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技術 くるみ割り人形

出願人 今野博行
発明者 今野博行
出願日 2015年10月28日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-211467
公開日 2016年6月9日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2016-104120
状態 特許登録済
技術分野 玩具 食品調製器具
主要キーワード スライド用ガイド ナイロンナット 装着スリット 機械的倍率 力点側 本体固定用 軸受けベアリング ケース付き
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(2016年6月9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 (11)

課題

今から200年前、ドイツのE.T.A.ホフマンは自身の童話に登場させたヒーロー、ドロッセルマイヤ青年に『くるみ割り人形』の性質を持たせ、クルミを割る際に奇妙仕草をさせた。しかしその仕草の理由はで、完全に読者想像に任されている。 従来のくるみ割り人形は、テコを人形の中に納める制約からレバレッジは4〜6倍が限度であった。西洋で一般的なペルシャグルミを割るには、硬いもので40kg相当もの力が必要なので、これまで人は7kg〜10kg相当の力を加える必要があった。 従って何でも一人でやりたがる年幼児には、体重の半分に相当する力であるため、大人補助が必要で大いに不満があった。また日本産のオニグルミは平均100kg相当の力が必要で、くるみ割り人形自体の能力を超えていた。

解決手段

輪軸動滑車、テコによりレバレッジを上げ、ヒーローの特徴である『三つ編み』を引く動作を、輪軸にかけた編みを引くことで再現した。

概要

背景

ドイツのE.T.A.ホフマン原作の童話くるみ割り人形とねずみの王様」(以下「童話」と略す)に登場する「くるみ割り人形」は、同じ機能のものがすでに15世紀には存在したと伝えられ、主に装飾の面で進化を遂げ、現在もドイツの伝統的な工芸品となっている。

この従来のくるみ割り人形の構造は、木製の長いマント力点)を押し下げ下あご作用点)を持ち上げる「力点→支点→作用点」を備えた「第一種てこ」であり、プライヤーと同等の能力をもつ。機械的倍率レバレッジ)は5倍程度と見込まれ、西洋で一般的な大粒の「ペルシャグルミ」を割るのが限度で、硬い東アジア産の「オニグルミ」を割るには不向きであり、童話中で、大き目の硬いクルミを割る際に、あごの支点および装飾用前歯を破損している。

クルミの殻を割るのに必要な力を測定したところ、西洋で一般的なペルシャグルミ(長野県産の菓子クルミを使用)はその多くが200N(20kg相当の力)程度、硬いものでも400N(40kg相当の力)程度で割ることができ、東洋産のオニグルミ(同じく長野県産の和グルミ)はその多くが1000N(100kg相当の力)程度必要であった。くるみ割り人形を操作するために人が賄える力は最大でも100N(10kg相当の力)が限度であろうと考えられるため、オニグルミを割るためには、機械的倍率(レバレッジ)を10倍以上に上げなくてはならない。

また、童話の原作者のホフマンは、若いドロッセルマイヤ青年役柄の特徴として、どんな硬いクルミも噛み割ることのできる、理想的な『くるみ割り人形』そのものの役を負わせている。
主人公(ヒロイン)である少女マリーが大切にする『くるみ割り人形』自体も、呪いのかけられたドロッセルマイヤー青年本人であるが、呪いのかかっていない時のドロッセルマイヤー青年自身にも、『くるみ割り人形』の性質オーバーラップさせたのである。
この青年はもともとクルミを噛み割ることを得意とし、噛み割る際は必ず、自分の後頭部のお下げのようなものを引いていた。ホフマン独特の、現実時折オーバーラップさせて、読者想像の世界に誘い込むための大事なプロットである。

ドロッセルマイヤー青年は、王の呪いを解くために、クラトゥクのクルミという非常に硬いクルミを噛み割らなくてはならないが、宮殿に向かう前に、青年はドロッセルマイヤー叔父の手で、『夫で武骨な編み毛』を後頭部から下あごにかけて取り付けられ、下あごの動きを増強される。つまりクルミを割る能力がパワーアップされる。
この点は、ドロッセルマイヤー青年自体が分解・組み立て可能であることを暗示するもので、大人はこれを「不気味」と捉えて幼児向け絵本などでは完全にカットしているが、完全版を読んだ小学生にとっては、「なぜ?」という疑問興味が誘われる場面である。
これは、その前の章にある、呪いが解かれる前のピルパート姫が、やはりドロッセルマイヤー叔父の手で分解され、修復不能であることが分かって再度組み立てられるという記述と対をなす。「不気味」の一言で片付けることのできない、クライマックスを飛びっきりのハッピーエンドに導くためにホフマンが巧妙に仕掛け心理的トリックなのである。

