展開構造体
【課題】複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく展開構造体全体を容易に展開することができる展開構造体を提供する。
【解決手段】節で接合された８個の棒状部材を有する８位節構造体を複数個組み合わせて構成された展開構造体であって、８位節構造体は、４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節の第１ユニット１１０と、４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節の第２ユニット１２０とを有し、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは、前記剛節された剛節部分で滑節され、さらに、隣り合う８位節構造体１０Ａ，１０Ｂにおいて、一方の８位節構造体１０Ａの棒状部材の他端部と他方の８位節構造体１０Ｂの棒状部材の他端部とが滑節されている。
【解決手段】節で接合された８個の棒状部材を有する８位節構造体を複数個組み合わせて構成された展開構造体であって、８位節構造体は、４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節の第１ユニット１１０と、４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節の第２ユニット１２０とを有し、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは、前記剛節された剛節部分で滑節され、さらに、隣り合う８位節構造体１０Ａ，１０Ｂにおいて、一方の８位節構造体１０Ａの棒状部材の他端部と他方の８位節構造体１０Ｂの棒状部材の他端部とが滑節されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展開機構を有する展開構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、展開機構を有する展開構造体が数多く提案されている。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、収納された状態で人工衛星に搭載され、宇宙空間で展開する宇宙用展開構造体が開示されている。
【０００３】
特許文献１に係る従来の展開構造体は、宇宙空間で展開するアンテナや太陽電池ユニットに利用されるものであり、正六角形状の第１パネルと、当該第１パネルの六辺に設置された三角形状の６つの第２パネルと、第２パネル同士の間を埋めるように設置された複数の第３のパネルとからなる。また、第１パネル、第２パネル及び第３パネルは、展開時には全体として正六角形となるように構成され、互いのパネル同士の連結部分には、収納時にパネルが折畳めるようにヒンジが設けられている。
【０００４】
特許文献１に係る従来の展開構造体は、この構成により、収納時には略六角柱形状とすることができ、展開時には各パネルを放射状に展開して各正六角形に展開することができる。これにより、収納時の体積をできるだけ小さくすることができるとともに、展開時の強度を高めることができる。
【０００５】
また、特許文献２に係る展開構造体は、人工衛星に搭載されるパラボラアンテナに利用されるものであり、リンク部材を矩形状にリンク結合した四辺リンクを折畳み自在に放射状に組み合わされた展開トラスと、隣接する展開トラスの四辺リンクの外側のリンク部材間において対角線上で交差するように張設されたワイヤ部材とを備える。ワイヤ部材の両端は回動部材を介してリンク部材のモジュール結合ヒンジとリンク結合されている。ワイヤ部材にはワイヤ部材位置規制用のロッド部材が設けられており、ロッド部材は、その一端がリンク部材のモジュール結合ヒンジに設けられ、他端がワイヤ部材の交差点から延出するように設けられている。
【０００６】
特許文献２に係る従来の展開構造体は、この構成により、四辺リンクが折畳んだ状態では、ワイヤ部材は、ロッド部材によって四辺リンクの外側のリンク部材の一方端に位置規制されることによって保護される。また、四辺リンクが展開した状態では、ワイヤ部材は四辺リンクに架張されるので、リンク部材間の堅牢化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１０８１９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２３３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１及び特許文献２に開示された従来の展開構造体においては、当該展開構造体を展開させるためには、展開構造体を構成する個々の部材をそれぞれ作動させる必要がある。
【０００９】
このために、展開構造体を展開する際に、動力源として、複数のアクチュエータなどを利用しなければならなかったり、あるいは、ワイヤなどを用いた複雑な装置を利用しなければならなかったりと、複数の動力源又は複雑な動力源が必要であるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するものであり、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく展開構造体全体を容易に展開することができる展開構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る展開構造体の一形態は、節で接合されたＸ本の棒状部材を有するＸ位節構造体を複数個組み合わせて構成された展開構造体であって、前記Ｘ位節構造体は、ｍ本の棒状部材の一端部が剛節されたｍ位節の第１ユニットと、ｎ本の棒状部材の一端部が剛節されたｎ位節の第２ユニットとを有し、前記第１ユニットと前記第２ユニットとは滑節され、隣り合う前記Ｘ位節構造体において、一方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部とが滑節されたものである。ここで、ｎとｍは３以上の自然数であり、Ｘは、ｎ＋ｍ以上の自然数である。
【００１２】
この構成により、任意のＸ位節構造体に対して局所的に回転作用を与えるだけで、その回転作用が与えられたＸ位節構造体から全てのＸ位節構造体に回転作用を伝播させて、展開構造体全体を作動させることができる。
【００１３】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記隣り合うＸ位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された滑節部分は、一方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分と、一方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分とからなることが好ましい。
【００１４】
この構成により、複雑な構成とすることなく、展開構造体を容易に展開することができる。
【００１５】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、ｍ＝ｎ＝４、Ｘ＝８であり、隣り合う８位節構造体において、一方の前記８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されているとともに、前記一方の８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、前記他方の８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されていることが好ましい。
【００１６】
この構成により、８本の棒状部材を有する８位節構造体によって、展開構造体を容易に展開することができる。
【００１７】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記第１ユニットと前記第２ユニットとが滑節された節点部は、前記棒状部材同士が干渉しないように、棒状部材干渉回避部材によって構成されていることが好ましい。
【００１８】
この構成により、棒状部材同士の干渉を回避することができるので、展開構造体を可能な限り小さく折畳むことができる。
【００１９】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記棒状部材干渉回避部材は、さらに、Ｘ層に積層されたＸ個の回転部品を有しており、Ｘ本の前記棒状部材はそれぞれＸ個の前記回転部品に固定されていることが好ましい。
【００２０】
この構成により、棒状部材を異なる層に配置することができるので、棒状部材同士の干渉を回避することができ、展開構造体を可能な限り小さく折畳むことができる。
【００２１】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの前記棒状部材の長さが全て同じ長さであることが好ましい。
【００２２】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記Ｘ位節構造体がｐ行ｑ列のマトリクス状に配置されていることが好ましい。ここで、ｐ，ｑは２以上の自然数である。
【００２３】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記棒状部材の前記一端部の高さ方向の位置と当該棒状部材の前記他端部の高さ方向の位置とが異なっていることが好ましい。
【００２４】
これにより、展開構造体をＸ軸方向及びＹ軸方向のみならずＺ軸方向にも展開させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る太陽電池ユニットの一形態は、上記の本発明に係る展開構造体と、前記展開構造体に設置された太陽電池パネルとを備えたものである。
【００２６】
また、本発明に係る折畳み用テント構造体の一形態は、上記の本発明に係る展開構造体と、前記展開構造体に滑節され、前記展開構造体を支持するテント支柱とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る展開構造体によれば、任意のＸ位節構造体に対して局所的に回転作用を与えるだけで、その回転作用が与えられたＸ位節構造体から全てのＸ位節構造体に回転作用を伝播させて展開構造体全体を作動させることができる。これにより、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、展開構造体全体を容易に展開又は折畳むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る展開構造体におけるＸ位節構造体をモデル化して表したＸ位節構造体の平面図である。
【図２】図２は、本発明に係る展開構造体をモデル化して表した展開構造体の平面図である。
【図３】図３は、図２に示す破線部分Ａを拡大して示した本発明の展開構造体の一部拡大平面図である。
【図４】図４は、本発明に係る展開構造体が展開する様子を表した展開構造体の平面図である。
【図５】図５は、図４の各図に示す破線部分Ｂを拡大して示した、本発明に係る展開構造体が展開する様子を表した展開構造体の一部拡大平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係る展開構造体の平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に係るＸ位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットを構成する棒状部材の概観斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係る展開構造体において、隣り合う８位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された部分である滑節部の拡大側面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係る展開構造体の節点部を構成する棒状部材干渉回避部材の分解斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル１に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル２に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル４に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル６に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る展開構造体をモデル化して表した展開構造体の平面図及び当該展開構造体における棒状部材の層レベルを示した図である。
【図１５】図１５は、展開構造体の折畳み時と展開時における８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットの棒状部材の層レベルを示した模式図である。
【図１６】図１６は、図１５に対応する展開構造体の折畳み時と最大展開時における８位節構造体の各レベルにおける回転部品の平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例に係る展開構造体が最も折畳まれた時における展開構造体の一部拡大図である。
【図１８】図１８は、本発明の変形例２に係る展開構造体の一部を示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の変形例６に係る展開構造体の平面図及び断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の変形例７に係る展開構造体の棒状部材干渉回避部材における回転部材の平面図である。
【図２１】図２１は、適用例１に係る太陽電池ユニットに用いられる展開構造体の平面図である。
【図２２】図２２は、適用例１に係る太陽電池ユニットに用いられる展開構造体の各セルが展開する様子を表した図である。
【図２３】図２３は、適用例２に係るテント構造体の平面図及び側面図である。
【図２４】図２４は、適用例２に係るテント構造体が展開する様子を表した図である。
【図２５】図２５は、適用例２に係るテントの側面図である。
【図２６】図２６は、適用例２に係る折畳み用テント構造体を折畳んだ状態を示す図である。
【図２７】図２７は、適用例３に係るアンテナ構造体の外観斜視図である。
【図２８】図２８は、球状の骨組構造からなる展開構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る展開構造体の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明に係る展開構造体は、以下の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３０】
まず、本発明に係る展開構造体の動作原理について、本発明に係る展開構造体をモデル化して説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る展開構造体におけるＸ位節構造体をモデル化して表したＸ位節構造体の平面図である。図１（ａ）は、展開構造体を構成する１つのＸ位節構造体を示した平面図であり、図１（ｂ）は、当該Ｘ位節構造体を構成する第１ユニットを示した平面図であり、図１（ｃ）は、当該Ｘ位節構造体を構成する第２ユニットを示した平面図である。なお、図１（ａ）中の矢印Ｒ，Ｌは、Ｘ位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットが回転する回転方向を示しており、矢印Ｒは時計回り方向、矢印Ｌは反時計回り方向を示している。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、本発明に係る展開構造体１の構成単位であるＸ位節構造体１０は、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とで構成されている。このＸ位節構造体１０を第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とに分解すると、図１（ｂ）及び図１（ｃ）で示すように分解することができる。
【００３３】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０は、複数本の棒状部材の一端部同士が剛節されて構成されたものである。ここで、ｍ本の棒状部材で構成されるユニットをｍ位節と称し、ｍ位節のユニットを第１ユニットと称す。同様に、ｎ本の棒状部材で構成されるユニットをｎ位節と称し、ｎ位節のユニットを第２ユニットと称す。なお、ｍとｎは、それぞれ３以上の自然数である。また、Ｘ位節構造体１０を構成する棒状部材、すなわち、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０を構成する各棒状部材は、例えば、はり部材で構成されており、長軸方向の長さが幅方向の長さよりも大きい部材のことを意味する。また、棒状部材の断面形状は、本実施形態では矩形状とするが、棒状部材の断面形状はこれに限定されない。例えば、棒状部材の断面形状を円形状や楕円形状としてもよい。
【００３４】
本実施形態においては、第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０は、いずれも４本の棒状部材で構成された４位節（ｍ＝ｎ＝４）である。従って、図１（ｂ）に示すように、第１ユニット１１０は、４本の棒状部材１１１，１１２，１１３，１１４で構成されており、その一端部同士が節点１１５において接続されている。第１ユニット１１０の節点１１５は剛節であり、４本の棒状部材１１１，１１２，１１３，１１４は、平面視したときに常に十字状になるように配置され、その一端部同士が、直接に又は回転部品等の連結部材によって固定されている。同様に、図１（ｃ）に示すように、第２ユニット１２０も４本の棒状部材１２１、１２２，１２３，１２４で構成されており、その一端部同士が節点１２５において接続されている。第２ユニット１２０の節点１２５も剛節であり、平面視したときに、４本の棒状部材１２１，１２２，１２３，１２４は、常に十字状になるように、その一端部同士が、直接に又は回転部品等の連結部材によって固定されている。なお、これら第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とが連結部品によって連結された具体的な構成については実施例において後述する。
【００３５】
図１（ｂ）に示す第１ユニット１１０と図１（ｃ）に示す第２ユニット１２０とは、お互いの剛節された剛節部分である節点１１５，１２５同士を一致させるようにして、すなわち、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは共通の中心軸を有するようにして、互いに組み合わされている。これにより、図１（ａ）に示すようなＸ位節構造体１０が構成される。Ｘ位節構造体１０において、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは滑節状態で組み合わされている。ここで、滑節とは、２つの部材が共通の節点で互いに回転自在に接合された部分のことである。すなわち、滑節では、理想的には回転剛性（回転抵抗）が０である。
【００３６】
具体的には、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは、共通の節点１１５，１２５で接合された状態であって相互に回転可能な状態となるように連結されている。これにより、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは、当該Ｘ位節構造体１０においては互いに規制されることなく作動（回転）することができる。なお、これら第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とが連結部品によって連結された具体的な構成については実施例において後述する。
【００３７】
ここで、Ｘ位節構造体１０とは、Ｘ本の棒状部材が節で接合されて構成されることを意味し、「Ｘ」は、ｍ位節の第１ユニット１１０の「ｍ」とｎ位節の第２ユニット１２０の「ｎ」によって、Ｘ＝ｍ＋ｎで定義される。なお、ｍとｎがそれぞれ３以上の自然数であるので、Ｘは６以上の自然数となる。
【００３８】
本実施形態では、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０はいずれも４本の棒状部材で構成された４位節（ｍ＝ｎ＝４）であるので、本実施形態に係るＸ位節構造体１０は８位節構造体である。
【００３９】
次に、本発明に係る展開構造体１について、図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る展開構造体１をモデル化して表した展開構造体１の平面図である。なお、図２は、展開途中の展開構造体１の状態を示したものである。
【００４０】
図２に示すように、本発明に係る展開構造体１は、図１（ａ）に示すＸ位節構造体１０が複数個組み合わされて構成されたものである。例えば、展開構造体１を平面視したときに、展開構造体１は、複数個のＸ位節構造体１０をｐ行ｑ列（ｐ×ｑ）のマトリクス状に周期的に配置して構成することができる。ここで、ｐとｑは、それぞれ２以上の自然数である。
【００４１】
本実施形態においては、図２に示すように、Ｘ位節構造体１０としては８位節構造体を用い、この８位節構造体を５×５のマトリクス状に配置して展開構造体１を構成している。但し、図２に示す最外周に位置する８位節構造体は、正しくは８位節構造体ではなく、他の８位節構造体の棒状部材に連結できないような棒状部材については、その記載を省略した構成となっている。すなわち、図２に示す展開構造体１は、最大展開時において隣り合う棒状部材同士で矩形状に囲まれる領域を１セルとしたときに、４×４セルの構造である。
【００４２】
本実施形態に係る展開構造体１は、図２に示すように、互いに隣り合うＸ位節構造体１０の棒状部材同士が滑節連結されて構成されている。すなわち、隣り合うＸ位節構造体１０は、一方のＸ位節構造体１０の棒状部材と、他方のＸ位節構造体の棒状部材とが滑節連結されて構成されている。
【００４３】
隣り合うＸ位節構造体１０の連結部分について、図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、図２に示す破線部分Ａを拡大して示した本発明の展開構造体の一部拡大平面図である。なお、図３に示される矢印Ｒ，Ｌは、Ｘ位節構造体１０の回転方向を示しており、矢印Ｒは時計回り方向、矢印Ｌは反時計回り方向を示している。
【００４４】
図３に示すように、隣り合う２つのＸ位節構造体はいずれも８位節構造体であり、一方を第１の８位節構造体１０Ａと称し、他方を第２の８位節構造体１０Ｂと称す。
【００４５】
図３の左側に示される第１の８位節構造体１０Ａは、図１で説明したＸ位節構造体１０と同じように、同じ長さの４本の棒状部材１１１Ａ，１１２Ａ，１１３Ａ，１１４Ａの一端部同士が剛節された４位節である第１ユニット１１０Ａと、同様に同じ長さの４本の棒状部材１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４Ａの一端部同士が剛節された４位節である第２ユニット１２０Ａとからなる。第１ユニット１１０Ａ及び第２ユニット１２０Ａもそれぞれは、平面視したときに４本の棒状部材が常に十字状になるように配置されて固定されたものである。また、第１ユニット１１０Ａと第２ユニット１２０Ａとは、第１ユニット１１０Ａの節点１１５Ａと第２ユニット１２０Ａの節点１２５Ａとで滑節連結されている。
【００４６】
また、図３の右側に示される第２の８位節構造体１０Ｂも第１の８位節構造体１０Ａと同様の構成をしており、第２の８位節構造体１０Ｂは、同じ長さの４本の棒状部材１１１Ｂ，１１２Ｂ，１１３Ｂ，１１４Ｂの一端部同士が剛節された４位節である第１ユニット１１０Ｂと、同様に同じ長さの４本の棒状部材１２１Ｂ，１２２Ｂ，１２３Ｂ，１２４Ｂの一端部同士が剛節された４位節である第２ユニット１２０Ｂとからなる。第１ユニット１１０Ｂ及び第２ユニット１２０Ｂのそれぞれは、平面視したときに４本の棒状部材が常に十字状になるように配置されて固定されたものである。また、第１ユニット１１０Ｂと第２ユニット１２０Ｂとは、第１ユニット１１０Ｂの節点１１５Ｂと第２ユニット１２０Ｂの節点１２５Ｂとで滑節連結されている。
【００４７】
