JPH02501979A - 積木 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 積木 この発明は一組の積木に関し、この発明では、このような−組の積木が面を突合 せて磁気的に保持した状態を維持できるように作成されている。

このような構成により、積木が面を突合せ並置されたときに、積木が重力に依存 することなく互いに保持して３次元の形状を構築することができる。

積木は充実又は中空のプラスチック材料により最も簡単に成形される。

磁気的な吸引力は、磁石、例えば棒状磁石又は縦方向に磁化された磁気ストリッ プを、積木の面へ嵌込むこと、若しくは成形することにより、又は積木内に設け ること、例えば積木の面で十分かつ適当な磁界が得られる位置に組立てる前に成 形した多数部分の内面に嵌合することにより得られる。

並置されたブロックの各隣接面に設けた磁極の位置及び／又は数は、その面に垂 直な軸周りに面の特定の角度に揃えるようにされたものでもよい。更に、これら の面のうちの少なくとも一つがその面に対して垂直な軸周りに回転対称であると きは、磁力線は積木が対称な面に対応した複数の安定な位置の一方又は他方へ回 転しようとするものとなる。これは、対称軸と、面の縁における多数の対称点の うちの一つとを含む各面の各側面に、一対の逆の磁極と回転対称の面を設けるこ とにより達成される。これによって、異なるブロックのうちの回転対称の２面を 突合せて並置したときに、積木はその対称面に対応した数の安定位置の一方又は 他方へ互いに相対的に回転しようとする。従って、複数対で対称に配列された対 称軸周りに他の磁極のリングが得られる。各対の磁極は、縦方向に磁化された磁 気ストリップの反対側縁に設けられてもよい。

従って、この磁気ストリップは対称軸から半径外側方向へ表面に又は表面の直下 に伸延する。例えば、面が菱面体の形状をなす場合に、その対角線により菱面体 を分割することにより形成された四分円弧の各隣接対は、例えば反対側の磁気ス トリップを除き、面の長対角線から縦方向に磁化され、端から端まで伸延する２ つの磁気ストリップにより、一方に北極を有し、他方に南極を有する。一方の面 を他方に対して１８０°回転させるかどうかとは無関係に、同様の２面を一緒に したときは、面は、一方の菱面が他方と重なり、かつ他方と角度が揃う安定位置 へ必ず吸引される。

一つの又はそれぞれ回転対称面は、対称軸と、面の縁での多数の対称点のうちの 一つとを含む各面の各側面上に対称的に相補的な差込み及び浅い凹所を有する。

これによって、各安定位置で対向する差込み及び凹所が互いに結合する。差込み 及び凹所は、面を一緒に保持することはな（、重力により互いに面が滑るのを阻 止するように、緩い嵌込みであっても良い。

−組の積木は、他の部分集合のものと異なるものを除き、それぞれ同一形状の積 木による２つの部分集合からなるもの、又は含むものであってもよい。部分集合 のうちの最初のものにおける積木の面は、形状及び大きさの面が第２の部分集合 のブロック面と同−又は集積した多数のものからなる。これによって、第２の部 分集合における一つのブロックの面、又は多数のブロックのそれぞれの面は、第 １の部分集合におけるブロックの一面と並置され、かつ吸引される。

充実している３次元体を密に嵌込む多数ブロックにより構築可能かどうかは、特 定の一組のブロックにかかわる。立方体及び平行６面体のブロックは単なる例で あって、より大きな問題は、ブロックが９０°以外の角度、例えば８面体及び４ 面体の部分集合を含むかどうかにある。８面体及び４面体はいずれも共通した長 さの縁を有するものでもよい。

ここで最大の問題は一組のブロックにあり、その画部分集合が菱面体、特に一方 の部分集合のブロックが７２°　（及び１８０°）を有し、他方が３６°（及び １４４°）のブロックを有する２面角の菱面体により形成される。これら２種類 の菱面体はそれぞれ６３．４３゜の鋭角（接線の角度が２°）の菱面を有する。

横から見ると、一方の部分集合の各菱面体を　立方体の対角線沿って概念的に伸 延している立方体とみなし、また圧縮されているとみなすことができる。７２° 及び３６゜の二面角は２つの部分集合の積木として取り得る中間位置の吸引範囲 となる。例えば、幾何学的な形状として取り得る開始点は、７２°の二面角軸が 互いに平行かつ直ぐ隣に形成されている積木の縁による縦軸周りに、対称な７２ °の二面角をもって５つの積木を配置することに関係している。最初の５つの積 木間に形成された凹所に、画形式の部分集合からなる積木を密に嵌込むことがで きる。これは、全ての面が同一の寸法である限り、各部分集合のうちの１０個の 積木から正トライアコンタへドロン（７ｒｉＢｌ（（Ｂｌｔａｈｅｄｒｏｎ）即 ちケブラーの立体を構築する基礎を実現する。