上記『丈夫で武骨な編み毛』という記述は、(非特許文献1)に記載の表現であるが、
ドイツ語の原本では”einen robusten ho:lzernen Zopf flechten”(ウムラウト記号が記載できないため「o:」とした)、
英語版では、”a sturdy wooden pigtail”と訳されている。
ここで、” ho:lzernen ”の扱いは翻訳の自由度により2通りに分かれ、『木製の』ではなく『武骨な』のような意味でも受け取れる。そこから想像できるのは『硬く三つ編みされた髪の毛状のもの』を引くことにより、クルミを割るための力が強まるということである。
しかしながら、『三つ編み』が『木製』であること自体、想像しにくいものであるため、伝統的なくるみ割り人形を見たことのない子どもたちの中には、後頭部にあるを引くことでクルミが割れる、と考えてしまう子もいることは、想像に難くない。

後ろ髪』を引くことによりクルミを割る仕組みはドロッセルマイヤー青年特有のものであり、パワーアップされる以前から、この青年はクルミを割る際になぜか『後ろ髪』を引く。それがただの癖なのか、そういう構造になっているかは不明な上、パワーアップの手順自体もホフマンは詳細には描いておらず、完全に読者の想像に任せられている。「教えすぎない」ことは、教育の基本でもある。まじめに読み進んだ子どもたちは、そのヒーローがクルミを割る仕組みをそれぞれに思い描くのである。

概要

今から200年前、ドイツのE.T.A.ホフマンは自身の童話に登場させたヒーロー、ドロッセルマイヤー青年に『くるみ割り人形』の性質を持たせ、クルミを割る際に奇妙仕草をさせた。しかしその仕草の理由はで、完全に読者の想像に任されている。 従来のくるみ割り人形は、テコを人形の中に納める制約からレバレッジは4〜6倍が限度であった。西洋で一般的なペルシャグルミを割るには、硬いもので40kg相当もの力が必要なので、これまで人は7kg〜10kg相当の力を加える必要があった。 従って何でも一人でやりたがる年幼児には、体重の半分に相当する力であるため、大人の補助が必要で大いに不満があった。また日本産のオニグルミは平均100kg相当の力が必要で、くるみ割り人形自体の能力を超えていた。輪軸動滑車、テコによりレバレッジを上げ、ヒーローの特徴である『三つ編み』を引く動作を、輪軸にかけた編み紐を引くことで再現した。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

以下の要件を備えることを特徴とする、総合で20倍程度の機械的倍率レバレッジ)を持つくるみ割り人形。(イ)人が操作する最初の段階として、3倍程度のレバレッジを持つ輪軸を有すること(ロ)上記輪軸の大輪(Wheel)にはの一端が固定されて巻きつけられており、大輪はその紐を引くことによって回ること(ハ)上記輪軸の小輪(Axle)の円周上にワイヤーの一端が固定されて、大輪に連動して小輪がそのワイヤーを巻き取ること(ニ)人形本体にはクルミを割る最終段階として4倍程度のレバレッジをもつテコを有し、レバレッジが2倍である動滑車を介して、上記の小輪が巻き取るワイヤーのもう一端の動きにテコが連動すること

請求項2

以下の要件を備えることを特徴とする、総合で10倍程度のレバレッジを持つくるみ割り人形。(イ)人が操作する最初の段階として、2倍程度の機械的倍率(レバレッジ)を持つ輪軸を有すること(ロ)上記輪軸の大輪は中心角が約90度の扇型を成し、円弧上の一点に紐の一端が固定されており、大輪はその紐を引くことによって最大90度程度回ること(ハ)上記輪軸は、小輪を備える代わりに、上記扇型形の半径上にあってレバレッジが2倍程度となる付近突起した棒材を備え、その突起の動作により、最終段階のテコが動くこと(ニ)人形本体にはクルミを割る最終段階として5倍程度のレバレッジをもつテコを有し、上記の輪軸上の棒材の動きに連動すること

請求項3

以下の要件を備えることを特徴とする、請求項1および請求項2に記載のくるみ割り人形(イ)本体の主要な部品は、1枚の平坦な板からジグソー等で切り出して作ることが出来ること(ロ)上記の主要な部品は、1層、3層もしくは5層に重ねられ、次のように制作されること・輪軸を要する場合、それは2層の大輪、1層の小輪、2層のベアリング受けの合わせて5層からなり、すべて円の中心で固定され、大輪、小輪の各円周には紐やワイヤーなどをガイドするための溝が円周方向に刻まれている・テコは力点支点作用点を備えた長い部材を同形で2層分を用意し、その作用点にクルミを保持する形状を持たせた小片1層を挟んで固定し、合わせて3層とする・滑車、動滑車を要する場合、それらはすべて1層で、円周には紐やワイヤーなどをガイドするための溝が円周方向に刻まれている・扇形輪軸を要する場合、それは単独の1層からなり、その半径の中点付近に穴を開け、棒材を差し込むことで突起を生じさせ、通常の輪軸に備わる小輪の代わりにこの突起を作用点とする(ハ)上記の部品を内抱し、人形の正面から見て左右方向に5層、または3層で成立する構造であること(ニ)上記の部品がそれぞれ回転することによって擦れ合わないよう、各層の間はスペーサーを挟むか、厚さが調整されていること