さらに、このように構成された隣り合う第１の８位節構造体１０Ａと第２の８位節構造体１０Ｂとは、一方の８位節構造体の棒状部材の他端部と他方の８位節構造体の棒状部材の他端部とが滑節連結されている。具体的には、図３に示すように、第１の８位節構造体１０Ａにおける第１ユニット１１０Ａの棒状部材１１４Ａの他端部１１６Ａ（節点１１５Ａとは反対側の端部）は、第２の８位節構造体１０Ｂにおける第２ユニット１２０Ｂの棒状部材１２３Ｂの他端部１２６Ｂ（節点１２５Ｂとは反対側の端部）とで滑節連結されている。また、第１の８位節構造体１０Ａにおける第２ユニット１２０Ａの棒状部材１２１Ａの他端部１２６Ａ（節点１２５Ａとは反対側の端部）は、第２の８位節構造体１０Ｂにおける第１ユニット１１０Ｂの棒状部材１１２Ｂの他端部１１６Ｂ（節点１１５Ｂとは反対側の端部）とで滑節連結されている。
【００４８】
以上のとおり、隣り合う第１及び第２の８位節構造体１０Ａ，１０Ｂは、異なるユニット同士における棒状部材同士が滑節連結されたものである。このような連結構成によって、第１の８位節構造体１０Ａと第２の８位節構造体１０Ｂとは、相対的な変位は互いに拘束されるが、曲げモーメントに対してはお互いに回転自由な状態となっている。なお、滑節とは、上述のとおり、２つの部材が共通の節点で互いに回転自在に接合された部分である。本実施形態においては、一方の棒状部材の端部と他方の棒状部材の端部とが連結部材によってピン結合されることにより、滑節が構成されている。
【００４９】
なお、図３には示されていないが、左右方向に隣り合うＸ位節構造体だけではなく、上下方向に隣り合うＸ位節構造体についても、互いに隣り合うＸ位節構造体の棒状部材の他端部同士は図３に示す構成と同様の構成で滑節連結されている。
【００５０】
次に、以上のように構成された本発明に係る展開構造体１が展開する挙動について、図４及び図５を用いて説明する。なお、図４及び図５で示される展開構造体１は、隣り合う８位節構造体の各ユニットの棒状部材同士が干渉しないように構成されたものである。この棒状部材同士が干渉しない具体的な構造については実施例にて後述する。また、本発明に係る展開構造体１は、８位節構造体が回転する面（回転面）に沿って展開する構造のものであり、基本的に回転面に対して垂直な方向には展開しないような構造となっている。すなわち、本発明に係る展開構造体は、二次元的に拡大変形又は縮小変形する構造となっている。
【００５１】
図４は、本発明に係る展開構造体１が展開する様子を模式的に表した平面図である。図４（ａ）は本発明に係る展開構造体１が折畳んだ状態を示しており、図４（ｂ）及び図４（ｃ）はその展開構造体１が展開する途中の状態を示しており、図４（ｄ）は展開構造体１が最も展開した状態を示している。なお、展開構造体１としては、図２で示したものと同様に、８位節構造体を５×５のマトリクス状に配置した４×４セル構造のものを用いている。
【００５２】
まず、図４（ａ）に示す状態において、展開構造体１を構成する複数のＸ位節構造体のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加すると、展開構造体１の展開が開始する。本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、８位節構造体１０Ａにのみ回転作用を付加する。すなわち、８位節構造体１０Ａにのみ回転モーメントを外力として作用させる。
【００５３】
８位節構造体１０Ａに回転作用が付加されると展開構造体１は二次元的に拡大するようにして、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に漸次変化し、展開構造体１はさらに拡大して図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態に漸次変化する。そして、さらに展開構造体１は、図４（ｃ）の状態から図４（ｄ）の状態へと漸次変化する。図４（ｄ）に示すように、隣り合うＸ位節構造体１０の棒状部材同士が一直線上に位置することになったとき、展開構造体１は最も展開した状態（最大展開）となる。
【００５４】
次に、展開構造体１が展開する挙動について、図５を用いてさらに詳細に説明する。図５は、図４（ａ）〜図４（ｄ）の各図に示す破線部分Ｂを拡大して示した、本発明に係る展開構造体が展開する様子を表した展開構造体の一部拡大平面図である。図５（ａ）は図４（ａ）に対応し、図５（ｃ）は図４（ｂ）の破線部分Ｂに対応し、図５（ｆ）は図４（ｃ）の破線部分Ｂに対応する。なお、図５（ａ）〜図５（ｇ）には、図４の各図における隣り合う４つの８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとその棒状部材しか描いておらず、本来であれば隣り合う４つの８位節構造体以外の８位節構造体における棒状部材も描く必要があるが、分かりやすくするために４つの８位節構造体以外の８位節構造体の棒状部材については描いていない。また、図５の各図において、棒状部材等の各構成要素の重なり状態は正確には描かれていない。棒状部材等の重なり状態（棒状部材の干渉）を考慮した展開動作については実施例において後述する。従って、図５の各図においては、棒状部材等の各構成要素が重ならないものとして、展開構造体の展開動作の説明を行う。なお、図５（ａ）中の矢印Ｒ，Ｌは、Ｘ位節構造体の回転方向を示しており、矢印Ｒは時計回り方向、矢印Ｌは反時計回り方向を示している。
【００５５】
図５（ａ）〜図５（ｇ）は、展開構造体１を構成する８位節構造体が回転した場合に、展開構造体１が変位する様子を表した模式図である。本実施形態では、展開構造体１を構成する隣り合う４つの８位節構造体のうち、図４に示す８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに着目して説明する。
【００５６】
図５（ａ）の状態は、展開構造体１が折畳んだ状態であり、この状態を基準として説明する。
【００５７】
まず、展開構造体を構成する８位節構造体のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加する。本実施形態においては、図５（ａ）に示す８位節構造体１０Ａにのみ回転作用を付加する。すなわち、８位節構造体１０Ａにのみ回転モーメントを外力として作用させる。
【００５８】
８位節構造体１０Ａに回転作用を付加する場合、８位節構造体１０Ａを構成する第１ユニットと第２ユニットのうち少なくともいずれか１つに回転作用を付加すればよい。例えば、第１ユニット又は第２ユニットのいずれか１つにのみ回転作用を付加してもよいし、第１ユニット及び第２ユニットに対して同時に回転作用を付加してもよい。いずれの場合も、展開構造体を構成する全ての８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットに回転作用が伝播する。
【００５９】
本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、８位節構造体１０Ａの第１ユニット（黒色の棒状部材）には矢印Ｌに示されるような反時計回りの回転作用を付加するとともに、第２ユニット（白抜きの棒状部材）には矢印Ｒに示されるような時計回りの回転作用を付加した。このように、第１ユニットと第２ユニットとに回転作用を付加することにより、第１ユニット及び第２ユニットには互いに反対方向の回転作用が付加されることになる。すなわち、第１ユニットと第２ユニットには反対回転モーメントが外力として作用することになる。
【００６０】
このように、図５（ａ）の矢印Ｒ，Ｌに示されるように、８位節構造体１０Ａの第１ユニットに矢印Ｌ（反時計回り）の回転作用を付加し、第２ユニットには矢印Ｒ（時計回り）の回転作用を付加すると、８位節構造体１０Ａと棒状部材を介して滑節連結される８位節構造体１０Ｂ，１０Ｃに、８位節構造体１０Ａの回転作用が伝播する。
【００６１】
より具体的には、８位節構造体１０Ａの第１ユニットの反時計回り（矢印Ｌ方向）の回転作用は、８位節構造体１０Ａの第１ユニットの棒状部材と滑節連結されている８位節構造体１０Ｂの第２ユニットの棒状部材に伝播する。これにより、８位節構造体１０Ｂの第２ユニットは時計回りに回転することになる。
【００６２】
これと同時に、８位節構造体１０Ａの第２ユニットの時計回り（矢印Ｒ方向）の回転作用は、８位節構造体１０Ａの第２ユニットの棒状部材と滑節連結されている８位節構造体１０Ｂの第１ユニットの棒状部材に伝播する。これにより、８位節構造体１０Ｂの第１ユニットは反時計回りに回転することになる。
【００６３】
８位節構造体１０Ｃについても同様のことがいえる。すなわち、８位節構造体１０Ｂへの回転作用の伝播と同時に、８位節構造体１０Ａの第１ユニットの反時計回り（矢印Ｌ方向）の回転作用は８位節構造体１０Ｃの第２ユニットに伝播し、これにより、８位節構造体１０Ｃの第２ユニットは時計回りに回転することになる。また、８位節構造体１０Ａの第２ユニットの時計回り（矢印Ｒ方向）の回転作用は８位節構造体１０Ｃの第１ユニットに伝播し、これにより、８位節構造体１０Ｃの第１ユニットは反時計回りに回転することになる。
【００６４】
また、同様に、８位節構造体１０Ｂと８位節構造体１０Ｃの回転作用は、８位節構造体１０Ｄに伝播し、これにより、８位節構造体１０Ｄの第１ユニット及び第２ユニットが回転することになる。
【００６５】
このようにして、８位節構造体１０Ａの第１ユニット及び第２ユニットの回転が進むと、図５（ｂ）〜図５（ｇ）に示すように、８位節構造体１０Ａの第１ユニット及び第２ユニットの回転に従って、８位節構造体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの第１ユニット及び第２ユニットも順次回転することになる。
【００６６】
ここで、図５（ｂ）の状態は、図５（ａ）の状態から、８位節構造体１０Ａの第１ユニットが反時計回り（矢印Ｌ方向）に１０度、第２ユニットが時計回り（矢印Ｒ方向）に１０度それぞれ回転した状態を示したものである。
【００６７】
また、図５（ｃ）の状態は、図５（ａ）の状態から、８位節構造体１０Ａの第１ユニットが反時計回り（矢印Ｌ方向）に２０度、第２ユニットが時計回り（矢印Ｒ方向）に２０度それぞれ回転した状態を示したものである。
【００６８】
同様に、図５（ｄ）、図５（ｅ）、図５（ｆ）、図５（ｇ）の状態は、それぞれ、図５（ａ）の状態から、８位節構造体１０Ａの第１ユニットが反時計回り（矢印Ｌ方向）に３０度、４０度、５５度、７５度、第２ユニットが時計回り（矢印Ｒ方向）に３０度、４０度、５５度、７５度それぞれ回転した状態を示したものである。
【００６９】
このように、本実施形態においては、同一の８位節構造体内における第１ユニットと第２ユニットとは互いに反対方向であって同じ角度ずつ回転することになる。
【００７０】
そして、図５（ａ）〜図５（ｇ）に示すように、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの回転が進むに従って、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各中心間距離が大きくなるようにして、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの位置は漸次変位する。すなわち、８位節構造体１０Ａの中心を仮に固定したとすると、図５（ａ）〜図５（ｇ）に示すように、８位節構造体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄはそれぞれ８位節構造体１０Ａから遠ざかる方向に漸次変位する。
【００７１】
なお、図５（ｇ）の状態の後は図５には図示していないが、隣り合う８位節構造体の第１ユニット（又は第２ユニット）の棒状部材同士のなす角が略１８０度の状態になったときに、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各中心間距離は最大になる。すなわち、この場合が、展開構造体１が最大に展開した状態である。この状態は、図４（ｄ）に示す状態である。
【００７２】
以上説明した展開構造体１の展開動作は、展開構造体１が折畳んだ状態から展開する場合、すなわち、展開構造体１が拡大変形する場合についての説明であるが、これとは逆に、展開構造体が最大に展開した状態から折畳む場合、すなわち、展開構造体１が縮小変形する場合についても同様である。展開構造体１が縮小変形する場合は、任意のＸ位節構造体１０に回転作用を付加することにより、図５（ｇ）から図５（ａ）に戻るようにして展開構造体１は折畳まれることになる。
【００７３】
以上のとおり、本発明に係る展開構造体１は、展開構造体１を構成するＸ位節構造体１０のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加することにより、全てのＸ位節構造体１０に対して回転作用を伝播させることができる。すなわち、任意のＸ位節構造体１０に対して局所的に回転作用を付加するだけで、全てのＸ位節構造体１０を一様に拡大又は縮小変形させることができる。従って、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、容易に展開構造体全体を展開又は折畳むことができる。
【実施例】
【００７４】
次に、本発明に係る展開構造体の具体的な構造を示した実施例について説明する。
上記の実施形態においては、本発明に係る展開構造体をモデル化して説明したが、実際には展開構造体の各構成要素は所定の形状や寸法等を有するので、展開構造体が展開又は折畳む際には、これらの各構成要素が干渉することを考慮しなければならない。すなわち、Ｘ位節構造体が回転する際、各構成要素同士が衝突することがありうる。以下、各構成要素の具体的構造を説明しながら、各構成要素の干渉について詳述する。
【００７５】
図６は、本発明の実施例に係る展開構造体１の平面図であり、図６（ａ）は、展開構造体１が最も折畳んだ時（最小時）の状態を示す展開構造体の平面図であり、図６（ｂ）は、展開構造体１が最大に展開した時（最大時）の状態を示す展開構造体の平面図である。なお、本実施例においても、Ｘ位節構造体１０としては８位節構造体を用い、同じ構成の８位節構造体を５×５のマトリクス状に周期的に配置した４×４セル構造の展開構造体１を構成する。なお、上述の実施形態と同様に、最外周に位置する８位節構造体は、正しくは８位節構造体ではなく、他の８位節構造体の棒状部材に連結できないような棒状部材については、その記載を省略した構造となっている。
【００７６】
また、本発明の実施例に係る展開構造体１は、上述した本発明の実施形態に係る展開構造体１に対応し、基本構成は、本発明の実施形態に係る展開構造体１の構成と同様の構成である。すなわち、本発明の実施例に係る展開構造体１におけるＸ位節構造体１０は、同じ長さの４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節である第１ユニットと、同様に同じ長さの４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節である第２ユニットとからなる８位節構造体である。第１ユニット及び第２ユニットのそれぞれは、４本の棒状部材が平面視したときに十字状に配置されて固定されたものであり、各ユニット同士はお互いの中心同士で滑節連結されている。また、隣り合う８位節構造体の各ユニットの棒状部材の他端部同士は滑節連結されている。
【００７７】
ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、１つの８位節構造体において棒状部材４００の一端部が剛節された部分であって、第１ユニットと第２ユニットが滑節された部分を節点部２００（第１ユニット及び第２ユニットの連結部分）と称し、隣り合う８位節構造体の棒状部材４００の他端部同士が滑節連結された部分を滑節部３００と称す。
【００７８】
本実施例において、滑節である節点部２００及び滑節部３００において、滑節の回転剛性は０ではなく、棒状部材の曲げ剛性（又はヤング率）に対して相対的に十分小さい有限の大きさを持つと仮定する。
【００７９】
このとき、滑節部３００における棒状部材４００同士を、ぜんまい等の回転バネ（図示せず）で連結することにより、本実施例に係る展開構造体１を構成することができる。この場合、図６（ｂ）に示すように、この展開構造体１が最大に展開している状態を平衡状態とすると、外力として回転作用が付加されて、図６（ａ）に示すように展開構造体１が折畳んでいる状態では、展開構造体１は回転バネによって付勢されているので、折畳み状態を維持するためにはロック機構が必要となる。そして、当該ロック機構のロックを解除することにより、回転バネの復元力よって自動的に（外力を付加することなく）展開構造体１の展開が開始し、上記の平衡状態に戻る。
【００８０】
なお、このような回転バネ等の付勢手段は、展開構造体１の全ての滑節部３００に設けてもよいが、いずれか１つのみの滑節部３００に設けても構わない。また、このような付勢手段は、滑節部３００だけではなく、第１ユニットと第２ユニットとが滑節された節点部２００にも適用することができる。
【００８１】
次に、図６の各図に示す８位節構造体を構成する各構成要素の形状等について図７及び図８を参照しながら説明する。
【００８２】
図７は、本発明の実施例に係る８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットを構成する棒状部材４００の概観斜視図である。
【００８３】
図７に示すように、本発明の実施例に係る８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットを構成する各棒状部材４００は、断面矩形状の棒状のはり４０１で構成される。はり４０１の一方の一端部４０２は、４本のはり４０１同士を固定するための部分である。本実施例においては、４本のはり４０１の一端部４０２は、後述する連結部品によって固定される。はり４０１の他方の他端部４０３は、他のユニットの棒状部材の他端部が接続される部分である。当該他端部４０３には、別のユニットの棒状部材の他端部と滑節接続させるための貫通孔４０４が設けられている。
【００８４】
なお、はり４０１の寸法は、例えば、長さＬが１００ｍｍで、幅Wが１０ｍｍで、厚みｔが５ｍｍである。また、はり４０１の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００８５】
図８は、本発明の実施例に係る展開構造体において、隣り合う８位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された部分である滑節部３００の拡大側面図である。
【００８６】
図８に示すように、隣り合う８位節構造体における滑節部３００は、一方の８位節構造体における第１ユニットの棒状部材４００Ａの他端部４０３Ａと、他方の８位節構造体における第２ユニットの棒状部材４００Ｂの他端部４０３Ｂとが連結部材によってピン結合された構成となっている。具体的には、一方の８位節構造体に係る棒状部材４００Ａの他端部４０３Ａの貫通孔４０４Ａと、他方の８位節構造体における棒状部材４００Ｂの他端部４０３Ｂの貫通孔４０４Ｂとに、共通ピン４０５が貫通されて互いに接続された構成となっている。共通ピン４０５は、貫通孔４０４Ａ，４０４Ｂを貫通するピン軸４０５ａと、棒状部材４００Ａ，４００Ｂを挟むようにしてピン軸４０５ａの両端に設けられた２つのボルト４０５ｂとで構成される。この構成により、２つの棒状部材４００Ａ，４００Ｂは、共通ピン４０５を軸にして回転自在な状態となっている。なお、連結構成としては、リベット等を用いても構わない。
【００８７】
なお、滑節部３００を構成する構造は、図８に示すものに限らず、滑節部３００の機能を達成できるようなものであれば、いかなるものでも構わない。但し、図８に示すように、棒状部材４００Ａと棒状部材４００Ｂとを連結する連結部材は、棒状部材４００Ａ、４００Ｂを側面から見たときに、各棒状部材４００Ａ、４００Ｂから見えないような構造とすることが好ましい。これは、棒状部材が回転したときに、当該連結部材同士が干渉することを回避するためである。
【００８８】
次に、本実施例に係る展開構造体１の各構成要素の干渉について、図６に戻って、図６を参照しながら説明する。
【００８９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、滑節部３００の大きさが棒状部材４００の幅と同じかそれよりも小さく、また、滑節部３００の大きさが節点部２００の大きさよりも小さく、さらに、棒状部材４００の長さが節点部２００及び滑節部３００の大きさよりも十分に長い場合、考慮しなければならない干渉は、隣り合う８位節構造体における棒状部材４００同士の干渉（又は棒状部材の他端部を構成する滑節部３００同士の干渉、又は棒状部材４００と滑節部３００の干渉）、及び、棒状部材４００（又は滑節部３００）と隣り合う８位節構造体の節点部２００との干渉である。すなわち、第１ユニットと第２ユニットとの回転面を構成するＸ−Ｙ平面に平行な面において、節点部２００、滑節部３００及び棒状部材４００が同一平面に存在する場合、これらの各構成要素において干渉（衝突）が生じることになる。
【００９０】
まず、隣り合う８位節構造体における棒状部材４００同士の干渉（又は滑節部３００同士の干渉、又は棒状部材４００と滑節部３００の干渉）について説明する。
【００９１】
上述の図４及び図５に示す展開構造体の動作においては、棒状部材４００同士等の干渉を考慮しなかった。しかしながら、現実には、展開構造体の各構成要素は所定の形状を有するので、展開構造体が図４及び図５に示すような展開動作を行う場合、棒状部材４００同士、又は滑節部３００同士、又は棒状部材４００と滑節部３００とが干渉することになる。なお、棒状部材の幅Ｗが滑節部３００の最大長さと同じかそれよりも大きい場合は、干渉としては、棒状部材４００同士の干渉を回避できれば残りの干渉は回避できるので、以降は、棒状部材４００同士の干渉について説明する。
【００９２】
棒状部材４００同士が干渉する場合とは、隣り合う８位節構造体の棒状部材４００が同一平面状にある場合である。この場合、展開構造体が展開または折畳まれる途中で棒状部材４００同士が衝突してしまい、棒状部材４００同士が交差することができない状態が生じる。このように棒状部材４００同士が衝突しあうと、その時点で８位節構造体の回転は拘束され、展開構造体１の展開動作または折畳み動作は止まることになる。
【００９３】
従って、展開構造体１の展開率を最大にするためには、隣り合う８位節構造体の棒状部材４００同士の干渉を回避する必要がある。このような干渉を回避するためには、８位節構造体の節点部２００の構造が重要となる。ここで、展開率は、展開構造体が最も小さくなった状態（折畳み時）に対する最も大きくなった状態（展開時）の比で表すことができる。展開率は、棒状部材４００同士の干渉を回避すればするほど大きくなるが、逆に、棒状部材同士が干渉すればするほど小さくなる。つまり、棒状部材４００同士の干渉を全て回避することができれば最大の展開率を得ることができる。
【００９４】
図９は、本発明の実施例に係る展開構造体の節点部を構成する棒状部材干渉回避部材５００の分解斜視図である。本発明の実施例に係る展開構造体に用いられる棒状部材干渉回避部材５００は、棒状部材同士の干渉を全て回避することができるように構成された節点部２００の具体的な構成である。
【００９５】
図９に示すように、本発明の実施例に係る展開構造体において、８位節構造体の節点部は、棒状部材干渉回避部材５００で構成されている。図９に示す棒状部材干渉回避部材５００は、８位節構造体を構成する第１ユニット及び第２ユニットにおける全ての棒状部材同士が干渉しないように構成されたものである。また、棒状部材干渉回避部材５００は、１つの８位節構造体において、第１ユニットの４本の棒状部材が剛節され、第２ユニットの４本の棒状部材も剛節され、さらに、これら第１ユニットと第２ユニットとは滑節されている構成も実現している。
【００９６】
図９に示すように、棒状部材干渉回避部材５００は、棒状部材を回転させるための８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈと、回転部品５１０ａ〜５１０ｈの中心の軸合わせを行って回転部品５１０ａ〜５１０ｈの回転軸をなすピン５２０と、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈを所望に剛節又は滑節させるための２本のスタッドボルト５３０，５３１と、４つの六角ナット５４０と、その他、回転部品５１０ａ〜５１０ｈの間に挿入する７つの座金と、六角ナット５４０と回転部品５１０ａ，５１０ｈとの間に挿入する４つの座金とからなる。棒状部材干渉回避部材５００を構成するこれらの部品はアルミニウム等の金属材料で作製することができる。なお、図９に示す回転部品５１０ａ〜５１０ｈには、それぞれ棒状部材が１本ずつ固定されている。すなわち、回転部品５１０ａ〜５１０ｈは、８位節構造体の各棒状部材を固定するための連結部品として機能し、本実施例では、回転部品５１０ａ〜５１０ｈと各棒状部材とは一体成形された構成となっている。
