多連相互逆回転ジャイロ・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、独楽本体をいくつかの多連独楽形状にし、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により、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独楽を考えた。すなわち、前記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。この構成においては、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、最下部独楽を強く手弾き回転することあるいは指叩きする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することを特徴とする多連独楽が実現できた。
【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独楽を考えた。すなわち、前記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。この構成においては、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、最下部独楽を強く手弾き回転することあるいは指叩きする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することを特徴とする多連独楽が実現できた。
【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。特に手弾き駆動の方向ならびに指叩き位置によって回転方向を変えることのできる新しい多連独楽に関する。
【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15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13を設け、独楽軸芯13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13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13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、手弾きや指叩きだけで回転する、1個あるいは2個更には複数個の回転独楽を積層する新しい独楽である。図1、図2はその一例である。例えば一構成は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12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。下部独楽2の下側の軸芯は独楽2の支持台を兼ねた回転駆動体1の受け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並びに指叩き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、本発明は一種の多連独楽を提供することを最も主要な役目とする。
独楽1の受け台の孔には軸芯13はゆるく差し込まれ、球面体12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に示す様に、本発明の多連独楽は、最下部の支持台20、支持台と回転体1を接触接合する図11のカプラー22、回転体1をつらぬき支持台20にさしこまれる図9の軸芯ボルト23、回転体2、回転体3からなる。ここに、軸芯ボルト23には螺旋溝を全体に施す必要はない。一方回転体2と回転体3は、図5で示す半球12付きの軸芯13で図示の様に結びついている。回転体2は半球部12の上に軸芯13に固着され、回転体3は回転自由の状態で軸芯13の先端に、皿回しの皿の様に被せ配置される。この回転体1全体がこの多連独楽の回転駆動力を生みだす。
【0010】
独楽回転体1は図6に示す様に加工された円板1−1に図7の様な孔あき治具1−2がとりつけられ、更にこの治具図7の上部に図8の孔あき受け台1−3がとりつけられ一体化される。また、前記したように回転体1は図10の支持台20に連結されるように図9の軸芯ボルト23がゆるゆるに挿入され、全体が支えられる。
【0011】
回転体1の素材はそれが回転したときの回転イナーシャーが大きくなるように円板1−1はメタル製が好ましいが、重みのある材質であれば良い。回転体1の柱部1−2はアクリル、上部の孔あき受け台1−3はメタル製の軸芯13の半球部12との接触摩擦を小さく設定したいのでやはりメタル製が好ましい。同じ意味で図11のカップラー22もメタル製が良い。軸芯ボルト23も実施例ではメタルで構成された。最下部の支持台20はプラスチックや木製が重量軽減の点から好ましい。
【0012】
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12の中心軸と独楽本体11の中心軸と一致する様に一体化し、前記一体化した中心軸に一方の側には貫通する軸芯13を設ける。
【0013】
図3は独楽ユニット10を支える様子を示す。
