる伸縮フレームに弾性素材からなる容器を具備したものである。収納時に小型とすることができる一方、大容量であり、ストロークに対する膨張体積のゲインが大きい。
図１４８は、本発明の一実施形態に係る立体式ポンプの一例を示す図である。同図（ａ）は収縮状態を、同図（ｂ）は膨張状態を、それぞれ示す。ここでは例として四面体を挙げるがこれに限らない。
同図に示すように、フレーム状の拘束ブロック群と、それに懸架された（あるいはそれを覆う）袋状の伸縮素材から成る。フレームを拡大縮小することにより、袋が膨張収縮しポンプとしての機能を発揮する。なお、伸縮素材によらず、頂点を構成するブロック、辺を構成するブロック、面を構成するブロックを層状にオーバーラップさせる構造でもよい（内燃機関参照）。

上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第３の実施形態によれば、容積が三次元膨張するため、ストロークに対する体積ゲインが大きいという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、ピストン式、蛇腹式のものなどがあるが、本願のようにストロークに対する体積ゲインが大きいという効果は得られない。

（４）第４の実施形態
第４の実施形態は、本発明に係る技術思想をスピーカに適用するものであり、可変容積の容器に関するものである。適応できる分野としては、機械器具、作業具、家具、装飾品、インテリア等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１４９は、本発明の一実施形態に係るスピーカの一例を示す図である。
同図に示すものは、ブロック群の体積膨張を利用したスピーカに係る。圧電素材等によるものよりも体積変化率を大幅に拡大でき、小型、大容量スピーカとなる。原理はポンプと同様である。例として四面体を挙げるがこれに限らない。
本実施形態に係るスピーカとしては、たとえば図１５０に示されるような多面体内部への引きこみ型（いわゆるコーン型：同図（ａ））、多面体外部への押し出し型（同図（ｂ））ともに可能である。

上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第４の実施形態によれば、三次元体積膨張を利用するもので、圧電素材よりも大きな膨張率が得られるため小型化が可能であるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、コーンや膜をソレノイドで一次元的に振動させる方式が一般的である。圧電素材の体積膨張を利用したものがあるが、本願のようにストロークに対する体積ゲインが大きいという効果は得られない。

（５）第５の実施形態
第５の実施形態は、本発明に係る技術思想を内燃機関に適用するものであり、可変容積の容器に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。拘束ブロック群からなる伸縮可能な多角形容器を燃焼室として使用するものである。容器の内部壁面全体にかかる圧力を運動エネルギーに変換できる。言い換えると壁面の燃焼ガスに対する逃げ運動速度が遅い。また、燃焼室形状を球体に近づけることが可能である。小型高出力、高効率の内燃機関となる。
図１５１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関を示す図であり、同図（ａ）はその上死点に係り、同図（ｂ）はその下死点に係る。例として１２面体を挙げるがこれに限らない。燃焼室の密封は多層式の拘束ブロック群を用いる。すなわち、拡張状態の面を分割することにより、重ね合わせて縮小状態にたたみ込めるブロック群に分割し、そのブロック群を拘束化する。
図１５２は密封型の多角形拘束ブロック群の事例を示す図である。同図（１）はその収縮状態を、同図（２）はその膨張状態を、同図（３）は分解された状態における立体図を、それぞれ示す。本願の技術思想を適用し得る対象としては当該図に挙げる形状に限らず、各種多様な形状のものが可能である。なお、同様の構造を多段階に組むことにより圧縮比の向上も可能である。
次に、同図（３）に示される拘束化について説明する。図１５３は、同図（３）の状況をより詳細に記述する図である。同図に示すように、ブロックａ、ｂ、ｃを三角形に拘束する。結合の剛性確保のためレール状の構造により拘束する。なお、ブロックｂとｃは同一平面上にあるため棒状構造による拘束も可能である。

上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第５の実施形態によれば、燃焼室の体積膨張に対する壁面ストロークが小さく、高負荷運転が可能であるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、ピストン式のレシプロエンジン、ロータリーエンジンなどがある。また、高負荷運転を実現するものとして、非円形歯車などによる早戻り機構がある。これに対し本願の燃焼室の体積膨張に対する壁面ストロークが小さく、高負荷運転が可能である点は燃焼室形状に関する技術であり、早戻り機構とは別の技術である。

（６）第６の実施形態
第６の実施形態は、本発明に係る技術思想を金型（モールド）に適用するものであり、可変容積の容器に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。方向の異なる複数のアンダーカットがある成型品の金型において、複数のスライドを拘束ブロック群とすることにより制御するものである。金型に限らず、木枠など型に嵌めて成型するものにはすべて適用できる。
三次元的に多方向からのスライドを設けることができる。
図１５４は、本発明の一実施形態に係る金型（モールド）の最も簡単な事例の一を示す図である。同図（１）はその閉じた状態を、同図（２）はその開いた状態を示す。
同図（１）に示すように、部材ａ、ｂ及びｃがアンギュラピンＰ１〜Ｐ５によって全体が本願にいう拘束状態にあり、その全体が上側及び下側プレートで挟まれている。アンギュラピンＰ１は下側プレートに、アンギュラピンＰ５は上側プレートに、それぞれ接合されている。部材ａ、ｂ及びｃと各アンギュラピンとはアンギュラピンの軸方向に挿抜可能となっている。
この状態で、同図（２）に示すように、上側プレートと下側プレートとを離隔させるように動かすと、（上側についてみると）アンギュラピンＰ５（上側プレートとの接合箇所は変動しない）は連動して上側に移動する。それに伴い、部材ｃはアンギュラピンＰ５の動きからの力を受け、図右側方向へ移行する。全部材と全アンギュラピンは拘束状態にあるから、結局同図（２）に示されるように部材ａ、ｂ、アンギュラピンＰ１〜Ｐ４が移動する。これによって、本件金型による目的製品である成型品ｄは金型から解放された状態になる。
よって、本実施形態によれば、方向の異なる複数のアンダーカットがある成型品であっても、複数のスライドを拘束ブロック群とすることにより、１回の制御で成型が得られることになり、従来のように複数回に分ける必要がなくなる。
図１５５は、本発明の別の一実施形態に係る金型（モールド）：内側アンダーカットの事例の一を示す図である。同図（１）はその閉じた状態を、同図（２）はその開いた状態を示す。
原理は上記と同様である。詳細な説明は上記をもって替えるものとし、ここでは省略する。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第６の実施形態によれば、三次元的に多数の方向からアンダーカットを抜くことができるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、アンダーカット処理方法として、無理抜き、浮上コア、スライドコア、割り型、傾斜エジェクタピンなどがある。なお、浮上コア、スライドコア、割り型、傾斜エジェクタピンは単一の単拘束ループ（三角形型）を用いた構造であるが、複合拘束ブロック群を用いて多数のコアあるいはピンを協調させる技術はない。また、敢えて１回の作動で形成しようとすると金型の一部を使い捨てにするかしか方法がなかった。
本願ではこれらと異なり、内側アンダーカット、外側アンダーカットいずれもに適用可能である。これらも総て、本願特有の効果である。