技術分野

0001

本発明は、人形型くるみ割り器の構造に関するものである。

背景技術

0002

ドイツのE.T.A.ホフマン原作の童話「くるみ割り人形とねずみの王様」(以下「童話」と略す)に登場する「くるみ割り人形」は、同じ機能のものがすでに15世紀には存在したと伝えられ、主に装飾の面で進化を遂げ、現在もドイツの伝統的な工芸品となっている。

0003

この従来のくるみ割り人形の構造は、木製の長いマント力点)を押し下げ下あご作用点)を持ち上げる「力点→支点→作用点」を備えた「第一種てこ」であり、プライヤーと同等の能力をもつ。機械的倍率レバレッジ)は5倍程度と見込まれ、西洋で一般的な大粒の「ペルシャグルミ」を割るのが限度で、硬い東アジア産の「オニグルミ」を割るには不向きであり、童話中で、大き目の硬いクルミを割る際に、あごの支点および装飾用前歯を破損している。

0004

クルミの殻を割るのに必要な力を測定したところ、西洋で一般的なペルシャグルミ(長野県産の菓子クルミを使用)はその多くが200N(20kg相当の力)程度、硬いものでも400N(40kg相当の力)程度で割ることができ、東洋産のオニグルミ(同じく長野県産の和グルミ)はその多くが1000N(100kg相当の力)程度必要であった。くるみ割り人形を操作するために人が賄える力は最大でも100N(10kg相当の力)が限度であろうと考えられるため、オニグルミを割るためには、機械的倍率(レバレッジ)を10倍以上に上げなくてはならない。

0005

また、童話の原作者のホフマンは、若いドロッセルマイヤ青年役柄の特徴として、どんな硬いクルミも噛み割ることのできる、理想的な『くるみ割り人形』そのものの役を負わせている。
主人公(ヒロイン)である少女マリーが大切にする『くるみ割り人形』自体も、呪いのかけられたドロッセルマイヤー青年本人であるが、呪いのかかっていない時のドロッセルマイヤー青年自身にも、『くるみ割り人形』の性質オーバーラップさせたのである。
この青年はもともとクルミを噛み割ることを得意とし、噛み割る際は必ず、自分の後頭部のお下げのようなものを引いていた。ホフマン独特の、現実時折オーバーラップさせて、読者想像の世界に誘い込むための大事なプロットである。

0006

ドロッセルマイヤー青年は、王の呪いを解くために、クラトゥクのクルミという非常に硬いクルミを噛み割らなくてはならないが、宮殿に向かう前に、青年はドロッセルマイヤー叔父の手で、『夫で武骨な編み毛』を後頭部から下あごにかけて取り付けられ、下あごの動きを増強される。つまりクルミを割る能力がパワーアップされる。
この点は、ドロッセルマイヤー青年自体が分解・組み立て可能であることを暗示するもので、大人はこれを「不気味」と捉えて幼児向け絵本などでは完全にカットしているが、完全版を読んだ小学生にとっては、「なぜ?」という疑問興味が誘われる場面である。
これは、その前の章にある、呪いが解かれる前のピルパート姫が、やはりドロッセルマイヤー叔父の手で分解され、修復不能であることが分かって再度組み立てられるという記述と対をなす。「不気味」の一言で片付けることのできない、クライマックスを飛びっきりのハッピーエンドに導くためにホフマンが巧妙に仕掛け心理的トリックなのである。

0007

上記『丈夫で武骨な編み毛』という記述は、(非特許文献1)に記載の表現であるが、
ドイツ語の原本では”einen robusten ho:lzernen Zopf flechten”(ウムラウト記号が記載できないため「o:」とした)、
英語版では、”a sturdy wooden pigtail”と訳されている。
ここで、” ho:lzernen ”の扱いは翻訳の自由度により2通りに分かれ、『木製の』ではなく『武骨な』のような意味でも受け取れる。そこから想像できるのは『硬く三つ編みされた髪の毛状のもの』を引くことにより、クルミを割るための力が強まるということである。
しかしながら、『三つ編み』が『木製』であること自体、想像しにくいものであるため、伝統的なくるみ割り人形を見たことのない子どもたちの中には、後頭部にあるを引くことでクルミが割れる、と考えてしまう子もいることは、想像に難くない。

0008

後ろ髪』を引くことによりクルミを割る仕組みはドロッセルマイヤー青年特有のものであり、パワーアップされる以前から、この青年はクルミを割る際になぜか『後ろ髪』を引く。それがただの癖なのか、そういう構造になっているかは不明な上、パワーアップの手順自体もホフマンは詳細には描いておらず、完全に読者の想像に任せられている。「教えすぎない」ことは、教育の基本でもある。まじめに読み進んだ子どもたちは、そのヒーローがクルミを割る仕組みをそれぞれに思い描くのである。