【００９７】
回転部品５１０ａ〜５１０ｈはそれぞれ、薄肉円板形状をなし、その中心に、ピン５２０を貫通させるためのピン用貫通孔が設けられている。また、回転部品５１０ａ〜５１０ｈには、それぞれ、スタッドボルト５３０，５３１を貫通させるための２つのボルト用貫通孔が設けられている。
【００９８】
図９に示すように、棒状部材干渉回避部材５００は、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈを積層し、各回転部品５１０ａ〜５１０ｈのピン用貫通孔にピン５２０を貫通し、各回転部品５１０ａ〜５１０ｈのボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０，５３１を貫通させ、六角ナット５４０によってスタッドボルト５３０，５３１を固定することにより、作製することができる。これにより、第１ユニットを構成する４本の棒状部材同士が剛節されるとともに、第２ユニットを構成する４本の棒状部材同士が剛節され、また、第１ユニットと第２ユニットとが滑節された構成とすることができる。なお、各部材の間には、座金が挿入される。
【００９９】
このように棒状部材干渉回避部材５００は、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈが積層して構成されたものであり、下から順に、回転部品５１０ａ、回転部品５１０ｂ、回転部品５１０ｃ、回転部品５１０ｄ、回転部品５１０ｅ、回転部品５１０ｆ、回転部品５１０ｇ、回転部品５１０ｈが積み重ねられて構成されている。この積層した回転部品５１０ａ〜５１０ｈの各回転部品の位置を、レベル１〜レベル８の８つの階層レベルを用いて表現すると、回転部品５１０ａはレベル１に位置する。同様に、回転部品５１０ｂ〜回転部品５１０ｈは、それぞれレベル２〜レベル８に位置することになる。
【０１００】
ここで、各回転部品５１０ａ〜５１０ｈに棒状部材が固定された場合を考えると、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈは４種類の形態となる。すなわち、棒状部材を考慮すると、レベル１に位置する回転部品５１０ａとレベル８に位置する回転部品５１０ｈとは同じ構成となる。同様に、レベル２に位置する回転部品５１０ｂとレベル３に位置する回転部品５１０ｃとは同じ構成となる。同様に、レベル４に位置する回転部品５１０ｄとレベル５に位置する回転部品５１０ｅとが、また、レベル６に位置する回転部品５１０ｆとレベル７に位置する回転部品５１０ｇとが、同じ構成となる。
【０１０１】
以下、棒状部材が固定された各回転部品の具体的な構成について、図１０〜図１３を用いて説明する。なお、図１０〜図１３に示す棒状部材の寸法は、図１０〜図１３以外の図に示される棒状部材の寸法とは正確には一致しない。
【０１０２】
図１０は、レベル１に位置する回転部品５１０ａの平面図及び断面図である。
図１０に示すように、レベル１に位置する回転部品５１０ａには、その円形部分の中心にピン５２０を貫通させるためのピン用貫通孔５１１ａが設けられている。さらに、回転部品５１０ａには、２本のスタッドボルトのうちの一方のスタッドボルト５３０を貫通させるためのボルト用貫通孔５１２ａと、他方のスタッドボルト５３１を貫通させるためのボルト用貫通孔５１３ａとが設けられている。
【０１０３】
ボルト用貫通孔５１２ａの孔形状は、スタッドボルト５３０の断面形状と同じで円形状をしており、その孔径はスタッドボルト５３０の径とほぼ同じである。これにより、スタッドボルト５３０はボルト用貫通孔５１２ａに規制されるので、回転部品５１０ａが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３０が回転部品５１０ａの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１０４】
また、ボルト用貫通孔５１３ａの孔形状は、ピン用貫通孔５１１ａの中心を中心とし、当該中心からボルト用貫通孔５１３ａに貫通されるスタッドボルト５３１の中心までの距離を半径とした円Ｃａにおいて、貫通するスタッドボルト５３１が当該円Ｃａの半円弧分移動可能な略Ｃ字形状をしている。このＣ字形状の開口幅は、スタッドボルト５３１の断面の円の直径とほぼ等しい。この構造により、スタッドボルト５３１がボルト用貫通孔５１３ａ内を円Ｃａの円弧に沿って自由に移動可能な状態であり、回転部品５１０ａの回転とスタッドボルト５３１の回転とは連動せず、スタッドボルト５３１の位置が変動しなくても、回転部品５１０ａは最大で１８０度回転することができる。
【０１０５】
ボルト用貫通孔５１２ａは、ボルト用貫通孔の中心が上記円Ｃａの円周上に位置するように設けられる。また、ボルト用貫通孔５１２ａとボルト用貫通孔５１３ａとは、スタッドボルト５３１がボルト用貫通孔５１３ａの両端に位置する時のスタッドボルト５３１の中心をそれぞれＯａ、Ｏ’ａとしたときに、ボルト用貫通孔５１２ａの中心から中心Ｏａ、Ｏ’ａまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１０６】
レベル１に位置する回転部品５１０ａにおいて、棒状部材の一端部は、図１０に示すように、ピン用貫通孔５１１ａの中心とボルト用貫通孔５１２ａの中心を通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ａに対してボルト用貫通孔５１２ａ側の回転部品５１０ａの側部に固定されている。
【０１０７】
なお、回転部品５１０ａに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１０８】
次に、レベル２に位置する回転部品５１０ｂについて説明する。図１１は、レベル２に位置する回転部品５１０ｂの平面図及び断面図である。
【０１０９】
図１１に示すように、レベル２に位置する回転部品５１０ｂは、レベル１に位置する回転部品５１０ａと同様に、その中心にピン５２０を貫通させるために設けられたピン用貫通孔５１１ｂと、スタッドボルト５３０，５３１をそれぞれ貫通させるために設けられたボルト用貫通孔５１２ｂ，５１３ｂとを有する。
【０１１０】
ボルト用貫通孔５１２ｂは、図１０に示すボルト用貫通孔５１３ａと同様の略Ｃ字形状をしており、スタッドボルト５３０の位置が変動しなくても、回転部品５１０ｂは最大で１８０度回転することができる。また、ボルト用貫通孔５１３ｂは、図１０に示すボルト用貫通孔５１２ａと同様の形状をしており、回転部品５１０ｂが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３１が回転部品５１０ｂの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１１１】
ボルト用貫通孔５１２ｂとボルト用貫通孔５１３ｂとの位置関係についても図１０と同様に、両貫通孔は、スタッドボルト５３０がボルト用貫通孔５１２ｂの両端に位置する時のスタッドボルト５３０の中心をそれぞれＯｂ、Ｏ’ｂとしたときに、ボルト用貫通孔５１３ｂの中心から中心Ｏｂ、Ｏ’ｂまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１１２】
また、レベル２に位置する回転部品５１０ｂにおいて、棒状部材の一端部は、図１１に示すように、中心Ｏｂと中心Ｏ’ｂを通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ｂに対して中心Ｏ’ｂ側の回転部品５１０ｂの側部に固定されている。
【０１１３】
なお、回転部品５１０ｂに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１１４】
次に、レベル３に位置する回転部品５１０ｃについて説明する。
レベル３に位置する回転部品５１０ｃは、図１１に示すレベル２に位置する回転部品５１０ｂと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１１５】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル２に位置する回転部品５１０ｂとは異なり、レベル３に位置する回転部品５１０ｃでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル１に位置する回転部品５１０ａにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１１６】
次に、レベル４に位置する回転部品５１０ｄについて説明する。図１２は、レベル４に位置する回転部品５１０ｄの平面図及び断面図である。
【０１１７】
図１２に示すように、レベル４に位置する回転部品５１０ｄは、レベル１〜３に位置する回転部品５１０ａ〜５１０ｃと同様に、その中心にピン５２０を貫通させるために設けられたピン用貫通孔５１１ｄと、スタッドボルト５３０，５３１をそれぞれ貫通させるために設けられたボルト用貫通孔５１２ｄ，５１３ｄとを有する。
【０１１８】
ボルト用貫通孔５１２ｄは、図１０に示すボルト用貫通孔５１３ａと同様に略Ｃ字形状をしており、スタッドボルト５３０の位置が変動しなくても、回転部品５１０ｄは最大で１８０度回転することができる。また、ボルト用貫通孔５１３ｄは、図１０に示す小円形のボルト用貫通孔５１２ａと同様の形状をしており、回転部品５１０ｄが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３１が回転部品５１０ｂの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１１９】
ボルト用貫通孔５１２ｄとボルト用貫通孔５１３ｄとの位置関係についても図１０と同様に、両貫通孔は、スタッドボルト５３０がボルト用貫通孔５１２ｄの両端に位置する時のスタッドボルト５３０の中心をそれぞれＯｄ、Ｏ’ｄとしたときに、ボルト用貫通孔５１３ｄの中心から中心Ｏｄ、Ｏ’ｄまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１２０】
また、レベル４に位置する回転部品５１０ｄにおいて、棒状部材の一端部は、図１２に示すように、ピン用貫通孔５１１ｄの中心とボルト用貫通孔５１３ｄの中心を通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ｄに対して略Ｃ字形状のボルト用貫通孔５１２ｄ側の回転部品５１０ｄの側部に固定されている。
【０１２１】
なお、回転部品５１０ｄに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１２２】
次に、レベル５に位置する回転部品５１０ｅについて説明する。
レベル５に位置する回転部品５１０ｅは、図１２に示すレベル４に位置する回転部品５１０ｄと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１２３】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル４に位置する回転部品５１０ｄとは異なり、レベル５に位置する回転部品５１０ｅでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル１，３に位置する回転部品５１０ａ，５１０ｃにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１２４】
次に、レベル６に位置する回転部品５１０ｆについて説明する。図１３は、レベル６に位置する回転部品５１０ｆの平面図及び断面図である。
【０１２５】
図１３に示すように、レベル６に位置する回転部品５１０ｆには、レベル１に位置する回転部品５１０ａと同様に、その中心にピン５２０を貫通させるために設けられたピン用貫通孔５１１ｆと、スタッドボルト５３０，５３１をそれぞれ貫通させるために設けられたボルト用貫通孔５１２ｆ，５１３ｆとを有する。
【０１２６】
ボルト用貫通孔５１２ｆは、図１０に示すボルト用貫通孔５１３ａと同様に略Ｃ字形状をしており、スタッドボルト５３０の位置が変動しなくても、回転部品５１０ｂは最大で１８０度回転することができる。また、ボルト用貫通孔５１３ｆは、図１０に示す小円形のボルト用貫通孔５１２ａと同様の形状をしており、回転部品５１０ｆが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３１が回転部品５１０ｂの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１２７】
ボルト用貫通孔５１２ｆとボルト用貫通孔５１３ｆとの位置関係についても図１０と同様に、両貫通孔は、スタッドボルト５３０がボルト用貫通孔５１２ｆの両端に位置する時のスタッドボルト５３０の中心をそれぞれＯｆ、Ｏ’ｆとしたときに、ボルト用貫通孔５１３ｆの中心から中心Ｏｆ、Ｏ’ｆまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１２８】
また、レベル６に位置する回転部品５１０ｆにおいて、棒状部材の一端部は、図１３に示すように、中心Ｏｆと中心Ｏ’ｆを通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ｆに対して中心Ｏｆ側の回転部品５１０ｆの側部に固定されている。
【０１２９】
なお、回転部品５１０ｆに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１３０】
次に、レベル７に位置する回転部品５１０ｇについて説明する。
レベル７に位置する回転部品５１０ｇは、図１３に示すレベル６に位置する回転部品５１０ｆと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１３１】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル６に位置する回転部品５１０ｆとは異なり、レベル７に位置する回転部品５１０ｇでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル１，３，５に位置する回転部品５１０ａ，５１０ｃ，５１０ｅにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１３２】
最後に、レベル８に位置する回転部品５１０ｈについて説明する。
レベル８に位置する回転部品５１０ｈは、図１０に示すレベル１に位置する回転部品５１０ａと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１３３】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル１に位置する回転部品５１０ａとは異なり、レベル８に位置する回転部品５１０ｈでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル２，４，６に位置する回転部品５１０ｂ，５１０ｄ，５１０ｆにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１３４】
再び図９に戻って、棒状部材干渉回避部材５００の全体構成について説明する。図９に示すように、棒状部材が固定されたこれらの回転部品５１０ａ〜５１０ｈを積み重ねて、回転部品５１０ａ〜５１０ｈの２つのボルト用貫通孔に上述した貫通方法によってスタッドボルト５３０，５３１を貫通させ、六角ナット５４０によってスタッドボルト５３０，５３１を固定し、各部品間に座金を配置することにより、棒状部材干渉回避部材５００を作製することができる。
【０１３５】
これにより、レベル１に位置する回転部品５１０ａと、レベル３に位置する回転部品５１０ｃと、レベル５に位置する回転部品５１０ｅと、レベル７に位置する回転部品５１０ｇとは、スタッドボルト５３０によって剛節連結されることになり、スタッドボルト５３１によって滑節連結されることになる。この棒状部材が固定された回転部品５１０ａ，５１０ｃ，５１０ｅ，５１０ｇによって構成されるユニットが８位節構造体の第１ユニットである。
【０１３６】
また、レベル２に位置する回転部品５１０ｂと、レベル４に位置する回転部品５１０ｄと、レベル６に位置する回転部品５１０ｆと、レベル８に位置する回転部品５１０ｈとは、スタッドボルト５３１によって剛節連結されることになり、スタッドボルト５３０によって滑節連結されることになる。この棒状部材が固定された回転部品５１０ｂ，５１０ｄ，５１０ｆによって構成されるユニットが８位節構造体の第２ユニットである。
【０１３７】
そして、棒状部材が固定されたレベル１，３，５，７に位置する回転部品５１０ａ，５１０ｃ，５１０ｅ，５１０ｇで構成された第１ユニットと、棒状部材が固定されたレベル２，４，６，８に位置する回転部品５１０ｂ，５１０ｄ，５１０ｆ，５１０ｈで構成された第２ユニットとを組み合わせることにより、８位節構造体を構成することとができる。
【０１３８】
このように構成された８位節構造体において、レベル１，３，５，７に位置する回転部品を備える第１ユニットと、レベル２，４，６，８に位置する回転部品を備える第２ユニットとは、それぞれ４本の棒状部材が剛節されて構成されたものであるので、回転部品が回転しても各ユニットにおける４本の棒状部材の相対的な位置関係は変化しない。また、第１ユニットと第２ユニット同士は滑節されて構成されたものであるので、各ユニットの回転部品はお互いに規制されることなく回転することができる。このように、本実施例に係る８位節構造体は、上記の棒状部材干渉回避部材５００を備えたものであるので、８位節構造体の８本の棒状部材は、それぞれ８層の異なった層に位置するように設けられる。これにより、第１ユニット及び／又は第２ユニットが回転したとしても、全ての棒状部材同士が干渉しあうことがない。すなわち、棒状部材同士の干渉を回避することができる。
【０１３９】
このような棒状部材干渉回避部材５００を展開構造体１全体に適用した場合について、図１４を用いて説明する。図１４（ａ）は、本発明に係る展開構造体１をモデル化して表した展開構造体の平面図であり、図１４（ｂ）は、本発明に係る展開構造体１における棒状部材の層レベルを示した図である。図１４（ａ）、（ｂ）における数字は、棒状部材の層レベルを表している。すなわち、「＋１」がレベル１（１層目）、「＋２」がレベル２（２層目）、「＋３」がレベル３（３層目）、「＋４」がレベル４（４層目）、「＋５」がレベル５（５層目）、「＋６」がレベル６（６層目）、「＋７」がレベル７（７層目）、「＋８」がレベル８（８層目）をそれぞれ表している。
【０１４０】
図１４（ａ）に示すように、全ての滑節部３００において、滑節される隣り合う棒状部材４００は１層違いの構造となっている。このように、隣り合う８位節構造体における隣り合う棒状部材４００の全てにおいて層が異なっているので、展開構造体１が展開する際、又は折畳む際に、各棒状部材４００同士が干渉することはない。
【０１４１】
図１５は、展開構造体１の折畳み時と展開時における８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットの棒状部材の層レベルを示した模式図である。図１５（ａ）は、展開構造体の折畳み時における８位節構造体の棒状部材の位置を示しており、図１５（ｂ）は、展開構造体の展開時における８位節構造体の棒状部材の位置を示している。
【０１４２】
また、図１６は、図１５に対応する展開構造体の折畳み時と展開時における８位節構造体の各レベルにおける回転部品の平面図である。図１６（ａ）は、展開構造体が最も折畳まれた時（折畳み時）における各レベルの回転部品の位置を示しており、図１６（ｂ）は、展開構造体の最も展開した時（展開時）における各レベルの回転部品の位置を示している。
【０１４３】
以上、図９〜図１６に示すように、節点部２００に棒状部材干渉回避部材５００を用いることにより、８位節構造体を棒状部材４００ごとの８層構造にすることができる。これにより、展開構造体１を拡大又は縮小させる際に、展開構造体１を構成する全ての８位節構造体において、８本の棒状部材同士の干渉を回避することができる。従って、展開構造体１を可能な限り小さく折畳むことができるとともに、可能な限り大きく展開させることが可能となる。
【０１４４】
また、節点部２００を構成する構造は、図９に示すものに限らず、節点部２００の機能を達成できるようなものであれば、いかなるものでも構わない。すなわち、第１ユニット及び第２ユニットの各ユニットにおける棒状部材４００同士が剛節され、さらに、第１ユニットと第２ユニットとが滑節されたものであればよい。また、棒状部材同士の干渉を回避するためには、図９に示した棒状部材干渉回避部材５００を用いることで実現できるが、棒状部材同士の干渉を回避する部材としては、図９に示す棒状部材干渉回避部材５００に限らない。
【０１４５】
次に、再び図６に戻り、棒状部材４００（又は滑節部３００）と隣接する８位節構造体の節点部２００との干渉について説明する。
【０１４６】
棒状部材４００（又は滑節部３００）と節点部２００との干渉を考慮すると、図６（ａ）に示す状態が、展開構造体が最も小さく折畳まれた時の状態となり、図６（ｂ）に示す状態が、展開構造体が最も大きく展開した時の状態となる。これは、棒状部材４００（又は滑節部３００）と節点部２００との干渉は回避することができないからである。
【０１４７】
従って、本発明の実施例に係る展開構造体１は、図６（ａ）に示す最も小さく折畳まれた状態から、図６（ｂ）に示す最も大きく展開した状態へと漸次展開する。なお、図６（ａ）から図６（ｂ）までにおける展開構造体１が展開する際の挙動については、図４及び図５で説明した展開構造体１の挙動と同じであるので、展開構造体１の回転動作及び展開する様子の説明は省略する。
【０１４８】
以上のとおり、本発明の実施例に係る展開構造体１においても、展開構造体１を構成するＸ位節構造体のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加することにより、全てのＸ位節構造体に対して回転作用を伝播させることができる。すなわち、任意のＸ位節構造体１０に対して局所的に回転作用を付加するだけで、全てのＸ位節構造体を一様に拡大又は縮小変形させることができる。従って、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、容易に展開構造体全体を展開又は折畳むことができる。
【０１４９】
なお、本実施例においては、展開構造体１を構成する全ての８位節構造体の各構成要素は全て同じ形状及び寸法であるとした。具体的には、全ての棒状部材４００については、形状並びにその長さ、幅及び厚み等の寸法が同じであり、全ての節点部２００及び滑節部３００を構成する部品についても、その形状及び寸法等は全て同じである。
【０１５０】
次に、本発明の実施例に係る展開構造体１の展開率について図１７を用いて説明する。図１７は、本発明の実施例に係る展開構造体１が最も折畳まれた時における展開構造体１の一部拡大図である。
【０１５１】
展開構造体１が最も折畳んだ状態では、上述したように、上記の棒状部材干渉回避部材５００を用いたとしても、棒状部材４００と節点部２００との干渉は避けることができない。従って、図１７に示すように、展開構造体１が最も折畳んだ状態では、棒状部材４００と節点部２００とが接触した状態となる。
【０１５２】
ここで、８位節構造体を図６に示すようにｐ×ｐのマトリクス状に複数個配置した展開構造体１において、図１７に示すように、棒状部材４００の長さをＬ、節点部２００の直径をＤ、滑節部３００の直径及び棒状部材４００の幅をＷとすると、展開構造体１が最大に展開した時における隣り合う８位節構造体間の中心距離Ｈｍａｘは、Ｈｍａｘ＝２×（ｐ−１）×Ｌで表される。また、展開構造体１が最も折畳んだ時（最小時）における隣り合う８位節構造体間の中心距離Ｈｍｉｎは、Ｈｍｉｎ＝（ｐ−１）×（（Ｄ＋Ｗ）×Ｌ）1/2となる。
【０１５３】
従って、この場合、８位節構造体の展開率Ｄは、Ｄ＝Ｈｍａｘ／Ｈｍｉｎで表されるので、Ｄ＝２（Ｌ／（Ｄ＋Ｗ））1/2となる。
【０１５４】
