多連ジャイロ・モータ独楽

【課題】従来の独楽は一方向の回転動作だけであるので、玩具としてのおもしろさに欠けるきらいがあったが、見た目に美麗で、意外性があって遊ぶ者を楽しませることができる多連独楽を提供する。
【解決手段】複数個の回転独楽を積層し、球または楕円球の一部よりなる球面形状の接触部の中心軸を独楽の中心軸と一致させるように一体化して構成する。一体化した中心軸には、固着して構成する独楽ならびにその中心軸に対して回転自由となる独楽から構成する多連独楽である。最下部独楽の下側の軸芯は独楽支持台の孔中にゆるく差し込まれ、最下部独楽あるいは上部独楽の一つを強く手弾くことにより回転力が印加される。その結果として、隣接する下部独楽と上部独楽は互いに回転方向の異なる回転動作をする。また各独楽表面には、特に最上部独楽表面へは各種絵柄を貼付し回転時の錯視の変化を楽しめる２連、３連、４連、５連などの楽しい多連独楽も構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロ・モータを応用したコマ玩具に関する。特に隣接する上部と下部で互いに回転方向の異なる多連独楽に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、子供たちが遊びに用いる独楽玩具の全体斜視を図１１に示す。略円錐状の胴体１１と前記略円錐状の胴体１１の中心から上方及び下方に独楽軸芯１４を設け、独楽軸芯１４を親指と人差指で回すことにより、独楽本体を回転させて遊ぶ。従って、従来の独楽は一方向の回転動作のみであった。
【０００３】
また、独楽が回転する際に接する面側の軸芯１４は円錐状の胴体１１とは別の材料で製造され、円錐状の胴体の中心部に孔をあけ嵌めこまれ、先端部は尖った円錐形状としたものや、軸芯１４が円錐状の胴体と一体に切削等で製作されたものもある。
前記の軸芯形状および軸芯を独楽の中心軸になるように製作する理由は、極力独楽の回転時の歳差運動を少なくするためである。
【０００４】
また、特許文献１には、頭部先端までの形状を半球形もしくは楕円体又は先端を有するかぶら形状とし、独楽が歳差運動により傾倒状態を維持するように、下部形状を球形体にし、重心を軸方向ほぼ中心に位置して、大きな独楽が回っているように見え、さらに独楽が静止状態のとき、回転体上の模様が静止時と同じように見える、歳差運動を利用した独楽もある。
【特許文献１】特開２００５−３４６０３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の独楽は一方向の回転動作だけであるので、玩具としてのおもしろさに欠けるきらいがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するため、複数個の回転独楽を積層し、球または楕円球の一部よりなる球面形状の接触部である球面体１３の中心軸を独楽の中心軸と一致させるように一体化した新しい独楽である。ここに、前記一体化した中心軸を一方の側には貫通する軸芯を設ける。最下部独楽の下側の軸芯は独楽支持台の孔中にゆるく差し込まれる。上部独楽は、下部独楽の軸芯に、前記上部独楽の中心軸を一致させるように設けた軸芯を下部独楽の軸芯の同軸上に着脱可能にならびに固着して配置される。上記したように本発明は最下部独楽を強く手弾くことにより回転力を印加するもので、隣接する下部独楽と上部独楽は互いに回転方向の異なる回転動作をすることを特徴としている。すなわち、本発明は多連独楽を提供することを最も主要な役目とする。
独楽支持台の孔には軸芯１４はゆるく差し込まれ、球面体１３が孔の周囲を接触しながら歳差運動をすることを積極的に利用しているので、隣接する下部独楽と上部独楽は互いに回転方向が逆となる。
【発明の効果】
【０００７】