独楽ユニット10を貫通する軸芯13の下側は、回転体1の受け部1−3の孔1−4の孔中にゆるく差し込まれる。図1の上部独楽3は、図12に示されるようにその回転中心部に突起部3−1を有し、下部独楽2の上側の軸芯13に前記上部独楽の中心軸を一致させて被せるように配置される。それは同軸上に軸芯13よりも径を大きくして自由に回転できるように構成される。図12はその様子を示すものでその中心軸には孔3−2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。
【0014】
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。
【0015】
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1から出る軸芯ボルトは支持台孔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独楽1から出る軸芯ボルト23の長さより深くなければならない。
【0016】
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。
【0017】
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は単体独楽2であり、独楽円板11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12は、回転体1の受け台1−3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13先端部中心の軌跡はCCW方向の円運動となる。
【0018】
従って、図1において、独楽2の軸芯先端に図示のような独楽3があれば、その中心軸上の孔径3−2を軸芯より大きく設定していれば、軸芯13の皿回しの原理で独楽3は独楽1とは逆方向の回転をすることになる。
但し、独楽3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。
【0019】
図1の独楽回転体1(1−1)を手弾き回転した場合、独楽体2(10−1)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(1−1)が手弾き回転されると、回転体1はがたがた振動しながら回転する。これは軸芯ボルト径が支持台孔21にゆるゆるに挿入されているからである。従って、独楽ユニット10−1の軸芯13は自転(CW回転)すると共に逆方向回転の公転(CCW)が伴う。図14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MZを与えると、図示のM1、M2が生ずる。逆にM1、M2を印加するとMZ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M1、M2は図2の独楽体2にも作用する。従って独楽体1(1−1)と独楽体2の半球部12間の摩擦力(摩擦モーメント)を介して、M1、M2の働く方向(CCW方向)に回転力モーメントが働き、独楽体2(10−1)は逆回転する。すなわち、このM1、M2が逆回転力の主役である。
【0020】
図1の上部被せ独楽体3すなわち図12(a)が下部独楽体2と逆方向に回転する理由は図3の軸芯13の公転(CCW)による皿回し現象によるものである。
【実施例】
【0021】
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1−1は、回転時の慣性を大きくするために、金属板を円板状に加工したものである。
単体独楽2の独楽本体10−1は、薄メタル板である。プラスチック製でもよい。上部単体独楽3もプラスチック製である。単体独楽2の独楽本体10−1は、上部単体独楽3より外径を大きくしている。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分厚いプラスチックである。
また、前記動作原理で説明したごとく球面体12は、受け台1−3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受け台1−3の受け台孔1−4との接触部に支持台孔面取り部1−5を設けても良い。
【0024】
また、前記動作原理で説明したごとく、受け台1−3の孔1−4は外径φ1.2mmであり、単体独楽2の軸芯13はφ1.0mmである。
図12(a)は独楽3の具体例であるが、同図(b)、(c)の様に円筒形状や曲げ板形状にしてもおもしろい。独楽2も図13(a)、(b)の様にも構成できる。
【0025】
図1の構成を3連独楽としてその実施例を説明したが、2連独楽として楽しむことが出来る。すなわち、図1の3連独楽では、独楽回転体1を手弾き回転させて図3の独楽2の本体10−1に図14のモーメントM1、M2を生じさせる独楽構成法であった。しかし、独楽2の図3の動きを実現するには独楽回転体1の2箇所を指で叩いても図14のモーメントM1、M2を入力させることができる。従って、この様な独楽構成としても良く、この場合は独楽2と独楽3の逆回転の2連独楽となる。
尚、この様なM1、M2の生成指叩き駆動ではM1からM2形成の指叩きとM2からM1形成への指叩きでは独楽2の回転方向は逆であることは、ジャイロ・モーメント・モータの原理として知られている。すなわち、指叩き方の順序やその位置により回転方向のことなる相互逆回転2連独楽が実現できる。
【0026】
