ホーム > 特許ランキング > 国立大学法人 東京大学
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178275
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】ヒンジ構造、折紙構造体
(51)【国際特許分類】
E04C 2/30 20060101AFI20231207BHJP
E04C 2/20 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
E04C2/30 C
E04C2/20 A
E04C2/30 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091922
(22)【出願日】2023-06-02
(31)【優先権主張番号】63/348,563
(32)【優先日】2022-06-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年６月８日にｈｔｔｐｓ：／／ｏｒｉｇａｍｉ．ｊｐ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／３２ｎｄＯＳＭＥＪ－１８Ｊｕｎ２０２２－ｖ２．ｐｄｆにて公開 令和４年６月１８日に「日本折紙学会 第３２回 折り紙の科学・数学・教育研究集会」にて公開 令和４年７月２４日にｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｗｃｃｍ２０２２．ｏｒｇ／ｄｌ／ｉｎｄｅｘ／ｂｏｏｋ＿ｏｆ＿ａｂｓｔｒａｃｔｓ．ｐｄｆにて公開 令和４年７月２４日にｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｗｃｃｍ２０２２／ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔ＿ｌｏｇｉｎにて公開 令和４年８月１日に「Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ－Ａｓｉａｎ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（ＷＣＣＭ－ＡＰＣＯＭ）」にて公開 令和５年３月１０日に「日本応用数理学会 第１９回研究部会連合発表会」にて公開
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】舘 知宏
(72)【発明者】
【氏名】イ ムンギュン
【テーマコード（参考）】
2E162
【Ｆターム（参考）】
2E162CD04
(57)【要約】
【課題】曲げ変形の自由度を確保しつつ、パネル部材の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることが可能なヒンジ構造を提供する。
【解決手段】ヒンジ構造４０は、第１パネル部材２０及び第２パネル部材３０を連結し、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を備える。第１ヒンジ部４１は、一端部が第１パネル部材２０に連結される変形部４１１と、一端部が第２パネル部材３０に連結される変形部４１３と、変形部４１１，４１２の間に設けられる変形部４１２と、変形部４１１，４１２を連結する連結部４１４と、変形部４１２，４１３を連結する連結部４１５と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】ヒンジ構造４０は、第１パネル部材２０及び第２パネル部材３０を連結し、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を備える。第１ヒンジ部４１は、一端部が第１パネル部材２０に連結される変形部４１１と、一端部が第２パネル部材３０に連結される変形部４１３と、変形部４１１，４１２の間に設けられる変形部４１２と、変形部４１１，４１２を連結する連結部４１４と、変形部４１２，４１３を連結する連結部４１５と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１パネル部材及び第２パネル部材を第１方向に連結するヒンジ構造であって、
前記第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との間に前記第１方向に挟まれるように設けられるとともに、前記第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備え、
前記第１ヒンジ部及び前記第２ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第１変形部と、
前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第２変形部と、
前記第２方向において前記第１変形部と前記第２変形部との間に設けられ、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第３変形部と、
前記第１変形部の他端部と前記第３変形部の一端部とを連結する第１連結部と、
前記第２変形部の他端部と前記第３変形部の他端部とを連結する第２連結部と、をそれぞれ有し、
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部は、前記第１方向に所定の幅を有するように形成されている
ヒンジ構造。
前記第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との間に前記第１方向に挟まれるように設けられるとともに、前記第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備え、
前記第１ヒンジ部及び前記第２ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第１変形部と、
前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第２変形部と、
前記第２方向において前記第１変形部と前記第２変形部との間に設けられ、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第３変形部と、
前記第１変形部の他端部と前記第３変形部の一端部とを連結する第１連結部と、
前記第２変形部の他端部と前記第３変形部の他端部とを連結する第２連結部と、をそれぞれ有し、
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部は、前記第１方向に所定の幅を有するように形成されている
ヒンジ構造。
【請求項2】
前記第１変形部、前記第３変形部、及び前記第２変形部は、この順で前記第２方向に並べて配置されており、
前記第１ヒンジ部の前記第１連結部と前記第２ヒンジ部の前記第１連結部とが互いに連結されている、あるいは、前記第１ヒンジ部の前記第１変形部と前記第２ヒンジ部の前記第１変形部が共有されている、
請求項１に記載のヒンジ構造。
前記第１ヒンジ部の前記第１連結部と前記第２ヒンジ部の前記第１連結部とが互いに連結されている、あるいは、前記第１ヒンジ部の前記第１変形部と前記第２ヒンジ部の前記第１変形部が共有されている、
請求項１に記載のヒンジ構造。
【請求項3】
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部には、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低くなるように、前記第２方向に長手方向を有するスリットが複数形成されている
請求項１に記載のヒンジ構造。
請求項１に記載のヒンジ構造。
【請求項4】
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部には、前記第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低くなるように、前記第２方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されている
請求項１に記載のヒンジ構造。
請求項１に記載のヒンジ構造。
【請求項5】
第１パネル部材及び第２パネル部材を第１方向に連結するヒンジ構造であって、
前記第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との間に前記第１方向に挟まれるように設けられるとともに、前記第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備え、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との中間に位置して、前記第２方向に平行な軸線を所定の軸線とするとき、
前記第１ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記所定の軸線上の第１中心点を通る第１変形部と、
前記第１変形部に対して前記第１中心点を挟んで前記第２方向の反対側に設けられ、前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通る第２変形部と、
前記第１中心点を通るように設けられ、前記第１変形部の前記第１方向の他端部と、前記第２変形部の前記第１方向の他端部とを連結する第１連結部と、を有し、
前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記第１中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されており、
前記第２ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が、前記第１中心点とは異なる、前記所定の軸線上の第２中心点を通る第３変形部と、
前記第３変形部に対して前記第２中心点を挟んで前記第２方向の反対側に設けられ、前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通る第４変形部と、
前記第２中心点を通るように設けられ、前記第３変形部の前記第１方向の他端部と、前記第４変形部の前記第１方向の他端部とを連結する第２連結部と、を有し、
前記第３変形部及び前記第４変形部は、前記第２中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている
ヒンジ構造。
前記第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との間に前記第１方向に挟まれるように設けられるとともに、前記第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備え、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との中間に位置して、前記第２方向に平行な軸線を所定の軸線とするとき、
