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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-05-01
(45)【発行日】2025-05-13
(54)【発明の名称】構造部材及び構造部材を用いた立体構造体
(51)【国際特許分類】
B44C 1/26 20060101AFI20250502BHJP
【ＦＩ】
B44C1/26
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2025505783
(86)(22)【出願日】2025-01-30
(86)【国際出願番号】 JP2025003113
【審査請求日】2025-01-30
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】525038801
【氏名又は名称】株式会社ライフサービス
(74)【代理人】
【識別番号】100225141
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 安司
(72)【発明者】
【氏名】本江 択
【審査官】山内 隆平
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５７－１７２１８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０５１４３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５８－１５９３２４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】登録実用新案第３２３６５９４（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４４Ｃ １／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
管状の第一の構成部材を複数用いた立体構造体であって、前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、
前記切欠き部は、等間隔に設けられており、
前記管状の第一の構成部材同士の切欠き部が、互いに嵌合されており、
前記管状の第一の構成部材は、鋼管、アルミ管、銅管、樹脂管、炭素繊維強化プラスチック管のいずれかである、立体構造体。
【請求項2】
前記構成部材の切欠き部の間隔は、下記の式により算出されたθの値を基に設定される、請求項１に記載の立体構造体。【請求項3】
前記第一の構成部材の切欠き部の下方向の先端部は、長手方向の寸法の中点であり、
前記第一の構成部材は、管状部材の長手方向に一定の寸法にて切断して得られたものである、請求項１に記載の立体構造体。
【請求項4】
前記管状の第一の構成部材を５つ用いて、第一の構成部材に、他の第一の構成部材が４つ嵌合されている、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の立体構造体。
【請求項5】
管状の第一の構成部材と、管状の第二の構成部材とを複数用いた立体構造体であって、前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、
前記切欠き部は、等間隔に設けられており、
前記管状の第二の構成部材は、前記管状の第一の構成部材を切断してなるものであり、
前記管状の第一の構成部材の切欠き部と前記管状の第二の構成部材の切欠き部とが、互いに嵌合されている、立体構造体。
【請求項6】
前記構成部材の切欠き部の間隔は、下記の式により算出されたθの値を基に設定される、請求項５に記載の立体構造体。【請求項7】
前記第一の構成部材の切欠き部の下方向の先端部は、長手方向の寸法の中点である、請求項５に記載の立体構造体。
【請求項8】
少なくとも、前記管状の第一の構成部材を一つ用い、さらに、前記管状の第一の構成部材と前記管状の第二の構成部材のいずれかのうち、四つを用いてなる、請求項５から請求項７のいずれか一に記載の立体構造体。
【請求項9】
管状の第一の構成部材と、管状の第二の構成部材と、管状の第三の構成部材とを複数用いた立体構造体であって、前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、
前記切欠き部は、等間隔に設けられており、
前記管状の第二の構成部材は、前記管状の第一の構成部材を切断してなるものであり、
前記管状の第三の構成部材は、前記管状の第二の構成部材を切断してなるものであり、
前記管状の第一の構成部材の切欠き部と、前記管状の第二の構成部材の切欠き部と、前記管状の第三の構成部材とが、互いに嵌合されている、立体構造体。
【請求項10】
前記構成部材の切欠き部の間隔は、下記の式により算出されたθの値を基に設定される、請求項９に記載の立体構造体。【請求項11】