図16は2連相互逆回転ジャイロ・モータ独楽の他の実施例である。図1で示した3連独楽の回転体1で上部受け台1−3をとり去り、更に回転体2、3がとりはらわれ、代りに図17(a)や(b)の棒状回転体4−1が図16のように挿入された構成である。この場合も独楽回転体1を手弾き回転させるか、回転本体1−1を指叩きして図14のモーメントM1、M2を入力すれば図16の回転体4は回転する。その原理は前記図4で述べた回転体32の自転、公転の壁面のころがり回転によるものである。
【0027】
尚、指叩き入力は一個所だけをパルス的印加するだけでもよい。回転方向は回転体4の初期状態により一定ではないが、単純な指叩きだけで自転・公転の回転独楽現象が得られることは興味深い。図17(b)は同図(a)に回転バランスのための外部付加体4−2を有するものである。この外部付加体4−2の絵柄の回転時の錯視現象も利用すると更に興味ある独楽となる。
【0028】
図18は前記[0027]の指叩き入力位置を回転本体1−1上に定めるのではなく、前記回転体の変位拡大突起部1−2の側面部に設ける場合の図16の変形独楽構成である。この場合、図16のカプラー22はとりのぞかれてよい。即ち、突起部1−2は回転本体1−1の中央部円形くぼみに少しゆるくさしこまれ、それらは軸芯ボルト23でゆるく結合された状態である。従って、突起部1−2の側面部を指叩きすることは、図16の回転本体1−1の上面垂直方向に指叩きした場合と同じように回転体4にモーメントが働くことであるから、前記[0027]の場合と同じように回転体4は自転・公転の回転独楽現象を呈することになる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【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における独楽2を構成するユニット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を構成する半球付き軸芯の詳細図である。
【図6】独楽回転体1の本体の構造図である。
【図7】本発明の独楽回転体1を構成する要素図、テコの原理による先端振巾の変位拡大機能を有する。
【図8】前記回転体1の上部受け台図である。
【図9】回転体1と支持台を結びつける軸芯ボルトである。
【図10】最下部支持台の詳細図である。
【図11】回転体1と支持台間に挿入されるカプラーである。
【図12】独楽回転体3の詳細(a)とその他の構成例(b)、(c)である。
【図13】前記図3の独楽回転体のその他の構成例(a)、(b)である。
【図14】独楽の回転にともなうモーメントの説明図。
【図15】従来の独楽玩具の斜視図である。
【図16】多連ジャイロ・モータ独楽の他の実施例。
【図17】回転体の構造図である。
【図18】前記図16の指叩き動作独楽の他の実施例。
【符号の説明】
【0030】
1,2,3,4 単体独楽
1−1 独楽回転体1の本体円板
1−2 回転体1の突起部としての変位拡大機構部
1−3 回転体の半球付き軸芯の受け部
1−4 前記1−3の孔部
1−5 前記1−3の受け部孔面取り部
1−6 前記1−1の孔部
1−7 前記1−2を挿入接合のための前記1−1のくぼみ部
3−1 回転体3の突起部
3−2 前記3−1の突起部の孔部
3−3 回転体3の他の実施例
4−1 回転体4の本体メタル部
4−2 回転バランスのための付加体
10 独楽ユニット
11 独楽回転体の本体
12 球面体
13 軸芯
20 支持台本体
21 支持台孔部
22 カプラー
22−1カプラー孔部
22−2カプラー上面リング状突起
23 支持部の軸芯ボルト
23−1軸心ボルトの頭部
23−2軸芯ボルトの胴
31 円筒の内壁
32 円柱状の回転体
【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。特に手弾き駆動の方向ならびに指叩き位置によって回転方向を変えることのできる新しい多連独楽に関する。
【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15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13を設け、独楽軸芯13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13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13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、手弾きや指叩きだけで回転する、1個あるいは2個更には複数個の回転独楽を積層する新しい独楽である。図1、図2はその一例である。例えば一構成は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12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。下部独楽2の下側の軸芯は独楽2の支持台を兼ねた回転駆動体1の受け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並びに指叩き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、本発明は一種の多連独楽を提供することを最も主要な役目とする。