（７）第７の実施形態
第７の実施形態は、本発明に係る技術思想を（メッシュ式）流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイに適用するものであり、通路制御に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。気体、液体、光、粒状固体などを媒体とし、通過量、噴出速度、通過可かそうでないものに篩い分ける技術に係る。
拘束ブロック群を遊離させることにより隙間を発生させ、隙間量の増減により媒体の通過量を制御する。媒体がメッシュ状の隙間を通過することから、大きな流路変化が発生せず、安定かつ精密な制御が可能である。
また、流路断面が複雑な形状をしている場合の設計も容易である。流体の流量制御、光シャッターなどに用いる。
図１５６及び１５７は、本発明の一実施形態に係るメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図であり、もっとも単純な場合である平面状の六角形ブロックの事例である。図１５６はメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）の閉じた状態を、図１５７はその開いた状態をそれぞれ示す。
両図において、流量は点線で示した部分（両図ではたとえば６角形断面であるが、これに限定されるわけではない）である。アクチュエータからの動力によって、拘束ブロック群（ここではたとえば平面６角式であるが、これに限定されるわけではない）が、その拘束性から、ただ１方向にのみ開閉が可能であり、これにより、流量の制御が可能となる。本例においては開口部が一様に分布しているが、中央に集中させてもよい。次にその例を示す。
図１５８は、本発明の別の一実施形態に係るメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）、特に中央集中型の場合の一例を示す図である。（ａ）はメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）の閉じた状態を、（ｂ）はその開いた状態を、それぞれ示す。外周に６個、内周に６個、合計１２個のブロックで構成されている。外周の６個のブロックは環状に接続され、同様に内周の６個のブロックも環状に接続されている。さらに内周ブロックと外周ブロックはまたぐように交互に接続されており、全体として三角形の連携が成立しており、拘束ブロック群が成立している。拘束ブロック群であるから、図１５６および１５７と同様に、いずれか一ヶ所の接続を駆動することにより全体を駆動することが可能である。
その他にも複数の開口部、不規則形状の開口部など多様な設計が可能である。
本実施形態は、上述したように、流量制御機能のほか、ふるいとしての活用も可能である。隙間の調整により、目の粗い状態から目の細かい状態にまで変化できる。
図１５９及び１６０は、開閉のもっとも簡単な例として、本発明の別の一実施形態に係るフルイ（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル）の一例を示す図である。図１５９はフルイ（或いは、メッシュ式流量制御装置を、シャッター、ノズル）の閉じた状態、図１６０はその開いた状態を、それぞれ示す。
両図に示すように、流路を開閉する部材群があり、ループ状に接続されて１次拘束を形成している。また、すべての部材が接地部材と接続されている。渦巻き状に接続すれば、部材の移動距離を稼ぐことができる。部材を貫通して接続すれば、部材の移動距離を稼ぐことができ、開閉面積比を大きくとることができる。
特に図１６０に示されるように、隣接する２つの開閉部材と接地部材が三角形に接続されており、その関係が三角形の辺を共有しながら繋がっているので拘束ブロック群となる。
本実施形態は、上述した場合のほか、スライド式開閉弁としての活用も可能である。これは、部材の接続方向が、部材の接触面の方向と一致している場合である。
図１６１及び１６２は、本発明の別の一実施形態に係るスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。図１６１はスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の閉じた状態を、図１６２はその開いた状態を、それぞれ示す。
両図に示すように、レール状の構造により接続され１次拘束を形成し、隣接する部材同士が横にスライドする。流路の形状がある多角形のまま相似的に拡大縮小する。
また、本実施形態は、多角形は各種の形状が可能である。
図１６３及び１６４は、本発明のさらに別の一実施形態に係るスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。図１６３はスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の閉じた状態を、図１６４はその開いた状態を、それぞれ示す。図面についての説明は上記をもって替える。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第７の実施形態によれば、本願に係る技術思想を流量制御装置やシャッターに適用した場合には、メッシュ状の通路を開閉することができ、あらたな意匠が得られるとともに、通路形状や媒体の性質によっては低抵抗な方式となる。またスライド方式では通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形成を得ることができる。これらは総て本願特有の効果である。この点で従来技術では、バルブ、シヤッターなどには多数の形式があるが、いずれも遮蔽物を回転運動または往復運動させ、通路を開閉する形式であって、上記した本願のような効果は得られない。
また、本願に係る技術思想をノズルに適用した場合には、メッシュ状のノズルが実現され、可変シャワーなどに適用できる。スライド方式では、通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形性、騒音の低減を得ることができる。これらは総て本願特有の効果である。この点で従来技術では、可変ノズルには多数の形式があるが、いずれも遮蔽物（フラップ、ベーン、ニードル）を回転運動または往復運動させ、開口部面積を調整する形式であって、上記した本願のような効果は得られない。
また、本願に係る技術思想をフルイに適用した場合には、一つのフルイを用いて多くの大きさのものを選別できるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、格子状の棒の間隔を調整するもの、格子状に配列された非円形断面の棒を回転させるものがあるが、本願のように、簡単な構造と駆動方法でメッシュ状のフルイ目を変化させることのできるふるいはない。

（８）第８の実施形態
第８の実施形態は、本発明に係る技術思想をレンチ、ドリルチャック等に適用するものであり、物体の把持に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。第７の実施形態で説明した構造が流路制御のほか多角形の部材を把握するあるいは締め上げる用途に用いることができることに基づく。
図１６５及び１６６は、本発明のさらに別の一実施形態に係るレンチ（或いは、ドリルチャック等）の一例として六角形の場合を示す図である。六角レンチ、ドリルチャックなどに適用できる。図１６５はレンチ（或いは、ドリル、チャック等）の閉じた状態を、図１６６はその開いた状態を、それぞれ示す。図面についての説明は上記をもって替える。
本実施形態は、他にもロボットアーム、工機、マジックハンドなどへの適用が可能である。柱状部材へ他の部材を締め上げ固定するときの固定手段でもよい。刃先を持たせ、柱状部材の切断手段としてもよい。

図１２８は、多角形スライド型の把持構造として正六角形の事例を示すが、同様の構造は正六角形に限るものではない。
同図中（１）は基本構造を示すものであり、一個の接地部材と六個の把持部材から成っている。把持部材が接地部材に沿って所定の方向に移動し、六角形の空洞が相似的に拡大縮小する。把持部材を移動させるための駆動機構には多様な手法が考えられ、その事例を同図中（２）から同図中（７）に示す。なお、駆動機構には同図中（２）から同図中（７）に示した事例以外にも、単なる手動、ネジによる駆動、電気的あるいは磁気的駆動、油圧などの圧力駆動、ワイヤ駆動などいくらでも考えられるが、いかなる方式を採ろうとも同図中（１）に示す基本構造を用いる点において本質的に変わるものではない。
同図中（２）から同図中（５）は、把持部材に放射型の駆動部位を設ける手法である。同図中（２）は引張りにより閉鎖する機構で、把持部位と駆動部位が同一面状にある。同図中（３）は押し付けにより閉鎖する機構で、把持部位と駆動部位が同一面状にある。同図中（４）は引張りにより閉鎖する機構で、駆動部位が把持部位の下部にもぐりこむように接続されている。同図中（５）は押し付けにより閉鎖する機構で、駆動部位が把持部位の下部にもぐりこむように接続されている。
同図中（６）及び（７）は、回転機構により駆動する手法である。同図中（８）は、斜めのレール状構造により、中心軸に対して縦方向の入力を横方向の運動に変換するものである。なお、同図中（９）に示すように外側把持と同様の機構で内側把持も実現できるが、把持部材群の外周を利用するか内周を利用するかの違いであって、本質的には同質の機構である。
次に、本図について詳細に説明する。
同図（１）に示される基本構造では、外周の１個の接地ブロックと、内周の６個の把持ブロックがある。接地ブロックと各々の把持ブロックはレール状の構造によりスライド方向に一次拘束されている。また、隣接する把持ブロック同士もレール状の構造によりスライド方向に一次拘束されている。これにより三角形の連携が成立し、拘束ブロック群となっている。なお、同図（２）乃至（５）では接地ブロックと把持ブロックの接続が貫通により実現されているので、レール状の接続は必ずしも必要でない。
また、間接接続の考え方と、それによる部分単拘束ループの成立を応用すれば構造を簡素化することも可能である。
接地ブロックと各々の把持ブロックが接続されていれば、隣接する把持ブロック同士の接続は必ずしも必要でない。なぜならば、６個の把持ブロックが１周して干渉しあう自由度と接地ブロックと把持ブロックの接続による自由度を併せ考えれば、把持ブロック同士は元来スライド方向にしか自由度を持たないからである。
逆に、隣接する把持ブロック同士が接続されていれば、接地ブロックと各々の把持ブロックの接続は必ずしも必要でない。なぜならば、６個の把持ブロックをループ状に接続しただけでは正六角形以外のゆがんだ六角形が成立しうるが、接地ブロックが外周から制限することにより正六角形以外の形状が禁止されるからである。
同図（６）の場合、接地ブロックと把持ブロックのほか駆動用の回転カムが設けられているが、この回転カムは接地ブロックと同等の機能を果たしているので接地ブロックは必ずしも必要ない。ただし、回転させるためのグリップや回転中心を定めるためのアンカーとして、この接地ブロックがあったほうが実用的な場合もある。なお、把持対象がボルトのような正六角形に限られているのであれば、締め上げることにより正六角形が自動的に成立し、したがって回転中心がおのずと定まるのでアンカーは必須ではない。この回転カムは図１の（ｃ）および（ｄ）に例示したような回転リンクを利用した一次拘束の一種であり、同図（７）に示すように把持ブロックと渦巻状の接続をもつ回転しないブロックと同質である。
同図（８）のように縦方向成分を用い斜めにスライドさせる場合、把持ブロック同士の接続が不要であるばかりでなく、接地ブロックと把持ブロックの接続も単なる溝と突起によるガイドで十分である。すなわち、接地ブロックと把持ブロックが遊離する自由度が残っていてもよい。なぜならば、ある把持ブロックが接地ブロックと遊離すると、隣接する把持ブロックが押されて動き、その隣接する把持ブロックは斜めのガイドに導かれ最初の把持ブロックと同じ高さに存在することができない。６個の把持ブロックが同じ高さでない場合には、斜めのガイドによる位置決によって正六角形でないゆがんだ六角形となっているはずである。ゆがんだ六角形は外周をとりまく接地ブロックの形状と矛盾する。したがって接地ブロックと把持ブロックが遊離することはありえず、接触したままスライドする自由度しか持っていない。換言すると、斜めのガイドと外周の六角形を同時にみたす形態は正六角形に限られている。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「一回微分制御：隙間空間」カテゴリーにおける本願発明の上記第８の実施形態によれば、簡単な構造で、ワイドレンジの可変構造、高剛性の把持が可能であるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では、菅状の把持器具で径を可変としたものとしては、単に蝶番状のものをボルトなどで締め上げる方式、ドリルチャックに見られる爪を傾斜方向にスライドさせる形式などがあるが、いずれも本願のような上記効果は得られない。

