組立構造物及びその組立方法

【課題】構造物全体の動作も極力少なく、しかも単純で同期的な展開も特に必要としない三角フレーム組立構造物を提供する。
【解決手段】枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられ、一つの三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して他の三角フレームを前記第２の辺の周りに回動自在に結合する第２のヒンジ機構とを備え、前記第２のヒンジ機構を介して結合された複数の三角フレームにより構成される組立構造物が提供される。三角フレームを基本構造として様々な形態の組立構造物が提供される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折畳み可能な三角フレームを１つの構造ユニットとして、これを複数連結することにより構成される三角メッシュ構造を持つ２次元または３次元的な組立構造物及びその組立方法に関する。特に、本発明は、必要とささる機能、用途に対応する平板状或いは環筒状或いは多面体等のさまざまな形態の構造物を構成することができる三角フレームを基本構造単位とする組立構造物及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、宇宙空間で利用される大型の展開構造物として、宇宙ステーションのトラス構造セグメント、各種観測センサや太陽電池を取り付けるための伸展マスト、深宇宙探査機の太陽発電用アンテナの支持トラス等の構造が検討されている。例えば、フレームを構成するトラス構造物をスペースシャトルで運搬可能なサイズに分割し、宇宙空間での組立作業を軽減することが提案されている。また、棒状構造材とワイヤを組み合わせてトラス状マストを形成することが知られており、ワイヤを強く引っ張って構造全体の剛性を高め、ワイヤを緩めてコンパクトに収納することも知られている。さらに、細長く柔軟性のある袋状の構造体に気体等を充填してマストを形成し、これを凝固させて構造物として利用することも提案されている。
【０００３】
しかしながら、トラス構造物の場合、構造物の軽量化に伴い容量/重量比が増加することにより、通常、収納容量に制限のあるロケットやスペースシャトルによる輸送効率は低下する。そして、大型構造物を構成する場合、軌道上での組立作業の増加が不可避となる。棒状構造材とワイヤを組み合わせる場合には、ワイヤの張力に依存して構造物全体の剛性を高めることには、限界があり、通常の方法では、大型化に伴って構造物全体の十分な剛性確保のための配慮が不可欠となる。さらに構造規模が大きくなり形状が複雑になると、これらの展開動作は複雑となり、意図した動作の確保が困難となる。また、気体等を充填して構造物を構成する場合には、大型宇宙構造物を軽量で廉価に作成することが可能になると予想されているが、形成される形状のばらつきが大きかったり、充分な剛性が得られなかったりするため、この技術を活用できる分野が限定される。
【０００４】
さらに、大規模の宇宙構造物を必要とする多目的宇宙ステーションや宇宙太陽発電プラットフォーム等の建設においては、可能な限り軽量で且つ軌道上に効率的に輸送可能な形態を有する構造物であることが望まれる。また、通常の場合、宇宙構造物はその軌道と姿勢の制御が必要であることから、相応の剛性と強度の伴った構造でなければならない。軌道上での建設作業において複雑な作業を遂行するための宇宙飛行士による船外活動や高度な建設作業ロボットを必要とすることも建設費用の増大の大きな要因となる。
【０００５】
次に、組立・建設作業を必要としない展開型の宇宙構造物において、構造物の構成と連結、展開方法についての例を挙げると、多数の三角平板或いは六角平板を連結して軌道上に打ち上げ、さらに宇宙空間でこれらを連結して立体的な構造物を形成する技術・方法もそのひとつである。しかし、構造ユニットが面構成であるために充分な収納性が得られなかったり、展開時の力学的挙動が大きかったりしたために、実現性に問題が多い。また、通常の展開方式では多数の構造ユニットを同期展開する必要があるために、展開機構の設計上の重要な問題が少なからず存在する。
【０００６】