前記第１ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記所定の軸線上の第１中心点を通る第１変形部と、
前記第１変形部に対して前記第１中心点を挟んで前記第２方向の反対側に設けられ、前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通る第２変形部と、
前記第１中心点を通るように設けられ、前記第１変形部の前記第１方向の他端部と、前記第２変形部の前記第１方向の他端部とを連結する第１連結部と、を有し、
前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記第１中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されており、
前記第２ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が、前記第１中心点とは異なる、前記所定の軸線上の第２中心点を通る第３変形部と、
前記第３変形部に対して前記第２中心点を挟んで前記第２方向の反対側に設けられ、前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通る第４変形部と、
前記第２中心点を通るように設けられ、前記第３変形部の前記第１方向の他端部と、前記第４変形部の前記第１方向の他端部とを連結する第２連結部と、を有し、
前記第３変形部及び前記第４変形部は、前記第２中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている
ヒンジ構造。
【請求項6】
前記第１変形部及び前記第２変形部は、前記第１中心点を中心に扇形状に延びるように形成されており、
前記第３変形部及び前記第４変形部は、前記第２中心点を中心に扇形状に延びるように形成されている
請求項５に記載のヒンジ構造。
前記第３変形部及び前記第４変形部は、前記第２中心点を中心に扇形状に延びるように形成されている
請求項５に記載のヒンジ構造。
【請求項7】
前記第１変形部及び前記第２変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通るように、前記第１中心点を中心とする径方向に長手方向を有するスリットが複数形成されており、
前記第３変形部及び前記第４変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有するスリットが複数形成されている
請求項５に記載のヒンジ構造。
前記第３変形部及び前記第４変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有するスリットが複数形成されている
請求項５に記載のヒンジ構造。
【請求項8】
前記第１変形部及び前記第２変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通るように、前記第１中心点を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されており、
前記第３変形部及び前記第４変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されている
請求項５に記載のヒンジ構造。
前記第３変形部及び前記第４変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されている
請求項５に記載のヒンジ構造。
【請求項9】
第１パネル部材及び第２パネル部材を第１方向に連結するヒンジ構造であって、
前記第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との間に前記第１方向に挟まれるように設けられるとともに、前記第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備え、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との中間に位置して、前記第２方向に平行な軸線を所定の軸線とするとき、
前記第１ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記所定の軸線上の第１中心点を通る第１変形部と、
前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通る第２変形部と、
前記第２方向において前記第１変形部と前記第２変形部との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通る第３変形部と、
前記第１変形部の他端部と前記第３変形部の一端部とを連結する第１連結部と、
前記第２変形部の他端部と前記第３変形部の他端部とを連結する第２連結部と、を有し、
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部は、前記第１中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されており、
前記第２ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第１ヒンジ部の中心点とは異なる、前記所定の軸線上の第２中心点を通る第４変形部と、
前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通る第５変形部と、
前記第２方向において前記第４変形部と前記第５変形部との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通る第６変形部と、
前記第４変形部の他端部と前記第６変形部の一端部とを連結する第３連結部と、
前記第５変形部の他端部と前記第６変形部の他端部とを連結する第４連結部と、を有し、
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部は、前記第２中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている
ヒンジ構造。
前記第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との間に前記第１方向に挟まれるように設けられるとともに、前記第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備え、
前記第１パネル部材と前記第２パネル部材との中間に位置して、前記第２方向に平行な軸線を所定の軸線とするとき、
前記第１ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記所定の軸線上の第１中心点を通る第１変形部と、
前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通る第２変形部と、
前記第２方向において前記第１変形部と前記第２変形部との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通る第３変形部と、
前記第１変形部の他端部と前記第３変形部の一端部とを連結する第１連結部と、
前記第２変形部の他端部と前記第３変形部の他端部とを連結する第２連結部と、を有し、
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部は、前記第１中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されており、
前記第２ヒンジ部は、
前記第１方向の一端部が前記第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第１ヒンジ部の中心点とは異なる、前記所定の軸線上の第２中心点を通る第４変形部と、
前記第１方向の一端部が前記第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通る第５変形部と、
前記第２方向において前記第４変形部と前記第５変形部との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通る第６変形部と、
前記第４変形部の他端部と前記第６変形部の一端部とを連結する第３連結部と、
前記第５変形部の他端部と前記第６変形部の他端部とを連結する第４連結部と、を有し、
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部は、前記第２中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている
ヒンジ構造。
【請求項10】
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部は、前記第１中心点を中心に扇形状に延びるように形成されており、
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部は、前記第２中心点を中心に扇形状に延びるように形成されている
請求項９に記載のヒンジ構造。
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部は、前記第２中心点を中心に扇形状に延びるように形成されている
請求項９に記載のヒンジ構造。
【請求項11】
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通るように、前記第１中心点を中心とする径方向に長手方向を有するスリットが複数形成されており、
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有するスリットが複数形成されている
請求項９に記載のヒンジ構造。
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有するスリットが複数形成されている
請求項９に記載のヒンジ構造。
【請求項12】
前記第１変形部、前記第２変形部、及び前記第３変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第１中心点を通るように、前記第１中心点を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されており、
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されている
請求項９に記載のヒンジ構造。
前記第４変形部、前記第５変形部、及び前記第６変形部には、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が前記第２中心点を通るように、前記第２中心点を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されている