上述したように本発明では、隣接する独楽同士は互いに回転方向が逆になるので、多連独楽に羽根や装飾品を取り付けたり、色彩や模様を工夫することにより従来技術からは得られなかった新規な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、機能あるいは構造が類似の構成要素には極力同じ名称と符号を付し、初出のものに必要な説明を行い、再出の場合には変更点や特徴点がある場合に限って説明する。
【０００９】
本発明の多連独楽の一例として３連独楽を図１に示す。図１に示すように、本発明の多連独楽は、最下部の単体独楽１、単体独楽２、上部単体独楽３、支持台２０から成る。
ここに、単体独楽２は図６に示すようにその中心部には孔のあいた軸芯つらぬき独楽の上下突起部１５がとりつけられその中心軸径が軸芯１４より少し大きく設定されている。従ってこの単体独楽２はストンと軸芯１４に対し回転自在に独楽１の上に着地・挿入される構造となる。
一方、単体独楽３はその中心軸上で軸芯１４に挿入直結される。
３重独楽の動作は、下部独楽１を手弾き回転すれば、独楽２はそれと逆方向、独楽３は軸芯に直結されているので独楽１と同方向の回転となる。従って、独楽１、２、３は上下において互いに反対方向の回転現象を呈することになる。
【００１０】
図２は図１における多連独楽を構成する単体独楽ユニット１０の一例を示す縦断面図である。球または楕円球の一部よりなる球面形状の接触部である球面体１３の中心軸を独楽本体１１の中心軸と一致させるように一体化し、前記一体化した中心軸に一方の側には貫通する軸芯１４を設ける。
【００１１】
また、独楽本体１１には図３に示される様に独楽に回転力を印加するための手弾き用凸部１２を設けても良い。この手弾き用凸部１２は多連独楽を構成する単体独楽の少なくとも１個以上に設ければよい。また、単体独楽に設ける手弾き用凸部１２は回転バランスが損なわれない配置に設けなければならない。従って２個以上となる。
また、回転バランスが損なわれない配置にするためには正多角形の頂点に設ければよい。
【００１２】
図５は最下部独楽１を支える様子を示す。
最下部独楽１の下側の軸芯１４は支持台２０の支持台孔２１の孔中にゆるく差し込まれる。
図７の上部独楽２は、最下部独楽１の軸芯１４に前記上部独楽の中心軸を一致させるように設けた軸芯つらぬき独楽の上下突起部１５を有する。これは同軸上に軸芯１４よりも径を大きくして構成される。図６はその様子を示すものでその中心軸には孔を設けてパイプ状に配置される。この場合多連独楽を構成する一つの最下部独楽１を強く手弾くことにより回転力を印加する。
【００１３】
前記支持台２０は多連独楽全体を支えるために、多連独楽の個数、重量に適した大きさと重量が必要であり、支持台孔２１は本例では支持台２０の上下面を突き抜けているが、必ずしも突き抜けなくても良い。
【００１４】
支持台孔２１が上下に貫通せず、途中で下部が閉鎖されている場合には、最下部の独楽の球面体１３が支持台孔２１の周囲の支持台２０の壁面に接触しながら歳差運動をするために、前記支持台孔の深さは最下部の独楽の球面体１３より出ている軸芯１４の長さより深くなければならない。
【００１５】
次に本発明の多連独楽の動作原理について説明する。
図４は本発明の動作原理を説明するための図である。円柱状の回転体３２がＣＷ方向に自転するとする。この時、円柱状の回転体３２は図示のごとく円筒内壁３１に接して、自転することを考える。この場合、円柱状の回転体３２は円筒内壁３１との接触摩擦により、円筒内壁３１を転がりながら移動し、前記円柱状の回転体３２の中心点の軌跡はＣＣＷ方向の円運動となる。
【００１６】
図３は本発明の動作原理を示す縦断面図である。
図３において、独楽ユニット１０−１は最下部単体独楽１であり、独楽本体１１の手弾き用凸部１２をＣＷ方向に手弾くと、独楽ユニット１０−１は図示のごとく傾いてＣＷ方向の自転をする。すなわち、歳差運動をしながら自転していることになる。
従って、独楽ユニット１０−１の下側に設けられた球面体１３は、支持台２０の上面の壁面を転がりながら回転する。即ち、前記図４で説明した原理により、軸芯１４先端部中心の軌跡はＣＣＷ方向の円運動となる。
【００１７】