前記第一の構成部材の切欠き部の下方向の先端部は、長手方向の寸法の中点である、請求項９に記載の立体構造体。
【請求項12】
少なくとも、前記管状の第一の構成部材を一つ用い、さらに、前記管状の第一の構成部材と前記管状の第二の構成部材と前記管状の第三の構成部材のいずれかのうち、四つを用いてなる、請求項９から請求項１１のいずれか一に記載の立体構造体。
【請求項13】
管状部材の外径をＲ，板厚をＳ、切欠き部と前記管状部材の中心角をθとしたときに、前記管状部材に切欠き部を設けるための中心角θの算出方法であって、
前記中心角θを以下の式により算出する、中心角θの算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の構造部材の接合方法および複数の構造部材を組み合わせてなる立体構造体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
日本には、古くから織物、陶磁器、室内装飾などの美術工芸品に使用されてきた伝統文様がある。伝統文様とは、文様をパターン化し、規則的に配置した和柄と理解されている。代表的な伝統文様として、麻の葉、亀甲、青海波、七宝などが挙げられる。これらの伝統文様は、着物、手ぬぐい、襖紙、建具の組子模様、または地域特有の祭りの装飾品などに利用され、暮らしに彩りを与えてきた。
【0003】
一方、土木建築をはじめとするさまざまな分野では、木材、アルミニウム、鋼管などの管状部材、棒状部材、または板状部材を組み合わせて構成されるトラス構造体やラチス構造体などの各種立体構造体が利用されている。
【0004】
特許文献１は、鋼管主材と斜材等を有する鋼管トラスにおいて、ボルト接合の比較的簡易で低コストの接合金具によりトラス部材の確実な接合が可能になり、低コストで鋼管トラスの構築ができ、トラス全体の精度を確保するために各節点の位置を簡単に修正できる鋼管トラスを開示する。
この鋼管トラスは、トラス節点に所定長さの円形鋼管からなる鞘管を円周方向に複数に分割してなる割形の接合金具を用い、この接合金具を上弦材や下弦材の外周に緊縛して摩擦接合し、この接合金具の締結フランジを利用して斜材やその他の連結材の端部をボルト接合するものである。
この鋼管トラスは、トラス節点に所定長さの円形鋼管からなる鞘管を円周方向に複数に分割してなる割形の接合金具を用い、この接合金具を上弦材や下弦材の外周に緊縛して摩擦接合し、この接合金具の締結フランジを利用して斜材やその他の連結材の端部をボルト接合するものである。
【0005】
特許文献２は、接合部における高い精度を必要とせず、溶接も簡便で応力集中も回避できる構造部材の接合方法および接合構造を開示する。
複数の管状トラス部材を節点部にて集合、接続して構成する立体トラス等の構造部材の接合方法であって、トラス節点部にて各管状トラス部材の端部を圧潰して構成した平板部を集合させ、これら管状トラス部材の各平板部間に円筒状空間を形成し、これに溶接材を充填して複数の管状トラス部材を接合したものである。
複数の管状トラス部材を節点部にて集合、接続して構成する立体トラス等の構造部材の接合方法であって、トラス節点部にて各管状トラス部材の端部を圧潰して構成した平板部を集合させ、これら管状トラス部材の各平板部間に円筒状空間を形成し、これに溶接材を充填して複数の管状トラス部材を接合したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００４－２９３２６６号公報
【文献】特開２００１－１７３０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、伝統文様は主に様々な種類の文様の外観を楽しんだり、この文様の由来の意味を理解することを楽しんだりするものであった。また、建築物などにおいては、伝統文様は装飾目的において専ら用いられるものであり、各建築物などにおいて、立体構造体として使用するということは、従来行われていなかった。
【0008】
特許文献１に開示された鋼管トラスは、トラス主材の外周に接合金具を摩擦接合し、この接合金具にトラス副材の端部を接合する必要がある。このような接合金具をトラス主材の外周に接合する作業は、一般的に精度管理が難しいとされている。
また、特許文献２に開示された接合方法は、溶接材を用いて行う方法であり、溶接部の収縮ひずみが接合構造物の強度に影響することがあり、精度管理が難しいとされている。
また、特許文献２に開示された接合方法は、溶接材を用いて行う方法であり、溶接部の収縮ひずみが接合構造物の強度に影響することがあり、精度管理が難しいとされている。
【0009】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、構成部材同士の接合を精度良く行うことができる構造部材の接合方法及び構造部材同士を組み合わせてなる立体構造体を提供することを目的とする。
また、他の目的として、構造部材を規則的に配置することで、外観が優れた立体構造体を形成できるような構造部材の接合方法を提供することを目的とする。