請求項９に記載のヒンジ構造。
【請求項13】
前記第２ヒンジ部は、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部との間に位置して前記第２方向に直交する所定の平面を対称面として前記第１ヒンジ部に対して面対称な構造を有している
請求項１，５，９のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
請求項１，５，９のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
【請求項14】
第１パネル部材及び第２パネル部材を折り曲げ可能に連結するヒンジ構造として、請求項１，５，９のいずれか一項に記載のヒンジ構造を備える
折紙構造体。
折紙構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ヒンジ構造、及び折紙構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、下記の特許文献１に記載の容器がある。この容器は、合成樹脂製の複数のシート材と、隣り合うシート材を連結するヒンジ部とを有している。この容器は、ヒンジ部が曲げ変形することにより折り畳むことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－１６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の容器は、ヒンジ部が幅を持つため、曲げやねじり変形し易い構造、換言すればヒンジ部の変形の自由度が高い構造であるため、曲げ変形以外の不要な変形、例えば伸び変形や、ねじり変形等がヒンジ部に発生する可能性がある。さらに、曲げ変形部が幅を持つため、一つの回転軸まわりの回転変形動作とはならない、すなわち回転中心を維持しない。これが、ヒンジ部の曲げ動作の精度を悪化させる要因となっている。
【0005】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、曲げ変形の自由度を確保しつつ曲げ変形以外の不要な変形の自由度を低減させ、またパネル部材の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることが可能なヒンジ構造及び折紙構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するヒンジ構造は、第１パネル部材及び第２パネル部材を第１方向に連結するヒンジ構造であって、第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、第１パネル部材と第２パネル部材との間に第１方向に挟まれるように設けられるとともに、第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備える。第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部は、第１方向の一端部が第１パネル部材に連結されるとともに、第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第１変形部と、第１方向の一端部が第２パネル部材に連結されるとともに、第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第２変形部と、第２方向において第１変形部と第２変形部との間に設けられ、第１方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い第３変形部と、第１変形部の他端部と第３変形部の一端部とを連結する第１連結部と、第２変形部の他端部と第３変形部の他端部とを連結する第２連結部と、をそれぞれ有する。第１変形部、第２変形部、及び第３変形部は、第１方向に所定の幅を有するように形成されている。
【0007】
この構成によれば、第１方向に所定の幅を有する第１変形部、第２変形部、及び第３変形部の全体が変形するため、各変形部が弾性変形可能な範囲で折り曲げ変形を実現することができる。すなわち、コンプライアントなメカニズムにより曲げ変形を実現することができるため、曲げ変形の自由度を確保することが可能である。一方、各変形部が曲げ変形する際に、第１変形部、第２変形部、第３変形部、第１連結部、及び第２連結部により構成される連結構造により、第１パネル部材及び第２パネル部材が所定の軸線を中心として回転するように変位する。そのため、第１パネル部材及び第２パネル部材の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることも可能となる。さらに、第１変形部、第２変形部、第３変形部が、第１方向に対する曲げ剛性以外の曲げ剛性が高い特性を有しているため、第１パネル部材及び第２パネル部材の曲げ動作以外の自由度が低減される。
【0008】
上記課題を解決する他のヒンジ構造は、第１パネル部材及び第２パネル部材を第１方向に連結するヒンジ構造であって、第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、第１パネル部材と第２パネル部材との間に第１方向に挟まれるように設けられるとともに、第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備える。第１パネル部材と第２パネル部材との中間に位置して、第２方向に平行な軸線を所定の軸線とするとき、第１ヒンジ部は、第１方向の一端部が第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が所定の軸線上の第１中心点を通る第１変形部と、第１変形部に対して第１中心点を挟んで第２方向の反対側に設けられ、第１方向の一端部が第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第１中心点を通る第２変形部と、第１中心点を通るように設けられ、第１変形部の第１方向の他端部と第２変形部の第１方向の他端部とを連結する第１連結部と、を有する。第１変形部及び第２変形部は、第１中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部は、第１方向の一端部が第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が、第１中心点とは異なる、所定の軸線上の第２中心点を通る第３変形部と、第３変形部に対して第２中心点を挟んで第２方向の反対側に設けられ、第１方向の一端部が第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第２中心点を通る第４変形部と、第２中心点を通るように設けられ、第３変形部の第１方向の他端部と、第４変形部の第１方向の他端部とを連結する第２連結部と、を有する。第３変形部及び第４変形部は、第２中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。
【0009】
この構成によれば、第１中心点を通る周方向に所定の幅を有する第１変形部及び第２変形部の全体、並びに第２中心点を通る周方向に所定の幅を有する第３変形部及び第４変形部の全体が変形するため、各変形部が弾性変形可能な範囲で折り曲げ変形を実現することができる。すなわち、コンプライアントなメカニズムにより曲げ変形を実現することができるため、曲げ変形の自由度を確保することが可能である。一方、各変形部が曲げ変形する際に、第１パネル部材及び第２パネル部材が所定の軸線を中心として回転するように変位する。そのため、第１パネル部材及び第２パネル部材の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることも可能となる。さらに、第１変形部及び第２変形部が、第１中心点を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有し、且つ第３変形部及び第４変形部が、第２中心点を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有しているため、第１パネル部材及び第２パネル部材の曲げ動作以外の自由度が低減される。
【0010】
上記課題を解決する他のヒンジ構造は、第１パネル部材及び第２パネル部材を第１方向に連結するヒンジ構造であって、第１方向に直交する方向を第２方向とするとき、第１パネル部材と第２パネル部材との間に第１方向に挟まれるように設けられるとともに、第２方向に並べて配置される第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部を備える。第１パネル部材と第２パネル部材との中間に位置して、第２方向に平行な軸線を所定の軸線とするとき、第１ヒンジ部は、第１方向の一端部が第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が所定の軸線上の第１中心点を通る第１変形部と、第１方向の一端部が第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第１中心点を通る第２変形部と、第２方向において第１変形部と第２変形部との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第１中心点を通る第３変形部と、第１変形部の他端部と第３変形部の一端部とを連結する第１連結部と、第２変形部の他端部と第３変形部の他端部とを連結する第２連結部と、を有する。第１変形部、第２変形部、及び第３変形部は、第１中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部は、第１方向の一端部が第１パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第１ヒンジ部の中心点とは異なる、所定の軸線上の第２中心点を通る第４変形部と、第１方向の一端部が第２パネル部材に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第２中心点を通る第５変形部と、第２方向において第４変形部と第５変形部との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が第２中心点を通る第６変形部と、第４変形部の他端部と第６変形部の一端部とを連結する第３連結部と、第５変形部の他端部と第６変形部の他端部とを連結する第４連結部と、を有する。第４変形部、第５変形部、及び第６変形部は、第２中心点を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。
【0011】