従って、図８において、独楽１の軸芯先端に図示のような独楽１１−４があれば、その中心軸上の孔径１１−４を軸芯より大きく設定していれば、軸芯１４の皿回しの原理で独楽４（１１−４）は独楽１とは逆方向の回転となることになる。
但し、独楽４は相当軽いものでないと、それが逆回転することは出来ない。
【００１８】
図７の独楽体１（１１−１）を手弾き回転した場合、独楽体２（１１−２）が逆回転する現象は次の原理による。図３に関しても述べたように、独楽体１（１１−１）が手弾き回転されると、軸芯１４は自転（ＣＷ回転）すると共に逆方向回転の公転（ＣＣＷ）が伴う。
図１２はその様子を示したもので、独楽１の自転（ＣＷ方向）を生みだすＭ_Ｚを与えると、図示のＭ_１、Ｍ_２が生ずる。逆にＭ_１、Ｍ_２を印加するとＭ_Ｚが生ずる。これは図３の構成のジャイロ・モーメント・モータの原理として公知である。
このＭ_１、Ｍ_２は図７の独楽体２にも作用する。従って独楽体１（１１−１）と独楽体２（１１−２）間の摩擦力（摩擦モーメント）を介して、Ｍ_１、Ｍ_２の働く方向（ＣＣＷ方向）に回転力モーメントが働き、独楽体２（１１−２）は逆回転する。すなわち、このＭ_１、Ｍ_２が逆回転力の主役である。
【００１９】
図８の上部被せ独楽体４（１１−４）が下部独楽体１（１１−１）と逆方向に回転する理由は図３の軸芯１４の公転（ＣＣＷ）による皿回し現象によるものである。
【実施例】
【００２０】
図１に本発明にかかわる多連独楽構成の一例として３連独楽を示したが、具体的な実施例を説明する。
最下部の単体独楽１の独楽本体１１−１は、回転時の慣性を大きくするために、金属板を打ち抜いたものであり、独楽本体の手弾き用凸部１２−１は回転時の動バランスが取れるように正４角形の頂点となる９０度の位置に４個設けた。
【００２１】
単体独楽２の独楽本体１１−２は、プラスチック製である。上部単体独楽３の独楽本体１１−３もプラスチック製である。単体独楽２の独楽本体１１−２は、上部単体独楽３の独楽本体１１−３より外径を大きくし、厚みを小さくしている。プラスチック独楽は紙製でもよい。
【００２２】
また、３連独楽のそれぞれ３個の単体独楽が、よく見えるように上部独楽の外径が順次下部独楽の外径より小さくする。概略最下部独楽１の本体１１−１の外径を１００とすれば、単体独楽２、上部単体独楽３の本体外径を６０、３５程度に設定すると見た目のバランスが良い。
【００２３】
また、支持台２０は３連独楽全体を支えるために、適宜の重量が必要であり、本実施例では材質はステンレスである。
また、前記動作原理で説明したごとく球面体１３は、支持台２０の上面の壁面を転がりながら回転するので、図３に示すように壁面の転がりが良くなるように支持台２０の支持台孔２１のとの接触部に支持台孔面取り部２２を設けても良い。
【００２４】
また、前記動作原理で説明したごとく、支持台２０の支持台孔２１は外径φ１．２ｍｍであり、最下部の単体独楽１の軸芯１４はφ１．０ｍｍである。
図７は本発明の２連独楽の実施例を示す縦断面図である。
下部独楽１は、図３の構成と変わるものではないが、下部単体独楽１の軸芯１５が、上部単体独楽２の軸孔１６−２をつき抜ける構成とするものである。
従って、この場合は上下独楽１，２間に適度の間隔が保てるように下部独楽１に接する側に軸孔１６−２を貫通させた円筒軸柱１５−２を設け、下部独楽１に接するようにする。
本構成においても、下部独楽１の独楽本体の手弾き用凸部１２−１を手弾きし、回転駆動力を与えれば、上下独楽１，２が互いに反対方向に回転し、２連回転独楽が実現される。
【００２５】
図９は図１の３連独楽に図８の独楽１１−４を被せた構成で４連独楽となる。隣接する上下独楽が相互に逆回転することはこれまでの説明で自明となる。
【００２６】
図１０は５連独楽の構成である。これは図１の３連独楽の上に、同図の本体独楽２と独楽３をさらに積層した構造である。独楽４は前記独楽２と同様の原理で逆回転し、独楽５は前記独楽３と同じに構成されるから、軸芯に直結して独楽本体１，３と同方向に回転する。
【００２７】