また、他の目的として、構造部材を規則的に配置することで、外観が優れた立体構造体を形成できるような構造部材の接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、構造部材となる様々な形状の部材から複数の同一形状の構造部材を製作すること、及びこれらの複数構造部材に対し、同一形状の切り欠きを形成したうえで、これらの構成部材を組み合わせて立体構造体とすることによって、係る課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0011】
すなわち、本発明は、管状の第一の構成部材を複数用いた立体構造体であって、
前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、前記切欠き部は、等間隔に設けられており、前記管状の第一の構成部材同士の切欠き部が、互いに嵌合されている、立体構造体である。
前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、前記切欠き部は、等間隔に設けられており、前記管状の第一の構成部材同士の切欠き部が、互いに嵌合されている、立体構造体である。
【発明の効果】
【0012】
本発明により、構成部材同士の接合を精度良く行うことができる構造部材の接合方法及び構造部材同士を組み合わせてなる接合立体構造体が提供される。
【0013】
また、本発明により、立体構造体の外観を規則的に配置された構造部材とすることのできる構造部材の接合方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面も参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではない。
【0016】
（第一の実施の形態）
本実施形態は、構成部材として管状部材１を使用し、伝統文様の一つである七宝模様を模した立体構造体について説明するものである。七宝模様とは、図１に示すような模様であり、円形を４分の１ずつ交差させて、網状に連ねた文様のことと理解されている。
また、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。さらに、長さについて記載している箇所があるが、この長さは理解を助けるために例示しているものであって、そこに記載された長さに限定されるものではない。さらに、「同一の」という語句は、同一のものであるものに限られず、誤差範囲のものも含まれるものとする。敢えて誤差範囲を例示すれば、±１０mm程度のものを例示できるが、この誤差に限られない。
本実施形態は、構成部材として管状部材１を使用し、伝統文様の一つである七宝模様を模した立体構造体について説明するものである。七宝模様とは、図１に示すような模様であり、円形を４分の１ずつ交差させて、網状に連ねた文様のことと理解されている。
また、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。さらに、長さについて記載している箇所があるが、この長さは理解を助けるために例示しているものであって、そこに記載された長さに限定されるものではない。さらに、「同一の」という語句は、同一のものであるものに限られず、誤差範囲のものも含まれるものとする。敢えて誤差範囲を例示すれば、±１０mm程度のものを例示できるが、この誤差に限られない。
【0017】
（構成部材）
本実施形態において用いることのできる構成部材は、管状部材であれば、特に制限されることなく、使用することができる。敢えて例示するとすれば、炭素鋼、ステンレス鋼或いは合金などを材質とする鋼管、アルミニウム合金などを材質とするアルミ管、純銅、銅合金などを材質とする銅管、ポリ塩化ビニル、ポリブテン、ポリエチレン或いはポリプロピレンなどを材質とする樹脂管、炭素繊維とエポキシ樹脂などを材質とする炭素繊維強化プラスチック管などを例示することができる。
本実施形態において用いることのできる構成部材は、管状部材であれば、特に制限されることなく、使用することができる。敢えて例示するとすれば、炭素鋼、ステンレス鋼或いは合金などを材質とする鋼管、アルミニウム合金などを材質とするアルミ管、純銅、銅合金などを材質とする銅管、ポリ塩化ビニル、ポリブテン、ポリエチレン或いはポリプロピレンなどを材質とする樹脂管、炭素繊維とエポキシ樹脂などを材質とする炭素繊維強化プラスチック管などを例示することができる。
【0018】
（第一の構成部材）
第一の構成部材２は、図２（ａ）に示すように、管状部材１を構成部材として、管状部材１の長手方向に一定の寸法にて切断して得られるものである。なお、図２（ｂ）における長手方向は、約２０ｃｍである。また、七宝模様は、複数の構成部材からなるものであるから、原則として、構成部材の長さ方向の寸法は全て同一のものであるし、外径及び板厚が同一のものである。なお、後述するが敢えて、立体構造体を構成する第一の構成部材の長手方向の長さを変えたものを用いることも可能である。