0009

実開平5−60436広報「くるみ割り器」(歯の付いたプライヤー型
実用新案登録第3143197号広報ナッツ殻割り器」(ねじ込み型
特開2004−65138広報「ナッツ殻割り器」(ねじ込み型ケース付き
特開2011−251077広報「胡桃割り補助器具
特開2013−27078広報「てこ式工具仮把持具、てこ式工具の利用方法
公告番号US4843715A Lever actuated nutcracker

先行技術

0010

E.T.A.ホフマン著、種李弘訳、「くるみ割り人形とねずみの王様」、初版、河出文庫、1996年1月、p.20−22,p.69−71
E.T.A.HOFFMANN著、MAURICE SENDAK訳・絵、「NUTCRACKER」,CROWN PUBRISHERS,INC.,1984年,p.11-12, p.55-56
E.T.A.HOFFMANN著、「NUSSKNACKER UND MAUSEKO:NIG」、HAMBURGERLESEHEFTEVERLAG,2011/3/1、p.10-11、p.33-34(ウムラウト記号の代わりに「:」を対象の文字の右側に挿入した)

発明が解決しようとする課題

0011

本発明は、E.T.A.ホフマンが自身の童話の中で読者に投げかけた、どんなに硬いクルミも割ることのできるドロッセルマイヤー青年自身の、理想的なくるみ割り人形としての構造を、作者の問に答える形で具体化するという課題に取り組んだものである。

0012

従来のくるみ割り人形は第一種のテコそのものであるか、または第二種のテコを倍率を変えないまま変形したものであり、機械的倍率(レバレッジ)は、テコを人形の中に納める制約から4〜6倍が限度である。
西洋で一般的なペルシャグルミを割るのに必要な力は硬いもので400N(40kg相当)の力が必要なので、これまで人は70N〜100N(7kg〜10kg相当)の力を加えなくてはならなかった。
従って、何でも一人でやりたがる年の、体重が15kgにも満たない幼児などは、体重の半分に相当する力が必要で、大人に手伝ってもらわなくてはならず、不服であった。また、自力で割れるようになった子どもも、力任せに割ろうとして怪我をする恐れがあった。
さらに、日本産のオニグルミ(和ぐるみ)などは俗に「トンカチが必要」とも言われるほど硬く、平均でも1000N(100kg相当)の力が必要で、従来のくるみ割り人形自体の能力を超えており、大人が操作しても割ることは出来なかった。

課題を解決するための手段

0013

どんなに硬いクルミも割ることを命題とし、輪軸滑車とテコを組み合わせて機械的倍率を上げるとともに、童話のヒーローである、ドロッセルマイヤー青年が後ろ髪を引きながら硬いくるみを噛み割る状況を、輪軸にかけられた編み紐を引いて回転させることにより再現した。

発明の効果

0014

請求項1の発明によれば、レバレッジを20倍程度に高められるため、ペルシャグルミであれば、硬いものでも20N(2kg相当)の力で割ることができる。このため、未就学の幼児でも自分の力だけで割ることができるようになり、子どもたちが大喜びで操作し、自分の食べたい分だけ割って食べることができるとともに、それを見守る大人たちにも喜んでもらえる。
また、日本産のオニグルミの場合、50N(5kg相当)の力で割ることができるため、小学生であれば割ることができるようになった。

0015

請求項2の発明によれば、レバレッジを10倍程度に高められるため、ペルシャグルミであれば、硬いものでも40N(4kg相当)の力で割ることができる。このため、ペルシャグルミについては、硬いものでも小学生に割ることができるようになった。オニグルミについては、100N(10kg相当)の力が必要であるため、大人の力が必要である。構造が簡単なため、子ども向けの工作キット等として提供することも可能で、ものづくりへの興味を起こさせる効果も考えられる。

0016

請求項3の発明によれば、本体は1枚の板からジグソー等で切り出して作ることができるため、金型を必要とせず、中小工場山村土産物工場、授産施設などにも生産する機会が広げられる。
また、透明な板から作り出した場合、内部にある輪軸、滑車、テコ、ボールベアリングなどの動きが分かるため、子どもたちへの学習効果も期待される。

0017

本物のくるみ割り人形を見たことのなかった東洋の子どもがイメージしたものを再現したものであり、文化の違いや文化を伝えることの難しさの象徴として、西洋と東洋を結ぶひとつの話題を提供でき、西洋産のクルミ、東洋産のクルミのそれぞれに価値が見直され、需要が起こり、東西の流通活発にする可能性がある。

