シザーズ構造体

【課題】シザーズ構造体をさらに小さく折りたたむことができるようにする。
【解決手段】２本のストラットが交点で開閉可能に接続されている単位シザーズの複数個を備えている。隣接する単位シザーズのストラットの端部同士がジョイントによって接続されている。各ジョイントは複数の片を備えており、その片にストラットが回転可能に接続されることによって、シザーズ構造体を構成している。
各ジョイントのそれぞれの片が、隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線からジョイント片の厚みの半分以上の距離だけオフセットした直線上に配置されている。そのために、片と片やストラットとストラットが重なり合うまで小さく折りたたむことができる。即ち、単位シザーズの２本のストラットが同一直線状に重なり合うまで小さく折りたたむことができる。
従来の折りたたみ状態に比して、長さで約１／２であり面積で約１／４の小さなサイズに折りたたむことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展開するとドームやアーチやタワー等の様々な形状の骨組みを提供し、折りたたむとコンパクトに収納できるシザーズ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記機能を有するシザーズ構造体が提案されている。シザーズ構造体は、単位シザーズの集合体であり、隣接する単位シザーズの端部同士がジョイントによって接続された構造を備えている。単位シザーズは、２本のストラットを交点で開閉可能に接続したものであり、開閉可能なＸ形状となっている。交点の位置は中点に限られず、展開したときの形状に応じて選択される。各ジョイントは複数の片を備えており、その片にストラットの端部が回転可能に接続されている。隣接する単位シザーズのストラットの端部が同一のジョイントに接続されることによって、ストラットの端部同士が回転可能に接続されている。
単位シザーズの交点の位置と同一のジョイントに接続する単位シザーズの数を選択することによって、展開したときの形状を自在に決定することができる。
ジョイントは幾何学的中心から放射状に拡がる複数枚（原則として３枚以上であることが必要であるが、立体形状の端部に用いるジョイントであれば２枚であることもある）の片を持ち、各片は幾何学的中心の周りに回転可能であってもよいし、回転不能であってもよい。前者のシザーズ構造体が特許文献１に開示されており、後者のシザーズ構造体が特許文献１と特許文献２に開示されている。前者のシザーズ構造体の方が、展開したときの形状自由度が高いが、後者のシザーズ構造体でも、コンパクトに収納しておいて展開することによって予定している形状を実現することができる。
シザーズ構造体は、地上作業で組立てておくことができ、コンパクトに収納して施工地に運搬することができ、地上で展開作業することによって短時間のうちに予定している立体形状に展開することができる。大規模な場合には、クレーン作業等を利用することになるが、基本的には骨組みの一部を引くことによって予定している立体形状に展開することができるために、簡単な作業で短時間のうちに予定している立体形状出現させることができる。
展開したシザーズ構造体は、骨組みの一部を拘束することによって展開した形状に維持できる。必要に応じてワイヤを併用することによって、強度を増大することができる。また拘束を解くことによって再びコンパクトに収納することもできる。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４５５２２１号公報
【特許文献２】特開２００２−３０９６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシザーズ構造体は、幾何学的中心から放射状に拡がる複数枚の片を持つジョイントを利用しており、隣接するジョイントの片と片が当接してしまうと、それ以上には小さく折りたたむことができなかった。それでも、小さく折りたたんだ状態から巨大な形状に展開することができたが、さらに小さく折りたたみたいという要求が存在する。
本発明は、さらに小さく折りたたむことができるシザーズ構造体を提供するために、創作された。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のシザーズ構造体は、従来のシザーズ構造体の基本構造を備えており、２本のストラットが交点で開閉可能に接続されている単位シザーズの複数個を利用する。隣接する単位シザーズのストラットの端部同士がジョイントによって接続されている。正確にいうと、各ジョイントは複数の片を備えており、その片にストラットが回転可能に接続されることによって、シザーズ構造体を構成している。