独楽1の受け台の孔には軸芯13はゆるく差し込まれ、球面体12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に示す様に、本発明の多連独楽は、最下部の支持台20、支持台と回転体1を接触接合する図11のカプラー22、回転体1をつらぬき支持台20にさしこまれる図9の軸芯ボルト23、回転体2、回転体3からなる。ここに、軸芯ボルト23には螺旋溝を全体に施す必要はない。一方回転体2と回転体3は、図5で示す半球12付きの軸芯13で図示の様に結びついている。回転体2は半球部12の上に軸芯13に固着され、回転体3は回転自由の状態で軸芯13の先端に、皿回しの皿の様に被せ配置される。この回転体1全体がこの多連独楽の回転駆動力を生みだす。
【0010】
独楽回転体1は図6に示す様に加工された円板1−1に図7の様な孔あき治具1−2がとりつけられ、更にこの治具図7の上部に図8の孔あき受け台1−3がとりつけられ一体化される。また、前記したように回転体1は図10の支持台20に連結されるように図9の軸芯ボルト23がゆるゆるに挿入され、全体が支えられる。
【0011】
回転体1の素材はそれが回転したときの回転イナーシャーが大きくなるように円板1−1はメタル製が好ましいが、重みのある材質であれば良い。回転体1の柱部1−2はアクリル、上部の孔あき受け台1−3はメタル製の軸芯13の半球部12との接触摩擦を小さく設定したいのでやはりメタル製が好ましい。同じ意味で図11のカップラー22もメタル製が良い。軸芯ボルト23も実施例ではメタルで構成された。最下部の支持台20はプラスチックや木製が重量軽減の点から好ましい。
【0012】
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12の中心軸と独楽本体11の中心軸と一致する様に一体化し、前記一体化した中心軸に一方の側には貫通する軸芯13を設ける。
【0013】
図3は独楽ユニット10を支える様子を示す。
独楽ユニット10を貫通する軸芯13の下側は、回転体1の受け部1−3の孔1−4の孔中にゆるく差し込まれる。図1の上部独楽3は、図12に示されるようにその回転中心部に突起部3−1を有し、下部独楽2の上側の軸芯13に前記上部独楽の中心軸を一致させて被せるように配置される。それは同軸上に軸芯13よりも径を大きくして自由に回転できるように構成される。図12はその様子を示すものでその中心軸には孔3−2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。
【0014】
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。
【0015】
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1から出る軸芯ボルトは支持台孔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独楽1から出る軸芯ボルト23の長さより深くなければならない。
【0016】
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。
【0017】
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は単体独楽2であり、独楽円板11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12は、回転体1の受け台1−3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13先端部中心の軌跡はCCW方向の円運動となる。
【0018】
従って、図1において、独楽2の軸芯先端に図示のような独楽3があれば、その中心軸上の孔径3−2を軸芯より大きく設定していれば、軸芯13の皿回しの原理で独楽3は独楽1とは逆方向の回転をすることになる。
但し、独楽3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。
【0019】
図1の独楽回転体1(1−1)を手弾き回転した場合、独楽体2(10−1)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(1−1)が手弾き回転されると、回転体1はがたがた振動しながら回転する。これは軸芯ボルト径が支持台孔21にゆるゆるに挿入されているからである。従って、独楽ユニット10−1の軸芯13は自転(CW回転)すると共に逆方向回転の公転(CCW)が伴う。図14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MZを与えると、図示のM1、M2が生ずる。逆にM1、M2を印加するとMZ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M1、M2は図2の独楽体2にも作用する。従って独楽体1(1−1)と独楽体2の半球部12間の摩擦力(摩擦モーメント)を介して、M1、M2の働く方向(CCW方向)に回転力モーメントが働き、独楽体2(10−1)は逆回転する。すなわち、このM1、M2が逆回転力の主役である。
【0020】
図1の上部被せ独楽体3すなわち図12(a)が下部独楽体2と逆方向に回転する理由は図3の軸芯13の公転(CCW)による皿回し現象によるものである。
【実施例】
【0021】
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1−1は、回転時の慣性を大きくするために、金属板を円板状に加工したものである。