この構成によれば、第１中心点を通る周方向に所定の幅を有する第１変形部、第２変形部、及び第３変形部の全体、並びに第２中心点を通る周方向に所定の幅を有する第４変形部、第５変形部、及び第６変形部の全体が変形するため、各変形部が弾性変形可能な範囲で折り曲げ変形を実現することができる。すなわち、コンプライアントなメカニズムにより曲げ変形を実現することができるため、曲げ変形の自由度を確保することが可能である。一方、各変形部が曲げ変形する際に、第１パネル部材及び第２パネル部材が所定の軸線を中心として回転するように変位する。そのため、第１パネル部材及び第２パネル部材の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることも可能となる。さらに、第１変形部、第２変形部、及び第３変形部が、第１中心点を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有し、且つ第４変形部、第５変形部、及び第６変形部が、第２中心点を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有しているため、第１パネル部材及び第２パネル部材の曲げ動作以外の自由度が低減される。
【0012】
上記課題を解決する折紙構造体は、第１パネル部材及び第２パネル部材を折り曲げ可能に連結するヒンジ構造として、上記のヒンジ構造を備える。
この折紙構造体によれば、上記のヒンジ構造と同様の効果を奏することができる。
この折紙構造体によれば、上記のヒンジ構造と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明のヒンジ構造及び折紙構造体によれば、曲げ変形の自由度を確保しつつ曲げ変形以外の不要な変形の自由度を低減させ、またパネル部材の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】第１実施形態の折紙構造体の平面構造を示す平面図。
【図2】第１実施形態の折紙構造体の側面構造を示す側面図。
【図3】第１実施形態の変形部の拡大平面構造を示す平面図。
【図4】参考例の変形部の斜視構造を示す斜視図。
【図5】参考例の連結構造の平面構造を示す平面図。
【図6】（Ａ），（Ｂ）は、参考例の連結構造の側面構造、及び当該連結構造の動作例をそれぞれ示す側面図。
【図7】第１実施形態の折紙構造体の動作例を示す斜視図。
【図8】第１実施形態の第１変形例の折紙構造体の平面構造を示す平面図。
【図9】第１実施形態の第２変形例の折紙構造体の平面構造を示す平面図。
【図10】第１実施形態の第２変形例の折紙構造体の動作例を示す斜視図。
【図11】第１実施形態の第３変形例の折紙構造体の平面構造を示す平面図。
【図12】第１実施形態の第３変形例の折紙構造体の動作例を示す斜視図。
【図13】第２実施形態の折紙構造体の平面構造を示す平面図。
【図14】第２実施形態のヒンジ部の動作例を模式的に示す斜視図。
【図15】第２実施形態の折紙構造体の動作例を示す斜視図。
【図16】第３実施形態の折紙構造体の平面構造を示す平面図。
【図17】第３実施形態のヒンジ構造の拡大平面構造を示す平面図。
【図18】第３実施形態の折紙構造体の動作例を示す斜視図。
【図19】第３実施形態の変形例の変形部の斜視構造を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、ヒンジ構造及び折紙構造体の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の折紙構造体１０の平面構造を示したものである。図１に示される折紙構造体１０は建築物等の構造物に利用可能である。この折紙構造体１０は、平面状態から折り曲げることにより立体構造物を形成できる、連続的な形状変形が可能である、及びそのデザインによっては自立することができる等の多数の利点を有している。図１及び図２に示されるように、折紙構造体１０は、２つのパネル部材２０，３０と、ヒンジ構造４０とを備えている。折紙構造体１０は、例えば樹脂を素材として３Ｄプリンタにより成形したり、樹脂の板材をレーザ等により加工したりすることで形成することができる。本実施形態では、パネル部材２０が第１パネル部材に相当し、パネル部材３０が第２パネル部材に相当する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の折紙構造体１０の平面構造を示したものである。図１に示される折紙構造体１０は建築物等の構造物に利用可能である。この折紙構造体１０は、平面状態から折り曲げることにより立体構造物を形成できる、連続的な形状変形が可能である、及びそのデザインによっては自立することができる等の多数の利点を有している。図１及び図２に示されるように、折紙構造体１０は、２つのパネル部材２０，３０と、ヒンジ構造４０とを備えている。折紙構造体１０は、例えば樹脂を素材として３Ｄプリンタにより成形したり、樹脂の板材をレーザ等により加工したりすることで形成することができる。本実施形態では、パネル部材２０が第１パネル部材に相当し、パネル部材３０が第２パネル部材に相当する。
【0016】
各パネル部材２０，３０は平板状に形成されている。各パネル部材２０，３０は所定の剛性を有している。したがって、パネル部材２０，３０は、多少の外力が付与されただけでは変形し難い特性を有している。
ヒンジ構造４０は、パネル部材２０とパネル部材３０との間に挟まれるように設けられている。ヒンジ構造４０は、Ｙ方向にパネル部材２０及びパネル部材３０を連結している。ヒンジ構造４０は、パネル部材２０，３０よりも低い剛性を有している。これにより、折紙構造体１０に外力が付与された際に、各パネル部材２０，３０がそのままの形状を維持したまま、ヒンジ構造４０が曲げ動作を行うことにより、折紙構造体１０を折り畳むことが可能となっている。ヒンジ構造４０は、第１ヒンジ部４１と、第２ヒンジ部４２とを備えている。第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２は、Ｘ方向に並べて配置されている。Ｘ方向はＹ方向に直交する方向である。なお、図１には、パネル部材２０，３０の中間を通り、且つＸ方向に平行な軸線が符号ｍ１０で示されている。本実施形態では、Ｙ方向が第１方向に相当し、Ｘ方向が第２方向に相当する。
ヒンジ構造４０は、パネル部材２０とパネル部材３０との間に挟まれるように設けられている。ヒンジ構造４０は、Ｙ方向にパネル部材２０及びパネル部材３０を連結している。ヒンジ構造４０は、パネル部材２０，３０よりも低い剛性を有している。これにより、折紙構造体１０に外力が付与された際に、各パネル部材２０，３０がそのままの形状を維持したまま、ヒンジ構造４０が曲げ動作を行うことにより、折紙構造体１０を折り畳むことが可能となっている。ヒンジ構造４０は、第１ヒンジ部４１と、第２ヒンジ部４２とを備えている。第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２は、Ｘ方向に並べて配置されている。Ｘ方向はＹ方向に直交する方向である。なお、図１には、パネル部材２０，３０の中間を通り、且つＸ方向に平行な軸線が符号ｍ１０で示されている。本実施形態では、Ｙ方向が第１方向に相当し、Ｘ方向が第２方向に相当する。
【0017】
第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２は、図中の面Ｓａを対称面として面対称な構造、換言すれば鏡面対称な構造を有している。面Ｓａは、Ｘ方向におけるパネル部材２０，３０のそれぞれの中間を通り、且つＸ方向に直交する面である。以下では、面Ｓａを「対称面Ｓａ」と称する。本実施形態では、対称面Ｓａが所定の平面に相当する。
【0018】
第１ヒンジ部４１は、変形部４１１～４１３と、連結部４１４，４１５とを有している。本実施形態では、変形部４１１が第１変形部に相当し、変形部４１３が第２変形部に相当し、変形部４１２が第３変形部に相当する。また、連結部４１４が第１連結部に相当し、連結部４１５が第２連結部に相当する。
【0019】
変形部４１１、変形部４１２、及び変形部４１３は、対称面Ｓａから離間する方向にこの順で配置されている。
図３に示されるように、変形部４１１には、Ｘ方向及びＹ方向にずれるように複数のスリット５０が千鳥状に形成されている。各スリット５０は、Ｘ方向に長辺を有し、且つＹ方向に短辺を有する矩形状に形成されている。このような構造により、変形部４１１には、複数のねじり梁部５１及び複数の剛体部５２がＹ方向に反復して形成されている。
図３に示されるように、変形部４１１には、Ｘ方向及びＹ方向にずれるように複数のスリット５０が千鳥状に形成されている。各スリット５０は、Ｘ方向に長辺を有し、且つＹ方向に短辺を有する矩形状に形成されている。このような構造により、変形部４１１には、複数のねじり梁部５１及び複数の剛体部５２がＹ方向に反復して形成されている。
【0020】
ねじり梁部５１は、変形部４１１においてＹ方向に隣り合う２つのスリット５０，５０の間に挟み込まれるように設けられている部分である。
剛体部５２は、変形部４１１においてＹ方向に一つ置きに配置される２つのスリット５０，５０のそれぞれの中央部の間に挟み込まれるように設けられている部分である。剛体部５２のＹ方向の幅はねじり梁部５１のＹ方向の幅よりも長くなっている。そのため、剛体部５２は、ねじり梁部５１よりも高い剛性を有している。
剛体部５２は、変形部４１１においてＹ方向に一つ置きに配置される２つのスリット５０，５０のそれぞれの中央部の間に挟み込まれるように設けられている部分である。剛体部５２のＹ方向の幅はねじり梁部５１のＹ方向の幅よりも長くなっている。そのため、剛体部５２は、ねじり梁部５１よりも高い剛性を有している。
【0021】
このように変形部４１１がねじり梁部５１及び剛体部５２の反復パターンを有することにより、変形部４１１に外力が付与された際に、ねじり梁部５１が剛体部５２よりも優先的に弾性変形する。結果として、変形部４１１は剛性異方性を有している。図４は、変形部４１１と類似の形状を有する変形部４１６の曲げ動作の一例を示したものである。図４に示されるように、変形部４１６は、Ｙ方向に沿った折り曲げ方向には柔軟性を有する一方、その他の方向には剛性を有しており、部分的に遊びを低減できる構造になっている。図３に示される変形部４１１は、図４に示される変形部４１６と同一又は類似の特性を有しているため、Ｙ方向に沿った方向の曲げ変形のみを発生させ易い構造である。このような変形部４１１のヒンジ構造は、ＬＥＴ（Lamina Emergent Torsional）ジョイントと称されるものである。
【0022】
図１に示されるように、Ｙ方向における変形部４１１の一端部４１１ａはパネル部材２０に連結されている。変形部４１１の他端部４１１ｂは連結部４１４に連結されている。
変形部４１２，４１３は変形部４１１と同一又は類似の構造を有しているため、それらの詳細な説明は割愛する。変形部４１２の一端部４１２ａは連結部４１４に連結されている。変形部４１２の他端部４１２ｂは連結部４１５に連結されている。変形部４１３の一端部４１３ａはパネル部材３０に連結されている。変形部４１３の他端部４１３ｂは連結部４１５に連結されている。