本発明のシザーズ構造体は、各ジョイントのそれぞれの片が、隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線から片の厚みの半分以上の距離だけオフセットした直線上に配置されていることを特徴とする。
（その作用と効果）
本発明のシザーズ構造体によると、隣接するジョイントの片と片、あるいは隣接するストラットとストラットが当接してしまうことがなく、片と片やストラットとストラットが重なり合うまで小さく折りたたむことができる。単位シザーズの２本のストラットが同一直線状に重なり合うまで小さく折りたたむことができる。
従来の折りたたみ状態に比して、長さで約１／２であり面積で約１／４の小さなサイズに折りたたむことができる。
オフセット距離は、少なくとも片の厚みの半分以上であればよい。ここでいうオフセット距離とは、片の中心線と隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線の間の距離を言う。片の外側にストラットを接続する構造を採用すると、片の厚みの半分に等しい距離だけオフセットすれば、ジョイントの片と片、あるいは隣接するストラットとストラットが当接してしまうことがない。
【０００６】
（一つの好ましい手段）
ストラットの端部又はジョイントの片のいずれかは、厚み方向に分割されるとともに、その間に間隙を有しており、その間隙に他方の部材が挿入されている構造が好ましい。
例えばストラットの端部が厚み方向に２分割されており、その間の間隙にジョイント片が挿入されている構造、あるいは、ジョイント片が厚み方向に２分割されており、その間の間隙にストラットの端部が挿入されている構造が好ましい。
（その作用と効果）
この構造によると、ストラットとジョイントを回転可能に接続するピンないしボルトに引き抜き力が作用しづらい。このために、例えばストラットとジョイントを接続するピンにＣリングを嵌めるといった簡単な作業でピンの抜けどめすることができる。
【０００７】
（一つの好ましい関係）
ストラットの２分割された間隙にジョイント片が挿入される場合には、オフセット距離をストラットの端部の厚みの半分以上とすることが好ましい（当然にジョイント片の厚みの半分以上の距離をオフセットすることになる）。その条件であれば、隣接するジョイントの片と片、あるいは隣接するストラットとストラットが当接してしまうことがない。ストラットの断面が長さ方向に一様である場合には、オフセット距離をストラットの厚みの半分に等しくすることが好ましい。この場合、ストラットの交点において２本のストラットの面と面が接触する位置関係となり、ストラットに曲げ応力をかけて接続する必要がなくなる。
ジョイント片の２分割された間隙に、端部において扁平化されたストラットが挿入される場合には、オフセット距離を扁平化されていないストラットの厚みの半分に等しくすることが好ましい。この場合、ストラットの交点において２本のストラットの面と面が接触する位置関係となり、ストラットに曲げ応力をかけて接続する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１）
ジョイントは幾何学的中心から略放射状（正確にはオフセットされた放射状であり、いわゆる「マンジ」形状に近似する）に拡がる複数の片を持ち、各片は幾何学的中心の周りに回転可能である。
（形態２）
ジョイントは幾何学的中心から略放射状（正確にはオフセットされた放射状であり、いわゆる「マンジ」形状に近似する）に拡がる複数の片を持ち、各片は幾何学的中心の周りに回転不能である。
（形態３）
２本のストラットが交点で開閉可能に接続されている単位シザーズを複数備えており、
隣接する単位シザーズのストラットの端部同士がジョイントによって接続されており、
各ジョイントは複数の片を備えており、その片にストラットが回転可能に接続されており、
ストラットの端部又はジョイントの片のいずれかは、厚み方向に分割されるとともに、その間に間隙を有し、
その間隙に他方の部材が挿入されていることを特徴とするシザーズ構造体。
この構造によると、ストラットとジョイントを回転可能に接続するピンないしボルトに引き抜き力が作用しづらい。ストラットとジョイントを接続するピンにＣリングを嵌めることで簡単に抜けどめすることができる。
ストラットとジョイントをそれぞれの片側から重ね合わせてボルトで連結する構造によると、ボルトを引き抜く力が作用しやすい。抜けどめのためにはボルトを強く締めることが必要であり、回転可能に維持するためにはボルトを強く締められないというディレンマが存在する。
一方の部材の間隙に他方の部材を挿入する構造は、ジョイント片をオフセットしてコンパクトに折りたたむ技術と組合わせて実施することができるが、独立に実施することもでき、この構造自体で有用性を備えている。
【実施例】
【０００９】
図１は、シザーズ構造体の一部を分解して斜視している。ストラット２ｂとストラット６ｂが、交点でピン１２ｂによって開閉可能に接続されており、単位シザーズ１０ｂを構成している。単位シザーズ１０ｂはＸ字形状をしており、その広がり角が可変である。隣接する単位シザーズ１０ａも、２本のストラット２ａとストラット６ａが交点でピン１２ａによって開閉可能に接続されている。