単体独楽2の独楽本体10−1は、薄メタル板である。プラスチック製でもよい。上部単体独楽3もプラスチック製である。単体独楽2の独楽本体10−1は、上部単体独楽3より外径を大きくしている。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分厚いプラスチックである。
また、前記動作原理で説明したごとく球面体12は、受け台1−3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受け台1−3の受け台孔1−4との接触部に支持台孔面取り部1−5を設けても良い。
【0024】
また、前記動作原理で説明したごとく、受け台1−3の孔1−4は外径φ1.2mmであり、単体独楽2の軸芯13はφ1.0mmである。
図12(a)は独楽3の具体例であるが、同図(b)、(c)の様に円筒形状や曲げ板形状にしてもおもしろい。独楽2も図13(a)、(b)の様にも構成できる。
【0025】
図1の構成を3連独楽としてその実施例を説明したが、2連独楽として楽しむことが出来る。すなわち、図1の3連独楽では、独楽回転体1を手弾き回転させて図3の独楽2の本体10−1に図14のモーメントM1、M2を生じさせる独楽構成法であった。しかし、独楽2の図3の動きを実現するには独楽回転体1の2箇所を指で叩いても図14のモーメントM1、M2を入力させることができる。従って、この様な独楽構成としても良く、この場合は独楽2と独楽3の逆回転の2連独楽となる。
尚、この様なM1、M2の生成指叩き駆動ではM1からM2形成の指叩きとM2からM1形成への指叩きでは独楽2の回転方向は逆であることは、ジャイロ・モーメント・モータの原理として知られている。すなわち、指叩き方の順序やその位置により回転方向のことなる相互逆回転2連独楽が実現できる。
【0026】
図16は2連相互逆回転ジャイロ・モータ独楽の他の実施例である。図1で示した3連独楽の回転体1で上部受け台1−3をとり去り、更に回転体2、3がとりはらわれ、代りに図17(a)や(b)の棒状回転体4−1が図16のように挿入された構成である。この場合も独楽回転体1を手弾き回転させるか、回転本体1−1を指叩きして図14のモーメントM1、M2を入力すれば図16の回転体4は回転する。その原理は前記図4で述べた回転体32の自転、公転の壁面のころがり回転によるものである。
【0027】
尚、指叩き入力は一個所だけをパルス的印加するだけでもよい。回転方向は回転体4の初期状態により一定ではないが、単純な指叩きだけで自転・公転の回転独楽現象が得られることは興味深い。図17(b)は同図(a)に回転バランスのための外部付加体4−2を有するものである。この外部付加体4−2の絵柄の回転時の錯視現象も利用すると更に興味ある独楽となる。
【0028】
図18は前記[0027]の指叩き入力位置を回転本体1−1上に定めるのではなく、前記回転体の変位拡大突起部1−2の側面部に設ける場合の図16の変形独楽構成である。この場合、図16のカプラー22はとりのぞかれてよい。即ち、突起部1−2は回転本体1−1の中央部円形くぼみに少しゆるくさしこまれ、それらは軸芯ボルト23でゆるく結合された状態である。従って、突起部1−2の側面部を指叩きすることは、図16の回転本体1−1の上面垂直方向に指叩きした場合と同じように回転体4にモーメントが働くことであるから、前記[0027]の場合と同じように回転体4は自転・公転の回転独楽現象を呈することになる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【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における独楽2を構成するユニット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を構成する半球付き軸芯の詳細図である。
【図6】独楽回転体1の本体の構造図である。
【図7】本発明の独楽回転体1を構成する要素図、テコの原理による先端振巾の変位拡大機能を有する。
【図8】前記回転体1の上部受け台図である。
【図9】回転体1と支持台を結びつける軸芯ボルトである。
【図10】最下部支持台の詳細図である。
【図11】回転体1と支持台間に挿入されるカプラーである。
【図12】独楽回転体3の詳細(a)とその他の構成例(b)、(c)である。
【図13】前記図3の独楽回転体のその他の構成例(a)、(b)である。
【図14】独楽の回転にともなうモーメントの説明図。
【図15】従来の独楽玩具の斜視図である。
【図16】多連ジャイロ・モータ独楽の他の実施例。
【図17】回転体の構造図である。
【図18】前記図16の指叩き動作独楽の他の実施例。
【符号の説明】
【0030】
1,2,3,4 単体独楽
1−1 独楽回転体1の本体円板
1−2 回転体1の突起部としての変位拡大機構部
1−3 回転体の半球付き軸芯の受け部
1−4 前記1−3の孔部
1−5 前記1−3の受け部孔面取り部
1−6 前記1−1の孔部
1−7 前記1−2を挿入接合のための前記1−1のくぼみ部
3−1 回転体3の突起部
3−2 前記3−1の突起部の孔部
3−3 回転体3の他の実施例
4−1 回転体4の本体メタル部
4−2 回転バランスのための付加体
10 独楽ユニット
11 独楽回転体の本体
12 球面体
13 軸芯
20 支持台本体
21 支持台孔部
22 カプラー