図面の簡単な説明

0018

本発明に係る実施例1のくるみ割り人形を説明する斜視図
(A)〜(C)は実施例1においてクルミを割る際の一連の動作を示す斜視図
(A)〜(B)は実施例1において口腔部に関する斜視図、(C)〜(D)は同、側面図
(A),(B)は実施例1において上あごの高さ調整に関する斜視図、(C)・(D)は同、側面図
上記実施例1のくるみ割り人形のすべての部品展開
(A)は実施例1において組み立ての第一段階を示す斜視図
(B)・(C)は実施例1において組み立ての第二段階、第三段階を示す斜視図
(D)は実施例1において組み立ての最終段階を示す斜視図
実施例2について、(A)・(B)は全体を示す斜視図、(C)〜(E)は片側の側板を外しクルミを割る動作の一連の流れが分かるように示した斜視図、(F)はすべての部品の展開図
(A)は実施例1の、(B)は実施例2の機械的倍率を示すための側面図

0019

『後ろ髪を引く』ことでクルミを割るという点に重きを置き、初めに力を加える点として『編み毛』、『三つ編み』を意識した『編み紐』を用いるか、模様のきれいな登山用ロープなどを用い、最初の滑車、輪軸を回すことから動作をスタートさせる。次いでいくつかの単純機械を挟んで機械的倍率を上げ、最終的に本体後部にあるテコの力点を引き下ろし、下あごを持ち上げて、クルミを割る。
なお、機械的倍率(レバレッジ)の算出方法については、(実施例)の最後のところで述べる。

0020

(実施例1)
人が操作する最初の段階としてレバレッジ約3倍の輪軸を置き、二段目にレバレッジ2倍の動滑車を、三段目にレバレッジ約4倍のテコを設けて総合的なレバレッジを約20倍に調整し、幼児一人でもゆっくりとした動作で安全に操作出来るくるみ割り人形を実現した。

0021

図1は、本発明に係るくるみ割り人形の一例を示し、透明アクリル板から切り出した輪軸、てこ、滑車を含み、輪軸の大輪11L、11Rにつながれた編み紐41を引くことにより、輪軸101の内部のワイヤーが定滑車34、動滑車35を経て、最終的にテコ102を動かし、口腔部103に置かれたクルミが割れる。

0022

使用者に本体内部の仕組みが分かるよう、透明アクリル板、透明ポリ塩化ビニル板、透明ポリカーボネート板などの使用を想定しているが、強度を確保できるならば、他の透明な素材や、不透明な素材を組み合わせて用いてもよい。

0023

図2(A)、(B)、(C)は次の一連の動作を表す。
(A)口腔部103にオニグルミ1を挟み、編み紐41に取り付けられた取っ手71を引く。
(B)輪軸の大輪11に連動したワイヤー42がテコ102につながれた動滑車35を引き下げ回転軸cを介して口腔部103の下あご33を持ち上げ、上あご36に仕掛けられた押し割り刃62がオニグルミ1に食い込む。
(C)そのまま編み紐41を引き続けるとさらに下あご33は持ち上がり、オニグルミ1は割れる。

0024

なお、下あご33が上がる高さには限度が必要である、クルミを「押しつぶす」のは目的としないため、編み紐41を最大限引き出しても、下あご33と押し割り刃62の隙間は、大人の親指が充分に通過できるほどの余裕を持たせ、幼児が誤って怪我をしないようにすべきである。

0025

図3は口腔部103に関する詳細を示す。
(A)下あご33に取り付けられた滑り止め64には、オニグルミ1、ペルシャグルミ2または3の殻を滑らせないためのぎざぎざr1を設け、さらに、オニグルミ1の殻の外縁部にあるった部分q1をはめ込むためのくぼみr2を設ける。

0026

(B)オニグルミ1を割る際には、その尖った部分q1を、滑り止め64のくぼみr2にはめ込み、垂直に立てた状態にし、押し割り刃62の刃先sが、殻の外縁部の境目q2か、または外縁部でq1の対極側にある「へた」の部分q3にちょうど当たるようにする。
なお、押し割り刃62の刃先sについては、固い殻を『押し割る』だけでよく、切れ味を必要としないため、指で強く触れても怪我をしない程度に、なまくらにする必要がある。

0027

図4は口腔部103の縦のサイズを拡張して、横幅が4cmを超えるような大きなサイズのペルシャグルミ3に対応する方法を示す。
(A)本体100の中央部分31の前方の上あご高さ調整軸oに六角レンチ差込むボルト57をまわすことができ、右に回すと長ナット57Nが上昇し、上あご36が持ち上げられる。

0028

(B)本体100の中央部分31を含むレイヤー30だけを取り出したものである。上あご高さ調整軸oに設置されたボルト57に六角レンチ65を差込み右に回すと、上あご36の長ナット固定孔u1に差し込まれた長ナット57Nがそれを受けて上昇し、上あご36を持ち上げる。

0029

図5は番号11から35までが同じ厚さのアクリル板を切り出した部品で、10L、20L、30、20R、10Rの5つの層(レイヤー)をなす。41は編み紐、42はワイヤーで、輪軸と滑車を駆動する。51から54は六角孔キャップボルトで、上記の各レイヤーをつなぎ止めたり、回転軸を兼ねるものもあり、それぞれが51Nから54Nまでのナットに対応し、図では既に各ナットが10R、20Rに埋め込んである。55、56は小部品固定用ビス。57は57Nとともに上あごの上下動を担う。61から64はその他の金属部品、71は編み紐を均等に引くための取っ手、72はバネ61の軸g2部分を、ボルト54の中心に置くためのスペーサー、73はボールベアリングに用いるビー玉、74〜77は、5層に分かれた輪軸、テコ、滑車をそれぞれスムーズに動くように配置するスペーサーである。