隣接する単位シザーズ１０ａ，１０ｂのストラット２ａ、６ｂの端部同士は、ジョイント２０ａによって接続されている。
ジョイント２０ａは、略放射状に拡がる複数の片を備えており、それぞれの片にストラットがピン（図１では図示されていない）によって回転可能に接続されている。
隣接する単位シザーズがジョイント２０によって接続されている構造は、Ｘ方向とＹ方向の双方に繰返されている。
このシザーズ構造体は、小さく折りたたむことができ、いずれかの単位シザーズを拡げると、それによってすべての単位シザーズが拡げられ、大きな立体形状を実現する。
単位シザーズにおける交点１２の位置（中点には限られない）と、ジョイントに接続する単位シザーズの数と、単位シザーズの集合で構成する閉ループの辺の数等を調整することによって、展開したときの形状を自在に選択することができる。予め用意しておいたシザーズ構造体をコンパクトに収納した状態で施工地に運搬し、そこで展開することによって短時間のうちに大規模な立体形状を出現させることができる。逆に、短時間のうちに小さく折りたたんでしまうこともできる。
【００１０】
図２は、折りたたんだシザーズ構造体を、ストラットの長手方向から見た図を示している。ジョイント２０ａ、２０ｂ等は、すべて同じ形状を備えており、以下では添え字を省略して共通に説明する。
ジョイント２０は、ほほ放射状に拡がる４片２２,２４,２６,２８を備えている。これらの片２２,２４,２６,２８は、ピン２１の周りに回転可能であり、ピン２１を幾何学的中心としている。
片２２,２４,２６,２８は、隣接するジョイント（例えば２０ａと２０ｂ）の中心同士を結ぶ直線から、ストラット２,４,６,８の厚みの半分に等しい距離だけオフセットした直線上に配置されている。
【００１１】
図１によく示されているように、ストラットの端部は厚み方向に２分割され、厚み方向の中央位置に間隙を備えている。その間隙の幅はジョイントの片２２,２４,２６,２８の厚みよりも大きく、間隙にジョイントの片２２,２４,２６,２８を挿入することができる。その状態で、ジョイント片２２にストラット４がピン２３によって回転自在に接続され、ジョイント片２４にストラット６がピン２５によって回転自在に接続され、ジョイント片２６にストラット８がピン２７によって回転自在に接続され、ジョイント片２８にストラット２がピン２９によって回転自在に接続されている。
ジョイント片２２,２４,２６,２８が、隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線から、ストラット２,４,６,８の厚みの半分に等しい距離だけオフセットした直線上に配置されているために、小さく折りたたんでも隣接するジョイントの片（２４と２８、２２と２６）同士が当接することがない。あるいは隣接するストラット（２と６、４と８）が当接することもない。隣接するジョイントの片（２４と２８、２２と２６）あるいは隣接するストラット（２と６、４と８）が重なりあうまでコンパクトに折りたたむことができる。ジョイント２０ａ，２０ｂの関係に見ると、ジョイント片２４ａと２８ｂが重なり合い、ストラット２ｂと６ｂが重なり合っていることがわかる。単位シザーズ１０ｂを構成する２本のストラット２ｂと６ｂが同一直線状に重なり合うまでコンパクトに折りたためることが確認できる。
【００１２】
ジョイント片２２,２４,２６,２８が、隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線から、ストラット２,４,６,８の厚みの半分に等しい距離だけオフセットした直線上に配置されていると、単位シザーズ１０を構成する２本のストラット（２と６、４と８）は、交点において面と面が接触する関係におかれる。交点において接続するために２本のストラットに曲げ応力を加える必要もなく、空間を充填するためのスペーサを利用する必要もない。
またストラットの端部が厚み方向に２分割され、その間隙にジョイントの片２２,２４,２６,２８が挿入され、その状態を維持するようにピン２３,２５,２７,２９が利用されているために、隣接するストラット同士を離反させるような力が加わっても、ピン２３,２５,２７,２９を引き抜く力にはならない。そのために、ピン２３,２５,２７,２９は、ジョイント片２２,２４,２６,２８とストラット２,４,６,８を通過させてからＣリングを嵌めるという簡単な操作で抜けどめすれば足りている。
【００１３】
以下では各種の変形を示す。以下の変形例のいずれも本発明に属するが、本発明がこれらの変形例に限られるものではない。