例えば、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝２６ｍｍ、Ｗ＝１０ｍｍとして８位節構造体を構成し、これを５×５のマトリクス状に配置して展開構造体１を作製したとすると、Ｈｍａｘ＝８００ｍｍ、Ｈｍｉｎ＝２４０ｍｍとなるので、展開率Ｄは、Ｄ＝約３．３３となる。すなわち、この場合の展開構造体１は、折畳んだ状態から最大に展開すると、約３．３３倍の大きさに展開することになる。
【０１５５】
以上の本発明に係る展開構造体は、展開機構が比較的簡単であるため、モジュール化した展開構造体を容易に製造することができ、展開機構を必要とする様々な展開装置に適用することができる。
【０１５６】
以上、本発明に係る展開構造体について具体的に説明したが、本発明に係る展開構造体は上記の実施形態及び実施例に限るものではない。例えば、以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１５７】
（変形例１）
上記の実施形態においては、４本の棒状部材で構成した第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０を用い、Ｘ位節構造体１０を８本の棒状部材で構成したが、これに限らない。
【０１５８】
例えば、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０をそれぞれ３本の棒状部材で構成し、６位節構造体としてもよい。また、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０をそれぞれ６本以上の複数の棒状部材で構成し、Ｘ位節構造体を１２位以上の節構造体としてもよい。例えば、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０の棒状部材をそれぞれ６本の棒状部材で構成し、１２位節構造体としてもよい。
【０１５９】
（変形例２）
また、上記の実施形態においては、棒状部材を十字形状に構成した４位節のユニット同士を組み合わせて８位節構造体とし、これをマトリクス状に配置して展開構造体を構成したが、これに限らない。
【０１６０】
例えば、図１８に示すように、最大展開時において、１つの頂点に対して２つの三角形と２つの六角形とが接している構成が周期的に配置された、いわゆる籠目構造の展開構造体１’とすることもできる。
【０１６１】
その他、（Ｘ＋Ｙ）位節構造体、または（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ+・・・）位節構造体の様々な二次元配置構造とすることができる。但し、高い展開率を得るためには、周期構造であることが望ましい。
【０１６２】
（変形例３）
上記の実施形態においては、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０と２つのユニットでＸ位節構造体１０を構成したが、Ｘ位節構造体１０を２つ以上の複数のユニットで構成してもかまわない。
【０１６３】
例えば、第１ユニット、第２ユニット、第３ユニットの３つのユニットで構成することができる。なお、この場合も上記の変形例１又は変形例２を適用することができる。
【０１６４】
（変形例４）
上記の実施形態においては、展開構造体１を展開する際、１つのＸ位節構造体１０に対して局所的に回転作用を付加したが、これに限るものではない。
【０１６５】
例えば、図２に示す矩形状の展開構造体１において、１つの対角線上の端部に位置する２つのＸ位節構造体１０に対して同時に回転作用を付加させてもよい。また、この展開構造体１において、２つの対角線上の端部に位置する４つのＸ位節構造体１０に対して同時に回転作用を付加することができる。
【０１６６】
このように、複数個所で同時に回転作用を付加することにより、展開構造体に対して大きな回転モーメントを付加することができるので、展開構造体が大きい場合や展開構造体の棒状部材の質量が大きい場合であっても、容易に当該展開構造体を展開することができる。
【０１６７】
（変形例５）
上記の実施形態においては、展開構造体１を展開する際、積極的に外力を付加することにより第１ユニットと第２ユニットに反転回転作用を与えたが、結果として反転回転作用となる外力を付加してもかまわない。
【０１６８】
例えば、図３において、棒状部材１２１Ａと棒状部材１１２Ｂとの間及び棒状部材１１４Ａと棒状部材１２３Ｂとの間における結合節の間にリニアアクチュエータを内挿し、当該リニアアクチュエータを上下に駆動させることによって、展開構造体１を展開又は折畳むこともできる。
【０１６９】
なお、上記の実施形態及び変形例においては、全ての許容される外力は内部部材の回転変形に変換される。
【０１７０】
（変形例６）
上記の実施形態においては、展開構造体１は複数個のＸ位節構造体１０を二次元的な平面上に配置して構成したが、これに限るものではない。
【０１７１】
例えば、図１９に示すように、Ｘ位節構造体を半径が比較的大きい略球面体の一部である略曲面状に配置して展開構造体を構成することができる。図１９（ａ）は、本発明の変形例６に係る展開構造体１”の平面図であり、図１９（ｂ）は、本発明の変形例６に係る展開構造体１”の断面図である。
【０１７２】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、本発明の変形例６に係る展開構造体１”は、最大展開時における８位節構造体が３次元的に配置されている。つまり、展開構造体１”の中央に位置する８位節構造体のＺ軸方向の位置を基準にすると、図１９（ｂ）に示すように、最大展開時においては、中央部に位置する８位節構造体から周辺部に位置する８位節構造体に向かうに従って、Ｚ軸方向の位置が漸次大きくなる。
【０１７３】
また、本変形例に係る展開構造体１”を、折畳み時から１９（ａ）に示す最大展開時に展開する場合、各８位節構造体は、展開するに従って、Ｚ軸方向の位置が漸次大きくなる。
【０１７４】
このように構成される展開構造体１”は、図１９（ｂ）に示すように、１つの８位節構造体における各層レベルの棒状部材は全て水平になっている。また、それぞれの８位節構造体において、節点部（回転部品）と棒状部材との連結部分には僅かな角度変化をつけている。つまり、棒状部材の一端部と他端部の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置が異なるように構成されている。このように、本変形例に係る展開構造体１”は、三次元展開機構を有するものである。
【０１７５】
（変形例７）
上記の実施例に係る展開構造体における棒状部材干渉回避部材５００の回転部材については、図１０〜図１３に示すものに限られない。図２０は、本発明の変形例７に係る展開構造体の棒状部材干渉回避部材における回転部品の平面図である。
【０１７６】
図２０に示すように、本発明の変形例７に係る展開構造体の棒状部材干渉回避部材における回転部品５１０ｉは、図１０に示す回転部品５１０ａと基本的な構成は同じである。図２０に示す回転部品５１０ｉが図１０に示す回転部品５１０ａと異なる点は、図２０に示す回転部品５１０ｉが回転部５１４を有している点である。なお、図２０においては、分かりやすいように回転部５１４にはハッチングをかけている。
【０１７７】
回転部５１４は、中心軸を中心として任意に回転することができる。また、回転部品５１０ｉは、回転部５１４が任意の位置で固定することができるようにロック機構（不図示）を有している。
【０１７８】
このように構成された回転部品５１０ｉは、回転部５１４を回転させることによって、図１０〜図１３に示される回転部品と同じ構造の回転部品を得ることができる。従って、上記実施例のように棒状部材干渉回避部材の各層ごとに回転部品を製作する必要がなくなる。
【０１７９】
また、図２０に示す上記回転部品５１０ｉは、８位節構造体以外のＸ位節構造体にも適用することができる。例えば、図２０に示す回転部品５１０ｉにおいて、ハッチングされた回転部５１４を１２０度ずつ回転させた３種類の回転部品を用意し、これらを組み合わせることにより、６位節構造体の場合における棒状部材干渉回避部材を得ることができる。このように、図２０に示す上記回転部品５１０ｉは、部材長が全て等しい任意のＸ位節構造体に適用することができる。
【０１８０】
以上、本発明に係る展開構造体に関し、実施形態、実施例及び変形例について説明してきたが、これらの展開構造体は様々な展開装置に適用することができる。以下、本発明に係る展開構造体の適用例について説明する。
【０１８１】
（適用例１）
まず、本発明に係る展開構造体を太陽電池ユニットに適用した適用例１について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は、適用例１に係る太陽電池ユニットに用いられる展開構造体の平面図である。図２２は、適用例１に係る展開構造体の各セルが展開する様子を表した図である。
【０１８２】
図２１に示すように、適用例１においては、上記実施例に係る８位節構造体で構成される展開構造体１を用いる。本適用例で用いられる展開構造体１は、８位節構造体を縦に５個、横に５個配置した４×４セル構造である。また、展開構造体１の展開率は３倍とした。
【０１８３】
本適用例に係る太陽電池ユニット６００は、スライド式太陽電池パネルを用いたものであり、図２１に示すように、展開構造体１が折畳んだ状態において、展開構造体１の各セルの上面に、同じ形状の９枚のスライド式太陽電池パネル（不図示）が重ねられて構成されている。すなわち、本適用例では、１４４枚（１６×９）の太陽電池パネルが用いられ、１つの太陽電池パネルの大きさは、展開構造体１の各セルとほぼ同じ大きさである。なお、各セルにおける９枚の太陽電池パネルについて、展開構造体１が最大に展開した時の各セルが９分割された９の領域のうち、左上領域に位置する太陽電池パネルについては各セルの最上段に配置し、９領域の中央領域に位置する太陽電池パネルについては最下段に配置する。
【０１８４】
このように構成された太陽電池ユニット６００に図２１に示すような対角外側方向の外力Ｆが付加されると、各セル９枚の太陽電池パネルは、図２２（ａ）〜図２２（ｂ）に示すように展開する。図２２（ａ）〜図２２（ｂ）に示すように、各セル９枚の太陽電池パネル６０１〜６０９は、各太陽電池パネルに設けられたガイド６０１ａ〜６０９ａに沿ってスライドし、最終的には、図２２（ｃ）に示すように、展開構造体が最大に展開したときに、各セル９枚の太陽電池パネル６０１〜６０９は全て露出する状態となり、太陽電池ユニット６００全体としては、１４４枚全ての太陽電池パネルが露出する状態となる。なお、図２２（ｃ）に示す矢印線は、太陽電池パネル６０１〜６０９がスライドする順序を示している。
【０１８５】
このように構成された太陽電池ユニット６００は、例えば、展開及び折畳みの動作が必要な宇宙用展開構造体として利用することができる。すなわち、この太陽電池ユニットを人工衛星に折畳んだ状態で搭載し、宇宙空間において展開することにより、宇宙空間において太陽光発電装置を実現することができる。
【０１８６】
なお、本適用例においては、展開構造体の展開率は３倍としたが、これに限るものではない。但し、展開率は整数であることが好ましい。
【０１８７】
また、本適用例では、スライド式の太陽電池パネルを用いたが、これに限らない。例えば、四方に引っ張られることにより展開することができる折り畳み式の太陽電池パネルであっても構わない。
【０１８８】
（適用例２）
次に、本発明に係る展開構造体を適用した折畳み用テント構造体７００について、図２３を用いて説明する。図２３（ａ）は、適用例２に係る折畳み用テント構造体の平面図であり、折畳み時の状態を示している。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示す折畳み用テント構造体の側面図である。
【０１８９】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、本発明に係る展開構造体を適用した折畳み用テント構造体７００は、上記実施例の８位節構造体で構成される展開構造体１を用いている。なお、本適用例で用いられる展開構造体1は、８位節構造体を縦に５個、横に７個配置した４×６セル構造である。また、展開構造体１の展開率は３倍とした。
【０１９０】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、本適用例に係る折畳み用テント構造体７００は、上記展開構造体１とテント支柱である４本の対角バー７０１とで構成される。４本の各対角バー７０１は、折畳み用テント構造体７００の展開前の状態において、展開構造体１の４隅の対角線上の外側方向に向かって伸びた構成を有している。各対角バー７０１の長さは、展開構造体１の対角線の長さと同じである。各対角バー７０１の一端部は、展開構造体１の４隅の各８位節構造体の下部に滑節連結されている。また、各対角バー７０１の他端部には土台７０２が設けられており、対角バー７０１の他端部は土台７０２を介して地面と固定される。なお、各対角バー７０１の他端部と土台７０２とは滑節連結されている。
【０１９１】
また、展開構造体１の上部には、水平方向にスライド可能なテント布支え棒７０３が設けられている。テント布支え棒７０３は、２本の連結棒によって２つの８位節構造体と連結されている。
【０１９２】
次に、本適用例に係る折畳み用テント構造体７００の展開動作について、図２４を用いて説明する。図２４は、適用例２に係るテント構造体が展開する様子を表した図であり、図２４（ａ）は、適用例２に係る折畳み用テント構造体の折畳み時の状態を示す図で、図２４（ｂ）は、適用例２に係る折畳み用テント構造体の展開時の状態を示す図である。
【０１９３】
図２４（ａ）に示すように、折畳んだ状態の折畳み用テント構造体７００において、展開構造体１と対角バー７０１のそれぞれに、図２４（ａ）に示すような外力Ｆ１及びＦ２を加えると、展開構造体１が水平展開するとともに４本の対角バー７０１が立ち上がる。なお、外力Ｆ１と外力Ｆ２は、両方加えてもよいし、どちらか１つを加えてもよい。
【０１９４】
本適用例に係る折畳み用テント構造体７００では、展開構造体１の展開率が３倍であり、対角バー７０１の長さが展開構造体１の対角線の長さと同じであるので、最終的には、図２４（ｂ）に示すように、展開構造体１が完全に展開した状態のときに、対角バー７０１は地面に対して垂直になる。
【０１９５】
展開方法の詳細について説明すると、最初のうちは展開構造体１の外側部分にある８位節構造体を外側から引っ張り、展開構造体１がある程度大きくなった後は、内部に潜り込んで中心付近にある８位節構造体を回転させることにより展開構造体１を展開させることができる。
【０１９６】
以上が本適用例に係るテント構造体を展開する場合であるが、折畳む場合についても逆の手順によって行うことができる。
【０１９７】
なお、展開構造体１の展開動作の途中、あるいは、展開構造体１の展開作業を中断する場合において、折畳み用テント構造体７００の自重によって展開構造体１が逆回転しないように、展開構造体１内の滑節機構に逆回転防止の弁を設けたり、対角バー７０１の滑節機構に逆回転防止の弁を設けたりすることが好ましい。逆回転防止の弁については、折畳み用テント構造体７００を折畳むときの外しやすさを考慮すると、少なくとも１つの対角バー７０１について、土台７０２との滑節連結部分に設けることが好ましい。
【０１９８】
また、折畳み用テント構造体７００の各部材の材料については、折畳み用テント構造体７００の剛性を考慮して、少なくとも、展開構造体１の周辺部の８位節構造体については剛性の高い材料を用いることが好ましい。これは、展開構造体１の周辺の８位節構造体については、上記の実施例で説明したように、一部の部材が取り除かれており、この部分での剛性が弱くなっているからである。具体的な材料としては、展開構造体１の内部の８位節構造体についてはアルミニウムを用い、展開構造体１の周辺部の８位節構造体についてはステンレスを用いる。また、対角バー７０１も高い剛性が要求されるので、ステンレスを用いることが好ましい。なお、各部材の剛性を高めるには、各部材の太さを大きくすることによっても実現できる。
【０１９９】
最終的にテントとするためには、上記の折畳み用テント構造体７００にテント布を設置する必要がある。図２５は、適用例２に係るテントの側面図である。図２５に示すように、展開した折畳み用テント構造体７００を外側から覆うことができるテント布７０４を、テント布支え棒７０３を介して折畳み用テント構造体７００に適宜設置することにより、テント７５０とすることができる。
【０２００】
なお、折畳み用テント構造体７００を収納する際は、図２６に示すように、各対角バー７０１を内側に二段階で折り曲げ、さらに、テント布支え棒を畳むことによって、折畳み用テント構造体７００をコンパクトに折畳むことができる。
【０２０１】
（適用例３）
次に、本発明に係る展開構造体を適用したアンテナ構造体について説明する。本発明に係るアンテナ構造体８００は、グリッド型のパラボラアンテナとして利用することができる。図２７は、適用例３に係るアンテナ構造体の外観斜視図である。
【０２０２】
通常、パラボラアンテナは曲面形状に構成されているので、本適用例においては、３次元展開機構の上記変形例６に係る展開構造体1”を用いることによって、アンテナ構造体８００を構成することができる。
【０２０３】
すなわち、図２７に示すように、本適用例に係るアンテナ構造体８００は、上記変形例６に係る展開構造体１”を用いて構成したものであり、平面視したときに全体形状が円形となるように構成されている。本適用例に係るアンテナ構造体８００において、反射面側の展開構造体１”の部材は金メッキ又はモリブデンによって構成されている。
【０２０４】
なお、本適用例における展開構造体１”は８位節構造体を用いて構成したが、２つの３位節ユニットを組み合わせて６位節構造体を構成し、この６位節構造体を構成とした展開構造体を用いても構わない。
【０２０５】
また、３次元展開機構の上記変形例６に係る展開構造体１”は、様々な骨組構造体、特に周期的骨組構造体に適用することもできる。この場合、展開構造体を構成するＸ位節構造体の結合節に僅かな角度変化を与えることにより、面外に円滑に変形する展開構造体を実現することができる。例えば、図２８に示すように、球状の骨組構造からなる展開構造体１Ｓとすることもできる。この場合、球状の状態で展開又は折畳むことができる。
【０２０６】
（その他の適用例）
また、本発明に係る展開構造体１を折畳み用傘に適用することもできる。例えば、本発明に係る展開構造体１を最大に展開させた状態のときに、当該展開構造体１に布等からなる傘布を張ることによって実現することができる。
【０２０７】
また、本発明に係る全ての展開構造体を組立式玩具として利用することもできる。例えば、展開構造体を構成する部品をプラスチック等の樹脂で成形し、また、棒状部材干渉回避部材についても量産できるように図２０に示すような回転部材５１０ｉを用いることにより、本発明に係る展開構造体を幼児等の組立式玩具として用いることができる。
【０２０８】
このように本発明に係る展開構造体１，１’，１”，１Ｓを適用した展開装置においては、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、いずれの適用例についても容易に展開動作を実現することができる。
【０２０９】
また、本発明に係る展開構造体１，１’，１”，１Ｓは、例示した上記の適用例に限るものではなく、展開又は折畳む必要がある様々な部品又は装置において適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
本発明に係る展開構造体は、複数の棒状部材で構成されたＸ位節構造体からなる展開機構を有し、太陽電池ユニット、テント、折畳み用傘等展開動作をする様々な展開装置に有用である。
【符号の説明】
【０２１１】
１，１’，１”，１Ｓ 展開構造体
１０ Ｘ位節構造体
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ ８位節構造体
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 第１ユニット
１１１，１１２，１１３，１１４ 棒状部材
１１１Ａ，１１２Ａ，１１３Ａ，１１４Ａ 棒状部材
１１１Ｂ，１１２Ｂ，１１３Ｂ，１１４Ｂ 棒状部材
１１５，１１５Ａ 節点
１１６Ａ，１１６Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂ 他端部
１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ 第２ユニット
１２１，１２２，１２３，１２４ 棒状部材
１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４Ａ 棒状部材
１２１Ｂ，１２２Ｂ，１２３Ｂ，１２４Ｂ 棒状部材
１２５，１２５Ａ，１２５Ｂ 節点
２００ 節点部
３００ 滑節部
４００，４００Ａ，４００Ｂ 棒状部材
４０１ はり
４０２ 一端部
４０３，４０３Ａ，４０３Ｂ 他端部
４０４，４０４Ａ，４０４Ｂ 貫通孔
４０５ 共通ピン
４０５ａ ピン軸
４０５ｂ ボルト
５００ 棒状部材干渉回避部材
５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃ，５１０ｄ，５１０ｅ，５１０ｆ，５１０ｇ，５１０ｈ，５１０ｉ 回転部品
５１１ａ，５１１ｂ，５１１ｄ，５１１ｆ ピン用貫通孔
５１２ａ，５１２ｂ，５１２ｄ，５１２ｆ，５１３ａ，５１３ｂ，５１３ｄ，５１３ｆ ボルト用貫通孔
５２０ ピン
５３０，５３１ スタッドボルト
５４０ 六角ナット
６００ 太陽電池ユニット
６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６，６０７，６０８，６０９ 太陽電池パネル
６０１ａ，６０２ａ，６０３ａ，６０４ａ，６０５ａ，６０６ａ，６０７ａ，６０８ａ，６０９ａ ガイド
７００ 折畳み用テント構造体
７０１ 対角バー
７０２ 土台
７０３ テント布支え棒
７０４ テント布
７５０ テント
８００ アンテナ構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展開機構を有する展開構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、展開機構を有する展開構造体が数多く提案されている。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、収納された状態で人工衛星に搭載され、宇宙空間で展開する宇宙用展開構造体が開示されている。
【０００３】
特許文献１に係る従来の展開構造体は、宇宙空間で展開するアンテナや太陽電池ユニットに利用されるものであり、正六角形状の第１パネルと、当該第１パネルの六辺に設置された三角形状の６つの第２パネルと、第２パネル同士の間を埋めるように設置された複数の第３のパネルとからなる。また、第１パネル、第２パネル及び第３パネルは、展開時には全体として正六角形となるように構成され、互いのパネル同士の連結部分には、収納時にパネルが折畳めるようにヒンジが設けられている。
【０００４】
特許文献１に係る従来の展開構造体は、この構成により、収納時には略六角柱形状とすることができ、展開時には各パネルを放射状に展開して各正六角形に展開することができる。これにより、収納時の体積をできるだけ小さくすることができるとともに、展開時の強度を高めることができる。
【０００５】
また、特許文献２に係る展開構造体は、人工衛星に搭載されるパラボラアンテナに利用されるものであり、リンク部材を矩形状にリンク結合した四辺リンクを折畳み自在に放射状に組み合わされた展開トラスと、隣接する展開トラスの四辺リンクの外側のリンク部材間において対角線上で交差するように張設されたワイヤ部材とを備える。ワイヤ部材の両端は回動部材を介してリンク部材のモジュール結合ヒンジとリンク結合されている。ワイヤ部材にはワイヤ部材位置規制用のロッド部材が設けられており、ロッド部材は、その一端がリンク部材のモジュール結合ヒンジに設けられ、他端がワイヤ部材の交差点から延出するように設けられている。
【０００６】
特許文献２に係る従来の展開構造体は、この構成により、四辺リンクが折畳んだ状態では、ワイヤ部材は、ロッド部材によって四辺リンクの外側のリンク部材の一方端に位置規制されることによって保護される。また、四辺リンクが展開した状態では、ワイヤ部材は四辺リンクに架張されるので、リンク部材間の堅牢化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１０８１９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２３３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１及び特許文献２に開示された従来の展開構造体においては、当該展開構造体を展開させるためには、展開構造体を構成する個々の部材をそれぞれ作動させる必要がある。