0030

なお、74〜77のスペーサーを用いる代わりに、それらの接するべき部分を他の部分より厚くすることで、74〜77の部品は省略することができる。

0031

図6図8は本体の組み立て順序を示すものである。
(A)は組み立ての最初のステップとなる、本体中心部のレイヤー30の構成を示している。本体中央部31の前方にある上あご高さ調整軸oにボルト57を完全に差し込んだ後、ボルト止め厚板63をスリットtに差込み、ボルトが抜けないようにする。63には六角レンチを差し込むための切込みがある。

0032

次いで、上あご36の長ナット固定筒に長ナット57Nを差込んで固定し、押し割りブレード62を、ブレード装着溝v1にはめ込み、ビス55で固定する。ただし、ビス55および固定ネジ孔mは構造の理解しやすさを考えて書き加えたものであり、実際には省略可能である。
上あご36の素材は充分な弾性があるため、ブレード装着溝v1にブレード62をはめ込んだ時点で充分に粘着的に固定できるためである。
次いで、下あご33の装着溝wに滑り止め64を固定し、引きバネ61を装着孔xの差込み固定軸g1をネジ55で固定する。

0033

ワイヤー42はあらかじめ両端を輪にしてワイヤー留め具421で固定しておき、本体中心部31のワイヤーガイド孔yに図6(A)のように通しておく。その後、輪軸の小輪32を回転軸bの位置に、定滑車34を回転軸jの位置に、動滑車35を回転軸hを想定してワイヤー42の折り返し部分に、それぞれガイド溝yにワイヤー42が通るようにはめ込んでおく。
ワイヤーの末端処理については、421のような留め具に限らず、球形の留め具などを用いて簡素化し、輪軸の小輪のワイヤーガイド及び固定部yについても、それに合う形に簡素化させてよい。

0034

図6(B)は(A)で組み立てたレイヤー30の両側を、20L、20Rで挟み込んで、中心となる部分を形成する。
まず、下あご33とスペーサー74を下あご(テコ)23L、23Rで挟み、固定軸iをボルトで固定する。
テコの他端にある回転軸hに動滑車35を挟み、回転ができる程度にボルトで軽く固定する。このため、回転軸hで用いるナットは、ナイロンナットなどの緩み止め効果のあるものが好ましい。

0035

下あご(テコ)23Lの側から、引きバネの固定軸g2にボルト54を差込み、次いでスペーサー72、引きバネ63、スペーサー72、下あご(テコ)23Rの順に通して固定する。
定滑車支持台24Lの側から回転軸jに沿ってボルト53を差込み、スペーサー77、本体中央部31にはめ込まれた定滑車34、スペーサー77、定滑車支持台24Rの順に通して固定する。
頭部にあたる輪軸の軸受けベアリング外周部分21Lの固定軸fにボルト53を差し込んで、本体中央31と21Rを固定しておく。

0036

図7(B)の中で頭部の輪軸101の部品を組み立てているが、現実的にはまずボルトを貫通させた輪軸の大輪11Lが必要なので、次の項目一緒に説明する。

0037

図7(C)は(B)で組み上がった中央部分の3つのレイヤー20L,30,20Rを、左右からさらに2つのレイヤー10L,10Rで挟み、本体100が出来上がるところを示す。
ここで、頭部の輪軸部分101を完成させるには、まず大輪11Lとベアリング受け22L、スペーサー76を重ね、軸a、bにボルトを通して水平に置く。22Lの周囲に12個のビー玉73を並べ、上から(B)で形成した本体中央部を重ねて、ベアリング受け部分にすべてのビー玉を閉じ込める。このとき、小輪33およびワイヤー42は一端引き出しておいた方が作業性が良い。

0038

22Lの周囲のビー玉がすべて収まったところで軸a、bに小輪33とワイヤー42、スペーサー76、ベアリング受け22Rを通し、形成された隙間にビー玉を流し込んで、さらに大輪11Rをはめ込んで、軸abのボルトを締めれば輪軸部分は完成する。

0039

次に、本体側部12L、本体中央部、本体側部12Rの順に、回転軸c、固定軸d1、d2を揃えてボルトを通して固定し、固定軸d1には「12L、75、本体中央部、75、12R」の順にスペーサー75を挟む必要があり、固定軸eには本体中央部でワイヤー42の末端を通して固定する。
このとき回転軸cについては、ボルトの締め付けトルクが大き過ぎるとテコが回転できなくなるため、回転が可能な程度にゆるめにしなくてはならず、ゆるくて抜けてしまってもいけない。そのため、回転軸cに対応するナットは、ナイロンナットなどの緩み止め効果のあるものが好ましい。