このように、本発明に関わる従来技術の分野では、宇宙での大掛かりな建設作業を行うことなく、大規模な宇宙構造物をほぼ自動的に建設する手法を見いだすことは困難であった。特に、宇宙輸送機にコンパクトに収納可能で、宇宙輸送時の厳しい力学的環境に耐え得る収納形状を達成すると共に、宇宙での構造物の展開過程において構造ユニット間の同期展開が不要でしかも、構造物全体の動きを抑制した展開方法を実現することは容易ではなかった。
【０００７】
【特許文献１】特願２００２−０１７０３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決する手法であって、組立構造物、特に宇宙構造物の基本的形状である多面体形状或いはドーム形状、平板形状或いは環形状等の様々な形態の大型構造物をコンパクトに縮退収納して宇宙輸送機に搭載可能とし、軌道上にてほぼ自動的に展開しあるいは適宜連結して用途に応じた所望の形状の構造物を形成できる。また、展開過程における構造物全体の動作も極力少なく、しかも単純で同期的な展開も特に必要としない三角フレーム組立構造物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記解決しようとする課題は、略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材と、
該枠部材の第１の辺に設けられ、他の枠部材の端部と回動自在に結合する第１のヒンジ機構とを有し、
前記枠部材がそれぞれ三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を回動自在に結合してほぼ１つの平面内で構成される三角フレームを基本構成要素として形成される組立構造物であって、
前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられ、一つの三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して他の三角フレームを前記第２の辺の周りに回動自在に結合する第２のヒンジ機構とを備え、前記第２のヒンジ機構を介して結合された複数の三角フレームにより構成される組立構造物によって解決することができる。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材と、
該枠部材の第１の辺に設けられ、他の枠部材の端部と回動自在に結合する第１のヒンジ機構とを有し、
前記枠部材がそれぞれ三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を回動自在に結合してほぼ１つの平面内で構成される三角フレームと、
前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられ、一つの三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して該第２の辺の周りに他の三角フレームを回動自在に結合する第２のヒンジ機構とを備え、
前記１つの三角フレームと前記他の三角フレームとが互いに第２のヒンジ機構介して回動自在に結合されて構成される組立構造物が提供される。
【００１１】
好ましい態様では、前記枠部材が中間部で二枚重ねになるように完全に折り畳むことを可能にする第３のヒンジ機構を備えており、三角フレームの一つの辺を折り畳むことによって該三角フレームを枠部材の完全な２枚重ね状態で折り畳むことができるようになっている。
【００１２】
この場合、好ましくは、前記複数の三角フレームを前記第２のヒンジ機構を介して互い違いに、かつ、隣接する三角フレームを含む平面同士の成す連結角αが全て同一となるように環状に連結した場合において、前記三角フレームと環の軸との成す角度をθとし、連結される三角フレームの数をＮとしたとき、以下の式

を満足するようにそれぞれ連結角α、環の軸との成す角θ及び連結される三角フレームの数Ｎが決定される、ようになっている。
【００１３】
また、前記三角フレームを第２のヒンジ機構を介して、連結角が同一となるように５つ連結して五角錐状とすることが好ましい。
【００１４】
別の態様では、前記三角フレームの第２のヒンジ機構を介して、互いに連結し、正２０面体を構成することが好ましい。
【００１５】