【０００９】
このために、展開構造体を展開する際に、動力源として、複数のアクチュエータなどを利用しなければならなかったり、あるいは、ワイヤなどを用いた複雑な装置を利用しなければならなかったりと、複数の動力源又は複雑な動力源が必要であるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するものであり、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく展開構造体全体を容易に展開することができる展開構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る展開構造体の一形態は、節で接合されたＸ本の棒状部材を有するＸ位節構造体を複数個組み合わせて構成された展開構造体であって、前記Ｘ位節構造体は、ｍ本の棒状部材の一端部が剛節されたｍ位節の第１ユニットと、ｎ本の棒状部材の一端部が剛節されたｎ位節の第２ユニットとを有し、前記第１ユニットと前記第２ユニットとは滑節され、隣り合う前記Ｘ位節構造体において、一方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部とが滑節されたものである。ここで、ｎとｍは３以上の自然数であり、Ｘは、ｎ＋ｍ以上の自然数である。
【００１２】
この構成により、任意のＸ位節構造体に対して局所的に回転作用を与えるだけで、その回転作用が与えられたＸ位節構造体から全てのＸ位節構造体に回転作用を伝播させて、展開構造体全体を作動させることができる。
【００１３】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記隣り合うＸ位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された滑節部分は、一方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分と、一方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分とからなることが好ましい。
【００１４】
この構成により、複雑な構成とすることなく、展開構造体を容易に展開することができる。
【００１５】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、ｍ＝ｎ＝４、Ｘ＝８であり、隣り合う８位節構造体において、一方の前記８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されているとともに、前記一方の８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、前記他方の８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されていることが好ましい。
【００１６】
この構成により、８本の棒状部材を有する８位節構造体によって、展開構造体を容易に展開することができる。
【００１７】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記第１ユニットと前記第２ユニットとが滑節された節点部は、前記棒状部材同士が干渉しないように、棒状部材干渉回避部材によって構成されていることが好ましい。
【００１８】
この構成により、棒状部材同士の干渉を回避することができるので、展開構造体を可能な限り小さく折畳むことができる。
【００１９】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記棒状部材干渉回避部材は、さらに、Ｘ層に積層されたＸ個の回転部品を有しており、Ｘ本の前記棒状部材はそれぞれＸ個の前記回転部品に固定されていることが好ましい。
【００２０】
この構成により、棒状部材を異なる層に配置することができるので、棒状部材同士の干渉を回避することができ、展開構造体を可能な限り小さく折畳むことができる。
【００２１】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの前記棒状部材の長さが全て同じ長さであることが好ましい。
【００２２】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記Ｘ位節構造体がｐ行ｑ列のマトリクス状に配置されていることが好ましい。ここで、ｐ，ｑは２以上の自然数である。
【００２３】
さらに、上記本発明に係る展開構造体の一形態において、前記棒状部材の前記一端部の高さ方向の位置と当該棒状部材の前記他端部の高さ方向の位置とが異なっていることが好ましい。
【００２４】
これにより、展開構造体をＸ軸方向及びＹ軸方向のみならずＺ軸方向にも展開させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る太陽電池ユニットの一形態は、上記の本発明に係る展開構造体と、前記展開構造体に設置された太陽電池パネルとを備えたものである。
【００２６】
また、本発明に係る折畳み用テント構造体の一形態は、上記の本発明に係る展開構造体と、前記展開構造体に滑節され、前記展開構造体を支持するテント支柱とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る展開構造体によれば、任意のＸ位節構造体に対して局所的に回転作用を与えるだけで、その回転作用が与えられたＸ位節構造体から全てのＸ位節構造体に回転作用を伝播させて展開構造体全体を作動させることができる。これにより、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、展開構造体全体を容易に展開又は折畳むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る展開構造体におけるＸ位節構造体をモデル化して表したＸ位節構造体の平面図である。
【図２】図２は、本発明に係る展開構造体をモデル化して表した展開構造体の平面図である。
【図３】図３は、図２に示す破線部分Ａを拡大して示した本発明の展開構造体の一部拡大平面図である。
【図４】図４は、本発明に係る展開構造体が展開する様子を表した展開構造体の平面図である。
【図５】図５は、図４の各図に示す破線部分Ｂを拡大して示した、本発明に係る展開構造体が展開する様子を表した展開構造体の一部拡大平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係る展開構造体の平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に係るＸ位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットを構成する棒状部材の概観斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係る展開構造体において、隣り合う８位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された部分である滑節部の拡大側面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係る展開構造体の節点部を構成する棒状部材干渉回避部材の分解斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル１に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル２に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル４に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例に係る展開構造体において、レベル６に位置する回転部品の平面図及び断面図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る展開構造体をモデル化して表した展開構造体の平面図及び当該展開構造体における棒状部材の層レベルを示した図である。
【図１５】図１５は、展開構造体の折畳み時と展開時における８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットの棒状部材の層レベルを示した模式図である。
【図１６】図１６は、図１５に対応する展開構造体の折畳み時と最大展開時における８位節構造体の各レベルにおける回転部品の平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例に係る展開構造体が最も折畳まれた時における展開構造体の一部拡大図である。
【図１８】図１８は、本発明の変形例２に係る展開構造体の一部を示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の変形例６に係る展開構造体の平面図及び断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の変形例７に係る展開構造体の棒状部材干渉回避部材における回転部材の平面図である。
【図２１】図２１は、適用例１に係る太陽電池ユニットに用いられる展開構造体の平面図である。
【図２２】図２２は、適用例１に係る太陽電池ユニットに用いられる展開構造体の各セルが展開する様子を表した図である。
【図２３】図２３は、適用例２に係るテント構造体の平面図及び側面図である。
【図２４】図２４は、適用例２に係るテント構造体が展開する様子を表した図である。
【図２５】図２５は、適用例２に係るテントの側面図である。
【図２６】図２６は、適用例２に係る折畳み用テント構造体を折畳んだ状態を示す図である。
【図２７】図２７は、適用例３に係るアンテナ構造体の外観斜視図である。
【図２８】図２８は、球状の骨組構造からなる展開構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る展開構造体の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明に係る展開構造体は、以下の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３０】
まず、本発明に係る展開構造体の動作原理について、本発明に係る展開構造体をモデル化して説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る展開構造体におけるＸ位節構造体をモデル化して表したＸ位節構造体の平面図である。図１（ａ）は、展開構造体を構成する１つのＸ位節構造体を示した平面図であり、図１（ｂ）は、当該Ｘ位節構造体を構成する第１ユニットを示した平面図であり、図１（ｃ）は、当該Ｘ位節構造体を構成する第２ユニットを示した平面図である。なお、図１（ａ）中の矢印Ｒ，Ｌは、Ｘ位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットが回転する回転方向を示しており、矢印Ｒは時計回り方向、矢印Ｌは反時計回り方向を示している。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、本発明に係る展開構造体１の構成単位であるＸ位節構造体１０は、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とで構成されている。このＸ位節構造体１０を第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とに分解すると、図１（ｂ）及び図１（ｃ）で示すように分解することができる。
【００３３】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０は、複数本の棒状部材の一端部同士が剛節されて構成されたものである。ここで、ｍ本の棒状部材で構成されるユニットをｍ位節と称し、ｍ位節のユニットを第１ユニットと称す。同様に、ｎ本の棒状部材で構成されるユニットをｎ位節と称し、ｎ位節のユニットを第２ユニットと称す。なお、ｍとｎは、それぞれ３以上の自然数である。また、Ｘ位節構造体１０を構成する棒状部材、すなわち、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０を構成する各棒状部材は、例えば、はり部材で構成されており、長軸方向の長さが幅方向の長さよりも大きい部材のことを意味する。また、棒状部材の断面形状は、本実施形態では矩形状とするが、棒状部材の断面形状はこれに限定されない。例えば、棒状部材の断面形状を円形状や楕円形状としてもよい。
【００３４】
本実施形態においては、第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０は、いずれも４本の棒状部材で構成された４位節（ｍ＝ｎ＝４）である。従って、図１（ｂ）に示すように、第１ユニット１１０は、４本の棒状部材１１１，１１２，１１３，１１４で構成されており、その一端部同士が節点１１５において接続されている。第１ユニット１１０の節点１１５は剛節であり、４本の棒状部材１１１，１１２，１１３，１１４は、平面視したときに常に十字状になるように配置され、その一端部同士が、直接に又は回転部品等の連結部材によって固定されている。同様に、図１（ｃ）に示すように、第２ユニット１２０も４本の棒状部材１２１、１２２，１２３，１２４で構成されており、その一端部同士が節点１２５において接続されている。第２ユニット１２０の節点１２５も剛節であり、平面視したときに、４本の棒状部材１２１，１２２，１２３，１２４は、常に十字状になるように、その一端部同士が、直接に又は回転部品等の連結部材によって固定されている。なお、これら第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とが連結部品によって連結された具体的な構成については実施例において後述する。
【００３５】
図１（ｂ）に示す第１ユニット１１０と図１（ｃ）に示す第２ユニット１２０とは、お互いの剛節された剛節部分である節点１１５，１２５同士を一致させるようにして、すなわち、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは共通の中心軸を有するようにして、互いに組み合わされている。これにより、図１（ａ）に示すようなＸ位節構造体１０が構成される。Ｘ位節構造体１０において、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは滑節状態で組み合わされている。ここで、滑節とは、２つの部材が共通の節点で互いに回転自在に接合された部分のことである。すなわち、滑節では、理想的には回転剛性（回転抵抗）が０である。
【００３６】
具体的には、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは、共通の節点１１５，１２５で接合された状態であって相互に回転可能な状態となるように連結されている。これにより、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とは、当該Ｘ位節構造体１０においては互いに規制されることなく作動（回転）することができる。なお、これら第１ユニット１１０と第２ユニット１２０とが連結部品によって連結された具体的な構成については実施例において後述する。
【００３７】
ここで、Ｘ位節構造体１０とは、Ｘ本の棒状部材が節で接合されて構成されることを意味し、「Ｘ」は、ｍ位節の第１ユニット１１０の「ｍ」とｎ位節の第２ユニット１２０の「ｎ」によって、Ｘ＝ｍ＋ｎで定義される。なお、ｍとｎがそれぞれ３以上の自然数であるので、Ｘは６以上の自然数となる。
【００３８】
本実施形態では、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０はいずれも４本の棒状部材で構成された４位節（ｍ＝ｎ＝４）であるので、本実施形態に係るＸ位節構造体１０は８位節構造体である。
【００３９】
次に、本発明に係る展開構造体１について、図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る展開構造体１をモデル化して表した展開構造体１の平面図である。なお、図２は、展開途中の展開構造体１の状態を示したものである。
【００４０】
図２に示すように、本発明に係る展開構造体１は、図１（ａ）に示すＸ位節構造体１０が複数個組み合わされて構成されたものである。例えば、展開構造体１を平面視したときに、展開構造体１は、複数個のＸ位節構造体１０をｐ行ｑ列（ｐ×ｑ）のマトリクス状に周期的に配置して構成することができる。ここで、ｐとｑは、それぞれ２以上の自然数である。
【００４１】
本実施形態においては、図２に示すように、Ｘ位節構造体１０としては８位節構造体を用い、この８位節構造体を５×５のマトリクス状に配置して展開構造体１を構成している。但し、図２に示す最外周に位置する８位節構造体は、正しくは８位節構造体ではなく、他の８位節構造体の棒状部材に連結できないような棒状部材については、その記載を省略した構成となっている。すなわち、図２に示す展開構造体１は、最大展開時において隣り合う棒状部材同士で矩形状に囲まれる領域を１セルとしたときに、４×４セルの構造である。
【００４２】
本実施形態に係る展開構造体１は、図２に示すように、互いに隣り合うＸ位節構造体１０の棒状部材同士が滑節連結されて構成されている。すなわち、隣り合うＸ位節構造体１０は、一方のＸ位節構造体１０の棒状部材と、他方のＸ位節構造体の棒状部材とが滑節連結されて構成されている。
【００４３】
隣り合うＸ位節構造体１０の連結部分について、図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、図２に示す破線部分Ａを拡大して示した本発明の展開構造体の一部拡大平面図である。なお、図３に示される矢印Ｒ，Ｌは、Ｘ位節構造体１０の回転方向を示しており、矢印Ｒは時計回り方向、矢印Ｌは反時計回り方向を示している。
【００４４】
図３に示すように、隣り合う２つのＸ位節構造体はいずれも８位節構造体であり、一方を第１の８位節構造体１０Ａと称し、他方を第２の８位節構造体１０Ｂと称す。
【００４５】
図３の左側に示される第１の８位節構造体１０Ａは、図１で説明したＸ位節構造体１０と同じように、同じ長さの４本の棒状部材１１１Ａ，１１２Ａ，１１３Ａ，１１４Ａの一端部同士が剛節された４位節である第１ユニット１１０Ａと、同様に同じ長さの４本の棒状部材１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４Ａの一端部同士が剛節された４位節である第２ユニット１２０Ａとからなる。第１ユニット１１０Ａ及び第２ユニット１２０Ａもそれぞれは、平面視したときに４本の棒状部材が常に十字状になるように配置されて固定されたものである。また、第１ユニット１１０Ａと第２ユニット１２０Ａとは、第１ユニット１１０Ａの節点１１５Ａと第２ユニット１２０Ａの節点１２５Ａとで滑節連結されている。
【００４６】
また、図３の右側に示される第２の８位節構造体１０Ｂも第１の８位節構造体１０Ａと同様の構成をしており、第２の８位節構造体１０Ｂは、同じ長さの４本の棒状部材１１１Ｂ，１１２Ｂ，１１３Ｂ，１１４Ｂの一端部同士が剛節された４位節である第１ユニット１１０Ｂと、同様に同じ長さの４本の棒状部材１２１Ｂ，１２２Ｂ，１２３Ｂ，１２４Ｂの一端部同士が剛節された４位節である第２ユニット１２０Ｂとからなる。第１ユニット１１０Ｂ及び第２ユニット１２０Ｂのそれぞれは、平面視したときに４本の棒状部材が常に十字状になるように配置されて固定されたものである。また、第１ユニット１１０Ｂと第２ユニット１２０Ｂとは、第１ユニット１１０Ｂの節点１１５Ｂと第２ユニット１２０Ｂの節点１２５Ｂとで滑節連結されている。
【００４７】
さらに、このように構成された隣り合う第１の８位節構造体１０Ａと第２の８位節構造体１０Ｂとは、一方の８位節構造体の棒状部材の他端部と他方の８位節構造体の棒状部材の他端部とが滑節連結されている。具体的には、図３に示すように、第１の８位節構造体１０Ａにおける第１ユニット１１０Ａの棒状部材１１４Ａの他端部１１６Ａ（節点１１５Ａとは反対側の端部）は、第２の８位節構造体１０Ｂにおける第２ユニット１２０Ｂの棒状部材１２３Ｂの他端部１２６Ｂ（節点１２５Ｂとは反対側の端部）とで滑節連結されている。また、第１の８位節構造体１０Ａにおける第２ユニット１２０Ａの棒状部材１２１Ａの他端部１２６Ａ（節点１２５Ａとは反対側の端部）は、第２の８位節構造体１０Ｂにおける第１ユニット１１０Ｂの棒状部材１１２Ｂの他端部１１６Ｂ（節点１１５Ｂとは反対側の端部）とで滑節連結されている。
【００４８】
以上のとおり、隣り合う第１及び第２の８位節構造体１０Ａ，１０Ｂは、異なるユニット同士における棒状部材同士が滑節連結されたものである。このような連結構成によって、第１の８位節構造体１０Ａと第２の８位節構造体１０Ｂとは、相対的な変位は互いに拘束されるが、曲げモーメントに対してはお互いに回転自由な状態となっている。なお、滑節とは、上述のとおり、２つの部材が共通の節点で互いに回転自在に接合された部分である。本実施形態においては、一方の棒状部材の端部と他方の棒状部材の端部とが連結部材によってピン結合されることにより、滑節が構成されている。
【００４９】
なお、図３には示されていないが、左右方向に隣り合うＸ位節構造体だけではなく、上下方向に隣り合うＸ位節構造体についても、互いに隣り合うＸ位節構造体の棒状部材の他端部同士は図３に示す構成と同様の構成で滑節連結されている。
【００５０】
次に、以上のように構成された本発明に係る展開構造体１が展開する挙動について、図４及び図５を用いて説明する。なお、図４及び図５で示される展開構造体１は、隣り合う８位節構造体の各ユニットの棒状部材同士が干渉しないように構成されたものである。この棒状部材同士が干渉しない具体的な構造については実施例にて後述する。また、本発明に係る展開構造体１は、８位節構造体が回転する面（回転面）に沿って展開する構造のものであり、基本的に回転面に対して垂直な方向には展開しないような構造となっている。すなわち、本発明に係る展開構造体は、二次元的に拡大変形又は縮小変形する構造となっている。
【００５１】
図４は、本発明に係る展開構造体１が展開する様子を模式的に表した平面図である。図４（ａ）は本発明に係る展開構造体１が折畳んだ状態を示しており、図４（ｂ）及び図４（ｃ）はその展開構造体１が展開する途中の状態を示しており、図４（ｄ）は展開構造体１が最も展開した状態を示している。なお、展開構造体１としては、図２で示したものと同様に、８位節構造体を５×５のマトリクス状に配置した４×４セル構造のものを用いている。
【００５２】
まず、図４（ａ）に示す状態において、展開構造体１を構成する複数のＸ位節構造体のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加すると、展開構造体１の展開が開始する。本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、８位節構造体１０Ａにのみ回転作用を付加する。すなわち、８位節構造体１０Ａにのみ回転モーメントを外力として作用させる。
【００５３】
８位節構造体１０Ａに回転作用が付加されると展開構造体１は二次元的に拡大するようにして、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に漸次変化し、展開構造体１はさらに拡大して図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態に漸次変化する。そして、さらに展開構造体１は、図４（ｃ）の状態から図４（ｄ）の状態へと漸次変化する。図４（ｄ）に示すように、隣り合うＸ位節構造体１０の棒状部材同士が一直線上に位置することになったとき、展開構造体１は最も展開した状態（最大展開）となる。
【００５４】