第一の構成部材２は、図２（ａ）に示すように、管状部材１を構成部材として、管状部材１の長手方向に一定の寸法にて切断して得られるものである。なお、図２（ｂ）における長手方向は、約２０ｃｍである。また、七宝模様は、複数の構成部材からなるものであるから、原則として、構成部材の長さ方向の寸法は全て同一のものであるし、外径及び板厚が同一のものである。なお、後述するが敢えて、立体構造体を構成する第一の構成部材の長手方向の長さを変えたものを用いることも可能である。
【0019】
図２（ｂ）から図２（ｄ）に示すように、第一の構成部材２上端から下方向に向かう第１の切欠き部３が、第一の構成部材２の長手方向に所定の等間隔にて、４箇所設けられている。したがって、第一の切欠き部間の縁部分４は全て等しい寸法となる。さらに、図２（ｄ）に示すように、第一の切欠き部３の長手方向の長さは、第一の構成部材の長さ方向の長さの略中点となるように、第一の切欠き部３の下方向の先端部を設定される。所定の等間隔は、図３に示す管状部材１の中心角θ（θ／２×２）を算出することで決定される。しがたって、縁部分４の長さ（円周）は、中心角θを用いて算出することが可能である。
【0020】
（管状部材１の中心角θの算出方法）
図３から図７を用いて、管状部材１の中心角θの算出方法について詳細に説明する。図３は、管状部材１の中心角θを示すものである。中心角θは、管状部材１の中心線から左右方向に１/２θずつ傾けたものである。同図から把握されるように、中心角θの外径部分の円弧の寸法は、中心角θの内径部分の円弧の寸法よりも大きいものとなる。
図３から図７を用いて、管状部材１の中心角θの算出方法について詳細に説明する。図３は、管状部材１の中心角θを示すものである。中心角θは、管状部材１の中心線から左右方向に１/２θずつ傾けたものである。同図から把握されるように、中心角θの外径部分の円弧の寸法は、中心角θの内径部分の円弧の寸法よりも大きいものとなる。
【0021】
中心角θの算出方法は、まず図４（a）に示すように、平面視において、管状部材１を互いに接するように４つ配置する。次いで、図４（ｂ）に示すように４つ配置した管状部材１の中心ａからｄの線分ａｄ並びに線分ｂｃの交点と、管状部材１の中心ｅが重なるように管状部材１を配置する。
【0022】
図５は、図４（ｂ）に示すように、管状部材１を５つ配置したときに、中心aの管状部材１、中心bの管状部材１、中心eの管状部材１を取り出して再符号した図である。なお、図５において、図４（ｂ）の中心eの管状部材１を中心Aとし、図４（ｂ）の中心ｂの管状部材１を中心Bと変更したものである。また、中心aの管状部材１の符号は変更していない。
図５において、管状部材１の外径をR、板厚をSとする。また、中心Aの管状部材１を管状部材１－１とし、中心Bの管状部材１を管状部材１－２とし、中心aの管状部材１を構成部材１－３とする。さらに、管状部材１－２と管状部材１－３との接点をCとする。さらに、管状部材１－１と管状部材１－２の内径同士が接する点をDとし、管状部材１－１と管状部材１－３の内径同士が接する点をEとする。
ここで、図３と図５とから、管状部材１の中心角θ（以下、中心角θということもある）は∠ＤＡＥとなるから、θ／２は、∠ＣＡＤとなる。
図５において、管状部材１の外径をR、板厚をSとする。また、中心Aの管状部材１を管状部材１－１とし、中心Bの管状部材１を管状部材１－２とし、中心aの管状部材１を構成部材１－３とする。さらに、管状部材１－２と管状部材１－３との接点をCとする。さらに、管状部材１－１と管状部材１－２の内径同士が接する点をDとし、管状部材１－１と管状部材１－３の内径同士が接する点をEとする。
ここで、図３と図５とから、管状部材１の中心角θ（以下、中心角θということもある）は∠ＤＡＥとなるから、θ／２は、∠ＣＡＤとなる。
【0023】
続いて、図６を用いて、△CABについて説明する。図６は、図５の各管状部材１の内径と外径を示す円を便宜的に取り除いた図である。△CABは、AC＝CB、さらに、∠ACB＝９０°であるため、直角二等辺三角形となる。したがって、∠CABは４５°となる。これより、∠CADを求めるには、∠DABを算出し、４５°から∠DABを引くことにより得られる。
【0024】
続いて、図７を用いて、△DABについて説明する。図７（ｂ）から明らかなように、DAとDBとは、管状部材１の内径であるから、これらは等しいものである。よって、便宜的に線分DAと線分DBをxとする。また、線分ABをyとする。次いで、DからABに垂線を引き交点をFとする。△DABは、線分DAと線分DBとが等しい二等辺三角形であるから、AF＝１／２ｙとなる。
したがって、∠DAF（＝∠DAB）は、三角関数の逆関数を用いることによって求めることができ、以下の式１のように表すことができる。
したがって、∠DAF（＝∠DAB）は、三角関数の逆関数を用いることによって求めることができ、以下の式１のように表すことができる。
【0025】
【数1】
【0026】