さらに、前記三角フレームを互い違いに連結して環状構造物を構成し、さらに該環状構造物の端部の第２のヒンジ機構を介して他の環状構造物を連結して、複数の環状構造物を連結して筒状とすることができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記組立構造物を構成するそれぞれの三角フレームの枠部材のうちの１つを第３のヒンジ機構を介して折り畳むことによりそれぞれの三角フレームを該第１のヒンジ機構及び第３のヒンジ機構を介して完全に２枚重ねに折り畳み、これによって構造物全体を折り畳むことが可能になっている。
【００１７】
本発明の別の特徴によれば、略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材の第１の辺に設けられた第１のヒンジ機構を介して他の枠部材を回動自在に結合し、
さらに他の枠部材をそれぞれが三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を結合し、ほぼ１つの平面内で構成される三角フレーム形成し、
該三角フレームを構成する前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられた第２のヒンジ機構を介して、他の三角フレームを該第２の辺の周りに回動自在に結合し、
他の三角フレームを前記第２のヒンジ機構を介して順次連結することにより、前記第２のヒンジ機構を介して、複数の三角フレーム結合することにより構成される構造物の組立方法が提供される。
【００１８】
さらに別の特徴によれば、略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材の第１の辺に設けられた第１のヒンジ機構を介して、他の枠部材を回動自在に結合し、
さらに、他の枠部材をそれぞれが三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を結合し、ほぼ１つの平面内で構成される三角フレーム形成し、
前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられた第２のヒンジ機構を介して、前記第２の辺の周りに他の三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して他の三角フレームを結合して、
前記１つの三角フレームと前記他の三角フレームとが互いに第２のヒンジ機構介して回動自在に結合された構造物の組立方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、好適には宇宙空間に大型の球状及び円筒状等の２次元あるいは三次元のフレーム構造物を容易に組立ることができる技術にかかる。特に、このフレーム構造物を構成する折畳み可能三角フレームは、移送時には折り畳んで棒状に変形収納され、組立時には三角形状に展開してその辺同士で多数連結することにより大型フレーム構造物を形成することのできる技術にかかる。また、規則的に予め連結された多数の三角フレームを組立時に展開して特定の三角フレーム同士を連結することにより、球状或いは円筒状の堅固なフレーム構造物を構成することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。本発明は上記したように折り畳み可能三角フレーム５０を基本構成要素として形成されるさまざまな形態の組立構造物に関する。図１は、本発明にしたがう三角フレーム５０を構成する構成要素である枠部材１０を斜視図の形式で示している。本例においては、三角フレームは３つの辺を構成する３種類の枠部材１０、２０（図２）及び３０（図３及び図４）から構成される。図１の枠部材１０は上記３種類の枠部材１０、２０及び３０の共通する構造として一対の平行な長手方向延びる縦（長辺）部材８とこの縦部材８を両端及び所定の間隔をおいて連結するように縦部材８に対して直交方向に延びる複数の横（短辺）部材９を備えている。枠部材１０では９本の横部材９が格子状に設けられ、縦部材８を所定間隔で連結している。この縦部材８と横部材９によって梯子形状の共通基材１１が形成されている。本例の枠部材１０、２０及び３０は回動自在に結合することができるようになっている。この場合、枠部材１０、２０及び３０は、互いにヒンジ機構を介して回動自在に結合されるようになっている。ヒンジ機構は、一方の側に取付けられた回転軸を有する軸部１３（オス側）と他方の側に設けられ、この回転軸を回動自在に受ける受部１２（メス側）とからなる。枠部材１０は、縦部材８に所定間隔で３カ所設けられた受部１２を備えている。共通基材１１は、一方の端部の横部材９のヒンジ機構軸部１１１及び他方の端部の横部材９のヒンジ機構受部１１２と、縦部材８のヒンジ機構の回動を所定範囲内に抑えるストッパ１１３を備えている。