変形部４１２，４１３は変形部４１１と同一又は類似の構造を有しているため、それらの詳細な説明は割愛する。変形部４１２の一端部４１２ａは連結部４１４に連結されている。変形部４１２の他端部４１２ｂは連結部４１５に連結されている。変形部４１３の一端部４１３ａはパネル部材３０に連結されている。変形部４１３の他端部４１３ｂは連結部４１５に連結されている。
【0023】
連結部４１４は、Ｙ方向において変形部４１１，４１２とパネル部材３０との間に挟み込まれるように設けられている。連結部４１４は、パネル部材３０から分離されており、パネル部材３０とは別に動作可能である。連結部４１４は、Ｘ方向に長手方向を有し、且つＹ方向に短手方向を有する矩形状の板部材である。連結部４１４は変形部４１１の他端部４１１ｂと変形部４１２の一端部４１２ａとを連結している。
【0024】
連結部４１５は、Ｙ方向において変形部４１２，４１３とパネル部材２０との間に挟み込まれるように設けられている。連結部４１５は、パネル部材２０から分離されており、パネル部材２０とは別に動作可能である。連結部４１５は、Ｘ方向に長手方向を有し、且つＹ方向に短手方向を有する矩形状の板部材である。連結部４１５は変形部４１２の他端部４１２ｂと変形部４１３の他端部４１３ｂとを連結している。
【0025】
このような連結部４１４，４１５及び変形部４１１～４１３により、図５に示されるような連結構造６０が構成されている。図５に示される連結構造６０では、パネル部材１２０，１３０がＳ字状のヒンジ部１４０を介して連結されている。ヒンジ部１４０はパネル部材１２０，１３０よりも低い剛性を有している。このような連結構造６０は、ＬＥＦＦ（Lamina Emergent Flexural Fold）ジョイント、スイッチバックジョイント、又は巴型切り紙構造と称されるものである。なお、図５には、パネル部材１２０，１３０の中間を通り、且つＸ方向に平行な軸線が符号ｍ２０で示されている。
【0026】
図６（Ａ）は、図５に示される連結構造６０をＸ方向から見た側面構造を示したものである。この連結構造６０においてパネル部材１２０，１３０に対して図６（Ａ）に示されるような外力Ｆ２１，Ｆ２２がそれぞれ付与されると、連結構造６０は図６（Ｂ）に示されるように変形する。図６（Ｂ）に示されるように、パネル部材１２０，１３０は軸線ｍ２０を中心に折り曲げられるように変形する。このように、図５及び図６に示される連結構造６０は、純曲げモーメントの条件において良好な回転中心の維持性能を有している。
【0027】
図１に示される第１ヒンジ部４１は、図４に示されるＬＥＴジョイントと、図５及び図６に示されるＬＥＦＦジョイントとを組み合わせた構造と言うことができる。したがって、本実施形態の第１ヒンジ部４１は、ＬＥＴジョイントの特性である剛性異方性と、ＬＥＦＦジョイントの特性である回転中心の維持性能とを併せて有している。
【0028】
図１に示される第２ヒンジ部４２は、上述の通り、面Ｓａを対称面として第１ヒンジ部４１に対して面対称な構造を有しているため、その詳細な説明は割愛する。第２ヒンジ部４２は、第１ヒンジ部４１と同様に、変形部４２１～４２３と、連結部４２４，４２５とを有している。
【0029】
次に、本実施形態の折紙構造体１０の動作例について説明する。
例えば図２に示されるような外力Ｆ１１，Ｆ１２をパネル部材２０，３０に対してそれぞれ付与することにより、折紙構造体１０を折り曲げようとしたとする。この場合、この折り曲げ方向に対して第１ヒンジ部４１の変形部４１１～４１３及び第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３は柔軟性を有しているため、それらは、図７に示されるように湾曲するように変形する。このとき、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２が有するＬＥＦＦジョイントの機能により、パネル部材２０，３０が、ほぼ軸線ｍ１０を中心に回転するように変位する。すなわち、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれの回転軸を軸線ｍ１０にほぼ固定することができる。したがって、パネル部材２０，３０の回転中心を維持しつつ、折紙構造体１０を折り曲げることが可能である。
例えば図２に示されるような外力Ｆ１１，Ｆ１２をパネル部材２０，３０に対してそれぞれ付与することにより、折紙構造体１０を折り曲げようとしたとする。この場合、この折り曲げ方向に対して第１ヒンジ部４１の変形部４１１～４１３及び第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３は柔軟性を有しているため、それらは、図７に示されるように湾曲するように変形する。このとき、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２が有するＬＥＦＦジョイントの機能により、パネル部材２０，３０が、ほぼ軸線ｍ１０を中心に回転するように変位する。すなわち、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれの回転軸を軸線ｍ１０にほぼ固定することができる。したがって、パネル部材２０，３０の回転中心を維持しつつ、折紙構造体１０を折り曲げることが可能である。
【0030】
以上説明したように、本実施形態のヒンジ構造４０によれば、以下の作用及び効果を得ることが可能である。
本実施形態のヒンジ構造４０は、Ｘ方向に並べて配置される第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有している。第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２は、パネル部材２０，３０の間にＹ方向に挟み込まれるように設けられている。第１ヒンジ部４１は、変形部４１１～４１３と、連結部４１４，４１５とを有している。変形部４１１は、その一端部４１１ａがパネル部材２０に連結されるとともに、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い。変形部４１３は、その一端部４１３ａがパネル部材３０に連結されるとともに、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い。変形部４１２は、Ｘ方向において変形部４１２と変形部４１３との間に設けられ、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い。連結部４１４は、変形部４１１の他端部４１１ｂと変形部４１２の一端部４１２ａとを連結している。連結部４１５は、変形部４１３の他端部４１３ｂと変形部４１２の他端部４１２ｂとを連結している。変形部４１１～４１３は、Ｙ方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部４２も同様に、変形部４２１～４２３と、連結部４２４，４２５とを有している。
本実施形態のヒンジ構造４０は、Ｘ方向に並べて配置される第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有している。第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２は、パネル部材２０，３０の間にＹ方向に挟み込まれるように設けられている。第１ヒンジ部４１は、変形部４１１～４１３と、連結部４１４，４１５とを有している。変形部４１１は、その一端部４１１ａがパネル部材２０に連結されるとともに、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い。変形部４１３は、その一端部４１３ａがパネル部材３０に連結されるとともに、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い。変形部４１２は、Ｘ方向において変形部４１２と変形部４１３との間に設けられ、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い。連結部４１４は、変形部４１１の他端部４１１ｂと変形部４１２の一端部４１２ａとを連結している。連結部４１５は、変形部４１３の他端部４１３ｂと変形部４１２の他端部４１２ｂとを連結している。変形部４１１～４１３は、Ｙ方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部４２も同様に、変形部４２１～４２３と、連結部４２４，４２５とを有している。
【0031】
この構成によれば、折紙構造体１０を折り曲げようとした際に、Ｙ方向に所定の幅を有する変形部４１１～４１３の全体が変形するため、変形部４１１～４１３が弾性変形可能な範囲で折り曲げ変形を実現することができる。第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３に関しても同様である。これにより、コンプライアントなメカニズム（弾性変形機構）により曲げ変形を実現することができるため、曲げ変形の自由度を確保することが可能である。一方、変形部４１１～４１３が曲げ変形する際に、変形部４１１～４１３及び連結部４１４，４１５により構成される連結構造（ＬＥＦＦジョイント構造）により、パネル部材２０，３０が軸線ｍ１０を中心として回転するように変位する。第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３、及び連結部４２４，４２５に関しても同様である。これにより、パネル部材２０，３０の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることも可能となる。さらに、変形部４１１～４１３が、Ｙ方向に対する曲げ剛性以外の曲げ剛性が高い特性を有しているため、パネル部材２０，３０の曲げ動作以外の自由度が低減される。
【0032】
本実施形態の変形部４１１、変形部４１２、および変形部４１３は、この順でＸ方向に並べて配置されている。図１に示されるように、第１ヒンジ部４１の連結部４１４と第２ヒンジ部４２の連結部４２４とは別々の部材により形成されている。
この構成によれば、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれにおいて、図５及び図６に示されるようなＬＥＦＦジョイントの構造を容易に実現することが可能となる。
この構成によれば、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれにおいて、図５及び図６に示されるようなＬＥＦＦジョイントの構造を容易に実現することが可能となる。
【0033】
本実施形態の変形部４１１～４１３，４２１～４２３には、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低くなるように、Ｘ方向に長手方向を有するスリット５０が複数形成されている。