図１０の５連独楽にまた、図１の本体独楽２と独楽３をさらに、積層すれば７連独楽となり、図１０の中心シャフトをさらにそのまま延長し、図８の被せロータ独楽を加えれば６連独楽となる。すなわち、一般に多連ジャイロ・モータ独楽が構成できることになる。
【００２８】
本多連ジャイロ・モータ独楽においての各独楽本体の表面に色々な絵柄をとりつければ、より魅力的な玩具となる。特に、最上部独楽本体表面はよく見えるので、この部分には絵柄を付与することは有効である。
図１３（ａ）〜（ｇ）はその絵柄の実例である。
独楽体の回転により静止絵柄とは違った絵柄となる。
例えば図１３（ａ）の３つ葉は４つ葉の絵になる。
【００２９】
図８も２連独楽の一例であるが、この図８の２連独楽において、軸芯長を単体独楽の径に応じて２０〜５０ｍｍと少し長めに設定すると前記絵柄は回転錯視により独楽１１−４の方向（例えばＣＷ回転とすれば）とは反対方向の回転絵柄（ＣＣＷの回転）になる。図１３（ｂ）〜（ｇ）において実証されており、特に図１３（ｂ）の６角星は５角星にもみえ、図１３（ｄ）の四角絵は３角絵などに変形する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の３連独楽の原理的構成を示す縦断面図である。
【図２】図１における多連独楽を構成する単体独楽ユニット１０の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の動作原理を示す縦断面図である。
【図４】本発明の動作原理を説明するための図である。
【図５】本発明の図２のユニットの支持状態を示す図である。
【図６】本発明の独楽２の実施例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の構成の図５と図６の組合わせであることの説明図である。
【図８】本発明の別構成の多連独楽の実施例を示す上面図および縦断面図である。
【図９】本発明の４連独楽の構成図である。
【図１０】本発明の５連独楽の構成図である。
【図１１】従来の独楽玩具全体の斜視図である。
【図１２】独楽の回転にともなうモーメントの説明図。
【図１３】独楽表面を飾る絵柄ならびに図形。
【符号の説明】
【００３１】
１，２，３，４，５単体独楽
１０独楽ユニット
１１独楽または回転体本体
１２独楽本体の手弾き用凸部
１３球面体
１４軸芯
１５軸芯つらぬき独楽の上下突起部
１６軸芯つらぬき孔部
２０支持台
２１支持台本体
２２支持台孔
２３支持台孔面取り部
３１円筒の内壁
３２円柱状の回転体

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の上下に配置した回転独楽と最下部の独楽を支持する支持台を有する多連独楽において、最下部の独楽は支持台との接触部に球または楕円球の一部よりなる球面形状の接触部を有し、個別の独楽の中心軸を一致させる様に一体化した多連独楽において、各個別の独楽は中心軸にその中心部で固着して構成する１個以上の独楽と、中心軸に対して回転自由となる１個以上の独楽から構成することを特徴とする多連独楽。
【請求項２】
多連独楽を構成する１個の独楽に回転力を与えた場合、各独楽が上下間で互いに回転方向が異なる様に動作するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の多連独楽。
【請求項３】
多連独楽の最下部独楽に回転力を与えた場合、各独楽が上下間で互いに回転方向が異なる様に動作するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の多連独楽。
【請求項４】
多連独楽において、各独楽表面あるいは側面に各種絵柄や各種図形ならびに飾りを取り付けたことを特徴とする請求項２およびに請求項３記載の多連独楽。
【請求項５】
多連独楽の表面あるいは側面につけた絵柄と図形がゆらゆら振動しながらの回転動作による錯視を利用することを特徴とする請求項４記載の多連独楽。

【図１】