【００２１】
図２は、枠部材２０を斜視図の形式で図示したものであり、枠部材２０は、共通基材１１と該共通基材１１の縦部材８に所定間隔で三カ所設けられたヒンジ機構の軸部１３とからなる。
【００２２】
図３及び図４は、枠部材３０を構成する枠部材３０Ａ及び３０Ｂを斜視図の形式で示したものである。枠部材３０Ａ及び３０Ｂは、枠部材１０及び２０の半分の長さを有する。枠部材３０Ａは一対の縦部材２８及びこの縦部材を連結する５本の横部材９を備えた共通基材３１と縦部材８に設けられる一対のヒンジ機構の受部３２を備えている。枠部材３０Ａは、枠部材３０Ｂは共通基材３１と短辺ヒンジ機構軸部３３とからなる。共通基材３１は、その一方の端部の横部材９には、ヒンジ機構の受部３１１及び他方の端部の横部材９のヒンジ機構には、軸部３１２を備えている。さらに、一方の縦部材（本例では長辺）のヒンジ機構の所定以上の回動を阻止するためのストッパ３１３を備えている。共通部材３１の長さは枠部材１０及び枠部材２０の共通基材１１の長さの半分であり、枠部材３０Ａのヒンジ機構３１１と枠部材３０Ｂのヒンジ機構３１２とを連結して枠部材１０及び枠部材２０と同じ長さの枠部材３０を形成する。
【００２３】
図５は枠部材３０Ａ及び３０Ｂをヒンジ機構を介して回動自在すなわち折り畳み自在に連結した状態が斜視図の形式で示されている。なお図５に示されている枠部材３０では、枠部材３０Ａの一方の縦部材には、ヒンジ機構の一対の受部３３が設けられ、その中間に一定以上の回動を阻止するストッパ３１３が設けられているのに対し、枠部材３０Ｂの一方の縦部材には、ストッパを挟んで一対のヒンジ機構軸部３２が設けられる。
【００２４】
図６は、枠部材３０において、３０Ａまたは３０Ｂの一方の縦部材に設けられたヒンジ機構の受部と軸部を取り替えた形態して構成した、枠部材３０の変形例としての、枠部材４０が斜視図の形式で示されている。すなわち、枠部材４０は、３０Ａと３０Ｂとを入れ替えて結合した構造になっている。
【００２５】
本例の三角フレーム５０は、枠部材１０、２０及び３０の組み合わせまたは、枠部材１０、２０及び４０の組み合わせから構成される。これに加えて、横部材のヒンジ機構の受部３１１と軸部３１２とを入れ替えた態様もあり得る。
【００２６】
図７は、枠部材１０と枠部材２０と枠部材３０とを所定の順序で連結して構成した折畳み型三角フレーム５０Ａを、下方から見た斜視図である。すなわち、枠部材１０及び２０は一体の共通部材１１を備えており、ヒンジ機構の受部１２とストッパ１１３とを交互に配置したものが、枠部材１０であり、ヒンジ機構の軸部１３とストッパ１１３とを交互に配置したものが枠部材２０である。枠部材３０は中央で折り可能な構造の図３ないし図６に関連した構造のものである。すなわち、三角フレーム５０Ａは、枠部材３０を折り畳むことにより、全体として枠部材１０、２０及び３０を２枚重ねとして折り畳むことができる構造になっている。なお、図示の例では、縦部材の一方にのみヒンジ機構及びストッパが設けられているが両方の縦部材にヒンジ機構の受部ないし軸部を設けることもできる。この場合、枠部材１０の縦部材と枠部材２０の縦部材とに設けられたヒンジ機構とが受部と軸部で対応し、したがって、三角フレーム同士を連結する場合には、枠部材１０の辺と枠部材２０の辺とが組み合わされて三角フレームが回動自在に結合されることになる。そしてストッパ１１３の構成によって互いの連結角を決定することができる。なお、通常は枠部材３０と４０とが組み合わされて結合される。これによって、三角フレーム同士を結合した状態のまま折り畳んで収納することが可能となる。なお、枠部材３０を他の三角フレームとの結合しないように組立構造物を形成することもできる。この場合には、この組立部材を構成する三角フレームの枠部材３０を折り畳むことにより全体として構造物をコンパクトに折り畳み収納することができる。なお、図７において、枠部材１０、２０のヒンジ機構は縦部材の同じ側に設けられているが、枠部材３０のヒンジ機構はこれとは反対側に設けられている。したがって、本例では、枠部材３０を介して三角フレーム同士を結合する場合には、枠部材１０、２０の場合とは反対側に連結されることになる。なお、必ずしもこのようにすることはなく、枠部材３０のヒンジ機構を枠部材１０、２０と同じ側に設けてもよい。