Ｂ−２ 中分類：二回微分制御
ブロックの加速度、すなわちブロックに作用する力を制御するもの。

Ｂ−２〔１〕 小分類：テコ機能、変速機能
あるブロックに作用する外力を、他のブロックに作用する力に変換するもの。
次に、「大分類：機能材」中の「二回微分制御：テコ機能、変速機能」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想をペンチ等に適用するものであり、テコ機能を持つ工具に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。カッター、穴あけ器、書類クリップ、洗濯バサミ、くぎ抜き、栓抜き、ジャッキ等への適用が可能である。
本実施形態は、三角形の拘束ブロック群を利用したペンチに係る。テコの原理を利用した通常のペンチが、支点、力点の半径距離によりテコ比が定まるが、この方式では部材の接続角度によりテコ比が定まる。長尺のグリップを用いることなく、大きなテコ比を得ることができることが特徴である。
図１６７は、本発明の一実施形態に係るペンチを示す図である。作動部の上あごとなる部材、作動部の下あごとグリップの一方が一体となった部材、グリップの他の一方の部材、以上の３個の部材が三角形に接続され拘束ブロック群を形成している。図のように接続角度を可変とすることにより、容易にテコ比を調整できる。また、負のテコ比（こじあけ方向）も実現できる。（もちろんテコ比を固定した構造でもよい。）
（接続角度を変化させる構造は図では２点支持構造としているが、接続部分の角度を変化させる構造であればこれに限らない。）同図（１）と（５）で示される接続角度においては、グリップを絞めることにより作動部が絞まる方向に大きく動く。すなわち正の小さなテコ比をもつペンチである。同様に、同図（２）と（６）は正の大きなテコ比、（３）と（７）は負の大きなテコ比、（４）と（８）は負の小さなテコ比である。
作動部が垂直に昇降するため、ボルトやナットへのあたりがよい、ものを垂直に潰すことができる、といった本願特有の効果が奏される。同様の構造は、ペンチ以外にも、ものを押し挟むあるいは押し開くものであれば利用することができ、たとえばカッター、穴あけ器、書類クリップ、洗濯バサミ、くぎ抜き、栓抜き、ジャッキなどである。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「二回微分制御：テコ機能、変速機能」カテゴリーにおける本願発明の上記第１の実施形態によれば、把持部分が垂直に昇降し、あたりがよい構造体が実現できる。この点で従来技術では、回転式のテコを用いた構造が一般的であり、ネジ、歯車により把持部分を駆動する方式もあるが、いずれも本願による効果と同等なものは得られない。
本願ではこれらと異なり、ネジ、歯車を用いた構造よりも簡単な操作で使用できる。その上、テコ比を負のテコ比を含めて可変とすることができる。これらも総て、本願特有の効果である。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想をピストン式多方向(可変)変速機に適用するものであり、変速機に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
図１６８は、本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機に本願の技術思想を適用する場合の基本概念を説明するための図である。
本実施形態は、同図に示すように、拘束ブロック群上の１個のブロックの運動と他のブロックの運動が連動していることを利用する。一括して多方向への変速が可能である点が特徴である。ピストン式とすることにより、高剛性のシステムとなる。また、拘束ベクトルを可変とすることにより（すなわち拘束方向の角度を変更することにより）変速比を可変とできる。
図１６９は、本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機の一例を示す図であり、同図（ａ）は閉じた状態を、同図（ｂ）は開いた状態を、それぞれ表す。入力ブロックの縦方向の運動が、三角形に接続された出力ブロック群を駆動している。三角形の角度により、出力の方向および大きさが定まる。
図１７０は、本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機に係り、拘束角変更による変速比変更の動作を説明するための図である。三角形の角度は可変となっており、アクチュエータによって定められている。
図１７１は、本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機に係り、変速比変更の動作を説明するための図である。アクチュエータにより三角形の角度が変更され、変速比が変更される。図の場合は高速比への変更が行われている。
これらの図の説明は省略する。

（３）第３の実施形態
第３の実施形態は、本発明に係る技術思想を変速機（一般）に適用するものであり、変速機に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。入力部材、出力部材、接地部材が三角形に接続された構造を用い、三角形の角度変更による変速比の変更を行う。
図１７２は、本発明の一実施形態に係る変速機に係る低速時を示す図であり、同図（ａ）は入力部材の非押圧時、同図（ｂ）は入力部材の押圧時の様子をそれぞれ示す。
同図に示すように、入力部材の往復運動は、入力方向に対して斜めに接続された出力部材の往復運動に変換される。このとき、入力方向との角度により変速比が定まる。往復運動から往復運動への変速となるが、フリーホイールを用いることにより回転運動への変換も可能である。
図１７３は、本発明の一実施形態に係る変速機に係る高速時を示す図であり、同図（ａ）は入力部材の非押圧時、同図（ｂ）は入力部材の押圧時の様子をそれぞれ示す。
図１７２の状態に比べ、入力部材の単位運動に対する出力部材の運動が大きく、高速比となっている。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「二回微分制御：テコ機能、変速機能」カテゴリーにおける本願発明の上記第２乃至第３の実施形態によれば、変速機が簡単な構造で実現可能である。この点で従来技術では、変速機としては歯車、油圧、リンク機構などによる多数の形式がある。無断変速機としては、VベルトあるいはVホイール式、可変径クランク式、コーン摩擦式、可変容量油圧式などの形式があるが、いずれも本願による効果と同等なものは得られない。
本願ではこれらと異なり、入力を多数の出力に分解することが可能である。拘束角度の変更により容易にかつ無段階に変速比の変更が可能である。入出力ともに直進運動の場合は、回転運動に変換する機構を挟む必要が無い。これらも総て、本願特有の効果である。

Ｂ−２〔２〕 小分類：指向性弾性体
本願発明を、剛体的な性質を持ちながら、自由度方向についてのみ弾性を持つ構造として実施する形態である。
次に、「大分類：機能材」中の「二回微分制御：指向性弾性体」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想を緩衝装置等に適用するものであり、衝撃の吸収に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。被保護物体を複数のブロックで取り巻き、拘束化した構造に係る。
図１７４は、本発明の一実施形態に係る緩衝装置の概念を示す図である。保護物体と緩衝部材の接続、緩衝部材同士の接続が三角形（単拘束ループであれば三角形に限る必要はない。例えば屈折四角形でもよい。）に接続されており、その連携により全体が高速ブロック群となっている。同図に示すように、少なくとも一箇所以上の任意の一次拘束を、バネ、ショックアブゾーバで保持する。本実施形態によれば、全体形状を任意に設計でき、固体様の形状保持が可能である。３次元的に全方向からの衝撃を緩衝することができる。車両バンパーなどに使用する
図１７５は、本発明の一実施形態に係る緩衝装置を車体に用いた場合の一例を示す図である。同図（１）は開いた状態を、同図（２）は閉じた状態を、それぞれ表す。
同図に示すように、各々のバンパーユニットが、想定される衝突方向に対抗する方向に設計されている。これにより、正面衝突、オフセット衝突、側面衝突といった想定される多方向からの衝撃に対し、おのおのその想定される衝突方向と対向する方向に緩衝することができ、かつその多方向の緩衝を一つの緩衝装置で実現することが可能である。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「二回微分制御：指向性弾性体」カテゴリーにおける本願発明の上記第１の実施形態によれば、一つの干渉装置で多方向からの衝撃を緩衝できるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では一方向の緩衝装置としては、バネ、オリフィス抵抗などの方式がある。多方向の緩衝装置としては、弾性体やエア（バルーン）を用いる形式、複数の一方向緩衝装置を組み合わせる方式があるが、いずれも本願による効果と同等なものは得られない。
本願ではこれらと異なり、緩衝方向以外については剛体の性質をもつ。これも、本願特有の効果である。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想を懸架装置等に適用するものであり、物体の懸架に関するものである。適応できる分野としては、機械器具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。車両などの懸架装置において、挙動によるジオメトリー変化が全く生じない形式に係る。或いは、角度変化するアーム関節が存在せず、したがってブッシュあるいはピロボールが不要であり高剛性の形式であってもよい。
さらには、緩衝装置、減衰装置の設計自由度が高められ、乗り心地、接地性能の向上が可能な形式にも適用することができる。或いは、ロングアームを必要とせずボディ下面のスペース効率を高められる形式であってもよい。
図１７６は、本発明の一実施形態に係る懸架装置、特にその拘束形式図形との関連を示した図である。図１７７は、この懸架装置の挙動を示した図である。車体とナックルに加えて、ナックルの内側にもう一つの部材が設けられており、車体に対してナックルが上下した場合、この部材は斜め方向に運動する。この方法によれば、ナックルは直線運動しか行わず、ストラット、ダブルウィッシュボーン、マルチリンクといった従来の懸架機構では避け得なかったジオメトリー変化、例えばトー、キャンバー、トレッドの変化を回避することができる。
拘束ブロック群である限り、剛性アップのため任意にアーム追加することが可能である。図１７８は、このアーム追加の一例を示した図である。
当然３次元拘束ブロック群を使用する方が剛性的に有利である。図１７９は本実施形態の懸架装置の一例の部分透視図である。同図に示す例では三角錐型の拘束ブロック群を使用しているが、これに限らない。
なお、緩衝装置、減衰装置は任意のアーム（すなわち任意の一次拘束）に設置してよい。緩衝装置と減衰装置を分離して異なるアームに取り付けてよい。また複数箇所に取り付けてよい。
応力的には通常位置（ナックル上部の直立アーム）に取り付けることが自然ではあるが、構造上の理由により不可能な場合（たとえば競技車両の場合など）には他のアームに代替可能である。
また、複数のアームに分散した場合、実質的なストロークアップが図れ、乗り心地、接地性能が向上する。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：機能材」中の「二回微分制御：指向性弾性体」カテゴリーにおける本願発明の上記第２の実施形態によれば、回転成分を排除したリニアな挙動が得られるという本願特有の効果が奏される。この点で従来技術では多数の形式（例えば自動車ではストラット、ダブルウイッシュボーン、マルチリンクなど）があるが、いずれも回転リンク機構を用いたのものであり懸架物の挙動に回転成分が発生する。
本願ではこれらと異なり、挙動方向を３次元的に任意に設計することが可能である。これも、本願特有の効果である。