この構成によれば、図４に示されるようなＬＥＴジョイントの構造を容易に実現することができるため、変形部４１１～４１３，４２１～４２３が剛性異方性を有するようになる。結果的に、変形部４１１～４１３，４２１～４２３がＹ方向に沿った曲げ方向に対して柔軟性を有する一方、それ以外の方向に対して剛性を有するようになるため、曲げ変形以外の変形モード、例えばねじり変形や、せん断変形等に対して強い構造を実現することが可能となる。
この構成によれば、図４に示されるようなＬＥＴジョイントの構造を容易に実現することができるため、変形部４１１～４１３，４２１～４２３が剛性異方性を有するようになる。結果的に、変形部４１１～４１３，４２１～４２３がＹ方向に沿った曲げ方向に対して柔軟性を有する一方、それ以外の方向に対して剛性を有するようになるため、曲げ変形以外の変形モード、例えばねじり変形や、せん断変形等に対して強い構造を実現することが可能となる。
【0034】
（第１変形例）
次に、第１実施形態の折紙構造体１０の第１変形例について説明する。
図８に示されるように、本変形例のヒンジ構造４０では、第１ヒンジ部４１の連結部４１４と第２ヒンジ部４２の連結部４２４とがＸ方向に互いに連結されている。なお、第１ヒンジ部４１の連結部４１４及び第２ヒンジ部４２の連結部４２４は、一つの部材として共有されていてもよい。
次に、第１実施形態の折紙構造体１０の第１変形例について説明する。
図８に示されるように、本変形例のヒンジ構造４０では、第１ヒンジ部４１の連結部４１４と第２ヒンジ部４２の連結部４２４とがＸ方向に互いに連結されている。なお、第１ヒンジ部４１の連結部４１４及び第２ヒンジ部４２の連結部４２４は、一つの部材として共有されていてもよい。
【0035】
このような構成であっても、第１実施形態のヒンジ構造４０と同一又は類似の作用及び効果を奏することが可能である。また、図８に示される本変形例のヒンジ構造４０を用いた場合、図１に示される第１実施形態のヒンジ構造４０を用いる場合と比較すると、ねじり変形、及び面内せん断変形に対して強い構造を実現可能であることが発明者の実験等により確認されている。
【0036】
【0037】
第１部品１０１は４つのプレート部材Ｐ１１～Ｐ１４を有している。プレート部材Ｐ１１及びプレート部材Ｐ１２はヒンジ構造４０ａを介して互いに連結されている。ヒンジ構造４０ａは、Ｘ方向に平行な軸線ｍ５０に沿って第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有しており、軸線ｍ５０を回転軸として曲げ変形可能である。プレート部材Ｐ１１及びプレート部材Ｐ１３はヒンジ構造４０ｂを介して互いに連結されている。ヒンジ構造４０ｂは、Ｘ方向に対して時計回りの方向に４５度の角度をなす軸線ｍ５１に沿って第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有しており、軸線ｍ５１を回転軸として曲げ変形可能である。プレート部材Ｐ１２及びプレート部材Ｐ１４はヒンジ構造４０ｃを介して互いに連結されている。ヒンジ構造４０ｃは、Ｘ方向に対して反時計回りの方向に４５度の角度をなす軸線ｍ５２に沿って第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有しており、軸線ｍ５２を回転軸として曲げ変形可能である。
【0038】
第２部品１０２は、第１部品１０１と同一の構造を有しているため、その詳細な説明は割愛する。第２部品１０２は、第１部品１０１と同様に、４つのプレート部材Ｐ２１～Ｐ２４を有している。プレート部材Ｐ２１及びプレート部材Ｐ２２はヒンジ構造４０ｄにより連結されている。プレート部材Ｐ２１及びプレート部材Ｐ２３はヒンジ構造４０ｅにより連結されている。プレート部材Ｐ２２及びプレート部材Ｐ２４はヒンジ構造４０ｆにより連結されている。
【0039】
第１部品１０１のプレート部材Ｐ１３及び第２部品１０２のプレート部材Ｐ２４は、一体化して動作可能なように連結部材１１０により互いに連結されている。第１部品１０１のプレート部材Ｐ１４及び第２部品１０２のプレート部材Ｐ２３も、一体化して動作可能なように連結部材１１１により互いに連結されている。
【0040】
本変形例の折紙構造体１０に対して折り曲げるような外力が付与されると、例えば図１０に示されるように、折紙構造体１０では、ヒンジ構造４０ａ及びヒンジ構造４０ｄが凹状に変形し、且つその他のヒンジ構造４０ｂ，４０ｃ，４０ｅ，４０ｆが凸状に変形する。これにより、折紙構造体１０は、図１０に示されるように折り畳まれるように変形することが可能である。本変形例の折紙構造体１０は、図９に示される軸線ｍ５０，ｍ５１，ｍ５２のいずれでも折り曲げ可能であるため、３自由度を有し、且つ次数６の頂点パターンを有している。
【0041】
（第３変形例）
次に、第１実施形態の折紙構造体１０の第３変形例について説明する。
図１１に示されるように、本変形例の折紙構造体１０は、第２変形例の第１部品１０１及び第２部品１０２に加えて、第３部品１０３を更に備えている。第３部品１０３は、プレート部材Ｐ３１，Ｐ３２を有している。プレート部材Ｐ３１及びプレート部材Ｐ３２はヒンジ構造４０ｇを介して互いに連結されている。ヒンジ構造４０ｇは、Ｘ方向に平行な軸線ｍ５０に沿って第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有しており、軸線ｍ５０を回転軸として曲げ変形可能である。
次に、第１実施形態の折紙構造体１０の第３変形例について説明する。
図１１に示されるように、本変形例の折紙構造体１０は、第２変形例の第１部品１０１及び第２部品１０２に加えて、第３部品１０３を更に備えている。第３部品１０３は、プレート部材Ｐ３１，Ｐ３２を有している。プレート部材Ｐ３１及びプレート部材Ｐ３２はヒンジ構造４０ｇを介して互いに連結されている。ヒンジ構造４０ｇは、Ｘ方向に平行な軸線ｍ５０に沿って第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２を有しており、軸線ｍ５０を回転軸として曲げ変形可能である。
【0042】
第３部品１０３のプレート部材Ｐ３１は、第１部品１０１のプレート部材Ｐ１３及び第２部品１０２のプレート部材Ｐ２４と連結部材１１２により互いに連結されている。したがって、第１部品１０１のプレート部材Ｐ１３、第２部品１０２のプレート部材Ｐ２４、及び第３部品１０３のプレート部材Ｐ３１は一体的に動作可能である。また、第３部品１０３のプレート部材Ｐ３２は、第１部品１０１のプレート部材Ｐ１４及び第２部品１０２のプレート部材Ｐ２３と連結部材１１３により互いに連結されている。したがって、第１部品１０１のプレート部材Ｐ１４、第２部品１０２のプレート部材Ｐ２３、及び第３部品１０３のプレート部材Ｐ３２は一体的に動作可能である。
【0043】
本変形例の折紙構造体１０に対して折り曲げるような外力が付与されると、例えば図１２に示されるように、ヒンジ構造４０ａ及びヒンジ構造４０ｄが凹状に変形し、且つその他のヒンジ構造４０ｂ，４０ｃ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇが凸状に変形する。これにより、折紙構造体１０は、図１２に示されるように折り畳まれるように変形することが可能である。本変形例の折紙構造体１０は、図１１に示される軸線ｍ５０を中心とする曲げ方向にのみ折り曲げ可能であるため、１自由度を有し、且つ次数４の頂点パターンを有している。
【0044】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の折紙構造体１０について説明する。以下、第１実施形態の折紙構造体１０との相違点を中心に説明する。
図１３に示されるように、本実施形態の折紙構造体１０は、ヒンジ構造４０の形状が第１実施形態の折紙構造体１０と異なる。具体的には、図１３に示されるように、本実施形態のヒンジ構造４０の第１ヒンジ部４１は、変形部７１１，７１２と、連結部７１３とを有している。
次に、第２実施形態の折紙構造体１０について説明する。以下、第１実施形態の折紙構造体１０との相違点を中心に説明する。
図１３に示されるように、本実施形態の折紙構造体１０は、ヒンジ構造４０の形状が第１実施形態の折紙構造体１０と異なる。具体的には、図１３に示されるように、本実施形態のヒンジ構造４０の第１ヒンジ部４１は、変形部７１１，７１２と、連結部７１３とを有している。
【0045】
変形部７１１は、軸線ｍ１０上の点Ｃ１１を中心に扇形状に延びるように形成されている。以下では、点Ｃ１１を「中心点Ｃ１１」と称する。変形部７１１には、中心点Ｃ１１を中心とする周方向及び径方向にずれるように複数のスリット８０が千鳥状に形成されている。各スリット８０は、中心点Ｃ１１を中心とする径方向に長手方向を有し、且つ中心点Ｃ１１を中心とする周方向に短手方向を有するように矩形状に形成されている。このような構造により、変形部７１１は、中心点Ｃ１１を中心とする周方向に沿った曲げ方向に柔軟性を有する一方、その他の方向に剛性を有している。よって、本実施形態の変形部７１１もＬＥＴジョイントとしての機能を有している。変形部７１１の一端部７１１ａは第１パネル部材２０に連結されている。変形部７１１の他端部７１１ｂは連結部７１３に連結されている。本実施形態では、変形部７１１が第１変形部に相当し、中心点Ｃ１１が第１中心点に相当する。
【0046】
変形部７１２は、中心点Ｃ１１を中心として変形部７１１に対して点対称な構造を有しているため、その説明は割愛する。変形部７１２の一端部７１２ａは第２パネル部材３０に連結されている。変形部７１２の他端部７１２ｂは連結部７１３に連結されている。本実施形態では、変形部７１２が第２変形部に相当する。
【0047】
連結部７１３は、中心点Ｃ１１を中心とする径方向に延びるように形成された矩形状の板部材である。連結部７１３は、中心点Ｃ１１を中心として点対称な形状を有している。連結部７１３はパネル部材２０，３０から分離されており、連結部７１３はパネル部材２０，３０とは別に動作可能である。連結部７１３は変形部７１１の他端部７１１ｂと変形部７１２の他端部７１２ｂとを連結している。本実施形態では、連結部７１３が第１連結部に相当する。
【0048】
このような構造を有する第１ヒンジ部４１は、第１ヒンジ部４１を折り曲げる方向の外力がパネル部材２０，３０に対して付与されると、図１４に示されるように変形する。図１４に示されるように、変形部７１１，７１２の間に、中間体である連結部７１３が挿入されることで、変形部７１１，７１２は、中心点Ｃ１１を中心として凸方向に曲面状に折り曲げられるように変形する。
【0049】
図１３に示される第２ヒンジ部４２は、面Ｓａを対称面として第１ヒンジ部４１に対して面対称な構造を有しているため、その詳細な説明は割愛する。第２ヒンジ部４２は、第１ヒンジ部４１と同様に、変形部７２１，７２２と、連結部７２３とを有している。なお、図１３には、変形部７２１，７２２の中心点が符号Ｃ１２で示されている。第２ヒンジ部４２を折り曲げる方向の外力がパネル部材２０，３０に付与されると、変形部７２１，７２２は、中心点Ｃ１２を中心として凸方向に曲面状に折り曲げられるように変形する。本実施形態では、変形部７２１が第３変形部に相当し、変形部７２２が第４変形部に相当し、連結部７２３が第２連結部に相当する。