【００２７】
図８は、結合状態にある１組の折畳み型三角フレーム５０Ａと、折畳み型三角フレーム５０Ａとは逆の順序で各枠部材を連結して構成した折畳み型三角フレーム５０Ｂとを連結した構造を斜視図で示している。すなわち、三角フレーム５０Ａと５０Ｂとは、鏡対象の構造を有する。
【００２８】
図９及び図１０は図７及び図８の例とは異なり、ヒンジ機構がすべて同じ側の縦部材に設けられている。
【００２９】
とくに、図９は、枠部材１０と枠部材２０と枠部材４０とを連結して構成した折畳み型三角フレーム６０Ａを斜視図の形式で示している。この場合、図９は、三角フレーム６０Ａを、斜め上から見た斜視図である。図１０は、折畳み型三角フレーム６０Ａと、折畳み型三角フレーム６０Ａとは逆の順序で各枠部材を連結して構成した折畳み型三角フレーム６０Ｂとを連結して結合された１組の三角フレームの結合構造６０を斜視図の形式で示した図である。
【００３０】
図１１は５個の２つ組の三角フレーム６０を連結して構成した環状の三角フレーム組立構造物７１を斜視図の形態で示す図である。
【００３１】
図１２には、図９に示す折畳み型三角フレーム６０Ａを５個連結して形成した五角錐形状の組立構造物７２の斜視図である。図示の構造では、枠部材４０が最外殻の辺、すなわち外周を構成する辺に位置するように配置されている。
【００３２】
図１３は、図１１に示す環状構造物７１と、図１２に示す五角錐錘五角推構造物と結合して形成される構造物の斜視図である。図示の例では、三角フレーム組立構造物７１を挟むように２個の三角フレーム組立構造物７２を結合した構造物である。
【００３３】
図１４は、図１１に示した三角フレーム組立構造物７１及び図１２に示した組立構造物７２のすべての枠部材４０を連結して形成した正多面体の組立構造物の斜視図である。本例においては、ほぼ球体を成す立体形状の三角フレーム組立構造物７０を形成することができる。図示の例では三角フレーム組立構造物７０は正２０面体の三角フレーム構造物であり、三角フレームから形成される様々な三角フレーム構造物の一つである。また、図１２に図示した５個の折畳み型三角フレーム構造物６０Ａの数を４個に減らして構成されるピラミッド型のフレーム組立構造物を２個取り付けることにより正１６面体の三角フレーム構造物を形成することができる。また、図１２に図示した５個の折畳み型三角フレーム６０Ａを３個に減らして構成されるピラミッド型のフレーム組立構造物を２個取り付けることにより正１２面体のフレームフレーム組立構造物が形成することができる。
【００３４】
図１５は、８個の２つ組三角フレーム５０を連結して構成される環状の三角フレーム組立構造物８１の斜視図である。この組立構造物８１の最外殻を構成する辺すなわち外周を構成する辺は枠部材３０となるため、複数の組立構造物８１を折り畳み可能に無制限に連結可能である。
【００３５】
図１６は組立構造物８１の環を筒状となるように順次連結して形成される組立構造物の斜視図である。
【００３６】
図１７、図１８、図１９及び２０図は、図１４に示す立体形状に多面体型三角フレーム組立構造物７０を二次元形状に折り畳む過程を順次示した斜視図である。
【００３７】
図示の様に、最終的には、構造物７０は、三角フレームの角辺がすべて折り畳まれた極めてコンパクトな形状することができる。
【００３８】
また図２１、図２２、図２３及び２４図は、筒状の三角フレーム組立構造物８０を二次元的な板状に折り畳む過程を順次に示した斜視図である。
【００３９】
以下、これらの図を参照しつつ、図１４及び図１６の展開完了状態から図２０及び図２４の収納状態までの収納過程を説明する。収納状態から展開完了状態までの展開過程は収納過程の逆の順序となる。
【００４０】
筒状のフレーム組立構造物７０の収納は、三角フレームを形成する枠部材１０及び枠部材２０との成す角度θ１（折畳み角はθ１により一意的に定まる）、枠部材１０と枠部材２０との連結角α１及び組立構造物７１と組立構造物７２との連結角β１を変更することよって行う。