Ｃ 大分類：拘束ブロック群の性質を利用した遊具
Ｃ（ａ）細目：幾何学的性質を楽しむもの
次に、「大分類：拘束ブロック群の性質を利用した遊具」中の「幾何学的性質を楽しむもの」カテゴリーにおける本願発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
第１の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえばパズルに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア、教具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。幾何学的性質を楽しむものに係る。
これらについては、後掲の実施例にて詳述する。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば（立体）パズルに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア、教具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。幾何学的性質を楽しむものに係る。
図１８０は、本発明の一実施形態に係る（立体）パズルを実現するための拘束形式図形の一例を示した図である。同図（１）は原型の状態の一例を、同図（２）はこの原型から変形させたパズルの一例を、それぞれ表す。丸で示した８個のブロックがあり、同図（１）では立方体の角頂点に対応する位置に整列している。同図（１）の各線はブロック間の接続を表し、立方体の各辺の両端に対応する各２個のブロック、立方体の各面の各対角線の両端に対応する各２個のブロック、立方体の中心を貫通する各斜め４５°線の両端に対応する各２個のブロックが接続されていることを表している。同図（２）は、立方体の頂点の位置をずらし不規則に変形させてある。それに伴い接続を表す各線も不規則な方向に変形しており、この不規則な方向に８個のブロックを接続する。
図１８１は、本発明の一実施形態に係る（立体）パズルを実現するための拘束ブロック群の一例を示した図である。同図（１）は原型の状態の一例を、同図（２）はこの原型から変形させたパズルの一例を、それぞれ表す。
これらの図示はあくまで技術思想の理解のための記述であり、一次結合部分の長さを誇張してある。ブロックの形状は、引っかからない限り（接触面法線ベクトルが拘束ベクトルと反転しない限り）任意に変形可能である。
これらの図に示した例はあくまで一例であり、本願に係る技術思想においては、拘束の性質を部材接合と組み合わせることにより、さまざまな不規則形状の立体パズルを作ることができる。これらの立体パズルは拘束ブロック群である限りにおいて、本願の奏する特有の効果を有する。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：拘束ブロック群の性質を利用した遊具」中の「幾何学的性質を楽しむもの」カテゴリーにおける本願発明の上記第１乃至第２の実施形態によれば、一見複雑に嵌合したピースに自由度があるという意外さ、すべてのピースが連動して動く様子、絵がずれる様子、をそれぞれ楽しむことができるという本願特有の効果が奏される。
この点で従来技術では平面状のもので類似したものにジグソーパズルがある。立体状のもので類似したものに組み木があるが、いずれも上記の本願の効果は得られない。

（３）第３の実施形態
第３の実施形態は、本発明に係る技術思想をたとえば拘束ブロックゲームに適用するものである。適応できる分野としては、玩具、装飾品、インテリア、教具等が含まれるが、これらに限定されるものではない。グラフ論的性質を楽しむものに係る。
空間上のブロックがコネクタにより結合されている。１箇所のコネクタは密着状態に固定されているが、他は伸縮式の反発コネクタが使用されている。対戦者は順番に拘束状態を保つようにコネクタを１本ずつはずしていき、拘束状態が崩れた時点でブロックが崩壊し負けとなる。
図１８２は、本発明の一実施形態に係る拘束ブロックゲームであって、たとえば例として正１４面体ブロックの場合を示す図である。図１８３はその単一ブロックである正１４面体を示す図である。ここでは正１４面体ブロックを示したが本願に係る技術思想はこれに限定されることなく各種形態に対して適用可能である。また、ブロック数、組立形状はプレーヤの好みに応じて変更してよい。
図１８４は、上記の拘束ブロックゲームのコネクタの一例で伸縮反発式コネクタを示す図である。同図（１）はその接続状態を、同図（２）はその取り外し状態を、それぞれ示す。同図に示すように、ばねまたは折り曲げにより縮んで、ブロック間に割り込むように挿入することができる。または、ブロック間から抜け出すようにはずすことができる。
また、本実施形態に係るコネクタは上の伸縮反発式コネクタに限らず、たとえば折り曲げ反発式コネクタであってもよい。
図１８５は、本発明の一実施形態に係る折り曲げ反発式コネクタを示す図である。同図（１）はその拘束状態を、同図（２）はその取り外し状態を、それぞれ示す。図の説明は上記と同様であるので、これをもって替える。