次に、式（１）におけるx,yを外径R、板厚Sを用いて表すと、xは、外径の半分であるR／２から板厚Sを引いた値であるから、以下の式（２）のように表すことができる。
【0027】
【数2】
【0028】
一方、ｙは、図６における△CABが直角二等辺三角形であり、線分CAと線分CBは外径Rに等しいものであるから、以下の式（３）のように表すことができる。
【0029】
【数3】
【0030】
これらのｘ、ｙの式（２）と式（３）を式（１）に代入して整理すると、∠DAFは以下の式（４）で表される。
【0031】
【数4】
【0032】
前述のとおり、∠CADは４５°から∠DAB(＝∠DAF)を引くことにより、得られる。また、中心角θは∠CADを２倍したものであるから、これらを整理すると以下の式（５）のように表される。
【0033】
【数5】
【0034】
以上のように算出された式（５）は、この式中に外径Rと板厚Sとを含んでいる。したがって、板厚が厚い或いは薄い、或いは外径が大きい或いは小さいなどの多種多様な管状部材を構成部材としたときであっても、この管状部材の外径Rと板厚Sを式（５）に代入して中心角θを計算することができる。その結果として、管状部材１を長さ方向に切断したものについて、切欠き部を等間隔にて４箇所設けることで第一の構成部材２を製造することができる。なお、切欠き部を設ける際には、レーザー加工機等の各種公知の手段・装置を用いて設けることができる。
【0035】
（第二の構成部材）
第二の構成部材５について、図２及び図８を用いて説明する。第二の構成部材５は、第一の構成部材２を用いて製造する。具体的には、第二の構成部材５は、図２（ｃ）に示すＡ－Ａ’線に沿って、第一の構成部材２を切断して得られるものである。ここで、Ａ－Ａ’線は、第一の構成部材１の中心線である。したがって、第二の構成部材２を平面視すると、図８（ｂ）に示すように、第一の構成部材１の半円状の形状となる。また、中心線Ａ－Ａ’線に沿って切断したため、第一の構成部材２の第一の切欠き部３の短手方向の中心を通って切断されることになる。この結果、第二の構成部材５に形成された第二の切欠き部６の短手方向の寸法は、第一の切欠き部３の短手方向の長さの半分となる。一方、第二の構成部材５の長さ方向の寸法は、第一の構成部材２と同一のものとなる。
第二の構成部材５について、図２及び図８を用いて説明する。第二の構成部材５は、第一の構成部材２を用いて製造する。具体的には、第二の構成部材５は、図２（ｃ）に示すＡ－Ａ’線に沿って、第一の構成部材２を切断して得られるものである。ここで、Ａ－Ａ’線は、第一の構成部材１の中心線である。したがって、第二の構成部材２を平面視すると、図８（ｂ）に示すように、第一の構成部材１の半円状の形状となる。また、中心線Ａ－Ａ’線に沿って切断したため、第一の構成部材２の第一の切欠き部３の短手方向の中心を通って切断されることになる。この結果、第二の構成部材５に形成された第二の切欠き部６の短手方向の寸法は、第一の切欠き部３の短手方向の長さの半分となる。一方、第二の構成部材５の長さ方向の寸法は、第一の構成部材２と同一のものとなる。
【0036】
（第三の構成部材）
第三の構成部材７は、図８（ｂ）に示すB－B’線に沿って、第二の構成部材５を切断して得られるものである。ここで、B－B’線は、第二の構成部材５の中心線である。したがって、第二の構成部材２を平面視すると、図９（ｂ）に示すように、第一の構成部材２の１／４円状の形状、或いは第二の構成部材５の半円状の形状となる。また、中心線B－B’線に沿って切断したため、第二の構成部材５の第二の切欠き部３の短手方向の中心を通って切断されることになる。この結果、第三の構成部材７に形成された第三の切欠き部８の短手方向の寸法は、第一の切欠き部１１の短手方向の長さの半分となり、また、第２の切欠き部６の寸法と同一のものとなる。
なお、前記第二の構成部材と前記第三の構成部材は、前記第一の構成部材を切断して製作する必要はなく、それぞれ別個に製作してもよい。
第三の構成部材７は、図８（ｂ）に示すB－B’線に沿って、第二の構成部材５を切断して得られるものである。ここで、B－B’線は、第二の構成部材５の中心線である。したがって、第二の構成部材２を平面視すると、図９（ｂ）に示すように、第一の構成部材２の１／４円状の形状、或いは第二の構成部材５の半円状の形状となる。また、中心線B－B’線に沿って切断したため、第二の構成部材５の第二の切欠き部３の短手方向の中心を通って切断されることになる。この結果、第三の構成部材７に形成された第三の切欠き部８の短手方向の寸法は、第一の切欠き部１１の短手方向の長さの半分となり、また、第２の切欠き部６の寸法と同一のものとなる。
なお、前記第二の構成部材と前記第三の構成部材は、前記第一の構成部材を切断して製作する必要はなく、それぞれ別個に製作してもよい。
【0037】
（七宝模様を構成する立体構造体の組み立て方法）
図１０は、第一の構成部材２を用いて七宝模様を構成する立体構造体の組み立て方法を示すものである。