【００４１】
図１４は、θ１＝６０度、α１＝４１．１８度、β１＝４１．１８度のときの形状である。これらの展開完了時のα１及びβ１の値は解析的に求められる。図１７は、まずβ１＝０度としたのち、α１が約２０度のときの形状である。図１５は、α１を０度としたときの形状であり、組立構造物７０は平面上に延展開された状態となる。図１９は、θ１を約２０度に変更したときの形状である。そして、θ１を０度とすることにより図２０の収納状態（θ１＝０度、α１＝０度、β１＝０度）となる。
【００４２】
筒状の三角フレーム組立構造物８０の収納は三角フレームを形成する枠部材１０及び枠部材２０との成す角度θ２（折畳み角はθ２により一意的に定まる）、枠部材１０と枠部材２０との連結角α２及び組立構造物８１同士の連結角β２を変更することによって行う。図１６は、θ２＝６０度、α２＝２６．０４度、β２＝１３．１９度のときの形状である。これらの展開完了時のα２及びβ２の値は解析的に求められる。図２１は、α２が約１３度のときの形状であり、湾曲した帯状構造物が連なっている。図２２は、α２を０度としたときの形状であり、組立構造物８０はなだらかな曲面を形成しているが、β２＝０度とすることにより、平面を形成するようになる。図２３は、θ２を約２０度に変更したときの形状である。そして、θ２を０度とすることにより図２４の収納状態（θ１＝０度、α１＝０度、β１＝０度）となる。
【００４３】
なお、三角フレームを構成する枠部材及びこれに付随する部品は例示的に記載したものであり、これに限定されるものではない。例えば、枠部材Ａと枠部材Ｂとを連結するヒンジ機構（蝶番）については、一方にはヒンジ機構の心棒側（軸部）の部品を、他方にはヒンジ機構の受け穴側（受部）の部品を取り付け、この部分が連結されたときヒンジ機構を構成し回動自在に結合される。また、ヒンジ機構の回転を抑えるストッパとして断面が扇型の棒状部材を枠部材の長辺に取り付けているが、単なる例示である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上の説明から明らかなように、展開過程においてフレーム構造物同士に機械的干渉を起こす危険性はほとんどない。そして、展開時の構造物の動きは概ね単純であり、その収納形状は極めてコンパクトである。収納時にα１及びα２を０度でない適当な値に設定すれば、平板状の収納形状から円筒状の収納形状に変更することも可能である。
【００４５】
また、展開完了時には予め連結していない枠部材が近接し幾何学的に連結可能になる。構造物の剛性を高めるにはこれらの枠部材同士を連結しなければならない。この連結を容易に行うための機構部材が必要であるが、通常の従来技術によって実施可能であり、ここでは詳細に説明を加えない。
【００４６】
また、本発明では展開を行うための駆動力について特に規定しない。ヒンジ機構の中に機械的ばねやステッピングモータ等の電気機構部品を組み込んで、枠組同士がストッパで押し合って力学的平衡を得るまで回転駆動するような構成は従来の技術によって容易に達成できる。枠部材同士の結合力を得る方法としては、着脱可能なヒンジ機構を使用して、結合時には挿入された軸で併進移動を固定することが一般的であり、利用環境に応じた適切な設計が可能である。ストッパの接触面に強力な磁石を取り付け、接触面の離反を抑える方法も容易に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従う三角フレームを構成する枠部材１０の一実施例の図である。
【図２】本発明に従う三角フレームを構成する枠部材２０の一実施例の図である。
【図３】本発明に従う三角フレームを構成する枠部材３０の一部を成す枠部材３０Ａの一実施例の図である。
【図４】本発明に従う三角フレームを構成する枠部材３０の一部を成す枠部材３０Ｂの一実施例の図である。
【図５】本発明に従う三角フレームを構成する枠部材３０が枠部材３０Ａと枠部材３０Ｂの連結によって構成される模様を示す図である。
【図６】本発明に従う三角フレームを構成する枠部材４０が枠部材４０Ａと枠部材４０Ｂの連結によって構成される模様を示す図である。
【図７】本発明に従う三角フレーム５０Ａが枠部材１０と枠部材２０と枠部材３０との連結によって構成される模様を示す図である。