以上詳細に説明したように、上記「大分類：拘束ブロック群の性質を利用した遊具」中の「幾何学的性質を楽しむもの」カテゴリーにおける本願発明の上記第３の実施形態によれば、拘束ブロック群のグラフ論的数学性質、破綻したときの崩壊の様子、をそれぞれ楽しむことができるという本願特有の効果が奏される。
この点で従来技術では、あるトリガーで物体が破綻するハラハラ感を楽しむゲームとしては、剣をさして人形が飛び出すものや、積み木崩しゲームなどがあるが、上記の本願の効果は得られない。
次に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
（１）第1の実施例は、本発明を六角マルチラックに適用した場合に係る。
図１８６は、本願の一実施例に係る六角マルチラック（プレート）を示す図である。図の説明は省略する。
図１８７は、本願の一実施例に係る六角マルチラック（ポール）を示す図である。図の説明は省略する。
（２） 本発明の第２の実施例は平面（２次元）に係る。
図３は、本発明の一実施形態に係るジグソーパズルの概略構成例を説明するための図である。図２は、図３に示す各部材の動きベクトルを説明するための図である。
本ジグソーパズル１０は、平面的な単拘束ループ結合構造の一例として、図３に示すように、相互に隣り合う三つのピース（部材）１、２、３からなるものである。各二つのピース１〜３どうしが、突部（リンク手段）１ａ、２ａ、３ａを一軸方向に向けて凹部（リンク手段）に嵌合させて連結するので、あらかじめ設定された一軸方向の自由度のみを保つ一次拘束に基づいた構造となる。
各ピース１〜３は、隣り合うピース１〜３と周縁部を接した形状をとっているが、前述各突部１ａ、２ａ、３ａまたは凹部を備える他は、任意の形状のものでよく、机などの平面上で各ピース１〜３を当該一軸方向に操作することにより、離間させて分離でき、また、集合させて結合状態に統合することもできる。各突部１ａ〜３ａは、当該一軸方向において対応する凹部に差し入れられることにより、統合状態で密着し合う形状をなしている。これにより、各ピース１〜３が独立して離間、集合することは無くなり、ジグソーパズル全体として統合的に組み立てたり、分解したりできる面白さが得られる。
図２に示す各ピース１〜３の動きベクトルr(1)e(1)、r(2)e(2)、r(3)e(3)は、突部１ａ〜３ａおよび凹部を設計するときに、幾何学的に設定された三角形６の各辺と平行に、隣り合うピースと個別に一次拘束をする方向に向けられる。このような三角形６が設定できる限りは、r(1)e(1)とr(2)e(2)の合成ベクトルをr(3)e(3)と逆向き、かつ等しい大きさになるように操作でき、かつ、そのための各動きベクトルr(1)e(1)、r(2)e(2)、r(3)e(3)が一意に決まり、したがって、一通りの離間操作のみが許されることになる。すなわち、いずれかの突部１ａ、２ａ、３ａが折損したり、また、全ピース１〜３の統合状態が崩壊したりせずに、各突部１ａ、２ａ、３ａの一次拘束を保ちつつ三ピース１〜３を離間でき、また集合できる構造が実現する。
（３） 次に、本発明の第３の実施例について説明する。
本発明の第３の実施例は立体（３次元）に係る。
図１８９は、本発明の実施の形態に係る積木おもちゃの概略構成例を説明するための図である。図１８８は、図１８９に示す各部材の動きベクトルを説明するための図である。
本積木おもちゃ２０は、立体的な単拘束ループ結合構造の一例として、図１８８に示すように、相互に隣り合う四つのブロック（部材）２１〜２４からなるものである。各二つのブロック２１〜２４どうしが、結合ピン（リンク手段）２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを、一軸方向に向けて対応する各ブロックの差込穴（リンク手段）に嵌合させて連結することから、あらかじめ設定された一軸方向の自由度のみを保つ一次拘束に基づいた構造となる。
各ブロック２１〜２４は、隣り合うブロック２１〜２４と表面部を接した形状をとっているが、各結合ピン２１ａ〜２４ａと嵌合可能な所定形状をなす前述各差込穴を備える他は、任意の形状のものでよくこれらのブロック２１〜２４を当該一軸方向に操作することにより、離間させて分離でき、また、集合させて結合状態に統合することもできる。各結合ピン２１ａ〜２４ａは、対応する差込穴に差し入れられることにより、密着し合う形状をなしている。これにより、各ブロック２１〜２４は独立して離間、集合することが無くなり、積木おもちゃ２０全体として統合的に組み立てたり、分解したりできる面白さが得られる。
図１８８に示す各ブロック２１〜２３の動きベクトルr(1)e(1)、r(2)e(2)、r(3)e(3)、r(4)e(4)は、結合ピン２１ａ〜２４ａおよび各差込穴を設計するときに、いずれかの頂点が同一平面内に無い屈折四角形の各辺と平行に、隣り合うブロックと個別に一次拘束をする方向に向けられる。このような四角形が設定できる限りは、r(1)e(1)、r(2)e(2)および
r(3)e(3)の合成ベクトルをr(4)e(4)と逆向き（対向方向）、かつ等しい大きさになるように操作でき、かつ、そのための各動きベクトルr(1)e(1)〜r(4)e(4)が一意に決まり、したがって、一通りの離間操作のみが許されることになる。すなわち、いずれかの結合ピン２１ａ〜２４ａが折損したり、また、全ブロック２１〜２４の統合状態が崩壊したりせずに、各結合ピン２１ａ〜２４ａの一次拘束を保ちつつ四ブロック２１〜２４を離間でき、また集合できる構造が実現する。
（４） 次に、本発明の第４の実施例に係るさらに他の単拘束ループ結合構造の一例を説明する。図１９０は、本発明の実施の形態に係る他の立体的な積木おもちゃの概略構成例を説明するための図である。図１９１は、比較のために、図２に示す各部材の動きベクトルを立体的に説明するための図である。
本積木おもちゃ３０は、単拘束ループ結合構造の特殊な一例として、図１９０に示すように、相互に隣り合う三つのブロック３１，３２、３３からなるものである。各二つのブロック３１〜３３どうしが、四角錐状の突部３１ａ、３２ａ、３３ａを、その先細りの先端部から、当該一軸方向に向けて対応する各ブロックの差込穴に滑り込ませる。このときに、四角錐の一斜辺を差込穴内壁において対応する斜辺に突き当てるようにして滑り込ませるので、あらかじめ設定された一軸方向の自由度のみを保つ一次拘束に基づいた構造となる。
各ブロック３１〜３３は、隣り合うブロック３１〜３３と表面部を接した形状をとっているが、各突部３１ａ〜３３ａと嵌合可能な所定形状をなす前述各差込穴を備える他は、任意の形状のものでよく、これらのブロック３１〜３３を当該一軸方向に操作することにより、離間させて分離でき、また、集合させて結合状態に統合することもできる。各突部３１ａ〜３３ａは、対応する差込穴に納まることにより、密着し合う形状をなしている（他にも、多角錐または円錐状の突部でもよい。）。これにより、各突部３１ａ〜３３ａが差し込み易くなる。また、各ブロック３１〜３３は独立して離間、集合することが無くなり、積木おもちゃ３０全体として統合的に組み立てたり、分解したりできる面白さが得られる。
当該ジグソーパズルを一例とした一般の平面的な単拘束ループ結合構造では、図１９１に示す単位球面上において、単位ベクトルe(3)の対向方向e’(3)、各単位ベクトルe(1)、e(2)が測地線９上の三点を指し、これにより、e(1)〜e(3)が三角形の各辺に沿って一次拘束をする単位拘束ループが形成される。なお、e’(3)が指す点は、e(1)、e(2)が指す二点間の最短距離を結ぶ円弧上で、当該二点より内側に存在する。
これに対して、本積木おもちゃ３０では、各一軸方向が所定の傾斜範囲を許容されているので、e(1)、e(2)、e’(3)ごとに、各領域を持つが、実際の統合的な結合のためには、各一軸方向がe(1)〜e(3)の向きを維持する必要がある。結果として、単位球面上において、単位ベクトルe(1)、e(2)が、各領域で共有点を生成するe(1)、e(2)の各点を指し、
同じく、e’(3)が、e(3)の対向領域で共有点を指す。これにより、e(1)、e(2)、e’(3)が単拘束ループを構成することが明らかである。ちなみに、e(1)、e(2)の各領域の閉包と、e(3)の対向領域との共有点は、e(3)の対向方向が指す点であり、各領域の外部に位置し、かつe(1)、e(2)の各点から生成されることになる。
以上の各結合構造は、本発明に係る基本の単位構造であって、これらを構成する任意の二部材を共有させることにより、複数の単拘束ループを複合化した多様な単拘束ループ複合構造を形成することができる。たとえば、平面または立体的な単拘束ループを各連設させて一連としたもの、混在させたものなどの複合構造がある。また、結合構造または複合構造において、基本の単拘束ループ結合構造を構成する任意の部材を、これらの複合構造で置き換えた複合構造もある。さらに、これらの実施例には限定されることなく、各部材が、単桿状、分岐状などでも、各リンク手段が、抜け止め部を有するもの、伸縮自在なもの、接着可能なもの、中継具、膜状などであってもよい。
（５） 次に、本発明の第５の実施例を説明する。
第５の実施例は、本発明をブロック式ウッドエクステリアに適用した場合に係り、これは図１９２乃至２０３において示される。
図１９２乃至２０３に示すように、屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキをブロック式としたものであって、組み合わせによって大きさや形を自由に決めることができる。
また、ねじ、釘当等を用いずに簡単に組み立てることができ、分解して別の形に組みなおすことも容易である。
面を構成する２つの部材がある。
（ａ）八角形のメインプレート
プレートの意匠は任意に定めることができる。例としてプレーン、メッシュ、スリット、サークルウインドウを挙げた。
（ｂ）サブプレート
４枚のメインプレートに挟まれた中心に位置する四角形のほか、エッジ用の１／２プレートとコーナー用の１／４プレートがある。
フレームを構成する２つの部材がある。
（ａ）辺を構成する柱状のフレーム
（ｂ）頂点を構成するキューブ状のフレーム
以上を接続する２つの棒状コネクタがある。
（ａ）プレート同士、フレーム同士を接続するロングコネクタ
（ｂ）プレートとフレームを接続するショートコネクタ
なお、強度確保のためにプレート同志あるいはフレーム同士のコネクタ長を長くとったものであるが、必ずしも２種類の長さのコネクタが必要なわけではない。
以上のプレート材、フレーム材がコネクタによって接続されるが、各々の部材に仮想の中心点が定められており、隣接する部材同士がその仮想中心点を結んだ線と平行な方向に接続されている。また接続のネットワークが辺を共有した三角形の連なりを構成しており、全体として一つの拘束ブロック群を形成している。
こうして構成されるプレート材、フレーム材がコネクタによって接続されることで、たとえば図２０２或いは図２０３の組立例で示されるような形態が実現される。
（６）第６の実施例は、本発明をラック（たとえば六角マルチラック）に適用した場合に係り、これは図２０４及び２０５において示される。
図２０４及び２０５に示すように、ラックに適用される本発明においては、水平面を六角形の部材で構成し、垂直方向には柱状の部材を用いる。これにより、自由な形状が構成でき、なんらの工具なしに容易に組立、分解することができる。
三方向にオス、三方向にメスのコネクタを持つ六角形プレートであって、任意の個数のプレートを任意の形状に接続することができる。これにより、辺を共有する三角形の連なりが発生し、全体として拘束ブロック群となる。
プレートの中心に穴があり、その穴に柱状の部材が噛合する。柱状部材は接続式であり任意の個数を繋げることができる。柱状部材の接続部に、プレートの厚みと一致する凹状の構造が設けられており、その凹状部分にプレートが挟まることとなる。すなわち、プレートはクフ上部材のどの位置にも取り付け可能である。
（７）第７の実施例は、本発明を六角マルチラック (外周材)に適用した場合に係り、これは図２０６及び２０７において示される。
図２０６に示されるのは、プレートの縁を構成する外周材である。これには以下の３種類がある。
（ａ）六角形を２つの頂点を結ぶ線で２分割したものであって、１本のオスと２本のメスをもつもの。
（ｂ）六角形を２つの頂点を結ぶ線で２分割したものであって、２本のオスと１本のメスをもつもの。
（ｃ）六角形を２つの辺の中点を結ぶ線で２分割したもの。
上記の（ａ）と（ｂ）には、２分割した六角形の外に長方形上の出っ張りがある。外周部を構成するとともに、隣接プレートのオスコネクタを覆うためのものである。
このような構成から実現される様子の一例を示したのが図２０７である。
（８）第８の実施例は、本発明をパズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用した場合に係り、これは図２０８乃至２１１において示される。
図２０８乃至２１１に示すように、本実施例は平面状の拘束ブロック群を用いたパズルである。
一見すると完全に勘合しているかのように錯覚するが、唯一つの運動自由度を残している。すべてのピースを同期させることにより拡散方向に運動させることが可能である。
拡散状態で線の一致する絵をかくことにより、