次に、展開構造体１が展開する挙動について、図５を用いてさらに詳細に説明する。図５は、図４（ａ）〜図４（ｄ）の各図に示す破線部分Ｂを拡大して示した、本発明に係る展開構造体が展開する様子を表した展開構造体の一部拡大平面図である。図５（ａ）は図４（ａ）に対応し、図５（ｃ）は図４（ｂ）の破線部分Ｂに対応し、図５（ｆ）は図４（ｃ）の破線部分Ｂに対応する。なお、図５（ａ）〜図５（ｇ）には、図４の各図における隣り合う４つの８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとその棒状部材しか描いておらず、本来であれば隣り合う４つの８位節構造体以外の８位節構造体における棒状部材も描く必要があるが、分かりやすくするために４つの８位節構造体以外の８位節構造体の棒状部材については描いていない。また、図５の各図において、棒状部材等の各構成要素の重なり状態は正確には描かれていない。棒状部材等の重なり状態（棒状部材の干渉）を考慮した展開動作については実施例において後述する。従って、図５の各図においては、棒状部材等の各構成要素が重ならないものとして、展開構造体の展開動作の説明を行う。なお、図５（ａ）中の矢印Ｒ，Ｌは、Ｘ位節構造体の回転方向を示しており、矢印Ｒは時計回り方向、矢印Ｌは反時計回り方向を示している。
【００５５】
図５（ａ）〜図５（ｇ）は、展開構造体１を構成する８位節構造体が回転した場合に、展開構造体１が変位する様子を表した模式図である。本実施形態では、展開構造体１を構成する隣り合う４つの８位節構造体のうち、図４に示す８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに着目して説明する。
【００５６】
図５（ａ）の状態は、展開構造体１が折畳んだ状態であり、この状態を基準として説明する。
【００５７】
まず、展開構造体を構成する８位節構造体のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加する。本実施形態においては、図５（ａ）に示す８位節構造体１０Ａにのみ回転作用を付加する。すなわち、８位節構造体１０Ａにのみ回転モーメントを外力として作用させる。
【００５８】
８位節構造体１０Ａに回転作用を付加する場合、８位節構造体１０Ａを構成する第１ユニットと第２ユニットのうち少なくともいずれか１つに回転作用を付加すればよい。例えば、第１ユニット又は第２ユニットのいずれか１つにのみ回転作用を付加してもよいし、第１ユニット及び第２ユニットに対して同時に回転作用を付加してもよい。いずれの場合も、展開構造体を構成する全ての８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットに回転作用が伝播する。
【００５９】
本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、８位節構造体１０Ａの第１ユニット（黒色の棒状部材）には矢印Ｌに示されるような反時計回りの回転作用を付加するとともに、第２ユニット（白抜きの棒状部材）には矢印Ｒに示されるような時計回りの回転作用を付加した。このように、第１ユニットと第２ユニットとに回転作用を付加することにより、第１ユニット及び第２ユニットには互いに反対方向の回転作用が付加されることになる。すなわち、第１ユニットと第２ユニットには反対回転モーメントが外力として作用することになる。
【００６０】
このように、図５（ａ）の矢印Ｒ，Ｌに示されるように、８位節構造体１０Ａの第１ユニットに矢印Ｌ（反時計回り）の回転作用を付加し、第２ユニットには矢印Ｒ（時計回り）の回転作用を付加すると、８位節構造体１０Ａと棒状部材を介して滑節連結される８位節構造体１０Ｂ，１０Ｃに、８位節構造体１０Ａの回転作用が伝播する。
【００６１】
より具体的には、８位節構造体１０Ａの第１ユニットの反時計回り（矢印Ｌ方向）の回転作用は、８位節構造体１０Ａの第１ユニットの棒状部材と滑節連結されている８位節構造体１０Ｂの第２ユニットの棒状部材に伝播する。これにより、８位節構造体１０Ｂの第２ユニットは時計回りに回転することになる。
【００６２】
これと同時に、８位節構造体１０Ａの第２ユニットの時計回り（矢印Ｒ方向）の回転作用は、８位節構造体１０Ａの第２ユニットの棒状部材と滑節連結されている８位節構造体１０Ｂの第１ユニットの棒状部材に伝播する。これにより、８位節構造体１０Ｂの第１ユニットは反時計回りに回転することになる。
【００６３】
８位節構造体１０Ｃについても同様のことがいえる。すなわち、８位節構造体１０Ｂへの回転作用の伝播と同時に、８位節構造体１０Ａの第１ユニットの反時計回り（矢印Ｌ方向）の回転作用は８位節構造体１０Ｃの第２ユニットに伝播し、これにより、８位節構造体１０Ｃの第２ユニットは時計回りに回転することになる。また、８位節構造体１０Ａの第２ユニットの時計回り（矢印Ｒ方向）の回転作用は８位節構造体１０Ｃの第１ユニットに伝播し、これにより、８位節構造体１０Ｃの第１ユニットは反時計回りに回転することになる。
【００６４】
また、同様に、８位節構造体１０Ｂと８位節構造体１０Ｃの回転作用は、８位節構造体１０Ｄに伝播し、これにより、８位節構造体１０Ｄの第１ユニット及び第２ユニットが回転することになる。
【００６５】
このようにして、８位節構造体１０Ａの第１ユニット及び第２ユニットの回転が進むと、図５（ｂ）〜図５（ｇ）に示すように、８位節構造体１０Ａの第１ユニット及び第２ユニットの回転に従って、８位節構造体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの第１ユニット及び第２ユニットも順次回転することになる。
【００６６】
ここで、図５（ｂ）の状態は、図５（ａ）の状態から、８位節構造体１０Ａの第１ユニットが反時計回り（矢印Ｌ方向）に１０度、第２ユニットが時計回り（矢印Ｒ方向）に１０度それぞれ回転した状態を示したものである。
【００６７】
また、図５（ｃ）の状態は、図５（ａ）の状態から、８位節構造体１０Ａの第１ユニットが反時計回り（矢印Ｌ方向）に２０度、第２ユニットが時計回り（矢印Ｒ方向）に２０度それぞれ回転した状態を示したものである。
【００６８】
同様に、図５（ｄ）、図５（ｅ）、図５（ｆ）、図５（ｇ）の状態は、それぞれ、図５（ａ）の状態から、８位節構造体１０Ａの第１ユニットが反時計回り（矢印Ｌ方向）に３０度、４０度、５５度、７５度、第２ユニットが時計回り（矢印Ｒ方向）に３０度、４０度、５５度、７５度それぞれ回転した状態を示したものである。
【００６９】
このように、本実施形態においては、同一の８位節構造体内における第１ユニットと第２ユニットとは互いに反対方向であって同じ角度ずつ回転することになる。
【００７０】
そして、図５（ａ）〜図５（ｇ）に示すように、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの回転が進むに従って、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各中心間距離が大きくなるようにして、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの位置は漸次変位する。すなわち、８位節構造体１０Ａの中心を仮に固定したとすると、図５（ａ）〜図５（ｇ）に示すように、８位節構造体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄはそれぞれ８位節構造体１０Ａから遠ざかる方向に漸次変位する。
【００７１】
なお、図５（ｇ）の状態の後は図５には図示していないが、隣り合う８位節構造体の第１ユニット（又は第２ユニット）の棒状部材同士のなす角が略１８０度の状態になったときに、８位節構造体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各中心間距離は最大になる。すなわち、この場合が、展開構造体１が最大に展開した状態である。この状態は、図４（ｄ）に示す状態である。
【００７２】
以上説明した展開構造体１の展開動作は、展開構造体１が折畳んだ状態から展開する場合、すなわち、展開構造体１が拡大変形する場合についての説明であるが、これとは逆に、展開構造体が最大に展開した状態から折畳む場合、すなわち、展開構造体１が縮小変形する場合についても同様である。展開構造体１が縮小変形する場合は、任意のＸ位節構造体１０に回転作用を付加することにより、図５（ｇ）から図５（ａ）に戻るようにして展開構造体１は折畳まれることになる。
【００７３】
以上のとおり、本発明に係る展開構造体１は、展開構造体１を構成するＸ位節構造体１０のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加することにより、全てのＸ位節構造体１０に対して回転作用を伝播させることができる。すなわち、任意のＸ位節構造体１０に対して局所的に回転作用を付加するだけで、全てのＸ位節構造体１０を一様に拡大又は縮小変形させることができる。従って、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、容易に展開構造体全体を展開又は折畳むことができる。
【実施例】
【００７４】
次に、本発明に係る展開構造体の具体的な構造を示した実施例について説明する。
上記の実施形態においては、本発明に係る展開構造体をモデル化して説明したが、実際には展開構造体の各構成要素は所定の形状や寸法等を有するので、展開構造体が展開又は折畳む際には、これらの各構成要素が干渉することを考慮しなければならない。すなわち、Ｘ位節構造体が回転する際、各構成要素同士が衝突することがありうる。以下、各構成要素の具体的構造を説明しながら、各構成要素の干渉について詳述する。
【００７５】
図６は、本発明の実施例に係る展開構造体１の平面図であり、図６（ａ）は、展開構造体１が最も折畳んだ時（最小時）の状態を示す展開構造体の平面図であり、図６（ｂ）は、展開構造体１が最大に展開した時（最大時）の状態を示す展開構造体の平面図である。なお、本実施例においても、Ｘ位節構造体１０としては８位節構造体を用い、同じ構成の８位節構造体を５×５のマトリクス状に周期的に配置した４×４セル構造の展開構造体１を構成する。なお、上述の実施形態と同様に、最外周に位置する８位節構造体は、正しくは８位節構造体ではなく、他の８位節構造体の棒状部材に連結できないような棒状部材については、その記載を省略した構造となっている。
【００７６】
また、本発明の実施例に係る展開構造体１は、上述した本発明の実施形態に係る展開構造体１に対応し、基本構成は、本発明の実施形態に係る展開構造体１の構成と同様の構成である。すなわち、本発明の実施例に係る展開構造体１におけるＸ位節構造体１０は、同じ長さの４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節である第１ユニットと、同様に同じ長さの４本の棒状部材の一端部が剛節された４位節である第２ユニットとからなる８位節構造体である。第１ユニット及び第２ユニットのそれぞれは、４本の棒状部材が平面視したときに十字状に配置されて固定されたものであり、各ユニット同士はお互いの中心同士で滑節連結されている。また、隣り合う８位節構造体の各ユニットの棒状部材の他端部同士は滑節連結されている。
【００７７】
ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、１つの８位節構造体において棒状部材４００の一端部が剛節された部分であって、第１ユニットと第２ユニットが滑節された部分を節点部２００（第１ユニット及び第２ユニットの連結部分）と称し、隣り合う８位節構造体の棒状部材４００の他端部同士が滑節連結された部分を滑節部３００と称す。
【００７８】
本実施例において、滑節である節点部２００及び滑節部３００において、滑節の回転剛性は０ではなく、棒状部材の曲げ剛性（又はヤング率）に対して相対的に十分小さい有限の大きさを持つと仮定する。
【００７９】
このとき、滑節部３００における棒状部材４００同士を、ぜんまい等の回転バネ（図示せず）で連結することにより、本実施例に係る展開構造体１を構成することができる。この場合、図６（ｂ）に示すように、この展開構造体１が最大に展開している状態を平衡状態とすると、外力として回転作用が付加されて、図６（ａ）に示すように展開構造体１が折畳んでいる状態では、展開構造体１は回転バネによって付勢されているので、折畳み状態を維持するためにはロック機構が必要となる。そして、当該ロック機構のロックを解除することにより、回転バネの復元力よって自動的に（外力を付加することなく）展開構造体１の展開が開始し、上記の平衡状態に戻る。
【００８０】
なお、このような回転バネ等の付勢手段は、展開構造体１の全ての滑節部３００に設けてもよいが、いずれか１つのみの滑節部３００に設けても構わない。また、このような付勢手段は、滑節部３００だけではなく、第１ユニットと第２ユニットとが滑節された節点部２００にも適用することができる。
【００８１】
次に、図６の各図に示す８位節構造体を構成する各構成要素の形状等について図７及び図８を参照しながら説明する。
【００８２】
図７は、本発明の実施例に係る８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットを構成する棒状部材４００の概観斜視図である。
【００８３】
図７に示すように、本発明の実施例に係る８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットを構成する各棒状部材４００は、断面矩形状の棒状のはり４０１で構成される。はり４０１の一方の一端部４０２は、４本のはり４０１同士を固定するための部分である。本実施例においては、４本のはり４０１の一端部４０２は、後述する連結部品によって固定される。はり４０１の他方の他端部４０３は、他のユニットの棒状部材の他端部が接続される部分である。当該他端部４０３には、別のユニットの棒状部材の他端部と滑節接続させるための貫通孔４０４が設けられている。
【００８４】
なお、はり４０１の寸法は、例えば、長さＬが１００ｍｍで、幅Wが１０ｍｍで、厚みｔが５ｍｍである。また、はり４０１の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００８５】
図８は、本発明の実施例に係る展開構造体において、隣り合う８位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された部分である滑節部３００の拡大側面図である。
【００８６】
図８に示すように、隣り合う８位節構造体における滑節部３００は、一方の８位節構造体における第１ユニットの棒状部材４００Ａの他端部４０３Ａと、他方の８位節構造体における第２ユニットの棒状部材４００Ｂの他端部４０３Ｂとが連結部材によってピン結合された構成となっている。具体的には、一方の８位節構造体に係る棒状部材４００Ａの他端部４０３Ａの貫通孔４０４Ａと、他方の８位節構造体における棒状部材４００Ｂの他端部４０３Ｂの貫通孔４０４Ｂとに、共通ピン４０５が貫通されて互いに接続された構成となっている。共通ピン４０５は、貫通孔４０４Ａ，４０４Ｂを貫通するピン軸４０５ａと、棒状部材４００Ａ，４００Ｂを挟むようにしてピン軸４０５ａの両端に設けられた２つのボルト４０５ｂとで構成される。この構成により、２つの棒状部材４００Ａ，４００Ｂは、共通ピン４０５を軸にして回転自在な状態となっている。なお、連結構成としては、リベット等を用いても構わない。
【００８７】
なお、滑節部３００を構成する構造は、図８に示すものに限らず、滑節部３００の機能を達成できるようなものであれば、いかなるものでも構わない。但し、図８に示すように、棒状部材４００Ａと棒状部材４００Ｂとを連結する連結部材は、棒状部材４００Ａ、４００Ｂを側面から見たときに、各棒状部材４００Ａ、４００Ｂから見えないような構造とすることが好ましい。これは、棒状部材が回転したときに、当該連結部材同士が干渉することを回避するためである。
【００８８】
次に、本実施例に係る展開構造体１の各構成要素の干渉について、図６に戻って、図６を参照しながら説明する。
【００８９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、滑節部３００の大きさが棒状部材４００の幅と同じかそれよりも小さく、また、滑節部３００の大きさが節点部２００の大きさよりも小さく、さらに、棒状部材４００の長さが節点部２００及び滑節部３００の大きさよりも十分に長い場合、考慮しなければならない干渉は、隣り合う８位節構造体における棒状部材４００同士の干渉（又は棒状部材の他端部を構成する滑節部３００同士の干渉、又は棒状部材４００と滑節部３００の干渉）、及び、棒状部材４００（又は滑節部３００）と隣り合う８位節構造体の節点部２００との干渉である。すなわち、第１ユニットと第２ユニットとの回転面を構成するＸ−Ｙ平面に平行な面において、節点部２００、滑節部３００及び棒状部材４００が同一平面に存在する場合、これらの各構成要素において干渉（衝突）が生じることになる。
【００９０】
まず、隣り合う８位節構造体における棒状部材４００同士の干渉（又は滑節部３００同士の干渉、又は棒状部材４００と滑節部３００の干渉）について説明する。
【００９１】
上述の図４及び図５に示す展開構造体の動作においては、棒状部材４００同士等の干渉を考慮しなかった。しかしながら、現実には、展開構造体の各構成要素は所定の形状を有するので、展開構造体が図４及び図５に示すような展開動作を行う場合、棒状部材４００同士、又は滑節部３００同士、又は棒状部材４００と滑節部３００とが干渉することになる。なお、棒状部材の幅Ｗが滑節部３００の最大長さと同じかそれよりも大きい場合は、干渉としては、棒状部材４００同士の干渉を回避できれば残りの干渉は回避できるので、以降は、棒状部材４００同士の干渉について説明する。
【００９２】
棒状部材４００同士が干渉する場合とは、隣り合う８位節構造体の棒状部材４００が同一平面状にある場合である。この場合、展開構造体が展開または折畳まれる途中で棒状部材４００同士が衝突してしまい、棒状部材４００同士が交差することができない状態が生じる。このように棒状部材４００同士が衝突しあうと、その時点で８位節構造体の回転は拘束され、展開構造体１の展開動作または折畳み動作は止まることになる。
【００９３】
従って、展開構造体１の展開率を最大にするためには、隣り合う８位節構造体の棒状部材４００同士の干渉を回避する必要がある。このような干渉を回避するためには、８位節構造体の節点部２００の構造が重要となる。ここで、展開率は、展開構造体が最も小さくなった状態（折畳み時）に対する最も大きくなった状態（展開時）の比で表すことができる。展開率は、棒状部材４００同士の干渉を回避すればするほど大きくなるが、逆に、棒状部材同士が干渉すればするほど小さくなる。つまり、棒状部材４００同士の干渉を全て回避することができれば最大の展開率を得ることができる。
【００９４】
図９は、本発明の実施例に係る展開構造体の節点部を構成する棒状部材干渉回避部材５００の分解斜視図である。本発明の実施例に係る展開構造体に用いられる棒状部材干渉回避部材５００は、棒状部材同士の干渉を全て回避することができるように構成された節点部２００の具体的な構成である。
【００９５】
図９に示すように、本発明の実施例に係る展開構造体において、８位節構造体の節点部は、棒状部材干渉回避部材５００で構成されている。図９に示す棒状部材干渉回避部材５００は、８位節構造体を構成する第１ユニット及び第２ユニットにおける全ての棒状部材同士が干渉しないように構成されたものである。また、棒状部材干渉回避部材５００は、１つの８位節構造体において、第１ユニットの４本の棒状部材が剛節され、第２ユニットの４本の棒状部材も剛節され、さらに、これら第１ユニットと第２ユニットとは滑節されている構成も実現している。
【００９６】
図９に示すように、棒状部材干渉回避部材５００は、棒状部材を回転させるための８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈと、回転部品５１０ａ〜５１０ｈの中心の軸合わせを行って回転部品５１０ａ〜５１０ｈの回転軸をなすピン５２０と、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈを所望に剛節又は滑節させるための２本のスタッドボルト５３０，５３１と、４つの六角ナット５４０と、その他、回転部品５１０ａ〜５１０ｈの間に挿入する７つの座金と、六角ナット５４０と回転部品５１０ａ，５１０ｈとの間に挿入する４つの座金とからなる。棒状部材干渉回避部材５００を構成するこれらの部品はアルミニウム等の金属材料で作製することができる。なお、図９に示す回転部品５１０ａ〜５１０ｈには、それぞれ棒状部材が１本ずつ固定されている。すなわち、回転部品５１０ａ〜５１０ｈは、８位節構造体の各棒状部材を固定するための連結部品として機能し、本実施例では、回転部品５１０ａ〜５１０ｈと各棒状部材とは一体成形された構成となっている。
【００９７】
回転部品５１０ａ〜５１０ｈはそれぞれ、薄肉円板形状をなし、その中心に、ピン５２０を貫通させるためのピン用貫通孔が設けられている。また、回転部品５１０ａ〜５１０ｈには、それぞれ、スタッドボルト５３０，５３１を貫通させるための２つのボルト用貫通孔が設けられている。
【００９８】
図９に示すように、棒状部材干渉回避部材５００は、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈを積層し、各回転部品５１０ａ〜５１０ｈのピン用貫通孔にピン５２０を貫通し、各回転部品５１０ａ〜５１０ｈのボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０，５３１を貫通させ、六角ナット５４０によってスタッドボルト５３０，５３１を固定することにより、作製することができる。これにより、第１ユニットを構成する４本の棒状部材同士が剛節されるとともに、第２ユニットを構成する４本の棒状部材同士が剛節され、また、第１ユニットと第２ユニットとが滑節された構成とすることができる。なお、各部材の間には、座金が挿入される。
【００９９】
このように棒状部材干渉回避部材５００は、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈが積層して構成されたものであり、下から順に、回転部品５１０ａ、回転部品５１０ｂ、回転部品５１０ｃ、回転部品５１０ｄ、回転部品５１０ｅ、回転部品５１０ｆ、回転部品５１０ｇ、回転部品５１０ｈが積み重ねられて構成されている。この積層した回転部品５１０ａ〜５１０ｈの各回転部品の位置を、レベル１〜レベル８の８つの階層レベルを用いて表現すると、回転部品５１０ａはレベル１に位置する。同様に、回転部品５１０ｂ〜回転部品５１０ｈは、それぞれレベル２〜レベル８に位置することになる。
【０１００】
ここで、各回転部品５１０ａ〜５１０ｈに棒状部材が固定された場合を考えると、８つの回転部品５１０ａ〜５１０ｈは４種類の形態となる。すなわち、棒状部材を考慮すると、レベル１に位置する回転部品５１０ａとレベル８に位置する回転部品５１０ｈとは同じ構成となる。同様に、レベル２に位置する回転部品５１０ｂとレベル３に位置する回転部品５１０ｃとは同じ構成となる。同様に、レベル４に位置する回転部品５１０ｄとレベル５に位置する回転部品５１０ｅとが、また、レベル６に位置する回転部品５１０ｆとレベル７に位置する回転部品５１０ｇとが、同じ構成となる。
【０１０１】
以下、棒状部材が固定された各回転部品の具体的な構成について、図１０〜図１３を用いて説明する。なお、図１０〜図１３に示す棒状部材の寸法は、図１０〜図１３以外の図に示される棒状部材の寸法とは正確には一致しない。
【０１０２】
図１０は、レベル１に位置する回転部品５１０ａの平面図及び断面図である。
図１０に示すように、レベル１に位置する回転部品５１０ａには、その円形部分の中心にピン５２０を貫通させるためのピン用貫通孔５１１ａが設けられている。さらに、回転部品５１０ａには、２本のスタッドボルトのうちの一方のスタッドボルト５３０を貫通させるためのボルト用貫通孔５１２ａと、他方のスタッドボルト５３１を貫通させるためのボルト用貫通孔５１３ａとが設けられている。
【０１０３】
ボルト用貫通孔５１２ａの孔形状は、スタッドボルト５３０の断面形状と同じで円形状をしており、その孔径はスタッドボルト５３０の径とほぼ同じである。これにより、スタッドボルト５３０はボルト用貫通孔５１２ａに規制されるので、回転部品５１０ａが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３０が回転部品５１０ａの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１０４】
また、ボルト用貫通孔５１３ａの孔形状は、ピン用貫通孔５１１ａの中心を中心とし、当該中心からボルト用貫通孔５１３ａに貫通されるスタッドボルト５３１の中心までの距離を半径とした円Ｃａにおいて、貫通するスタッドボルト５３１が当該円Ｃａの半円弧分移動可能な略Ｃ字形状をしている。このＣ字形状の開口幅は、スタッドボルト５３１の断面の円の直径とほぼ等しい。この構造により、スタッドボルト５３１がボルト用貫通孔５１３ａ内を円Ｃａの円弧に沿って自由に移動可能な状態であり、回転部品５１０ａの回転とスタッドボルト５３１の回転とは連動せず、スタッドボルト５３１の位置が変動しなくても、回転部品５１０ａは最大で１８０度回転することができる。