【図８】本発明に従う三角フレーム５０が三角フレーム５０Ａと、三角フレーム５０Ａとは逆順に連結された三角フレーム５０Ｂとの連結によって構成される模様を示す図である。
【図９】本発明に従う三角フレーム６０Ａが枠部材１０と枠部材２０と枠部材４０との連結によって構成される模様を示す図である。
【図１０】本発明に従う三角フレーム６０が三角フレーム６０Ａと、三角フレーム６０Ａとは逆順に連結された三角フレーム６０Ｂとの連結によって構成される模様を示す図である。
【図１１】本発明に従う立体形状のフレーム組立構造物７０を構成する環状の三角フレーム組立構造物７１を示す図である。
【図１２】本発明に従う立体形状状のフレーム組立構造物７０を構成する五角錐状のフレーム組立構造物７２を示す図である。
【図１３】本発明に従う立体形状のフレーム組立構造物７０が環状の１個の三角フレーム組立構造物７１と２個の五角錐状のフレーム組立構造物７２の結合状態を示す斜視図である。
【図１４】本発明に従う立体形状のフレーム組立構造物７０の展開完了状態を示す図である。
【図１５】本発明に従う切り口が正八角形を成す環状の三角フレーム組立構造物８１の展開完了状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明に従う５個の環状の三角フレーム組立構造物８１を連結して構成される筒状のフレーム構造物８０の展開完了状態を示す図である。
【図１７】本発明に従う三角フレーム組立構造物７０の展開過程を示す図である。
【図１８】本発明に従う三角フレーム組立構造物７０の展開過程を示す図である。
【図１９】本発明に従う三角フレーム組立構造物７０の展開過程を示す図である。
【図２０】本発明に従う三角フレーム組立構造物７０の収納状態を示す図である。
【図２１】本発明に従う筒状の三角フレーム組立構造物８０の展開過程を示す図である。
【図２２】本発明に従う筒状の三角フレーム組立構造物８０の展開過程を示す図である。
【図２３】本発明に従う筒状の三角フレーム組立構造物８０の展開過程を示す図である。
【図２４】本発明に従う立体形状の三角フレーム組立構造物８０の収納状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、２０、３０枠部材
１１、３１、４１共通基材
１２、３２長辺ヒンジ機構受部
１３、３３長辺ヒンジ機構軸部
１１１、３１１、４１１短辺ヒンジ機構軸部
１１２、３１２、４１２短辺ヒンジ機構受部
１１３、３１３、４１３ストッパ
３０Ａ、３０Ｂ枠部材３０の２分割枠部材
５０、６０２つ組三角フレームの組
５０Ａ、５０Ｂ三角ペアフレーム５０を構成する２種類の三角フレーム
６０共通基材
６０Ａ、６０Ｂ２つ組三角フレーム６０を構成する２種類の三角フレーム
７０多面体状（正２０面体）の三角フレーム組立構造物
７１多面体状（正２０面体）の三角フレーム組立構造物の胴部（円環部）
７２多面体状（正２０面体）の三角フレーム組立構造物のキャップ部（五角錐部）
８０筒状（断面正八角形、５層連結）の三角フレーム組立構造物
８１環状（断面正八角形）の三角フレーム組立構造物

【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材と、
該枠部材の第１の辺に設けられ、他の枠部材の端部と回動自在に結合する第１のヒンジ機構とを有し、
前記枠部材がそれぞれ三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を回動自在に結合してほぼ１つの平面内で構成される三角フレームを基本構成要素として形成される組立構造物であって、
前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられ、一つの三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して他の三角フレームを前記第２の辺の周りに回動自在に結合する第２のヒンジ機構とを備え、前記第２のヒンジ機構を介して結合された複数の三角フレームにより構成される組立構造物。
【請求項２】
略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材と、
該枠部材の第１の辺に設けられ、他の枠部材の端部と回動自在に結合する第１のヒンジ機構とを有し、