この発明による一組の積木は教育玩具、例えば３次元的な視覚化を含む教材、若 しくはデモンストレーション用として、又はパズルとして理想的である。準結晶 （Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　１９８６．５ｅｒｉｅｓ　Ｂ、　Ｖｏｌｕｍｅ　３４ ．　ｐｐ　５９６−６１６に定義されている。）のような規則的な幾何学形状の みが作成されるのではなく、積木を用いて自由な表現の方法として不規則な形状 を形成することもできる。積木の色が異なる１以上であれば、特に吸引するパタ ーンの積木により３次元形状を作成することもできる。例えば、一方の部分集合 の積木を１の色とし、また他方の部分集合のものを他の色としてもよい。

積木を手により組立ててもよいが、一般的な液体、例えば水、塩水、油、又は比 重が例えば０．５と１．５との間、特に０．８と１．１との間、また水中で用い るときは１．０のようなアルコールにおいて均衡する浮力があるときは、興味の ある実験及びデモンストレーションを行なうことができる。この場合に、液体の 槽における積木は、磁力が重力よりも優勢なために、自動的に又は自然に吸着し て興味のある形状を形成する。プラスチック材、例えば液体が水のときは、０． ８〜０．９の範囲で積木を浸す液体の比重よりも小さな比重の発泡プラスチック 材の積木を作成することにより、均衡する浮力を得ることもできる。磁力源は通 常液体の比重よりも大きな比重を有し、また磁性材を選択するので、積木の総合 重力は、必要に応じて、即ち液体が水のときはほぼ１．０となる。このような原 理の有用な事実は、積木が液体、例えば垂直方向に勾配があり、変化し得る塩水 中に浮遊しているときに得られる。この積木はそれ自体の平均重力に対応するレ ベルでほぼ安定及び浮遊する。積木をプラスチック材から成形するときは、積木 は充実したものより中空のものが好ましい。これは、材料が少なくて済むので、 安価となり、しかも収縮による寸法のずれが小さい。しかし、積木の中空内部が 密閉され、空気により満たされているときは、積木の平均密度は通常の液体の密 度よりかなり小さくなることが多い、密閉された積木の内部を液体により充填し てもよいが、積木が浸せきされていなければ漏れる可能性が高い。従って、各積 木が中空なこと、また積木を浸せきさせる液体なにより満たすように積木の壁に １以上の穴を開けることが好ましい。

全ての積木の全ての面が互いに吸引し合うことは本質的なことではなく、い（つ かは磁気的に互いに反発し合うように構成して、並置された積木の隣接面間で吸 引するように選択することが必要である。

この発明に従って構築し、７２°及び３６°の２面角を有する部分集合の菱面積 木からなる一組の積木を付図に示す。

第１図及び第２図はそれぞれ第１及び第２の部分集合の１つの積木の斜視図、 第３図及び第４区は第２図における矢印■及び■から見た拡大図、 第５図及び第６図はそれぞれ第１図及び第２図を組立てた第１及び第２のプラス チック成形の平面図、第７図及び第８図は第５図における綿■−■と、第６図に おける線■−■からそれぞれ見た断面図、第９図及び第１０図は積木から組立て 可能な充実形状の斜視図である。

第１図の積木Ｂは、青い色であってもよく、３対の平行な壁１．１゛；２．２° 及び３．３°を有する中空及び菱面体である。各壁の外面は同一の菱面体の形状 及び寸法をなし、各線の長さがそれぞれ５ｃｍである。壁１及び２“；１及び３ ゛；２°及び３°；２及び３；２及び１°；３及び１′の外面は、７２°をなし 、他の６つの縁における二面角は１０８°をなす、従って、菱面の縁は６３．４ ５°の鋭角をなす。

積木は、適当な材料、特に第３図に示すように、発泡ポリスチレンのようなプラ スチック材の薄い２つのプラスチック成形から形成されている。これは、２つの フィルム蝶番５により一体に成形され、かつ相互接続された壁２′、１．１゛の 内面を示している。フィルム蝶番５には第７図に示すように溝が付けられており 、７２°の適当な二面角を形成している。予備的なステップとして、壁２°、３ °は第７図のフィルム蝶番５の周りに折り曲げられると共に、その時に接触する 端６で接着する。これらの端６にも溝が付けて適当な二面角７２°を形成すると 共に、一方に出っ張り７、また他方に凹み８を設け、接着の際の位置決めとする 。その結果のユニットは、形状が３つの尖ったペダルを有する角張ったチューリ ップの花に接続することが可能であり、この場合は同様のユニットに接着して壁 １°、２．３゛を得ることにより、一方のユニットの６つの縁な他方のユニット の相補的な縁９に合せて接着させる。ここでも１、位置決めのために出っ張り７ 及び凹み８を利用して１０８°の二面角を得る。このため、これらの縁９には２ 面角を得るように溝が付けられている。

各壁の内面には、菱面体の長対角線と揃えた凹所１ｏが設けられている。余白を 折り曲げる前に、反対側の横方向に磁化した二本のストリップ１１は端を互いに 接着して第１図に示す磁極を得る。ストリップ１１はフェライト磁石の粉末に関 連して成形したストリップを後から磁化したものである。この結果、積木Ｂのい ずれか２つを並置したときに、積木Ｂが同一の角度方向で互いに丁度型なり合う ２位置のいずれかで面を突合わせて保持すると共に、各面の２つの北極が他の面 の２つの南極のそれぞれに可能な限り接近することになる。