図３のように、ジョイント片４２,４４,４６,４８を厚み方向に２分割し、厚み方向の中央位置に確保された間隙に、ストラット２,４,６,８を挿入してもよい。ジョイント片４２,４４,４６,４８が、隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線から片の厚みの半分に等しい距離だけオフセットした直線上に配置されていれば、折りたたんだときに片と片が当接することがない。
ストラット２,４,６,８がパイプ材で構成されている場合には、パイプ端部をつぶすことによって、ジョイント片の間隙に挿入できる端部とすることができる。
ジョイント片４２,４４,４６,４８の厚みよりもパイプ材のほうが太い場合には、パイプ材の厚みの半分に等しい距離だけオフセットさせることが好ましい。パイプ材に曲げ応力を加えないで交点で接続することができる。
図４のように、ジョイント片５２,５４,５６,５８と、ストラット２,４,６,８を、それぞれの片側から重ね合わせた状態で、ピン５３,５５,５７,５９で回転可能としてもよい。長手方向に断面が一様なストラット２,４,６,８を用いる場合には、ジョイント片５２,５４,５６,５８が、隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線から、ストラット２,４,６,８の厚みにジョイント片５２,５４,５６,５８の厚みの半分を加えた距離だけオフセットした直線上に配置しておく。小さく折りたたんでも、隣接するストラット（２と６、４と８）同士が当接することがない。隣接するストラット（２と６、４と８）が同一直線状に重なるまでコンパクトに折りたたむことができる。
ジョイント片５２,５４,５６,５８の外側にストラット２,４,６,８を配置してもよい。この場合には、ジョイント片５２,５４,５６,５８の厚みの半分に等しい距離だけオフセットすればよい。隣接するジョイント片５２,５４,５６,５８が当接することがない。隣接するストラットが同一直線状に重なるまでコンパクトに折りたたむことができる。
図５に示すように、ジョイント２０はピン２１の周りに回転可能である。片２２,２４,２６,２８同士のなす角を自在に調整することができる。この性質を利用すると、展開することによって非常に複雑な立体形状を出現させることが可能となる。
図６に示すように、ジョイント６０の片６２,６４,６６,６８同士のなす角が固定されていてもよい。実現可能な形状は制約されるが、それでも小さく折りたたんでおいて大きく展開することができる。コスト的には、片が固定されているジョイントのほうが有利なこともある。
図７と図８に示すように一つのジョイントに用意しておく片の数は６枚でもよく、図９と図１０に示すように片の数は５枚でもよく、図１１と図１２に示すように片の数は３枚でもよい。３枚以上であればよい。
いずれの枚数でも、図７、図９、図１１に示すように片同士のなす角が固定されていてもよいし、図８、図１０、図１２に示すように片同士のなす角が可変であってもよい。
一つのシザーズ構造体の中で、片の数を異にするジョイントを使い分けてもよく、あるいは、片同士のなす角が固定されているジョイントと片同士のなす角が可変であるジョイントを使い分けてもよい。
これらの自由度を活用すると、極めて複雑な立体形状すら折りたたみ可能となり、展開することにって極めて複雑な立体形状を短時間で出現させることができる。
【００１４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】シザーズ構造体の一部を分解して斜視した図。
【図２】折りたたんだシザーズ構造体をストラットの長手方向から見た図。
【図３】ジョイントの変形例１を示す図。
【図４】ジョイントの変形例２を示す図。
【図５】ジョイントの変形例３を示す図。
【図６】ジョイントの変形例４を示す図。
【図７】ジョイントの変形例５を示す図。
【図８】ジョイントの変形例６を示す図。
【図９】ジョイントの変形例７を示す図。
【図１０】ジョイントの変形例８を示す図。
【図１１】ジョイントの変形例９を示す図。
【図１２】ジョイントの変形例１０を示す図。
【符号の説明】
【００１６】
２，４，６，８：ストラット
１０：単位シザーズ
１２：ピン
２０：ジョイント
２２，２４，２６，２８：ジョイント片
２３，２５，２７，２９：ピン
２１：ピン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のストラットが交点で開閉可能に接続されている単位シザーズを複数備えており、
隣接する単位シザーズのストラットの端部同士がジョイントによって接続されており、
各ジョイントは複数の片を備えており、それぞれの片は隣接するジョイントの中心同士を結ぶ直線から片の厚みの半分以上の距離だけオフセットした直線上に配置されており、
その片にストラットが回転可能に接続されていることを特徴とするシザーズ構造体。
【請求項２】
ストラットの端部又はジョイントの片のいずれかは、厚み方向に分割されるとともに、その間に間隙を有し、
その間隙に他方の部材が挿入されていることを特徴とする請求項１のシザーズ構造体。

【図１】