図１０（a）から図１０（ｂ）は、平面視において、第一の構成部材２の第一の切り欠き部３に、他の第一の構成部材２の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。次いで、図１０（ｂ）から図１０（ｃ）は、第一の構成部材２を２つ嵌合させた部材に、さらに、他の第一の構成部材２の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。次いで、図１０（ｃ）から図１０（ｄ）は、第一の構成部材２を３つ嵌合させた部材に、さらに、他の第一の構成部材２の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。次いで、図１０（e）は、第一の構成部材２を４つ嵌合させた部材に、さらに、他の第一の構成部材の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。
また、図１０においては、全て第一の構成部材２を用いて立体構造体が組み立てられているが、後述するように、第一の構成部材２の第一の切欠き部３には、第二の構成部材の第二の切欠き部６や第三の構成部材の第三の切欠き部８を嵌合させて、立体構造体を組み立てることも可能である。
図１０は、第一の構成部材２を用いて七宝模様を構成する立体構造体の組み立て方法を示すものである。
図１０（a）から図１０（ｂ）は、平面視において、第一の構成部材２の第一の切り欠き部３に、他の第一の構成部材２の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。次いで、図１０（ｂ）から図１０（ｃ）は、第一の構成部材２を２つ嵌合させた部材に、さらに、他の第一の構成部材２の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。次いで、図１０（ｃ）から図１０（ｄ）は、第一の構成部材２を３つ嵌合させた部材に、さらに、他の第一の構成部材２の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。次いで、図１０（e）は、第一の構成部材２を４つ嵌合させた部材に、さらに、他の第一の構成部材の切欠き部３を嵌合させたことを示すものである。
また、図１０においては、全て第一の構成部材２を用いて立体構造体が組み立てられているが、後述するように、第一の構成部材２の第一の切欠き部３には、第二の構成部材の第二の切欠き部６や第三の構成部材の第三の切欠き部８を嵌合させて、立体構造体を組み立てることも可能である。
【0038】
前述の通り、本実施形態においては、第一の構成部材２を切断して、第二の構成部材５を製造し、第二の構成部材５を切断して、第三の構成部材７を製造している。
このため、各構成部材の長さ方向の寸法は互いに程同一のものである。したがって、立体構造体を組み上げたときに、面一で組み合わされていることになる。
このため、各構成部材の長さ方向の寸法は互いに程同一のものである。したがって、立体構造体を組み上げたときに、面一で組み合わされていることになる。
【0039】
また、これらの図から分かるように、第一の切欠き部３には、第一の構成部材２が２つ嵌合されている。中心角θの算出方法において示した図（図４（ｂ）、図５）から明らかなように、第一の切欠き部３は、第一の構成部材３の板厚Sが２つ分嵌合されることを前提としている。
ここで、前述の管状部材１の中心角θは、外径Rと板厚Sとを考慮して算出されたものであるから、各切欠き部は、内側から外側にかけて中心角θの角度を持っている。各切欠き部がθを有することによって、各構成部材を精度良く嵌合させることができるものであると考えられる。
ここで、前述の管状部材１の中心角θは、外径Rと板厚Sとを考慮して算出されたものであるから、各切欠き部は、内側から外側にかけて中心角θの角度を持っている。各切欠き部がθを有することによって、各構成部材を精度良く嵌合させることができるものであると考えられる。
【0040】
（七宝模様を構成する立体構造体）
本実施形態では、図１１に示すように、七宝模様を構成する文様の構成単位を、平面視したときに、円の１／４の円周が４つ内接した形状として定義する。
したがって、七宝模様の構成単位を、第一の構成部材２、第二の構成部材５、および第三の構成部材７を組み合わせて立体構造体とする場合、以下の表１～表５に示す組み合わせによって、これを表すことができる。
本実施形態では、図１１に示すように、七宝模様を構成する文様の構成単位を、平面視したときに、円の１／４の円周が４つ内接した形状として定義する。
したがって、七宝模様の構成単位を、第一の構成部材２、第二の構成部材５、および第三の構成部材７を組み合わせて立体構造体とする場合、以下の表１～表５に示す組み合わせによって、これを表すことができる。
【0041】