磁力が非常に強力でない限り、積木は互いに面の突合せが少しずれてもこれをな くそうとして、対称的に配列された突起１２及び凹所１３が各面で得られる。

並置され、揃ええられた各位置で、一方の面の突起１２が他方の面の凹所１３に 入り込む。

積木Ｙは、黄色でもよく、それぞれ３対の平行な壁１４．１４“；１５．１５° 及び１６．１６°からなる。壁１４及び１５．１４及び１６と、　１５及び１６ ．１４°及び１５°；ユ５゛及び１６’　、１６°及び１４°の各面間の６つの 各線の二面角は、１４４°であり、他の６つの縁の二面角はそれぞれ３６゜であ る。その結果、積木Ｙの各面の形状及び寸法は積木Ｂの各面とが同一となる。

各積木Ｙは、第６図及び第８図に示す２個所の余白を除き、前述の積木Ｂの構造 に類似して作られたものであり、フィルム蝶番５°、接触端６°及び９゛を必要 とする二面角を得るように溝が付けられている。積木Ｂ又はＹのいずれかの面が 差込み及び突起１２．１３を利用して磁気的に一つに保持しようとするので、画 部分集合の積木は必要に応じて一緒に構築して異なる形状となる。

積木は、液体中で浮力が均衡するときは、例えば浸せきしたときに積木が液体に より満たされるように、対立して位置する２つの穴１７を備える。

第９図は多数の積木Ｂから作成可能な一構成を示しており、第１０図は積木Ｂ及 びＹの両者の組み合わせにより作成可能なトライアコンタヘドロンを示す。

国際調査報告 ｌ″ｗ″−””””−”　ＰＣＴ／ＧＢ　８Ｂ１０００１７国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気的に面を突合せて一緒に保持可能となるように構築された一組の積木（ Ｂ、Ｙ）。 ２．請求項１記載の一組の積木において、各積木の少なくとも一つの面は前記面 に垂軸に対して回転対称面であり、前記回転対称面はその縁で対称軸と多数の対 称点のうちの一点とを含む各面の各側面に、対向する一対の磁極を備え、異なる 積木の前記回転対称面のうちの２面を突合せて並置したときは、前記積木は前記 面に数が対応した複数の安定位置のうちの一方又は他方に対して互いに相対的に 回転しようとすることを特徴とした一組の積木。 ３．請求項２記載の一組の積木において、各一対の磁極は対称軸から外側の半径 方向に伸延する垂方向に磁化された磁気ストリップ（１１）の反対端に備えられ ていることを特徴とした一組の積木。 ４．請求項３記載の一組の積木において、各積木は中空であり、前記磁気ストリ ップ（１１）は前記積木の内壁面の相補的な凹所（１０）に配置されていること を特徴とした一組の積木。 ５．請求項２から請求項４までのいずれかに記載の一組の積木において、前記回 転対称面又は各回転対称面はその縁で前記対称軸と、多数の対称点のうちの一つ とを含む各面の各側面に対称的に一つづつ、相補的な差込み（１２）及び浅い凹 所（１３）を設け、前記安定位置のそれぞれにおいて対向する差込み及び凹所は 互いに嵌合することを特徴とした一組の積木。 ６．前記請求項のいずれか一つに記載の一組の積木において、同一形状かつ他方 の部分集合と異なる各積木の２つの部分集合を有し、前記部分集合のうちの第１ の部分集合の積木（Ｂ）は形状及び寸法が同一又は第２の部分集合（Ｙ）の面の 整数倍の複数の面を有し、一方の積木の面、又は第２の部分集合の多数の積木の それぞれの面は並置され、かつ前記第１の部分集合の積木の一方の面に吸引可能 であることを特徴とした一組の積木。 ７．請求項６記載の一組の積木において、両部分集合は菱面体により形成され、 一方の前記部分集合の積木（８）は７２°（及び１０８°）の二面角を有し、他 方の部分集合は３６°（及び１４４°）の二面角を有し、全ての積木の全ての面 は同一寸法を有することを特徴とした一組の積木。 ８．請求項６又は請求項７記載の一組の積木において、一方の部分集合の前記積 木は一の色を有し、他方の部分集合の前記積木は他の色を有することを特徴とし た一組の積木。 ９．前記請求項のうちのいずれかの項記載の一組の積木において、前記積木の平 均比重は当該積木が０．５及び１．５との間の比重を有する液体中で均衡する浮 力を与えるものであることを特徴とした一組の積木。 １０．請求項９記載の一組の積木において、前記積木の平均比重はほぼ１．０で あることを特徴とした一組の積木。 １１請求項９又は請求項１０記載の一組の積木において、各積木は中空であり、 かつ前記壁の壁は当該積木を浸せきする液体により充填できるように１以上の穴 （１７）を備えていることを特徴とした一組の積木。