【0050】
次に、本実施形態の折紙構造体１０の動作例について説明する。
例えば図２と同様の外力Ｆ１１，Ｆ１２を、図１３に示されるパネル部材２０，３０に対してそれぞれ付与することにより、折紙構造体１０を折り曲げようとしたとする。この場合、図１５に示されるように、第１ヒンジ部４１の変形部７１１，７１２が中心点Ｃ１１を中心に凸方向に曲面状に折り曲げられるように変形し、且つ第２ヒンジ部４２の変形部７２１，７２２が中心点Ｃ１２を中心に凸方向に折り曲げられるように変形する。そのため、中心点Ｃ１１及び中心点Ｃ１２を通る軸線を「ｍ３０」とすると、パネル部材２０，３０は、ほぼ軸線ｍ３０を中心として回転するように変位する。すなわち、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれの回転軸を軸線ｍ３０にほぼ固定することができる。したがって、パネル部材２０，３０の回転中心を維持し易くすることが可能である。
例えば図２と同様の外力Ｆ１１，Ｆ１２を、図１３に示されるパネル部材２０，３０に対してそれぞれ付与することにより、折紙構造体１０を折り曲げようとしたとする。この場合、図１５に示されるように、第１ヒンジ部４１の変形部７１１，７１２が中心点Ｃ１１を中心に凸方向に曲面状に折り曲げられるように変形し、且つ第２ヒンジ部４２の変形部７２１，７２２が中心点Ｃ１２を中心に凸方向に折り曲げられるように変形する。そのため、中心点Ｃ１１及び中心点Ｃ１２を通る軸線を「ｍ３０」とすると、パネル部材２０，３０は、ほぼ軸線ｍ３０を中心として回転するように変位する。すなわち、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれの回転軸を軸線ｍ３０にほぼ固定することができる。したがって、パネル部材２０，３０の回転中心を維持し易くすることが可能である。
【0051】
以上説明したように、本実施形態のヒンジ構造４０によれば、以下の作用及び効果を得ることができる。
本実施形態のヒンジ構造４０では、第１ヒンジ部４１が、変形部７１１，７１２と、連結部７１３とを有している。変形部７１１は、Ｙ方向の一端部７１１ａがパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ３０上の中心点Ｃ１１を通る。変形部７１２は、変形部７１１に対して中心点Ｃ１１を挟んでＸ方向の反対側に設けられ、Ｙ方向の一端部７１２ａがパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ１１を通る。連結部７１３は、中心点Ｃ１１を通るように設けられ、変形部７１１のＹ方向の他端部７１１ｂと、変形部７１２のＹ方向の他端部７１２ｂとを連結する。変形部７１１，７１２は、中心点Ｃ１１を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部４２は、変形部７２１，７２２と、連結部７２３とを有する。変形部７２１は、Ｙ方向の一端部がパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ３０上の中心点Ｃ１２を通る。変形部７２２は、変形部７２１に対して中心点Ｃ１２を挟んでＸ方向の反対側に設けられ、Ｙ方向の一端部がパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ１２を通る。連結部７２３は、中心点１２１を通るように設けられ、変形部７２１のＹ方向の他端部と、変形部７２２のＹ方向の他端部とを連結する。変形部７２１，７２２は、中心点Ｃ１２を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。
本実施形態のヒンジ構造４０では、第１ヒンジ部４１が、変形部７１１，７１２と、連結部７１３とを有している。変形部７１１は、Ｙ方向の一端部７１１ａがパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ３０上の中心点Ｃ１１を通る。変形部７１２は、変形部７１１に対して中心点Ｃ１１を挟んでＸ方向の反対側に設けられ、Ｙ方向の一端部７１２ａがパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ１１を通る。連結部７１３は、中心点Ｃ１１を通るように設けられ、変形部７１１のＹ方向の他端部７１１ｂと、変形部７１２のＹ方向の他端部７１２ｂとを連結する。変形部７１１，７１２は、中心点Ｃ１１を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部４２は、変形部７２１，７２２と、連結部７２３とを有する。変形部７２１は、Ｙ方向の一端部がパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ３０上の中心点Ｃ１２を通る。変形部７２２は、変形部７２１に対して中心点Ｃ１２を挟んでＸ方向の反対側に設けられ、Ｙ方向の一端部がパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ１２を通る。連結部７２３は、中心点１２１を通るように設けられ、変形部７２１のＹ方向の他端部と、変形部７２２のＹ方向の他端部とを連結する。変形部７２１，７２２は、中心点Ｃ１２を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。
【0052】
この構成によれば、上記の第１実施形態と同様に、折紙構造体１０を折り曲げようとした際に、第１ヒンジ部４１の変形部７１１，７１２の全体が変形するため、曲げ変形の自由度を確保することが可能である。第２ヒンジ部４２の変形部７２１，７２２に関しても同様である。一方、第１ヒンジ部４１の変形部７１１，７１２及び第２ヒンジ部４２の変形部７２１，７２２が曲げ変形する際に、パネル部材２０，３０が軸線ｍ３０を中心に回転するように変位する。これにより、パネル部材２０，３０の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることも可能となる。また、変形部７１１，７１２が、中心点Ｃ１１を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有し、且つ変形部７２１，７２２が、中心点Ｃ１２を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有しているため、パネル部材２０，３０の曲げ動作以外の自由度が低減される。さらに、本実施形態のヒンジ構造４０は、第１実施形態のヒンジ構造４０と比較すると、せん断変形に強い構造を実現可能であることが発明者の実験等により確認されている。
【0053】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の折紙構造体１０について説明する。以下、第１実施形態の折紙構造体１０との相違点を中心に説明する。
図１６に示されるように、本実施形態のヒンジ構造４０は、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２の形状が異なる点で、第１実施形態のヒンジ構造４０と異なる。具体的には、図１７に示されるように、第１ヒンジ部４１の変形部４１１～４１３の全体は、対称面Ｓａに近づくほどＹ方向の幅が徐々に広がるように中心点Ｃ２１を中心に扇形状に形成されている。中心点Ｃ２１は、Ｘ方向において第１ヒンジ部４１に対して第２ヒンジ部４２が設けられる側とは反対側に位置している。各変形部４１１～４１３に形成されるスリット９０は、中心点Ｃ２１を中心とする径方向に長手方向を有し、且つ中心点Ｃ２１を中心とする周方向に短手方向を有するように矩形状に形成されている。したがって、各変形部４１１～４１３は、中心点Ｃ２１を中心とする周方向にねじり梁部及び剛体部が反復して形成される構造を有している。そのため、各変形部４１１～４１３は、中心点Ｃ２１を中心とする周方向に沿った曲げ方向に柔軟性を有する一方、その他の方向に剛性を有している。よって、本実施形態の変形部４１１～４１３もＬＥＴジョイントとしての機能を有している。本実施形態では、変形部４１１が第１変形部に相当し、変形部４１３が第２変形部に相当し、変形部４１２が第３変形部に相当する。また、連結部４１４が第１連結部に相当し、連結部４１５が第２連結部に相当し、中心点Ｃ２１が第１中心点に相当する。
次に、第３実施形態の折紙構造体１０について説明する。以下、第１実施形態の折紙構造体１０との相違点を中心に説明する。
図１６に示されるように、本実施形態のヒンジ構造４０は、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２の形状が異なる点で、第１実施形態のヒンジ構造４０と異なる。具体的には、図１７に示されるように、第１ヒンジ部４１の変形部４１１～４１３の全体は、対称面Ｓａに近づくほどＹ方向の幅が徐々に広がるように中心点Ｃ２１を中心に扇形状に形成されている。中心点Ｃ２１は、Ｘ方向において第１ヒンジ部４１に対して第２ヒンジ部４２が設けられる側とは反対側に位置している。各変形部４１１～４１３に形成されるスリット９０は、中心点Ｃ２１を中心とする径方向に長手方向を有し、且つ中心点Ｃ２１を中心とする周方向に短手方向を有するように矩形状に形成されている。したがって、各変形部４１１～４１３は、中心点Ｃ２１を中心とする周方向にねじり梁部及び剛体部が反復して形成される構造を有している。そのため、各変形部４１１～４１３は、中心点Ｃ２１を中心とする周方向に沿った曲げ方向に柔軟性を有する一方、その他の方向に剛性を有している。よって、本実施形態の変形部４１１～４１３もＬＥＴジョイントとしての機能を有している。本実施形態では、変形部４１１が第１変形部に相当し、変形部４１３が第２変形部に相当し、変形部４１２が第３変形部に相当する。また、連結部４１４が第１連結部に相当し、連結部４１５が第２連結部に相当し、中心点Ｃ２１が第１中心点に相当する。
【0054】
図１６に示されるように、第２ヒンジ部４２は、面Ｓａを対称面として第１ヒンジ部４１に対して面対称な構造を有しているため、その詳細な説明は割愛する。図１７に示されるように、第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３の全体は、対称面Ｓａに近づくほどＹ方向の幅が徐々に広がるように中心点Ｃ２２を中心に扇形状に形成されている。中心点Ｃ２２は、Ｘ方向において第２ヒンジ部４２に対して第１ヒンジ部４１が設けられる側とは反対側に位置している。各変形部４２１～４２３は、中心点Ｃ２２を中心とする周方向に沿った曲げ方向に柔軟性を有する一方、その他の方向に剛性を有している。本実施形態では、変形部４２１が第４変形部に相当し、変形部４２３が第５変形部に相当し、変形部４２２が第６変形部に相当する。また、連結部４２４が第３連結部に相当し、連結部４２５が第４連結部に相当し、中心点Ｃ２２が第２中心点に相当する。
