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技術 多角形を連結するジョイントを組み込んだ造形システム。

出願人 石垣健
発明者 石垣健
出願日 2013年4月19日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2013-099676
公開日 2014年11月13日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2014-212096
状態 未査定
技術分野 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護
主要キーワード ペンローズタイル 幾何学的空間 プラトン 準正多面体 デザイン構成 辺どうし カッティングプロッター 部材強度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年11月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

角形や5角形を含む、多角形の部材を、相互に稜線部を簡便に接合でき、あらゆる多面体状の構成が指先で簡便に組み上げられるような、ジョイントステムを提供する。

解決手段

どのような多角形においても、辺どうしの接続が可能なように、相対した辺に雄雌一対のジョイント部1、2が複数向き合えるように、状の接合部を複数組み込んだモジュールを設計した。この回転対称に稜線上に配置された小さな接合部分によって、長さの等しい辺ならば簡便に接合が可能となり、接合部以外の部分は、自由な形状の構成デザインが可能となっている。これらのモジュールは、基準となる多角形3から多面体構造網羅的に構築でき、自由で適度な接合強度を保つジョイントによるデザインシステムを構築できる。

概要

背景

従来の関連する多面体の組み立てモジュールで、簡便さに重きを置いた方法には、構成の基準となる多角形基準多角形)の一辺基準辺)の両端に向き合う一対のの手を施したものがある。(特許文献1、特許文献2参照。)この方法は、部材の各辺が圧縮または引張りのどちらかに作用するので、菱形多面体のような偶数で交互に圧縮と引張りを割り振れる多角形の接続に限定されている。

概要

角形や5角形を含む、多角形の部材を、相互に稜線部を簡便に接合でき、あらゆる多面体状の構成が指先で簡便に組み上げられるような、ジョイントステムを提供する。どのような多角形においても、辺どうしの接続が可能なように、相対した辺に雄雌一対のジョイント部1、2が複数向き合えるように、状の接合部を複数組み込んだモジュールを設計した。この回転対称に稜線上に配置された小さな接合部分によって、長さの等しい辺ならば簡便に接合が可能となり、接合部以外の部分は、自由な形状の構成デザインが可能となっている。これらのモジュールは、基準となる多角形3から多面体構造網羅的に構築でき、自由で適度な接合強度を保つジョイントによるデザインシステムを構築できる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

図1から図5の設計例が示すように、基準多角形(3)の各基準辺と、接合のために向き合う基準辺に、状の雄雌のジョイント(1)と(2)を相互に向き合うよう回転対称に配置し、外形形状に自由度のあるモジュールを形成することで、数種の基準多角形から形成されたモジュールを基準多面体(例えば図2の正20面体)に準じて組み合わせ、多面体状構造物を形成するジョイント方法、及び、このデザインシステム

技術分野

0001

本発明は、多角形を含む部材を簡便なジョイント接合し、多様な多面体状構造体を形成するためのジョイントシステムに関する。

背景技術

0002

従来の関連する多面体の組み立てモジュールで、簡便さに重きを置いた方法には、構成の基準となる多角形(基準多角形)の一辺基準辺)の両端に向き合う一対のの手を施したものがある。(特許文献1、特許文献2参照。)この方法は、部材の各辺が圧縮または引張りのどちらかに作用するので、菱形多面体のような偶数で交互に圧縮と引張りを割り振れる多角形の接続に限定されている。

先行技術

0003

特開昭50−4885号公報(発明者:ホルガーストローム)特許第4153505号(発明者:田弘志)

発明が解決しようとする課題

0004

通常、多面体の構成要素となる多角形を接続するには、相対する同じ長さの辺に何らかの重なり部分を設けて、そこを接着したり、穴をあけて縫ったり、締結したりする必要がある。これらの方法は、接着材締結材治具工具作業環境等が必要となるため簡便とはいえない。

0005

また、造形デザイン的観点から見れば、従来の展開図からの折り曲げと接続によるモデリング手法は、多面体という多軸的な創発性をもつ幾何学的抽象を、面で閉じられた一塊のモデルに貶め、空間的に広がりのある構成をイメージし難くしてしまう。教育的配慮も含め、これらの課題解決にふさわしい、菱形多面体などの限定された形状が簡便に組めるモジュールがデザインされているが(特許文献1、特許文献2参照。)、3角や5角の正多角形が含まれる正多面体プラトンの立体)はもちろんのこと、どのような多角形でも簡便に接続して多面体状に構成できる方法は、いまだ見当たらない。