0040

図8(D)は組み立ての最終段階として、編み紐42を輪軸の大輪に取り付けて巻き付けるところである。
本体後部に露出したテコ102の後端部を下端まで押し下げ、同時に輪軸11の上端後ろ向きに回し、内部のワイヤー42が張ってそれ以上回らなくなる位置まで回すと、本体側板12L、12Rの編み紐ガイド孔zと輪軸の大輪11L、11Rの編み紐ガイド溝zの窪みの位置が揃う。
ここで、取っ手71を通しておいた編み紐41の両端をそれぞれ編み紐ガイド孔zおよびガイド溝zの窪みに差し込み、固定ネジ穴kにネジを入れて編み紐を貫通させ、末端を固定する。

0041

編み紐41は最大50N(5kg相当の力)程度の張力がかかるため、その末端はそれぞれネジ止めに耐えられるようにポリエステル樹脂エポキシ樹脂等を浸して固めておくか、金属のキャップなどを被せて固定しておき、さらにネジ穴を設けておく必要がある。

0042

なお、この例で取り上げた本体の素材である透明アクリル樹脂は、そのままではテーブルを傷つける恐れがあり、かつ滑りやすいため、本体100の底面には滑り止めを設けることが望ましい。

0043

(実施例2)
実施例2は、機械的倍率(レバレッジ)を10倍程度に収めた例である。実施例1は、硬いオニグルミを童話の通り、そのまま噛み割ることを最大の特徴とするが、オニグルミの産地である日本では、オニグルミを割る際には、熱湯に浸したあと天日干しするなどの下処理をして割れやすくするものである。
また、日本以外の諸外国においては、オニグルミは一般的でなく、クルミと言えばペルシャグルミを指す。
このような状況を踏まえると、機械的倍率(レバレッジ)を20倍まで上げる必要はなく、10倍程度でも充分に役に立つ。ただし、幼児がひとりで扱うには不向きであるので、大人が補助する必要がある。

0044

図9(A)は前側から見た斜視図、(B)は後ろ側から見た斜視図で、頭頂部から出た一本の編み紐41を後ろに引くことにより扇型のテコ37の作用軸p1から出た金属棒66が、テコ102の後部の力点を押し下げ、下あごを持ち上げる。
(C)、(D)、(E)は編み紐41を引いた際の一連の動きが分かるよう、本体側板12Lを外した状態で図示したものである。まず本体口腔部103にクルミを置き、編み紐41上の任意の点に設けられた取っ手71を引いて行くと、扇型のテコ37の作用軸p1がテコ102の後部の軸受けp2を押し下げ、下あごが上がっていく。

0045

本体31と扇型テコは引きバネ61で繋がれ、編み紐41を開放するとバネの弾性力により(C)の状態に戻る。
(F)は主要部品の展開図であり、扇型テコ37の作用軸p1には金属棒66がすでに差し込まれ、本体側板12Rにはあらかじめ必要なボルトを差し込んだ状態で展開している。ここで21L、21R、24L,24Rには、下あご33に対応するスペーサー74と同様の厚さの薄板を当てるか、0.5mm程度他の部品よりも厚くしなくてはならない。

0046

本体を組み立てるには、下あごの23L、33、23Rの固定軸iをボルトで固定しておき、引きバネ61を本体31と扇型テコ37の装着穴xに差し込んで固定し、さらに左側にある本体側板12Rに挿してあるボルトに、20R、30、20L、10Lのレイヤーの順に対応する軸に差し込んでそれぞれ固定すれば完成する。このとき、回転軸bおよびcのボルトは強く締めることが出来ないので、これに対応するナットはナイロンナットなどの緩み止め効果のあるものが望ましい。

0047

なお、本体中央部分31の材料に充分な厚みと強度を確保できれば、ボディー側板12L、12Rがなくとも機能できるため、全体を20R、30、20Lの3層構造とすることができる。その際は、21R、31、21Lの3層をしっかり固定するため、固定軸d2を少なくとももう1本増やす必要がある。

0048

(レバレッジの算出方法について)
図10では、(実施例1)および(実施例2)における、機械的倍率(レバレッジ)の算出方法を示す。
(A)は(実施例1)で取り上げるくるみ割り人形で、輪軸、動滑車、テコの三段階で倍率を確保する。
初段に輪軸を備えており、その輪軸の大輪(Wheel)の半径101Xと小輪(Axle)の半径101Yの比が約3:1であるため、この時点でレバレッジは3倍である。その輪軸は編み紐41を引くことにより駆動されるが、編み紐41を引っ張った長さ41Xと、ワイヤー42が小輪に巻き上げられる長さ42Xの比が約3:1となる。
次にワイヤー42は動滑車35を図の向きで左回り反時計回り)に回転させながら円弧の長さ103Xだけ引き下ろす。動滑車は2倍のレバレッジを持つので、この円弧の長さ103Xは、42Xの半分の長さである。