（ａ）ピースの形状に着目してはめていこうとすると絵がずれてしまう。
（ｂ）絵の方向に着目してはめていこうとすると、ピースに隙間が開き形がわからなくなる。
という面白みがある。
また、完成したあとも、ずれた絵がピースを動かすことにより一致する様子を楽しむことができる。
（９）第９の実施例は、本発明をパズル（密集−拡散型、六角形基調）に適用した場合に係り、これは図２１２及び２１３において示される。
図２１２及び２１３に示すように、本実施例は平面状の拘束ブロック群のもっとも単純な形である六角形を基調としたものである。児童向けなどの比較的簡単なパズルに用いることができる。
（１０）第１０の実施例は、本発明をパズル（拡散−拡散型、不規則形状）に適用した場合に係り、これは図２１４乃至２１６において示される。
図２１４乃至２１６に示すように、本実施例に係る密集−拡散型では、ピースの運動方向を放射状に定めているが、それ以外にもピースの運動は任意に定めることができる。
密集状態が存在せず、一方の拡散状態から他方の拡散状態へ変化する。必ず隙間のある状態ではめていかなくてはならず、パズルの難易度がアップする。また、ピースの全体形状が変化するという面白みがある。事例では縦方向の長方形から正方形を経て横方向の長方形に変化している。
（１１）第１１の実施例は、本発明をパズル（スライド式噛合）に適用した場合に係り、これは図２１７において示される。
図２１７に示すように、ジグソーパズルでは、完成後に何らかの固定を行わないと崩れてしまう。そのため、額縁のなかに飾る、糊付けにより固定するなどの方法が行われている。
拘束ブロック方式を用いたパズルでは、ピース間の噛合にレール状の構造を設けパズル面垂直方向への自由度をなくすことにより、額縁や糊などの固定手段を用いることなく完成したパズルを保持することができる。
また、この場合ピースを上からはめることができず、いったんすべてのピースをはずした状態で並べる必要があり、パズルの難易度がアップする。
以上説明したように、上記の実施形態及び実施例によれば、唯一つの運動自由度を残し、すべてのピースを同期させることにより唯一つの方向にのみ拘束が解かれ得るという本願発明を種々の対象物に具体的に適用することで、当該対象物固有の効果が奏される。
たとえば、屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用する場合には、組み合わせによって大きさや形を自由に決めることができ、さらに、ねじ、釘当等を用いずに簡単に組み立てることができ、分解して別の形に組みなおすことも容易という本願特有の効果が奏される。
たとえば、ラックに適用する場合には、自由な形状が構成でき、なんらの工具なしに容易に組立、分解することができるという本願特有の効果が奏される。
たとえば、パズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用する場合には、（ａ）ピースの形状に着目してはめていこうとすると絵がずれてしまう、（ｂ）絵の方向に着目してはめていこうとするとピースに隙間が開き形がわからなくなる、という面白みがあると共に、完成したあとも、ずれた絵がピースを動かすことにより一致する様子を楽しむことができる、という本願特有の効果が奏される。
たとえば、パズル（密集−拡散型、六角形基調）に適用する場合には、単純な形態を嵌めはずす動作を繰返し行わせることで図形や動き・嵌合のメカニズムを学ばせる児童向けなどの比較的簡単なパズルに用いることができる、という本願特有の効果が奏される。
たとえば、パズル（拡散−拡散型、不規則形状）に適用する場合には、一方の拡散状態から他方の拡散状態へ変化する際に、パズル利用者を必ず隙間のある状態ではめていかなくてはならないようにさせることで、パズルの難易度がアップし、また、ピースの全体形状が変化するという面白みがある、という本願特有の効果が奏される。
たとえば、パズル（スライド式噛合）に適用する場合には、ピース間の噛合にレール状の構造を設けパズル面垂直方向への自由度をなくすことにより、額縁や糊などの固定手段を用いることなく完成したパズルを保持することができ、また、この場合ピースを上からはめることができず、いったんすべてのピースをはずした状態で並べる必要があることから、パズルの難易度がアップする、という本願特有の効果が奏される。
なお、本発明は、上述した各実施形態及び実施例には限定されず、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形が可能である。
たとえば、上記した適用例に本願は限定されることなく、物理的部材であればいかなるものに対しても本願は適用可能であり、かかる本願の適用された各対象は当該対象物固有の効果を奏する。またたとえば、上述した実施例において、特にその該当図面中寸法を明示したものがあるが、本願の技術思想はこれらの寸法に限定されるものではなく、本願に係る技術思想が該当する限りにおいてあらゆる寸法に適用可能である。したがって本願発明の技術範囲は当該寸法に限定して解釈されるものではない。
さらに本願発明は、その技術思想の同一及び等価に及ぶ範囲において様々な変形、追加、置換、拡大、縮小等を許容するものである。また、本願発明を用いて生産される装置、方法、ソフトウェア、システムが、その２次的生産品に登載されて商品化された場合であっても、本願発明の価値は何ら減ずるものではない。
本発明によれば、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を係止する事により、すべての部材が係止されることで、低コスト、分解組立が容易、部分的に崩壊しない構造が実現できる。この構造は、部材の形状、結合の位置関係を問わずあらゆる場合に適用でき、また、部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。
また、本発明によれば、耐震性については建築部材の変形によらず部材間の結合を遊離させることにより塑性を確保する一方で、遊離状態においても拘束ブロック群としての結合関係を維持し続けることにより崩壊を回避し、変形からの回復を図ることを可能とする技術が実現される。制振技術については、各部材間の結合構造がパッシブに振動エネルギーを吸収する働きを兼ね備えている構造が実現される。吸振構造については、耐震技術と制振技術の混交となる。
さらに、本発明によれば、一箇所（力学強度を考慮するとしても少数箇所）の結合を駆動する事により、部材群全体を変形させることができるから、簡単、低コストな構造体が実現される。直進運動する部材の集合体で実現できるものであれば、本願に係る技術思想はあらゆる形状変化に適用でき、部材の材質を問わない。異なる材質の部材が混在していてもよい。所定の変形方向以外に対しては剛体であり、剛性が高い。
また、本発明によれば、多数の方向からのプレスを一工程で実現することができ、簡単、低コストである。巻きつけで発生するたわみを回避でき、高精度の製品となる。三次元的に複雑な形状をした製品を製作できる。
さらに、本発明によれば、製品の形状から最適となる順序で順次曲げることができ、材料の変形、肉厚減少、割れの防止に有効である構造体が実現される。
また、本発明によれば、容積が三次元膨張するため、大きな膨張率が得られる。同時に、硬質の素材を用いることができる。
さらに、本発明によれば、一つのボックスが多様な容量に変化できる。
また、本発明によれば、容積が三次元膨張するため、ストロークに対する体積ゲインが大きくなる、という効果が得られる。
さらに、本発明によれば、三次元体積膨張を利用するもので、圧電素材よりも大きな膨張率が得られるため小型化が可能である。
また、本発明によれば、燃焼室の体積膨張に対する壁面ストロークが小さく、高負荷運転が可能である。燃焼室形状に関する技術であり早戻り機構とは別の技術である。
さらに、本発明によれば、三次元的に多数の方向からアンダーカットを抜くことができる。内側アンダーカット、外側アンダーカットいずれもに適用可能である。
また、本発明によれば、メッシュ状の通路を開閉することができ、あらたな意匠が得られるとともに、通路形状や媒体の性質によっては低抵抗な方式となる。またスライド方式では通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形成を得ることができる。
さらに、本発明によれば、メッシュ状のノズルが実現され、可変シャワーなどが実現される。スライド方式では、通路面積自体を絞ることができ、抵抗の低減、応答の線形性、騒音の低減を得ることができる。
また、本発明によれば、一つのフルイを用いて多くの大きさのものを選別できる、という効果が得られる。
さらに、本発明によれば、簡単な構造で、ワイドレンジの可変構造、高剛性の把持が可能である。
また、本発明によれば、把持部分が垂直に昇降し、あたりがよい、という効果が得られる。ネジ、歯車を用いた構造よりも簡単な操作で使用できる。テコ比を負のテコ比を含めて可変とすることができる。
さらに、本発明によれば、入力を多数の出力に分解することが可能である構造が実現され、しかもそれが簡単な構造で実現可能である。拘束角度の変更により容易にかつ無段階に変速比の変更が可能である。入出力ともに直進運動の場合は、回転運動に変換する機構を挟む必要が無い、という効果が得られる。
また、本発明によれば、一つの干渉装置で多方向からの衝撃を緩衝できる。緩衝方向以外については剛体の性質をもつ。
さらに、本発明によれば、回転成分を排除したリニアな挙動が得られる。挙動方向を３次元的に任意に設計することが可能である。
また、本発明によれば、一見複雑に嵌合したピースに自由度があるという意外さ、すべてのピースが連動して動く様子、絵がずれる様子、をそれぞれ楽しむことができる。
さらに、本発明によれば、拘束ブロック群のグラフ論的数学性質、破綻したときの崩壊の様子、をそれぞれ楽しむことができる。
本発明は、唯一つの運動自由度を残し、すべてのピースを同期させることにより唯一つの方向にのみ拘束が解かれ得るという性質を本質的に有する本願発明に係る技術的思想を、たとえば屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用することで、組立・分解の容易性等の本願特有の効果を奏するので、屋外エクステリアに係る産業に利用することが可能である。
また、上記の本願発明に係る技術的思想を、たとえばラックに適用することで、組立・分解時の工具不要性等の本願特有の効果を奏するので、ラック、収納家具・器具に係る産業に利用することが可能である。
また、上記の本願発明に係る技術的思想を、たとえばパズルに適用することで、ずれた絵がピースを動かすことにより一致する様子を楽しむことができる、単純な形態を繰返し嵌めはずし動作を行わせることで図形や動き・嵌合のメカニズムを学ばせることができる、パズルの難易度をアップさせピースの全体形状が変化するという面白みがある、ピースを上からはめることができず、いったんすべてのピースをはずした状態で並べる必要があることからパズルの難易度がアップする、等の本願特有の効果を奏するので、パズルに係る産業、たとえば、玩具、遊具、教育関連グッズ、文房具、インテリア等に係る産業に利用することが可能である。
本発明の一実施形態に係る一次拘束の例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る一次拘束された３個のブロックがループを形成している状態を示した図である。 本発明の一実施形態に係るe(1) ,e(2), e(3)を各辺の方向とするような三角形が存在する場合の例を示した図である。 本願の一実施形態に係る単拘束ループに係る拘束ブロック群（２次元空間の場合）の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る単拘束ループに係る拘束ブロック群（２次元空間の場合）の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る主拘束ブロック列を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る主拘束ブロック列の事例（２次元空間の場合）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る主拘束ブロック列の事例（２次元空間の場合）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反復的なブロック列の事例（２次元空間の場合）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る反復的なブロック列の別の事例（２次元空間の場合）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る副拘束ブロック列（２次元空間の場合）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る副拘束ブロック列（２次元空間の場合）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る副拘束ブロック列、副々拘束ブロック列といった多段階に拘束ブロックが形成される様子を示す図である。 