表１は、第一の構成部材１を５個使用する場合である（パターンA）。また、表２は、第一の構成部材１を４個使用する場合である（パターンB）。さらに、表３は、第一の構成部材を３個使用する場合である（パターンＣ）。さらに、表４は、第一の構成部材を２個使用する場合である（パターンD）。さらに、表５は、第一の構成部材を１個使用する場合である（パターンE）。
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】
【表3】
【0045】
【表4】
【0046】
【表5】
【0047】
表１から表５が意味するところについて、図１２（ａ）～（ｂ）を用いて詳細に説明する。
なお、図１２（ａ）は、パターンAを示した図であり、図１２（ｂ）は、パターンBを示したものである。以下、同様の関係にて図１２（ｅ）のパターンEまで示したものである。
図１２（ａ）は、七宝模様を構成する文様を全て第一の構成部材１を使用して表したことを示すものである。なお、中心の第一の構成部材１を必須の第一の構成部材とする。
以下、必須の第一の構成部材を中心として説明する。図１２（ｂ）は、七宝模様を構成する文様を必須の第一の構成部材の周りに、第一の構成部材１を３個使用して、残りの１つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。
図１２（ｃ）は、七宝模様を構成する文様を第一の構成部材２を３個使用して、残りの２つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。図１２（ｄ）は、七宝模様を構成する文様を第一の構成部材２を２個使用して、残りの３つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。図１２（ｅ）は、七宝模様を構成する文様を第一の構成部材２を１個使用して、残りの４つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。
なお、図１２（ａ）は、パターンAを示した図であり、図１２（ｂ）は、パターンBを示したものである。以下、同様の関係にて図１２（ｅ）のパターンEまで示したものである。
図１２（ａ）は、七宝模様を構成する文様を全て第一の構成部材１を使用して表したことを示すものである。なお、中心の第一の構成部材１を必須の第一の構成部材とする。
以下、必須の第一の構成部材を中心として説明する。図１２（ｂ）は、七宝模様を構成する文様を必須の第一の構成部材の周りに、第一の構成部材１を３個使用して、残りの１つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。
図１２（ｃ）は、七宝模様を構成する文様を第一の構成部材２を３個使用して、残りの２つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。図１２（ｄ）は、七宝模様を構成する文様を第一の構成部材２を２個使用して、残りの３つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。図１２（ｅ）は、七宝模様を構成する文様を第一の構成部材２を１個使用して、残りの４つの１／４の円周（点線表示部分）を第二の構成部材５若しくは、第三の構成部材７を使用したことを示す場合である。
【0048】
これらの表から明らかなように、本実施形態において七宝模様を構成する文様の構成単位は、必須の第一の構造部材２を使用したうえで、さらに第一の構造部材２、第二の構造部材５および第三の構造部材７のいずれかを合計で５つ使用するものである。
換言すれば、本発明に係る、構成部材として管状部材を使用した立体構造体は、少なくとも第一の構造部材２を１つ使用し、さらに第一の構造部材２、第二の構造部材５および第三の構造部材７のいずれかのうちの４つを使用してなるものである。
換言すれば、本発明に係る、構成部材として管状部材を使用した立体構造体は、少なくとも第一の構造部材２を１つ使用し、さらに第一の構造部材２、第二の構造部材５および第三の構造部材７のいずれかのうちの４つを使用してなるものである。
【0049】
（第一の実施形態の実施例）
(七宝模様を構成する立体構造体の具体的な製造方法)
配管用炭素鋼鋼管を用いて七宝模様の立体構造体を製造した実施例について説明する。
配管用炭素鋼鋼管については、外径が６９．９ｍｍ、板厚が３．５ｍｍのものを用いた。
次いで、式（５）に外径と板厚を代入して計算したところ、θ＝６．２１１°と算出された。
次いで、配管用炭素鋼鋼管を１５ｃｍ程度に切断して、レーザー溶接機を用いて、切欠き部を４箇所作成して、第一の構成部材を製造した。より具体的には、レーザー加工機を用いて、θ分の切欠き部を設け、次いで、９０°回転させた位置に、切欠き部を設け、次いで、９０°回転させた位置に切欠き部を設け、次いで、９０°回転させた位置に切欠き部を設けた。
次いで、第一の構成部材から第二の構成部材を、第二の構成部材から第三の構成部材を製造した。
これら第一の構成部材、第二の構成部材及び第三の構成部材から七宝模様を構成する立体構造体を製造した。この際、補強のために最小限度の溶接を行った。図１３に製造した立体構造体の写真を示す。この写真より正面視において七宝模様が構成されていることが確認できる。