22−1カプラー孔部
22−2カプラー上面リング状突起
23 支持部の軸芯ボルト
23−1軸心ボルトの頭部
23−2軸芯ボルトの胴
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とを有する多連独楽において、最下部独楽のみを連結するため孔の空いた支持台と、回転体上面に変位拡大機構を目的に構築した突起部と、その上部には第2の独楽を支えるため孔の空いた受け部とが設けられ、下面中央には、軸芯ボルトの頭部は引っかかり、かつ、下方へ貫通できる軸芯ボルト胴径よりやや大きめの孔が設けられた最下部独楽とが、支持台と同等径の貫通孔と連結部片面の孔周縁辺に円環状の突起部が構成されたカプラーを介して軸芯ボルトにより連結され、支持台と最下部独楽がゆるゆるに自由度を持ち固着しない構造で連結支持するように構成されたことを特徴とする多連独楽。
【請求項2】
多連独楽において最下部独楽の受け部は、第2の独楽中心部に設けた球、或いは、楕円球の面の一部を貫通した軸芯を保持、かつ、自由回転を可能とし、それぞれの独楽の中心軸を一致させる様に一体化したことを特徴とする請求項1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・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、最下部独楽に回転力を与えるのではなくその独楽の回転体の少なくとも1点に指叩きなどでモーメントを加えて動作させる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】
多連独楽において、最下部独楽回転体円周部のほぼ直交する2点を、交互に指叩きなどでモーメントを加え、所望する回転方向を得るようにしたことを特徴とする請求項4記載の多連独楽。
【請求項6】
前記変位拡大機構の受け部に対応した一端が球形に加工された棒状回転体を挿入し、自由回転できる構造にして、その最下部の独楽を手弾き回転させるか、指叩きしてその独楽にモーメントを加えることにより前記棒状回転体を回転させることを特徴とする請求項1記載の多連独楽。
【請求項7】
請求項6において、最下部独楽回転体部を指叩きするのではなく前記変位拡大機構の突起部側面を指叩きして、その突起部にモーメントを加えることにより前記棒状回転体を回転させることを特徴とする多連独楽。
【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とを有する多連独楽において、最下部独楽のみを連結するため孔の空いた支持台と、回転体上面に変位拡大機構を目的に構築した突起部と、その上部には第2の独楽を支えるため孔の空いた受け部とが設けられ、下面中央には、軸芯ボルトの頭部は引っかかり、かつ、下方へ貫通できる軸芯ボルト胴径よりやや大きめの孔が設けられた最下部独楽とが、支持台と同等径の貫通孔と連結部片面の孔周縁辺に円環状の突起部が構成されたカプラーを介して軸芯ボルトにより連結され、支持台と最下部独楽がゆるゆるに自由度を持ち固着しない構造で連結支持するように構成されたことを特徴とする多連独楽。
【請求項2】
多連独楽において最下部独楽の受け部は、第2の独楽中心部に設けた球、或いは、楕円球の面の一部を貫通した軸芯を保持、かつ、自由回転を可能とし、それぞれの独楽の中心軸を一致させる様に一体化したことを特徴とする請求項1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・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、最下部独楽に回転力を与えるのではなくその独楽の回転体の少なくとも1点に指叩きなどでモーメントを加えて動作させる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】
多連独楽において、最下部独楽回転体円周部のほぼ直交する2点を、交互に指叩きなどでモーメントを加え、所望する回転方向を得るようにしたことを特徴とする請求項4記載の多連独楽。
【請求項6】
前記変位拡大機構の受け部に対応した一端が球形に加工された棒状回転体を挿入し、自由回転できる構造にして、その最下部の独楽を手弾き回転させるか、指叩きしてその独楽にモーメントを加えることにより前記棒状回転体を回転させることを特徴とする請求項1記載の多連独楽。
【請求項7】
請求項6において、最下部独楽回転体部を指叩きするのではなく前記変位拡大機構の突起部側面を指叩きして、その突起部にモーメントを加えることにより前記棒状回転体を回転させることを特徴とする多連独楽。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公開番号】特開2011−414(P2011−414A)
【公開日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−164236(P2009−164236)
【出願日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【出願人】(591171057)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【出願人】(591171057)
【Fターム(参考)】
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