本願の一実施形態に係る副拘束ブロック列、副々拘束ブロック列といった多段階に拘束ブロックが形成される場合の拘束形式図形を示す図である。 図１４の拘束形式図形に対応する接合方法に係るブロック群の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るある拘束ブロック群の単拘束ループを別の拘束されたブロック群と置換する模様を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複合拘束ブロック群（２次元空間の場合）の別の一例を示す図である。 図１７の拘束形式図形に対応する接合方法に係るブロック群の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る屈折四角形の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るすべり三角拘束の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るすべり三角拘束の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るｘＡの近傍とｘＢの近傍がどちらも平面の場合に、ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域を説明するための図である。 本願の一実施形態に係るｘＡの近傍とｘＢの近傍のうちのいずれか一方が平面の場合に、ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るｘＡの近傍とｘＢの近傍のうちのいずれの近傍も平面でない場合に、ＢのＡに対するｘＢにおける運動可能領域を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るブロックＢのブロックＡに対する運動可能領域についてのいくつかの事例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複数のブロックが列状に接触している場合の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を示す図である。 本発明の一実施形態に係る「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」示す図である。 本発明の一実施形態に係る「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」をベクトルを用いて表現した図である。 本発明の一実施形態に係る立体形状について「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を図解した図である。 本発明の一実施形態に係る「閉包」を示した図である。 本発明の一実施形態に係る「閉包」から除外すべき領域を示した図である。 本願の図２２に係るすべり三角拘束に係り、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を立体形状について図解した概念図である。 本発明の一実施形態に係る本発明のすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の別の一例を示す図である。 本発明の図３５に係るすべり三角拘束に係り、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を立体形状について図解した概念図である。 本発明のすべり三角拘束に係るブロックの３次元的拘束の更に別の一例を示す図である。 本発明の図３７に係るすべり三角拘束に係り、「（Ｂを経由した）ＣのＡに対する運動可能領域」を立体形状について図解した概念図である。 本発明の一実施形態に係る２個のループについても概念上有り得ることを示す図である。 本発明の一実施形態に係る４個のブロックに係るすべり拘束の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る４個のブロックに係るすべり拘束の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る３個のブロックが、同一平面上で三角形に拘束されている事例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る１個のブロックと見えたものは実は２個であったという場合の例を示した図である。 本願の一実施形態に係る拘束ブロック群（３次元空間の場合）の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る複数の単拘束ループを直列または枝状に接続した一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係るキューブを上から見た俯瞰図である。 本発明の一実施形態に係る紙面と垂直な方向に向かって上昇している方向で不規則な形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係る副拘束ブロック列の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複合拘束ブロック群（２次元空間の場合）の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る３個のブロック（１、３、５）がコネクタ（２、４、６）により三角形に接続されている様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係る８個のループの場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係る（６、７、８）を一つのコネクタとみなし、５と１を接続している状態を示した図である。 本発明の一実施形態に係る（１、３、６）も一つの「部分単拘束ループ」であることを示す図である。 本願の一実施形態に係る（１、３、７）も一つの「部分単拘束ループ」であることを示す図である。 本発明の一実施形態に係る１６個のループの場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係る立体空間上で、屈折四角形に接続された４個のブロックがある模様を示す図である。 本発明の一実施形態に係る４を３と１のコネクタと考える場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係る設計方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る三個の拘束ブロック群が、矢印で示した点で三角形に結合された形状をしていることを示す図である。 本発明の一実施形態に係る拘束形式図形と同相に接触した形状からブロックの実際の形状を定める一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る拘束形式図形と平行かつ同方向にブロック間を一次結合する一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係るブロック間を一次結合する際の注意点を説明するための説明図である。 はずせない形状に噛合する場合の例を示した図である。 本願の一実施形態に係る拘束形式図形上のブロックＡからブロックＢへのベクトルと、両ブロックの接触面におけるブロックＡからブロックＢへの法線の成す角度は常に９０度以上でなくてはならないことを示した図である。 本発明の実施形態を分類し体系化したものを示す体系図である。 図６５で示す本発明の実施形態ごとに先行技術との対比において、技術的特徴及び特異な効果を示した図である。 本発明の一実施形態に係る平面的反復ブロックのブロック形状及び組立外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るブロック本体とコネクタを分離型とした形状を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る平面的反復ブロックを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る平面的反復ブロックを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る平面的反復ブロックを示す図である。。 本発明の他の実施形態に係る平面的反復ブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る偏心キューブブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係るキューブ表面上の各六面を示す図である。 本発明の一実施形態に係るキューブが、近接面どうし、遠接面どうしが向かい合うように並ぶことを示す図である。 本発明の一実施形態に係るキューブの「近接頂点」と「遠接頂点」を示す図である。 本発明の一実施形態に係るキューブの６個の接頂点、遠接頂点は、当該キューブとは逆転した位置にくることを示す図である。 本発明の一実施形態に係るキューブを上から見た俯瞰図である。 本発明の一実施形態に係る拘束ブロック群の固定手段の事例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る頂点接続キューブブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る隣接する８個のキューブの接続をグラフ化した図である。 本願の一実施形態に係るキューブ１、４、３、５の接続を示した図である。 本発明の一実施形態に係る辺接続方式の頂点接続キューブブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る頂点接続のキューブブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る反発式の埋め込みコネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る２つのブロックが密着状態に固定されている場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係る一般ブロック取り付けを示す図である。 本願の一実施形態に係る偏心キューブを用いたブロック玩具を示す図である。 本発明の一実施形態に係る１４面体を用いたブロック玩具を示す図である。 本発明の一実施形態に係る６面体、１４面体、２６面体の３種類のブロックを用いた事例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスポンジ式コネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係るスポンジ式コネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係るスポンジ式コネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係る風船式コネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係る風船式コネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係る直行方向に会合する６本のフレームを接合する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る組立ガイドを中心に１〜３を組み付けることを示す図である。 本発明の一実施形態に係る１〜６を組み付けた状態で少し浮かせ、７を挟み込むように組み付けることを示す図である。 本願の一実施形態に係るポールをつながない方向のジョイント部分だけのブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る吸振性ブロック＜密着状態＞を示す図である。 本発明の一実施形態に係る吸振性ブロック＜多少の遊離状態＞を示す図である。 本発明の一実施形態に係る一次結合部分の構造を図示するものである。 本発明の一実施形態に係る抜けに対する抵抗力を高めるため結合部分に蛇腹構造を設ける一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る少し遊離した状態は剛性を重視して自由度を小さくし、大きく遊離した場合では変形への抵抗力を重視して自由度を大きくしている事例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る遊離の拡大に伴う自由度の拡大を抑制する事例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る立体ジグゾーパズルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る３次元上で、多方向から不定角に会合するポールを示す図である。 本発明の一実施形態に係る空間上に拘束形式図形を描出することを示す図である。 