【０１０５】
ボルト用貫通孔５１２ａは、ボルト用貫通孔の中心が上記円Ｃａの円周上に位置するように設けられる。また、ボルト用貫通孔５１２ａとボルト用貫通孔５１３ａとは、スタッドボルト５３１がボルト用貫通孔５１３ａの両端に位置する時のスタッドボルト５３１の中心をそれぞれＯａ、Ｏ’ａとしたときに、ボルト用貫通孔５１２ａの中心から中心Ｏａ、Ｏ’ａまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１０６】
レベル１に位置する回転部品５１０ａにおいて、棒状部材の一端部は、図１０に示すように、ピン用貫通孔５１１ａの中心とボルト用貫通孔５１２ａの中心を通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ａに対してボルト用貫通孔５１２ａ側の回転部品５１０ａの側部に固定されている。
【０１０７】
なお、回転部品５１０ａに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１０８】
次に、レベル２に位置する回転部品５１０ｂについて説明する。図１１は、レベル２に位置する回転部品５１０ｂの平面図及び断面図である。
【０１０９】
図１１に示すように、レベル２に位置する回転部品５１０ｂは、レベル１に位置する回転部品５１０ａと同様に、その中心にピン５２０を貫通させるために設けられたピン用貫通孔５１１ｂと、スタッドボルト５３０，５３１をそれぞれ貫通させるために設けられたボルト用貫通孔５１２ｂ，５１３ｂとを有する。
【０１１０】
ボルト用貫通孔５１２ｂは、図１０に示すボルト用貫通孔５１３ａと同様の略Ｃ字形状をしており、スタッドボルト５３０の位置が変動しなくても、回転部品５１０ｂは最大で１８０度回転することができる。また、ボルト用貫通孔５１３ｂは、図１０に示すボルト用貫通孔５１２ａと同様の形状をしており、回転部品５１０ｂが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３１が回転部品５１０ｂの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１１１】
ボルト用貫通孔５１２ｂとボルト用貫通孔５１３ｂとの位置関係についても図１０と同様に、両貫通孔は、スタッドボルト５３０がボルト用貫通孔５１２ｂの両端に位置する時のスタッドボルト５３０の中心をそれぞれＯｂ、Ｏ’ｂとしたときに、ボルト用貫通孔５１３ｂの中心から中心Ｏｂ、Ｏ’ｂまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１１２】
また、レベル２に位置する回転部品５１０ｂにおいて、棒状部材の一端部は、図１１に示すように、中心Ｏｂと中心Ｏ’ｂを通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ｂに対して中心Ｏ’ｂ側の回転部品５１０ｂの側部に固定されている。
【０１１３】
なお、回転部品５１０ｂに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１１４】
次に、レベル３に位置する回転部品５１０ｃについて説明する。
レベル３に位置する回転部品５１０ｃは、図１１に示すレベル２に位置する回転部品５１０ｂと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１１５】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル２に位置する回転部品５１０ｂとは異なり、レベル３に位置する回転部品５１０ｃでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル１に位置する回転部品５１０ａにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１１６】
次に、レベル４に位置する回転部品５１０ｄについて説明する。図１２は、レベル４に位置する回転部品５１０ｄの平面図及び断面図である。
【０１１７】
図１２に示すように、レベル４に位置する回転部品５１０ｄは、レベル１〜３に位置する回転部品５１０ａ〜５１０ｃと同様に、その中心にピン５２０を貫通させるために設けられたピン用貫通孔５１１ｄと、スタッドボルト５３０，５３１をそれぞれ貫通させるために設けられたボルト用貫通孔５１２ｄ，５１３ｄとを有する。
【０１１８】
ボルト用貫通孔５１２ｄは、図１０に示すボルト用貫通孔５１３ａと同様に略Ｃ字形状をしており、スタッドボルト５３０の位置が変動しなくても、回転部品５１０ｄは最大で１８０度回転することができる。また、ボルト用貫通孔５１３ｄは、図１０に示す小円形のボルト用貫通孔５１２ａと同様の形状をしており、回転部品５１０ｄが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３１が回転部品５１０ｂの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１１９】
ボルト用貫通孔５１２ｄとボルト用貫通孔５１３ｄとの位置関係についても図１０と同様に、両貫通孔は、スタッドボルト５３０がボルト用貫通孔５１２ｄの両端に位置する時のスタッドボルト５３０の中心をそれぞれＯｄ、Ｏ’ｄとしたときに、ボルト用貫通孔５１３ｄの中心から中心Ｏｄ、Ｏ’ｄまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１２０】
また、レベル４に位置する回転部品５１０ｄにおいて、棒状部材の一端部は、図１２に示すように、ピン用貫通孔５１１ｄの中心とボルト用貫通孔５１３ｄの中心を通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ｄに対して略Ｃ字形状のボルト用貫通孔５１２ｄ側の回転部品５１０ｄの側部に固定されている。
【０１２１】
なお、回転部品５１０ｄに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１２２】
次に、レベル５に位置する回転部品５１０ｅについて説明する。
レベル５に位置する回転部品５１０ｅは、図１２に示すレベル４に位置する回転部品５１０ｄと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１２３】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル４に位置する回転部品５１０ｄとは異なり、レベル５に位置する回転部品５１０ｅでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル１，３に位置する回転部品５１０ａ，５１０ｃにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１２４】
次に、レベル６に位置する回転部品５１０ｆについて説明する。図１３は、レベル６に位置する回転部品５１０ｆの平面図及び断面図である。
【０１２５】
図１３に示すように、レベル６に位置する回転部品５１０ｆには、レベル１に位置する回転部品５１０ａと同様に、その中心にピン５２０を貫通させるために設けられたピン用貫通孔５１１ｆと、スタッドボルト５３０，５３１をそれぞれ貫通させるために設けられたボルト用貫通孔５１２ｆ，５１３ｆとを有する。
【０１２６】
ボルト用貫通孔５１２ｆは、図１０に示すボルト用貫通孔５１３ａと同様に略Ｃ字形状をしており、スタッドボルト５３０の位置が変動しなくても、回転部品５１０ｂは最大で１８０度回転することができる。また、ボルト用貫通孔５１３ｆは、図１０に示す小円形のボルト用貫通孔５１２ａと同様の形状をしており、回転部品５１０ｆが回転するときの回転角は、スタッドボルト５３１が回転部品５１０ｂの中心を中心として回転するときの回転角と連動する。
【０１２７】
ボルト用貫通孔５１２ｆとボルト用貫通孔５１３ｆとの位置関係についても図１０と同様に、両貫通孔は、スタッドボルト５３０がボルト用貫通孔５１２ｆの両端に位置する時のスタッドボルト５３０の中心をそれぞれＯｆ、Ｏ’ｆとしたときに、ボルト用貫通孔５１３ｆの中心から中心Ｏｆ、Ｏ’ｆまでの距離が等しくなるような位置関係にある。
【０１２８】
また、レベル６に位置する回転部品５１０ｆにおいて、棒状部材の一端部は、図１３に示すように、中心Ｏｆと中心Ｏ’ｆを通る直線上であって、ピン用貫通孔５１１ｆに対して中心Ｏｆ側の回転部品５１０ｆの側部に固定されている。
【０１２９】
なお、回転部品５１０ｆに固定された棒状部材の他端部（開放端）の近傍には、他のユニットの棒状部材の他端部と滑節結合させるための貫通孔が設けられている。
【０１３０】
次に、レベル７に位置する回転部品５１０ｇについて説明する。
レベル７に位置する回転部品５１０ｇは、図１３に示すレベル６に位置する回転部品５１０ｆと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１３１】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル６に位置する回転部品５１０ｆとは異なり、レベル７に位置する回転部品５１０ｇでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル１，３，５に位置する回転部品５１０ａ，５１０ｃ，５１０ｅにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１３２】
最後に、レベル８に位置する回転部品５１０ｈについて説明する。
レベル８に位置する回転部品５１０ｈは、図１０に示すレベル１に位置する回転部品５１０ａと構造は全く同じであるので、その説明は省略する。
【０１３３】
但し、スタッドボルト５３０，５３１が貫通するボルト用貫通孔は、レベル１に位置する回転部品５１０ａとは異なり、レベル８に位置する回転部品５１０ｈでは、略Ｃ字形状のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３０が貫通し、もう一方の小円形のボルト用貫通孔にスタッドボルト５３１が貫通する。この２本のスタッドボルトの各貫通孔への貫通方法は、レベル２，４，６に位置する回転部品５１０ｂ，５１０ｄ，５１０ｆにおけるスタッドボルト５３０，５３１の貫通方法と同様である。
【０１３４】
再び図９に戻って、棒状部材干渉回避部材５００の全体構成について説明する。図９に示すように、棒状部材が固定されたこれらの回転部品５１０ａ〜５１０ｈを積み重ねて、回転部品５１０ａ〜５１０ｈの２つのボルト用貫通孔に上述した貫通方法によってスタッドボルト５３０，５３１を貫通させ、六角ナット５４０によってスタッドボルト５３０，５３１を固定し、各部品間に座金を配置することにより、棒状部材干渉回避部材５００を作製することができる。
【０１３５】
これにより、レベル１に位置する回転部品５１０ａと、レベル３に位置する回転部品５１０ｃと、レベル５に位置する回転部品５１０ｅと、レベル７に位置する回転部品５１０ｇとは、スタッドボルト５３０によって剛節連結されることになり、スタッドボルト５３１によって滑節連結されることになる。この棒状部材が固定された回転部品５１０ａ，５１０ｃ，５１０ｅ，５１０ｇによって構成されるユニットが８位節構造体の第１ユニットである。
【０１３６】
また、レベル２に位置する回転部品５１０ｂと、レベル４に位置する回転部品５１０ｄと、レベル６に位置する回転部品５１０ｆと、レベル８に位置する回転部品５１０ｈとは、スタッドボルト５３１によって剛節連結されることになり、スタッドボルト５３０によって滑節連結されることになる。この棒状部材が固定された回転部品５１０ｂ，５１０ｄ，５１０ｆによって構成されるユニットが８位節構造体の第２ユニットである。
【０１３７】
そして、棒状部材が固定されたレベル１，３，５，７に位置する回転部品５１０ａ，５１０ｃ，５１０ｅ，５１０ｇで構成された第１ユニットと、棒状部材が固定されたレベル２，４，６，８に位置する回転部品５１０ｂ，５１０ｄ，５１０ｆ，５１０ｈで構成された第２ユニットとを組み合わせることにより、８位節構造体を構成することとができる。
【０１３８】
このように構成された８位節構造体において、レベル１，３，５，７に位置する回転部品を備える第１ユニットと、レベル２，４，６，８に位置する回転部品を備える第２ユニットとは、それぞれ４本の棒状部材が剛節されて構成されたものであるので、回転部品が回転しても各ユニットにおける４本の棒状部材の相対的な位置関係は変化しない。また、第１ユニットと第２ユニット同士は滑節されて構成されたものであるので、各ユニットの回転部品はお互いに規制されることなく回転することができる。このように、本実施例に係る８位節構造体は、上記の棒状部材干渉回避部材５００を備えたものであるので、８位節構造体の８本の棒状部材は、それぞれ８層の異なった層に位置するように設けられる。これにより、第１ユニット及び／又は第２ユニットが回転したとしても、全ての棒状部材同士が干渉しあうことがない。すなわち、棒状部材同士の干渉を回避することができる。
【０１３９】
このような棒状部材干渉回避部材５００を展開構造体１全体に適用した場合について、図１４を用いて説明する。図１４（ａ）は、本発明に係る展開構造体１をモデル化して表した展開構造体の平面図であり、図１４（ｂ）は、本発明に係る展開構造体１における棒状部材の層レベルを示した図である。図１４（ａ）、（ｂ）における数字は、棒状部材の層レベルを表している。すなわち、「＋１」がレベル１（１層目）、「＋２」がレベル２（２層目）、「＋３」がレベル３（３層目）、「＋４」がレベル４（４層目）、「＋５」がレベル５（５層目）、「＋６」がレベル６（６層目）、「＋７」がレベル７（７層目）、「＋８」がレベル８（８層目）をそれぞれ表している。
【０１４０】
図１４（ａ）に示すように、全ての滑節部３００において、滑節される隣り合う棒状部材４００は１層違いの構造となっている。このように、隣り合う８位節構造体における隣り合う棒状部材４００の全てにおいて層が異なっているので、展開構造体１が展開する際、又は折畳む際に、各棒状部材４００同士が干渉することはない。
【０１４１】
図１５は、展開構造体１の折畳み時と展開時における８位節構造体の第１ユニット及び第２ユニットの棒状部材の層レベルを示した模式図である。図１５（ａ）は、展開構造体の折畳み時における８位節構造体の棒状部材の位置を示しており、図１５（ｂ）は、展開構造体の展開時における８位節構造体の棒状部材の位置を示している。
【０１４２】
また、図１６は、図１５に対応する展開構造体の折畳み時と展開時における８位節構造体の各レベルにおける回転部品の平面図である。図１６（ａ）は、展開構造体が最も折畳まれた時（折畳み時）における各レベルの回転部品の位置を示しており、図１６（ｂ）は、展開構造体の最も展開した時（展開時）における各レベルの回転部品の位置を示している。
【０１４３】
以上、図９〜図１６に示すように、節点部２００に棒状部材干渉回避部材５００を用いることにより、８位節構造体を棒状部材４００ごとの８層構造にすることができる。これにより、展開構造体１を拡大又は縮小させる際に、展開構造体１を構成する全ての８位節構造体において、８本の棒状部材同士の干渉を回避することができる。従って、展開構造体１を可能な限り小さく折畳むことができるとともに、可能な限り大きく展開させることが可能となる。
【０１４４】
また、節点部２００を構成する構造は、図９に示すものに限らず、節点部２００の機能を達成できるようなものであれば、いかなるものでも構わない。すなわち、第１ユニット及び第２ユニットの各ユニットにおける棒状部材４００同士が剛節され、さらに、第１ユニットと第２ユニットとが滑節されたものであればよい。また、棒状部材同士の干渉を回避するためには、図９に示した棒状部材干渉回避部材５００を用いることで実現できるが、棒状部材同士の干渉を回避する部材としては、図９に示す棒状部材干渉回避部材５００に限らない。
【０１４５】
次に、再び図６に戻り、棒状部材４００（又は滑節部３００）と隣接する８位節構造体の節点部２００との干渉について説明する。
【０１４６】
棒状部材４００（又は滑節部３００）と節点部２００との干渉を考慮すると、図６（ａ）に示す状態が、展開構造体が最も小さく折畳まれた時の状態となり、図６（ｂ）に示す状態が、展開構造体が最も大きく展開した時の状態となる。これは、棒状部材４００（又は滑節部３００）と節点部２００との干渉は回避することができないからである。
【０１４７】
従って、本発明の実施例に係る展開構造体１は、図６（ａ）に示す最も小さく折畳まれた状態から、図６（ｂ）に示す最も大きく展開した状態へと漸次展開する。なお、図６（ａ）から図６（ｂ）までにおける展開構造体１が展開する際の挙動については、図４及び図５で説明した展開構造体１の挙動と同じであるので、展開構造体１の回転動作及び展開する様子の説明は省略する。
【０１４８】
以上のとおり、本発明の実施例に係る展開構造体１においても、展開構造体１を構成するＸ位節構造体のいずれか１つに対して局所的に回転作用を付加することにより、全てのＸ位節構造体に対して回転作用を伝播させることができる。すなわち、任意のＸ位節構造体１０に対して局所的に回転作用を付加するだけで、全てのＸ位節構造体を一様に拡大又は縮小変形させることができる。従って、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、容易に展開構造体全体を展開又は折畳むことができる。
【０１４９】
なお、本実施例においては、展開構造体１を構成する全ての８位節構造体の各構成要素は全て同じ形状及び寸法であるとした。具体的には、全ての棒状部材４００については、形状並びにその長さ、幅及び厚み等の寸法が同じであり、全ての節点部２００及び滑節部３００を構成する部品についても、その形状及び寸法等は全て同じである。
【０１５０】
次に、本発明の実施例に係る展開構造体１の展開率について図１７を用いて説明する。図１７は、本発明の実施例に係る展開構造体１が最も折畳まれた時における展開構造体１の一部拡大図である。
【０１５１】
展開構造体１が最も折畳んだ状態では、上述したように、上記の棒状部材干渉回避部材５００を用いたとしても、棒状部材４００と節点部２００との干渉は避けることができない。従って、図１７に示すように、展開構造体１が最も折畳んだ状態では、棒状部材４００と節点部２００とが接触した状態となる。
【０１５２】
ここで、８位節構造体を図６に示すようにｐ×ｐのマトリクス状に複数個配置した展開構造体１において、図１７に示すように、棒状部材４００の長さをＬ、節点部２００の直径をＤ、滑節部３００の直径及び棒状部材４００の幅をＷとすると、展開構造体１が最大に展開した時における隣り合う８位節構造体間の中心距離Ｈｍａｘは、Ｈｍａｘ＝２×（ｐ−１）×Ｌで表される。また、展開構造体１が最も折畳んだ時（最小時）における隣り合う８位節構造体間の中心距離Ｈｍｉｎは、Ｈｍｉｎ＝（ｐ−１）×（（Ｄ＋Ｗ）×Ｌ）1/2となる。
【０１５３】
従って、この場合、８位節構造体の展開率Ｄは、Ｄ＝Ｈｍａｘ／Ｈｍｉｎで表されるので、Ｄ＝２（Ｌ／（Ｄ＋Ｗ））1/2となる。
【０１５４】
例えば、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｄ＝２６ｍｍ、Ｗ＝１０ｍｍとして８位節構造体を構成し、これを５×５のマトリクス状に配置して展開構造体１を作製したとすると、Ｈｍａｘ＝８００ｍｍ、Ｈｍｉｎ＝２４０ｍｍとなるので、展開率Ｄは、Ｄ＝約３．３３となる。すなわち、この場合の展開構造体１は、折畳んだ状態から最大に展開すると、約３．３３倍の大きさに展開することになる。
【０１５５】
以上の本発明に係る展開構造体は、展開機構が比較的簡単であるため、モジュール化した展開構造体を容易に製造することができ、展開機構を必要とする様々な展開装置に適用することができる。
【０１５６】
以上、本発明に係る展開構造体について具体的に説明したが、本発明に係る展開構造体は上記の実施形態及び実施例に限るものではない。例えば、以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１５７】
（変形例１）
上記の実施形態においては、４本の棒状部材で構成した第１ユニット１１０及び第２ユニット１２０を用い、Ｘ位節構造体１０を８本の棒状部材で構成したが、これに限らない。
【０１５８】
例えば、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０をそれぞれ３本の棒状部材で構成し、６位節構造体としてもよい。また、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０をそれぞれ６本以上の複数の棒状部材で構成し、Ｘ位節構造体を１２位以上の節構造体としてもよい。例えば、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０の棒状部材をそれぞれ６本の棒状部材で構成し、１２位節構造体としてもよい。
【０１５９】
（変形例２）
また、上記の実施形態においては、棒状部材を十字形状に構成した４位節のユニット同士を組み合わせて８位節構造体とし、これをマトリクス状に配置して展開構造体を構成したが、これに限らない。
【０１６０】
例えば、図１８に示すように、最大展開時において、１つの頂点に対して２つの三角形と２つの六角形とが接している構成が周期的に配置された、いわゆる籠目構造の展開構造体１’とすることもできる。
【０１６１】
その他、（Ｘ＋Ｙ）位節構造体、または（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ+・・・）位節構造体の様々な二次元配置構造とすることができる。但し、高い展開率を得るためには、周期構造であることが望ましい。
【０１６２】
（変形例３）
上記の実施形態においては、第１ユニット１１０と第２ユニット１２０と２つのユニットでＸ位節構造体１０を構成したが、Ｘ位節構造体１０を２つ以上の複数のユニットで構成してもかまわない。
【０１６３】
例えば、第１ユニット、第２ユニット、第３ユニットの３つのユニットで構成することができる。なお、この場合も上記の変形例１又は変形例２を適用することができる。
【０１６４】
（変形例４）
上記の実施形態においては、展開構造体１を展開する際、１つのＸ位節構造体１０に対して局所的に回転作用を付加したが、これに限るものではない。
【０１６５】
例えば、図２に示す矩形状の展開構造体１において、１つの対角線上の端部に位置する２つのＸ位節構造体１０に対して同時に回転作用を付加させてもよい。また、この展開構造体１において、２つの対角線上の端部に位置する４つのＸ位節構造体１０に対して同時に回転作用を付加することができる。
【０１６６】
このように、複数個所で同時に回転作用を付加することにより、展開構造体に対して大きな回転モーメントを付加することができるので、展開構造体が大きい場合や展開構造体の棒状部材の質量が大きい場合であっても、容易に当該展開構造体を展開することができる。
【０１６７】
（変形例５）
上記の実施形態においては、展開構造体１を展開する際、積極的に外力を付加することにより第１ユニットと第２ユニットに反転回転作用を与えたが、結果として反転回転作用となる外力を付加してもかまわない。
【０１６８】
例えば、図３において、棒状部材１２１Ａと棒状部材１１２Ｂとの間及び棒状部材１１４Ａと棒状部材１２３Ｂとの間における結合節の間にリニアアクチュエータを内挿し、当該リニアアクチュエータを上下に駆動させることによって、展開構造体１を展開又は折畳むこともできる。
【０１６９】
なお、上記の実施形態及び変形例においては、全ての許容される外力は内部部材の回転変形に変換される。
【０１７０】
（変形例６）
上記の実施形態においては、展開構造体１は複数個のＸ位節構造体１０を二次元的な平面上に配置して構成したが、これに限るものではない。
【０１７１】
例えば、図１９に示すように、Ｘ位節構造体を半径が比較的大きい略球面体の一部である略曲面状に配置して展開構造体を構成することができる。図１９（ａ）は、本発明の変形例６に係る展開構造体１”の平面図であり、図１９（ｂ）は、本発明の変形例６に係る展開構造体１”の断面図である。
【０１７２】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、本発明の変形例６に係る展開構造体１”は、最大展開時における８位節構造体が３次元的に配置されている。つまり、展開構造体１”の中央に位置する８位節構造体のＺ軸方向の位置を基準にすると、図１９（ｂ）に示すように、最大展開時においては、中央部に位置する８位節構造体から周辺部に位置する８位節構造体に向かうに従って、Ｚ軸方向の位置が漸次大きくなる。