前記枠部材がそれぞれ三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を回動自在に結合してほぼ１つの平面内で構成される三角フレームと、
前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられ、一つの三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して該第２の辺の周りに他の三角フレームを回動自在に結合する第２のヒンジ機構とを備え、
前記１つの三角フレームと前記他の三角フレームとが互いに第２のヒンジ機構介して回動自在に結合されて構成される組立構造物。
【請求項３】
前記枠部材が中間部で二枚重ねになるように完全に折り畳むことを可能にする第３のヒンジ機構を備えており、三角フレームの一つの辺を折り畳むことによって該三角フレームを枠部材の完全な２枚重ね状態で折り畳むことができるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の組立構造物。
【請求項４】
前記複数の三角フレームを前記第２のヒンジ機構を介して互い違いに、かつ、隣接する三角フレームを含む平面同士の成す連結角αが全て同一となるように環状に連結した場合において、前記三角フレームと環の軸との成す角度をθとし、連結される三角フレームの数をＮとしたとき、以下の式

を満足するようにそれぞれ連結角α、環の軸との成す角θ及び連結される三角フレームの数Ｎが決定される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の組立構造物。
【請求項５】
前記三角フレームを第２のヒンジ機構を介して、連結角が同一となるように５つ連結して五角錐状としたことを特徴とする請求項１または２に記載の組立構造物。
【請求項６】
前記三角フレームの第２のヒンジ機構を介して、互いに連結し、正２０面体を構成することを特徴とする請求項１ないし２に記載の組立構造物。
【請求項７】
前記三角フレームを互い違いに連結して環状構造物を構成し、さらに該環状構造物の端部の第２のヒンジ機構を介して他の環状構造物を連結して、複数の環状構造物を連結して筒状としたことを特徴とする請求項１ないし２に記載の組立構造物。
【請求項８】
前記組立構造物を構成するそれぞれの三角フレームの枠部材のうちの１つを第３のヒンジ機構を介して折り畳むことによりそれぞれの三角フレームを該第１のヒンジ機構及び第３のヒンジ機構を介して完全に２枚重ねに折り畳み、これによって構造物全体を折り畳むことが可能になっていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかの請求項に記載の組立構造物。
【請求項９】
略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材の第１の辺に設けられた第１のヒンジ機構を介して他の枠部材を回動自在に結合し、
さらに他の枠部材をそれぞれが三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を結合し、ほぼ１つの平面内で構成される三角フレーム形成し、
該三角フレームを構成する前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられた第２のヒンジ機構を介して、他の三角フレームを該第２の辺の周りに回動自在に結合し、
他の三角フレームを前記第２のヒンジ機構を介して順次連結することにより、前記第２のヒンジ機構を介して、複数の三角フレーム結合することにより構成される構造物の組立方法。
【請求項１０】
略平面状でかつ矩形形状を有する枠部材の第１の辺に設けられた第１のヒンジ機構を介して、他の枠部材を回動自在に結合し、
さらに、他の枠部材をそれぞれが三角形の一辺を成すように前記第１のヒンジ機構を介して、３つの枠部材を結合し、ほぼ１つの平面内で構成される三角フレーム形成し、
前記枠部材の前記第１の辺に対して略直角方向に延びる第２の辺に設けられた第２のヒンジ機構を介して、前記第２の辺の周りに他の三角フレームの一辺を構成する枠部材の前記第２の辺を介して他の三角フレームを結合して、
前記１つの三角フレームと前記他の三角フレームとが互いに第２のヒンジ機構介して回動自在に結合された構造物の組立方法。

【図１】