本願の一実施形態に係る各ブロックの接触面に、拘束形式図形と平行に一次拘束を形成することを示す図である。 本願の一実施形態に係る各ブロックの接触面に、拘束形式図形と平行に一次拘束を形成することを示す図である。 本願の一実施形態に係る各ブロックの接触面に、拘束形式図形と平行に一次拘束を形成することを示す図である。 本発明の一実施形態に係るポールを必要に応じて密着状態に固定することを示す図である。 本発明の一実施形態に係る動く人形を示す図である 本発明の一実施形態に係る拘束形式図形を描き、拘束ブロック群を作ることを示す図である。 本発明の一実施形態に係るスライド型接続による拘束ブロック群の最も簡単な事例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る機能ブロック群と駆動ブロック群を結合させることを示した図である。 本発明の一実施形態に係る可変翼を示す図である。 本願の一実施形態に係る各部材の運動ベクトルの始点を一致させた図形を描く一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る各ベクトルの終点を線で結び、拘束ブロック群の性質を満たすネットワークを描く一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る拘束形式図形の対応するベクトルと平行に、各部材を結合させる例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るハシゴ（クレーンに搭載される場合等を含む）の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るハシゴ（クレーンに搭載される場合等を含む）の別の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るびっくり箱に包摂される人形（たとえばバネで大きくなったり小さくなったりする人形）の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る多角形スライド型の把持構造として正六角形の事例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るゲージの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るゲージの別の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るベクトルジェネレータの一例を示す図である。 本願の一実施形態に係る７個の操作ブロック群が六角形の配置からジグザグの配置に向かって（あるいはその逆に）運動する一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係るプレス金型を示す図である。 本発明の一実施形態に係るプレス金型を示す図である。 本発明の一実施形態に係る収納ボックスを示す図である。 図１３５の収納ボックスに係る直交コネクタ、つまり辺を挟んで隣接するブロック同士のコネクタと、対角コネクタ、つまり頂点を挟んで隣接するブロック同士のコネクタとを示す図である。 本発明の一実施形態に係る八方向にコネクタを持った板状のブロック、直交コネクタ及び対角コネクタを用いて平面に組み付ける方法を説明するための図面である。 本発明の一実施形態に係る組み付けがなされた収納ボックスの密着状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る組み付けがなされた収納ボックスの拡張状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る収納ボックスに係るフレームブロック、つまり面と面を直行させて接続するためのものを示す図である。 本発明の一実施形態に係る収納ボックスに係るコーナーブロック及びフレームコネクタを示す図である。 本願の一実施形態に係る多角形スライド型の拘束ブロック群を用いた装飾品の事例を示す図面である。 本発明の一実施形態に係る収納ボックスに係るストッパを示す図である。 本発明の一実施形態に係る収納ボックスに係る拡張保持材を示す図である。 本発明の一実施形態に係る組み付けがなされた収納ボックスの密着状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る組み付けがなされた収納ボックスの拡張状態を示す図である。 本願の一実施形態に係るピン留めによってブロック間の間隔を数段階に固定できる構造の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る立体式ポンプの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスピーカの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る多面体内部への引きこみ型（いわゆるコーン型：（ａ））、多面体外部への押し出し型（ｂ）の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関を示す図である。 本願の一実施形態に係る密封型の多角形拘束ブロック群の事例を示す図である。 図１５２（３）の状況をより詳細に記述する図である。 本発明の一実施形態に係る金型（モールド）の最も簡単な事例の一を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る金型（モールド）：内側アンダーカットの事例の一を示す図である。 本発明の一実施形態に係るメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係るメッシュ式流量制御装置（或いは、シャッター、ノズル、フルイ）、特に中央集中型の場合の一例を示す図である。 開閉のもっとも簡単な例として、本発明の別の一実施形態に係るフルイ（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル）の一例を示す図である。 開閉のもっとも簡単な例として、本発明の別の一実施形態に係るフルイ（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル）の一例を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係るスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係るスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るスライド式開閉弁（或いは、メッシュ式流量制御装置、シャッター、ノズル、フルイ）の一例を示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るレンチ（或いは、ドリルチャック等）の一例として六角形の場合を示す図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係るレンチ（或いは、ドリルチャック等）の一例として六角形の場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係るペンチを示す図である。 本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機に本願の技術思想を適用する場合の基本概念を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機に係り、拘束角変更による変速比変更の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るピストン式多方向(可変)変速機に係り、変速比変更の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る変速機に係る低速時を示す図である。 本発明の一実施形態に係る変速機に係る高速時を示す図である。 本発明の一実施形態に係る緩衝装置の概念を示す図である。 本発明の一実施形態に係る緩衝装置を車体に用いた場合の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る懸架装置、特にその拘束形式図形との関連を示した図である。 図１７６の懸架装置の挙動を示した図である。 本発明の一実施形態に係るアーム追加の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る懸架装置の一例の部分透視図である。 本発明の一実施形態に係る（立体）パズルを実現するための拘束形式図形の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る（立体）パズルを実現するための拘束ブロック群の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る拘束ブロックゲームであって、たとえば例として正１４面体ブロックの場合を示す図である。 本発明の一実施形態に係る単一ブロックである正１４面体を示す図である。 本発明の一実施形態に係る拘束ブロックゲームのコネクタの一例で伸縮反発式コネクタを示す図である。 本発明の一実施形態に係る折り曲げ反発式コネクタを示す図である。 本願の一実施例に係る六角マルチラック（プレート）を示す図である。 本願の一実施例に係る六角マルチラック（ポール）を示す図である。 本願の一実施形態に係る積木おもちゃの各ブロックによる動きベクトルの相対関係を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る立体的な積木おもちゃを一例として説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る積木おもちゃの特殊な一例を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る比較のために、図２に示す各部材の動きベクトルを立体的に説明するための図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明を屋外エクステリアのウッドフェンス、ウッドデッキに適用した例を示す図である。 本発明をラック（たとえば六角マルチラック）に適用した例を示す図である。 本発明をラック（たとえば六角マルチラック）に適用した例を示す図である。 本発明を六角マルチラック (外周材)に適用した例を示す図である。 本発明を六角マルチラック (外周材)に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（密集−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（密集−拡散型、六角形基調）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（密集−拡散型、六角形基調）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（拡散−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（拡散−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（拡散−拡散型、不規則形状）に適用した例を示す図である。 本発明をパズル（スライド式噛合）に適用した例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るブロック類及びコネクタ類を用いて立体に組み付ける方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る駆動用の拘束ブロック群を作り機能部材と結合させる例を示した図である。 図１２７の人形の結合部分の技術的実現方法の一例に係り、たとえば結合部分の構造を伸縮アンテナ状構造とバネとで実現するものを示す図である。
符号の説明
Ｂ１〜Ｂｎ ブロック（部材）
Ｐ１〜Ｐｎ 接点
Ｃ１〜Ｃｎ 連結材（結合ピン、リンク手段）
１〜３ ピース（部材）
１ａ〜３ａ、３１ａ〜３３ａ 突部（リンク手段）
６ 三角形
９ 測地線
１０ ジグソーパズル
２０、３０ 積木おもちゃ
２１〜２４、３１〜３３ ブロック（部材）
２１ａ〜２４ａ 結合ピン（リンク手段）

Claims (1)

  1. 少なくとも三つの部材において各二つの部材同士がループ状に連結することにより、あらかじめ設定された一軸方向の自由度のみを保つ一次拘束に基づいた単拘束ループ結合構造であって、
    前記少なくとも三つの部材のうちの任意の部材が、隣り合う部材との間で個別に連結されるために持つ連結部材を有し、
    前記連結部材は、前記少なくとも三つの部材の各々に係るトポロジー的仮想点を交わることなく結んで生成される少なくとも１つの三角形において、該連結部材によって連結される２部材に係る２仮想点を結ぶ辺と平行であることを特徴とする単拘束ループ結合構造。
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