(七宝模様を構成する立体構造体の具体的な製造方法)
配管用炭素鋼鋼管を用いて七宝模様の立体構造体を製造した実施例について説明する。
配管用炭素鋼鋼管については、外径が６９．９ｍｍ、板厚が３．５ｍｍのものを用いた。
次いで、式（５）に外径と板厚を代入して計算したところ、θ＝６．２１１°と算出された。
次いで、配管用炭素鋼鋼管を１５ｃｍ程度に切断して、レーザー溶接機を用いて、切欠き部を４箇所作成して、第一の構成部材を製造した。より具体的には、レーザー加工機を用いて、θ分の切欠き部を設け、次いで、９０°回転させた位置に、切欠き部を設け、次いで、９０°回転させた位置に切欠き部を設け、次いで、９０°回転させた位置に切欠き部を設けた。
次いで、第一の構成部材から第二の構成部材を、第二の構成部材から第三の構成部材を製造した。
これら第一の構成部材、第二の構成部材及び第三の構成部材から七宝模様を構成する立体構造体を製造した。この際、補強のために最小限度の溶接を行った。図１３に製造した立体構造体の写真を示す。この写真より正面視において七宝模様が構成されていることが確認できる。
【0050】
（第二の実施の形態）
第一の構成部材、第二の構成部材、第三の構成部材のうち、いずれか一つの長手方向の長さを長くすることによって、天板を支える一対の脚などとして利用することができる。本実施形態においては、４つの第一の構成部材の長手方向の寸法を長いものとした実施例である。（図１４において、第一の構成部材１’とする。）なお、第一の構成部材から第三の構成部材と製造方法等は、第一の実施形態の実施例のものと同一のものであるため、省略する。
第一の構成部材、第二の構成部材、第三の構成部材のうち、いずれか一つの長手方向の長さを長くすることによって、天板を支える一対の脚などとして利用することができる。本実施形態においては、４つの第一の構成部材の長手方向の寸法を長いものとした実施例である。（図１４において、第一の構成部材１’とする。）なお、第一の構成部材から第三の構成部材と製造方法等は、第一の実施形態の実施例のものと同一のものであるため、省略する。
【0051】
【0052】
（本発明に係る立体構造体の他の使用例）
本発明に係る立体構造体は、例えば、壁面をガラスとしたガラス張りの建築物において、そのガラス面の内側全体に立体構造体を設置することも可能である。このように外観から立体構造体を視認できる位置に設置することによって、意匠面に優れた建築物とすることもできる。
また、本実施形態に係る立体構造体は、空隙部分が少ないため、外界から動物などの生物が侵入することが極めて難しい。したがって、意匠目的に限らず防犯目的のためにもまた、本実施形態に係る立体構造体を設置することも可能である。
本発明に係る立体構造体は、例えば、壁面をガラスとしたガラス張りの建築物において、そのガラス面の内側全体に立体構造体を設置することも可能である。このように外観から立体構造体を視認できる位置に設置することによって、意匠面に優れた建築物とすることもできる。
また、本実施形態に係る立体構造体は、空隙部分が少ないため、外界から動物などの生物が侵入することが極めて難しい。したがって、意匠目的に限らず防犯目的のためにもまた、本実施形態に係る立体構造体を設置することも可能である。
【符号の説明】
【0053】
１ 管状部材
２ 第一の構成部材
３ 第一の切欠き部
４ 第一の切欠き部間の縁部分
５ 第二の構成部材
６ 第二の切欠き部
７ 第三の構成部材
８ 第三の切欠き部
２ 第一の構成部材
３ 第一の切欠き部
４ 第一の切欠き部間の縁部分
５ 第二の構成部材
６ 第二の切欠き部
７ 第三の構成部材
８ 第三の切欠き部
【要約】
【課題】
本発明は、構成部材同士の接合を精度良く行うことができる構造部材の接合方法及び構造部材同士を組み合わせてなる接合立体構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、管状の第一の構成部材を複数用いた立体構造体であって、前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、前記切欠き部は、等間隔に設けられており、前記管状の第一の構成部材同士の切欠き部が、互いに嵌合されている、立体構造体である。
本発明は、構成部材同士の接合を精度良く行うことができる構造部材の接合方法及び構造部材同士を組み合わせてなる接合立体構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、管状の第一の構成部材を複数用いた立体構造体であって、前記管状の第一の構成部材は、長手方向に上端から下方向に切欠き部を有し、前記切欠き部は、等間隔に設けられており、前記管状の第一の構成部材同士の切欠き部が、互いに嵌合されている、立体構造体である。
【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】