【0055】
なお、図１７に示されるように、中心点Ｃ２１及び中心点Ｃ２２は軸線ｍ４０上に位置している。軸線ｍ４０は、パネル部材２０とパネル部材３０との中間に位置して、Ｘ方向に平行な線である。
次に、本実施形態の折紙構造体１０の動作例について説明する。
次に、本実施形態の折紙構造体１０の動作例について説明する。
【0056】
例えば図２と同様の外力Ｆ１１，Ｆ１２を、図１６に示されるパネル部材２０，３０に対してそれぞれ付与することにより、折紙構造体１０を折り曲げようとしたとする。この場合、図１８に示されるように、第１ヒンジ部４１の各変形部４１１～４１３が中心点Ｃ２１を中心として折り曲げられるように変形し、且つ第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３が中心点Ｃ２２を中心として折り曲げられるように変形する。結果的に、第１ヒンジ部４１及び第２ヒンジ部４２のそれぞれの回転軸を、各中心点Ｃ２１，Ｃ２２を通る軸線ｍ４０にほぼ固定することができる。したがって、パネル部材２０，３０の回転中心を維持し易くすることが可能である。
【0057】
以上説明したように、本実施形態のヒンジ構造４０によれば、以下の作用及び効果を得ることができる。
本実施形態のヒンジ構造４０では、第１ヒンジ部４１が、変形部４１１～４１３と、連結部４１４，４１５とを有している。変形部４１１は、Ｙ方向の一端部４１１ａがパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ４０上の中心点Ｃ２１を通る。変形部４１３は、Ｙ方向の一端部４１３ａがパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２１を通る。変形部４１２は、Ｘ方向において変形部４１１と変形部４１３との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２１を通る。連結部４１４は、変形部４１１の他端部４１１ｂと変形部４１２の一端部４１２ａとを連結する。連結部４１５は、変形部４１３の他端部４１３ｂと変形部４１２の他端部４１２ｂとを連結する。変形部４１１～４１３は、中心点Ｃ２１を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部４２は、変形部４２１～４２３と、連結部４２４，４２５とを有している。変形部４２１は、Ｙ方向の一端部がパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ４０上の中心点Ｃ２２を通る。変形部４２３は、Ｙ方向の一端部がパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２２を通る。変形部４２２は、Ｘ方向において変形部４２１と変形部４２３との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２２を通る。連結部４２４は、変形部４２１の他端部と変形部４２２の一端部とを連結する。連結部４２５は、変形部４２３の他端部と変形部４２２の他端部とを連結する。変形部４２１～４２３は、中心点Ｃ２２を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。
本実施形態のヒンジ構造４０では、第１ヒンジ部４１が、変形部４１１～４１３と、連結部４１４，４１５とを有している。変形部４１１は、Ｙ方向の一端部４１１ａがパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ４０上の中心点Ｃ２１を通る。変形部４１３は、Ｙ方向の一端部４１３ａがパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２１を通る。変形部４１２は、Ｘ方向において変形部４１１と変形部４１３との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２１を通る。連結部４１４は、変形部４１１の他端部４１１ｂと変形部４１２の一端部４１２ａとを連結する。連結部４１５は、変形部４１３の他端部４１３ｂと変形部４１２の他端部４１２ｂとを連結する。変形部４１１～４１３は、中心点Ｃ２１を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。第２ヒンジ部４２は、変形部４２１～４２３と、連結部４２４，４２５とを有している。変形部４２１は、Ｙ方向の一端部がパネル部材２０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が軸線ｍ４０上の中心点Ｃ２２を通る。変形部４２３は、Ｙ方向の一端部がパネル部材３０に連結されるとともに、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２２を通る。変形部４２２は、Ｘ方向において変形部４２１と変形部４２３との間に設けられ、曲げ剛性に異方性を有し、且つその弱軸が中心点Ｃ２２を通る。連結部４２４は、変形部４２１の他端部と変形部４２２の一端部とを連結する。連結部４２５は、変形部４２３の他端部と変形部４２２の他端部とを連結する。変形部４２１～４２３は、中心点Ｃ２２を中心とする周方向に所定の幅を有するように形成されている。
【0058】
この構成によれば、上記の第１実施形態と同様に、折紙構造体１０を折り曲げようとした際に、第１ヒンジ部４１の変形部４１１～４１３の全体が変形するため、曲げ変形の自由度を確保することが可能である。第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３に関しても同様である。一方、第１ヒンジ部４１の変形部４１１～４１３及び第２ヒンジ部４２の変形部４２１～４２３が曲げ変形する際に、パネル部材２０，３０が軸線ｍ４０を中心に回転するように変位する。これにより、パネル部材２０，３０の曲げ動作時の回転中心を維持し易くすることも可能となる。また、変形部４１１～４１３が、中心点Ｃ２１を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有し、且つ変形部４２１～４２３が、中心点Ｃ２２を通る弱軸以外の軸に対して高い曲げ剛性を有しているため、パネル部材２０，３０の曲げ動作以外の自由度が低減される。
【0059】
（変形例）
次に、第３実施形態の折紙構造体１０の変形例について説明する。
図１９に示されるように、本変形例の第１ヒンジ部４１の各変形部４１１～４１３には、スリット９０に代えて、凹状の溝３１が複数形成されている。複数の溝３１は、中心点Ｃ２１を中心として放射状に延びるように、換言すれば溝３１は中心点Ｃ２１を中心とする径方向に長手方向を有するように形成されている。なお、図示は省略するが、第２ヒンジ部４２にも同様の溝３１が形成されている。この第２ヒンジ部４２に形成される溝３１は、中心点Ｃ２２を中心とする径方向に長手方向を有するように形成されている。
次に、第３実施形態の折紙構造体１０の変形例について説明する。
図１９に示されるように、本変形例の第１ヒンジ部４１の各変形部４１１～４１３には、スリット９０に代えて、凹状の溝３１が複数形成されている。複数の溝３１は、中心点Ｃ２１を中心として放射状に延びるように、換言すれば溝３１は中心点Ｃ２１を中心とする径方向に長手方向を有するように形成されている。なお、図示は省略するが、第２ヒンジ部４２にも同様の溝３１が形成されている。この第２ヒンジ部４２に形成される溝３１は、中心点Ｃ２２を中心とする径方向に長手方向を有するように形成されている。
【0060】
このような構成であっても、第１ヒンジ部４１の各変形部４１１～４１３が、中心点Ｃ２１を中心とする周方向に柔軟性を有する一方、その他の方向に剛性を有するため、ＬＥＴジョイントとして機能を発揮することが可能である。第２ヒンジ部４２に関しても同様である。
【0061】
【0062】
例えば図１に示される第１実施形態の折紙構造体１０では、変形部４１１～４１３，４２１～４２３に、スリット５０に代えて、Ｘ方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されていてもよい。これにより、変形部４１１～４１３，４２１～４２３は、Ｙ方向に対する曲げ剛性がその他の方向の曲げに対して低い特性を有することになる。
【0063】
また、図１３に示される第２実施形態の折紙構造体１０では、変形部７１１，７１２に、スリット８０に代えて、中心点Ｃ１１を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されていてもよい。これにより、変形部７１１，７１２が曲げ剛性に異方性を有し、且つ変形部７１１，７１２のそれぞれの弱軸が中心点Ｃ１１を通るようになる。また、変形部７２１，７２２に、スリット８０に代えて、中心点Ｃ１２を中心とする径方向に長手方向を有する凹状の溝が複数形成されていてもよい。これにより、変形部７２１，７２２が曲げ剛性に異方性を有し、且つ変形部７２１，７１２のそれぞれの弱軸が中心点Ｃ１２を通るようになる。
【0064】
図１に示される第１実施形態の折紙構造体１０において、第２ヒンジ部４２は、面Ｓａを対称面として第１ヒンジ部４１に対して面対称な構造を有するものに限らず、第１ヒンジ部４１と同一の形状を有するものであってもよい。すなわち、第１実施形態のヒンジ構造４０は、同一の形状を有する複数のヒンジ部がＸ方向に反復して配置される構造を有するものであってもよい。図１３に示される第２実施形態の折紙構造体１０、及び図１６に示される第３実施形態の折紙構造体１０に関しても同様である。
【0065】
上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【0066】
Ｃ１１：中心点（第１中心点）、Ｃ１２：中心点（第２中心点）、Ｃ２１：中心点（第１中心点）、Ｃ２２：中心点（第２中心点）、１０：折紙構造体、２０：パネル部材（第１パネル部材）、３０：パネル部材（第２パネル部材）、３１：溝、４０，４０ａ～４０ｇ：ヒンジ構造、４１：第１ヒンジ部、４２：第２ヒンジ部、５０，８０，９０：スリット、４１１：変形部（第１変形部）、４１２：変形部（第３変形部）、４１３：変形部（第２変形部）、４１４：連結部（第１連結部）、４１５：連結部（第２連結部）、４２１：変形部（第１変形部、第４変形部）、４２２：変形部（第３変形部、第６変形部）、４２３：変形部（第２変形部、第５変形部）、４２４：連結部（第１連結部、第３連結部）、４２５：連結部（第２連結部、第４連結部）、７１１：変形部（第１変形部）、７１２：変形部（第２変形部）、７１３：連結部（第１連結部）、。７２１：変形部（第３変形部）、７２２：変形部（第４変形部）、７２３：連結部（第２連結部）
【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】