課題を解決するための手段

0006

これらの課題解決のため、本発明は、図1から図5の設計例が示すように、基準多角形(例えば3の三角形)の各基準辺と接合のために向き合う基準辺に、状の雄雌のジョイント1と2を相互に向き合うよう回転対称に配置し、外形形状に自由度のあるモジュールを形成した。

発明の効果

0007

本発明は、モジュール間の同寸法の基準辺ならば、相互に確実に噛み合うジョイントを形成することができる。この接続法によって、基準多角形や基準多面体組合せを自由に選ぶことが可能となり、多様な幾何学的空間構造の設計と簡便な組み立てを可能にするシステムを構築できる。

0008

このシステムにより、主なる正多角形を基準としたモジュールをそろえれば、プラトン立体から、準正多面体などの構造を自在に組み立てることができ、菱形を使ったゾーン多面体や、ペンローズタイルなどの平面的接続まで、同種のフォルムによる網羅的な造形構成を構築し、学習できる。

0009

また、この接続システムは、回転対称となって噛み合う稜線上に並んだジョイント交差部が要となっているので、それ以外の部分の形状は自由となり、造形デザイン性を高めたモジュール設計を可能にしている。

0010

モジュール形状のデザインは、更に相互の立体的な交差を加えることで、放射状の構造や花の構造のようなデザイン構成が可能となる。

0011

これらは、製造、貯蔵輸送、組み立て等も含めて、簡便な造形システムを構築できる発明である。

図面の簡単な説明

正三角形を基準多角形とし、各辺に沿ってジョイント部を組み入れたモジュールの設計例。 基準多角形を組み上げた基準多面体(ここでは正20面体を例とした。)。 基準多面体図2をもとにモジュールを接続して組み上げた造形物の作例図。正四角形を基準多角形とし、各辺に沿ってジョイント部を組み入れたモジュールの設計例。正五角形を基準多角形とし、各辺に沿ってジョイント部を組み入れたモジュールの設計例。

0012

ジョイントとなるフック形状図1の1と図1の2は、接続する基準多角形図1の3の相互の基準辺において、ジョイント1と噛み合うジョイント2が中点から回転対称の位置に配置されなければならない。この凹凸一対のジョイント部の交差により、基準面の交線(基準多面体の稜線)上にある複数対の交差部に応力が生じ、適度な強度をもつジョイントが形成される。

0013

頂点交差部4の詳細な設計形状は、基準多面体図2のように組み上がる稜線の数と板厚により、螺旋状に重なる構造となり、板材弾性、組み立て時の塑性変形間隙の取り方等の兼ね合いによって変化し、交差中心からの逃げ半径や重なる面の形状を考慮した複雑な調整が必要となる。しかし、これらは設計の自由度でもあり、美的構成のための重要な造形要因ともなる。図3は、これらの試行錯誤によるバリエーションの一例である。

0014

接続強度は、モジュールのジョイント部分1と2が相互に噛み合うことで生じるが、1,2の寸法差を加えることで、組み立て後圧縮部分弾性変形プレストレスが生じ、圧縮と引張りによる安定した交差部が確保できる。

0015

指先のみで組み立てが行えるようにする場合は、ハリのある紙,フィルム極薄金属板などを用い、折れ曲がらずしなやかな弾性のある材質が扱いやすい。この方法で透過性反射を利用した組み立て式ランプシェードなども設計できる。

0016

基本的な多面体による構成は、CGにおけるポリゴンデータの各辺の線分データを同一面のジョイントデータに置換することで、組み立て用のモジュールを作成できる。

実施例

0017

1,2の寸法差により部材に反りを加えた構成は、基準多面体より更に丸みを増した形状となる。また、この反りと直交した面の延長部分には、若干ではあるが部材強度の増加もある。

0018

製造過程において、CADCAMCAEの進歩は著しく、カッティングプロッターレーザーカットによる板材の加工も普及し、小ロットで高精度な加工の低価格化が進んでいる。したがって、多面体を発想基盤としたこのような造形システムは、実習教材から高度な造形デザインに至るまで、利用・応用の範囲は広い。

0019

また、このように簡便な造形システムとモジュールによる多様な構成は、生産者消費者2極化構造を打開し、持続的なモノと心の拠り所となる活用が期待される。

0020

凸型ジョイント
凹型ジョイント
3基準多角形
4頂点交差部

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