【０１７３】
また、本変形例に係る展開構造体１”を、折畳み時から１９（ａ）に示す最大展開時に展開する場合、各８位節構造体は、展開するに従って、Ｚ軸方向の位置が漸次大きくなる。
【０１７４】
このように構成される展開構造体１”は、図１９（ｂ）に示すように、１つの８位節構造体における各層レベルの棒状部材は全て水平になっている。また、それぞれの８位節構造体において、節点部（回転部品）と棒状部材との連結部分には僅かな角度変化をつけている。つまり、棒状部材の一端部と他端部の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置が異なるように構成されている。このように、本変形例に係る展開構造体１”は、三次元展開機構を有するものである。
【０１７５】
（変形例７）
上記の実施例に係る展開構造体における棒状部材干渉回避部材５００の回転部材については、図１０〜図１３に示すものに限られない。図２０は、本発明の変形例７に係る展開構造体の棒状部材干渉回避部材における回転部品の平面図である。
【０１７６】
図２０に示すように、本発明の変形例７に係る展開構造体の棒状部材干渉回避部材における回転部品５１０ｉは、図１０に示す回転部品５１０ａと基本的な構成は同じである。図２０に示す回転部品５１０ｉが図１０に示す回転部品５１０ａと異なる点は、図２０に示す回転部品５１０ｉが回転部５１４を有している点である。なお、図２０においては、分かりやすいように回転部５１４にはハッチングをかけている。
【０１７７】
回転部５１４は、中心軸を中心として任意に回転することができる。また、回転部品５１０ｉは、回転部５１４が任意の位置で固定することができるようにロック機構（不図示）を有している。
【０１７８】
このように構成された回転部品５１０ｉは、回転部５１４を回転させることによって、図１０〜図１３に示される回転部品と同じ構造の回転部品を得ることができる。従って、上記実施例のように棒状部材干渉回避部材の各層ごとに回転部品を製作する必要がなくなる。
【０１７９】
また、図２０に示す上記回転部品５１０ｉは、８位節構造体以外のＸ位節構造体にも適用することができる。例えば、図２０に示す回転部品５１０ｉにおいて、ハッチングされた回転部５１４を１２０度ずつ回転させた３種類の回転部品を用意し、これらを組み合わせることにより、６位節構造体の場合における棒状部材干渉回避部材を得ることができる。このように、図２０に示す上記回転部品５１０ｉは、部材長が全て等しい任意のＸ位節構造体に適用することができる。
【０１８０】
以上、本発明に係る展開構造体に関し、実施形態、実施例及び変形例について説明してきたが、これらの展開構造体は様々な展開装置に適用することができる。以下、本発明に係る展開構造体の適用例について説明する。
【０１８１】
（適用例１）
まず、本発明に係る展開構造体を太陽電池ユニットに適用した適用例１について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は、適用例１に係る太陽電池ユニットに用いられる展開構造体の平面図である。図２２は、適用例１に係る展開構造体の各セルが展開する様子を表した図である。
【０１８２】
図２１に示すように、適用例１においては、上記実施例に係る８位節構造体で構成される展開構造体１を用いる。本適用例で用いられる展開構造体１は、８位節構造体を縦に５個、横に５個配置した４×４セル構造である。また、展開構造体１の展開率は３倍とした。
【０１８３】
本適用例に係る太陽電池ユニット６００は、スライド式太陽電池パネルを用いたものであり、図２１に示すように、展開構造体１が折畳んだ状態において、展開構造体１の各セルの上面に、同じ形状の９枚のスライド式太陽電池パネル（不図示）が重ねられて構成されている。すなわち、本適用例では、１４４枚（１６×９）の太陽電池パネルが用いられ、１つの太陽電池パネルの大きさは、展開構造体１の各セルとほぼ同じ大きさである。なお、各セルにおける９枚の太陽電池パネルについて、展開構造体１が最大に展開した時の各セルが９分割された９の領域のうち、左上領域に位置する太陽電池パネルについては各セルの最上段に配置し、９領域の中央領域に位置する太陽電池パネルについては最下段に配置する。
【０１８４】
このように構成された太陽電池ユニット６００に図２１に示すような対角外側方向の外力Ｆが付加されると、各セル９枚の太陽電池パネルは、図２２（ａ）〜図２２（ｂ）に示すように展開する。図２２（ａ）〜図２２（ｂ）に示すように、各セル９枚の太陽電池パネル６０１〜６０９は、各太陽電池パネルに設けられたガイド６０１ａ〜６０９ａに沿ってスライドし、最終的には、図２２（ｃ）に示すように、展開構造体が最大に展開したときに、各セル９枚の太陽電池パネル６０１〜６０９は全て露出する状態となり、太陽電池ユニット６００全体としては、１４４枚全ての太陽電池パネルが露出する状態となる。なお、図２２（ｃ）に示す矢印線は、太陽電池パネル６０１〜６０９がスライドする順序を示している。
【０１８５】
このように構成された太陽電池ユニット６００は、例えば、展開及び折畳みの動作が必要な宇宙用展開構造体として利用することができる。すなわち、この太陽電池ユニットを人工衛星に折畳んだ状態で搭載し、宇宙空間において展開することにより、宇宙空間において太陽光発電装置を実現することができる。
【０１８６】
なお、本適用例においては、展開構造体の展開率は３倍としたが、これに限るものではない。但し、展開率は整数であることが好ましい。
【０１８７】
また、本適用例では、スライド式の太陽電池パネルを用いたが、これに限らない。例えば、四方に引っ張られることにより展開することができる折り畳み式の太陽電池パネルであっても構わない。
【０１８８】
（適用例２）
次に、本発明に係る展開構造体を適用した折畳み用テント構造体７００について、図２３を用いて説明する。図２３（ａ）は、適用例２に係る折畳み用テント構造体の平面図であり、折畳み時の状態を示している。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示す折畳み用テント構造体の側面図である。
【０１８９】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、本発明に係る展開構造体を適用した折畳み用テント構造体７００は、上記実施例の８位節構造体で構成される展開構造体１を用いている。なお、本適用例で用いられる展開構造体1は、８位節構造体を縦に５個、横に７個配置した４×６セル構造である。また、展開構造体１の展開率は３倍とした。
【０１９０】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、本適用例に係る折畳み用テント構造体７００は、上記展開構造体１とテント支柱である４本の対角バー７０１とで構成される。４本の各対角バー７０１は、折畳み用テント構造体７００の展開前の状態において、展開構造体１の４隅の対角線上の外側方向に向かって伸びた構成を有している。各対角バー７０１の長さは、展開構造体１の対角線の長さと同じである。各対角バー７０１の一端部は、展開構造体１の４隅の各８位節構造体の下部に滑節連結されている。また、各対角バー７０１の他端部には土台７０２が設けられており、対角バー７０１の他端部は土台７０２を介して地面と固定される。なお、各対角バー７０１の他端部と土台７０２とは滑節連結されている。
【０１９１】
また、展開構造体１の上部には、水平方向にスライド可能なテント布支え棒７０３が設けられている。テント布支え棒７０３は、２本の連結棒によって２つの８位節構造体と連結されている。
【０１９２】
次に、本適用例に係る折畳み用テント構造体７００の展開動作について、図２４を用いて説明する。図２４は、適用例２に係るテント構造体が展開する様子を表した図であり、図２４（ａ）は、適用例２に係る折畳み用テント構造体の折畳み時の状態を示す図で、図２４（ｂ）は、適用例２に係る折畳み用テント構造体の展開時の状態を示す図である。
【０１９３】
図２４（ａ）に示すように、折畳んだ状態の折畳み用テント構造体７００において、展開構造体１と対角バー７０１のそれぞれに、図２４（ａ）に示すような外力Ｆ１及びＦ２を加えると、展開構造体１が水平展開するとともに４本の対角バー７０１が立ち上がる。なお、外力Ｆ１と外力Ｆ２は、両方加えてもよいし、どちらか１つを加えてもよい。
【０１９４】
本適用例に係る折畳み用テント構造体７００では、展開構造体１の展開率が３倍であり、対角バー７０１の長さが展開構造体１の対角線の長さと同じであるので、最終的には、図２４（ｂ）に示すように、展開構造体１が完全に展開した状態のときに、対角バー７０１は地面に対して垂直になる。
【０１９５】
展開方法の詳細について説明すると、最初のうちは展開構造体１の外側部分にある８位節構造体を外側から引っ張り、展開構造体１がある程度大きくなった後は、内部に潜り込んで中心付近にある８位節構造体を回転させることにより展開構造体１を展開させることができる。
【０１９６】
以上が本適用例に係るテント構造体を展開する場合であるが、折畳む場合についても逆の手順によって行うことができる。
【０１９７】
なお、展開構造体１の展開動作の途中、あるいは、展開構造体１の展開作業を中断する場合において、折畳み用テント構造体７００の自重によって展開構造体１が逆回転しないように、展開構造体１内の滑節機構に逆回転防止の弁を設けたり、対角バー７０１の滑節機構に逆回転防止の弁を設けたりすることが好ましい。逆回転防止の弁については、折畳み用テント構造体７００を折畳むときの外しやすさを考慮すると、少なくとも１つの対角バー７０１について、土台７０２との滑節連結部分に設けることが好ましい。
【０１９８】
また、折畳み用テント構造体７００の各部材の材料については、折畳み用テント構造体７００の剛性を考慮して、少なくとも、展開構造体１の周辺部の８位節構造体については剛性の高い材料を用いることが好ましい。これは、展開構造体１の周辺の８位節構造体については、上記の実施例で説明したように、一部の部材が取り除かれており、この部分での剛性が弱くなっているからである。具体的な材料としては、展開構造体１の内部の８位節構造体についてはアルミニウムを用い、展開構造体１の周辺部の８位節構造体についてはステンレスを用いる。また、対角バー７０１も高い剛性が要求されるので、ステンレスを用いることが好ましい。なお、各部材の剛性を高めるには、各部材の太さを大きくすることによっても実現できる。
【０１９９】
最終的にテントとするためには、上記の折畳み用テント構造体７００にテント布を設置する必要がある。図２５は、適用例２に係るテントの側面図である。図２５に示すように、展開した折畳み用テント構造体７００を外側から覆うことができるテント布７０４を、テント布支え棒７０３を介して折畳み用テント構造体７００に適宜設置することにより、テント７５０とすることができる。
【０２００】
なお、折畳み用テント構造体７００を収納する際は、図２６に示すように、各対角バー７０１を内側に二段階で折り曲げ、さらに、テント布支え棒を畳むことによって、折畳み用テント構造体７００をコンパクトに折畳むことができる。
【０２０１】
（適用例３）
次に、本発明に係る展開構造体を適用したアンテナ構造体について説明する。本発明に係るアンテナ構造体８００は、グリッド型のパラボラアンテナとして利用することができる。図２７は、適用例３に係るアンテナ構造体の外観斜視図である。
【０２０２】
通常、パラボラアンテナは曲面形状に構成されているので、本適用例においては、３次元展開機構の上記変形例６に係る展開構造体1”を用いることによって、アンテナ構造体８００を構成することができる。
【０２０３】
すなわち、図２７に示すように、本適用例に係るアンテナ構造体８００は、上記変形例６に係る展開構造体１”を用いて構成したものであり、平面視したときに全体形状が円形となるように構成されている。本適用例に係るアンテナ構造体８００において、反射面側の展開構造体１”の部材は金メッキ又はモリブデンによって構成されている。
【０２０４】
なお、本適用例における展開構造体１”は８位節構造体を用いて構成したが、２つの３位節ユニットを組み合わせて６位節構造体を構成し、この６位節構造体を構成とした展開構造体を用いても構わない。
【０２０５】
また、３次元展開機構の上記変形例６に係る展開構造体１”は、様々な骨組構造体、特に周期的骨組構造体に適用することもできる。この場合、展開構造体を構成するＸ位節構造体の結合節に僅かな角度変化を与えることにより、面外に円滑に変形する展開構造体を実現することができる。例えば、図２８に示すように、球状の骨組構造からなる展開構造体１Ｓとすることもできる。この場合、球状の状態で展開又は折畳むことができる。
【０２０６】
（その他の適用例）
また、本発明に係る展開構造体１を折畳み用傘に適用することもできる。例えば、本発明に係る展開構造体１を最大に展開させた状態のときに、当該展開構造体１に布等からなる傘布を張ることによって実現することができる。
【０２０７】
また、本発明に係る全ての展開構造体を組立式玩具として利用することもできる。例えば、展開構造体を構成する部品をプラスチック等の樹脂で成形し、また、棒状部材干渉回避部材についても量産できるように図２０に示すような回転部材５１０ｉを用いることにより、本発明に係る展開構造体を幼児等の組立式玩具として用いることができる。
【０２０８】
このように本発明に係る展開構造体１，１’，１”，１Ｓを適用した展開装置においては、複数の動力源又は複雑な動力源を用いることなく、いずれの適用例についても容易に展開動作を実現することができる。
【０２０９】
また、本発明に係る展開構造体１，１’，１”，１Ｓは、例示した上記の適用例に限るものではなく、展開又は折畳む必要がある様々な部品又は装置において適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
本発明に係る展開構造体は、複数の棒状部材で構成されたＸ位節構造体からなる展開機構を有し、太陽電池ユニット、テント、折畳み用傘等展開動作をする様々な展開装置に有用である。
【符号の説明】
【０２１１】
１，１’，１”，１Ｓ 展開構造体
１０ Ｘ位節構造体
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ ８位節構造体
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 第１ユニット
１１１，１１２，１１３，１１４ 棒状部材
１１１Ａ，１１２Ａ，１１３Ａ，１１４Ａ 棒状部材
１１１Ｂ，１１２Ｂ，１１３Ｂ，１１４Ｂ 棒状部材
１１５，１１５Ａ 節点
１１６Ａ，１１６Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂ 他端部
１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ 第２ユニット
１２１，１２２，１２３，１２４ 棒状部材
１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４Ａ 棒状部材
１２１Ｂ，１２２Ｂ，１２３Ｂ，１２４Ｂ 棒状部材
１２５，１２５Ａ，１２５Ｂ 節点
２００ 節点部
３００ 滑節部
４００，４００Ａ，４００Ｂ 棒状部材
４０１ はり
４０２ 一端部
４０３，４０３Ａ，４０３Ｂ 他端部
４０４，４０４Ａ，４０４Ｂ 貫通孔
４０５ 共通ピン
４０５ａ ピン軸
４０５ｂ ボルト
５００ 棒状部材干渉回避部材
５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃ，５１０ｄ，５１０ｅ，５１０ｆ，５１０ｇ，５１０ｈ，５１０ｉ 回転部品
５１１ａ，５１１ｂ，５１１ｄ，５１１ｆ ピン用貫通孔
５１２ａ，５１２ｂ，５１２ｄ，５１２ｆ，５１３ａ，５１３ｂ，５１３ｄ，５１３ｆ ボルト用貫通孔
５２０ ピン
５３０，５３１ スタッドボルト
５４０ 六角ナット
６００ 太陽電池ユニット
６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６，６０７，６０８，６０９ 太陽電池パネル
６０１ａ，６０２ａ，６０３ａ，６０４ａ，６０５ａ，６０６ａ，６０７ａ，６０８ａ，６０９ａ ガイド
７００ 折畳み用テント構造体
７０１ 対角バー
７０２ 土台
７０３ テント布支え棒
７０４ テント布
７５０ テント
８００ アンテナ構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
節で接合されたＸ本の棒状部材を有するＸ位節構造体を複数個組み合わせて構成された展開構造体であって、
前記Ｘ位節構造体は、
ｍ本の棒状部材の一端部が剛節されたｍ位節の第１ユニットと、
ｎ本の棒状部材の一端部が剛節されたｎ位節の第２ユニットとを有し、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとは滑節され、
隣り合う前記Ｘ位節構造体において、一方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部とが滑節されている
展開構造体。
（ここで、ｎとｍは３以上の自然数であり、Ｘは、ｎ＋ｍ以上の自然数である。）
【請求項２】
前記隣り合うＸ位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された滑節部分は、
一方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分と、
一方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分とからなる
請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
ｍ＝ｎ＝４、Ｘ＝８であり、
隣り合う８位節構造体において、
一方の前記８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されているとともに、
前記一方の８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、前記他方の８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されている
請求項１又は請求項２に記載の展開構造体。
【請求項４】
前記第１ユニットと前記第２ユニットとが滑節された節点部は、
前記棒状部材同士が干渉しないように、棒状部材干渉回避部材によって構成されている
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項５】
前記棒状部材干渉回避部材は、さらに、Ｘ層に積層されたＸ個の回転部品を有しており、
Ｘ本の前記棒状部材はそれぞれＸ個の前記回転部品に固定されている
請求項４に記載の展開構造体。
【請求項６】
前記第１ユニット及び前記第２ユニットの前記棒状部材の長さが全て同じ長さである
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項７】
前記Ｘ位節構造体がｐ行ｑ列のマトリクス状に配置されている
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の展開構造体。
（ここで、ｐ，ｑは２以上の自然数である。）
【請求項８】
前記棒状部材の前記一端部の高さ方向の位置と当該棒状部材の前記他端部の高さ方向の位置とが異なっている
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の展開構造体と、
前記展開構造体に設置された太陽電池パネルと
を備えた太陽電池ユニット。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の展開構造体と、
前記展開構造体に滑節され、前記展開構造体を支持するテント支柱と
を備えた折畳み用テント構造体。
【請求項１】
節で接合されたＸ本の棒状部材を有するＸ位節構造体を複数個組み合わせて構成された展開構造体であって、
前記Ｘ位節構造体は、
ｍ本の棒状部材の一端部が剛節されたｍ位節の第１ユニットと、
ｎ本の棒状部材の一端部が剛節されたｎ位節の第２ユニットとを有し、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとは滑節され、
隣り合う前記Ｘ位節構造体において、一方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体の棒状部材の他端部とが滑節されている
展開構造体。
（ここで、ｎとｍは３以上の自然数であり、Ｘは、ｎ＋ｍ以上の自然数である。）
【請求項２】
前記隣り合うＸ位節構造体の棒状部材の他端部同士が滑節された滑節部分は、
一方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分と、
一方の前記Ｘ位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記Ｘ位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節された部分とからなる
請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
ｍ＝ｎ＝４、Ｘ＝８であり、
隣り合う８位節構造体において、
一方の前記８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部と、他方の前記８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されているとともに、
前記一方の８位節構造体における前記第２ユニットの棒状部材の他端部と、前記他方の８位節構造体における前記第１ユニットの棒状部材の他端部とが滑節されている
請求項１又は請求項２に記載の展開構造体。
【請求項４】
前記第１ユニットと前記第２ユニットとが滑節された節点部は、
前記棒状部材同士が干渉しないように、棒状部材干渉回避部材によって構成されている
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項５】
前記棒状部材干渉回避部材は、さらに、Ｘ層に積層されたＸ個の回転部品を有しており、
Ｘ本の前記棒状部材はそれぞれＸ個の前記回転部品に固定されている
請求項４に記載の展開構造体。
【請求項６】
前記第１ユニット及び前記第２ユニットの前記棒状部材の長さが全て同じ長さである
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項７】
前記Ｘ位節構造体がｐ行ｑ列のマトリクス状に配置されている
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の展開構造体。
（ここで、ｐ，ｑは２以上の自然数である。）
【請求項８】
前記棒状部材の前記一端部の高さ方向の位置と当該棒状部材の前記他端部の高さ方向の位置とが異なっている
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の展開構造体と、
前記展開構造体に設置された太陽電池パネルと
を備えた太陽電池ユニット。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の展開構造体と、
前記展開構造体に滑節され、前記展開構造体を支持するテント支柱と
を備えた折畳み用テント構造体。
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１１−１２１４１６（Ｐ２０１１−１２１４１６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８９８３（Ｐ２００９−２７８９８３）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 日本機械学会発行の「日本機械学会〔ＮＯ．０９−３〕Ｍ＆Ｍ２００９材料力学カンファレンス ＣＤ−ＲＯＭ論文集」において平成２１年７月２３日に発表
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 日本機械学会発行の「日本機械学会〔ＮＯ．０９−３〕Ｍ＆Ｍ２００９材料力学カンファレンス ＣＤ−ＲＯＭ論文集」において平成２１年７月２３日に発表
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
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