0049

最終段に備わるのは第一種のテコで、テコ102の力点側の長さ102Xと作用点側の長さ102Yの比はほぼ3.5:1であり、この図でのテコ102のレバレッジは約3.5倍と分かるので、全体でのレバレッジは、3倍×2倍×3.5倍=21倍となる。
因みに102Xと102Yの比は、上記の円弧の長さ103Xと口腔部103が狭まりクルミが押される長さ103Yとの比と同一であり、結果として、編み紐41を引っ張った長さ41Xとクルミが押される長さ103Yの比は、21:1である。つまり、編み紐41を21cm引っ張るとクルミは1cmだけ押しつぶされるというゆっくりとした動作になる。

実施例

0050

図10(B)は、(実施例2)のくるみ割り人形で、輪軸は扇形をしており、小輪(Axle)の代わりに突起物である作用軸p1を支点から101Yだけ隔てて備えている。101Xと101Yの比を約2:1としたので、この時点でレバレッジは2倍である。
次に作用軸p1はテコ102の作用軸受けp2を円弧の長さ103Xだけ押し下げる。
最後にテコ102の力点側の長さ102Xと作用点側の長さ102Yの比はほぼ5:1であり、この図でのテコ102のレバレッジは約5倍と分かるので、全体でのレバレッジは、2倍×5倍=10倍となる。
全体をまとめると実施例1の場合と同様に、編み紐41を10cm引っ張るとクルミは1cmだけ押しつぶされるという動作になる。

0051

1オニグルミJuglans ailantifolia
2ペルシャグルミ Juglans regia
3 ペルシャグルミ(幅が4cmを超える大粒の場合)
100くるみ割り人形本体
100(2) 実施例2のくるみ割り人形本体
101輪軸全体(11L、21L、32、32R、11Rを合わせたもの、実施例2では37と66)
101X 輪軸の大輪(Wheel)の半径
101Y 輪軸の小輪(Axle)の半径
102テコ全体(23L、33、23Rを合わせたもの)
102X テコの力点・支点間の腕の長さ
102Y テコの支点・作用点間の腕の長さ
103 本体の口腔部(下あご33の上に広がる、クルミが収まる空間)

10L,10R 本体5層のうち外側のレイヤーをなす部品群(10番台の部品)
11L,11R 輪軸の大輪(一段目の定滑車)
12L,12Rボディー側板
20L,20R 本体5層のうち中心から2番目のレイヤーをなす部品群(20番台の部品)
21L,21R 輪軸の軸受けベアリング外周部分
22L,22R 輪軸のベアリング受け部分
23L,23R 下あご(てこ)
24L,24R 定滑車支持台

30 本体5層のうち中心部のレイヤーをなす部品群(30番台の部品)
31本体中央部分
32 輪軸の小輪(一段目の定滑車)
33 下あご中央部分
34 定滑車(二段目)
35動滑車(三段目)
36上あご(高さ可変
37扇型輪軸(実施例2のみ)
41 編み紐(直径8mm程度)
42ワイヤー(伸びがなく、300N程度の引っ張り強度があるもの)
421ワイヤー留め具
51〜56ボルト、ビス
51N〜55Nナット(埋め込み)
56N長ナット

61引きばね
62押し割り刃
63 ボルト止め厚板
64滑り止め(クルミを固定するためのもの)
65六角レンチ
66金属棒(実施例2の輪軸の作用点)
71 編み紐用持ち手
72 引きばね用スペーサー
73ビー玉
74〜77薄板(スペーサー)

0052

a〜pはボルト、ネジ、金属棒の役割と位置を示す
a輪軸の連結用オフセット軸
b 輪軸の中心軸
cテコの中心軸
d1,d2本体固定用ボルト軸
e 本体固定用およびワイヤ末端固定軸
頭部固定
g1,g2引きばね固定軸
h動滑車中心軸
i下あご固定軸
j 定滑車回転軸
k 編み紐終端固定ネジ穴
m押し割り刃の固定ネジ穴
n 下あご滑り止め固定ネジ穴
o上あご高さ調整軸
p1作用軸(実施例2のみ)
p2 作用軸の軸受け(実施例2のみ)

q〜zは形状に関する特徴を示す
q1クルミ外縁部の先端
q2 クルミ外縁部
q3 クルミ外縁部のへたの部分
r1ぎざぎざ部分
r2 クルミはめこみ
s 押し割り刃の刃先
高さ調節ボルト抜け止め装着スリット
u1 上あご長ナット固定筒
u2 上あご高さ調節ガイド孔
v1 押し割り刃の装着溝
v2 押し割り刃のスライド用ガイド
w 滑り止め装着溝
x 引きばね装着孔
yワイヤー用ガイド溝・ガイド孔(導抗を含む)
z 編み紐用ガイド溝・ガイド孔

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