DIYで子供用椅子を作る – 設計編 – | リタイア後の人生は毎日が楽しい！

DIYにハマっている私に娘から子供（孫）用の椅子をDIYで作って欲しいと言うので、設計を行った。

椅子の用途は食卓で使うためで、2歳になって自分で座ることが出来るのが欲しいとのことだった。

設計にはAUTOCADのFusion 360を使い、数点のモデリングを行って、安全性、使い勝手などの評価を行った。

特に娘からの要望で、「ストッケの子供椅子」が気に入っているとのことから、この構造でのモデリングも行い比較して見た。

子供椅子の3D-CADによるモデリング

設計諸元としては、下記の通りである。

Fusion 360は個人非営利目的では無料で使用出来る３D-CADとして広く使われている。このCADを使って、下記子供用椅子のモデリングを数タイプ行った。

最初のモデリングを行ったのが、次の椅子である。

食卓テーブルで使う子供用椅子として、見た目に子供が高い位置に座ることになるので、少々不安定さを感じたり、転倒・落下などの危険を感じたりすることがある。

このデザインは3本脚を採用しているが、後方の脚の幅を広くすることで左右方向に対する剛性を高めるとともに、床面との接触長さを増し安定性を高めているが、子供が座面に立った時は危なく感じるかも知れない。

次に考案したのが、下のモデルである。ガラス板はテーブルの位置を示すために表示している。

このデザインでは4本脚を採用したため、シンプルかつ軽量感もあり、安定性も高い。しかしながら、前面横方向の剛性が劣っているように思える。

採用するには、デザインその１のように底面に板を入れる等の補強が必要である。

上記の２つのデザインを娘に提示したところ、娘からはストッケ(Stokke)トリップトラップが気に入っているとのことであった。

ストッケとは、北欧のメーカーが考案した子供から大人まで使えるハイチェアのことで、30,000円もするが、結構人気があるようで、日本でもファンが多い。

そこで、このストッケのトリップトラップをモデリングして見たのが、次のデザインである。

このデザインは、2本の部材が鋭角に交差する構造が特徴で、斬新さがある反面、技術屋の目から見れば、強度面で多少の不安を感じるところである。

DIYで製作する場合、メーカーの製造設備と違って加工精度等に問題が出るケースが多いが、このような構造では、特に結合部の剛性を高める方法を検討する必要がある。

板同士の接合では、ダボ接合、ほぞ接合などがあるが、力のかかる部材の長期的な接合には向いていない。考えるとすれば、金属製ボルトなどを使った接合であるが、鋭角部分にかかる大きな曲げモーメントに対してこのようなボルト接合は一般的にあり得ない。

それで、補強を入れることを考え、次のデザインを考えた。

鋭角部にかかる曲げモーメントを回避するため、部材同士をピン接合にし、全体を三角形の構造とした。

このデザインでは、後方に柱材が入っており、安定感が増した反面、重量的にも重たくなったイメージがある。

強度的にはここまでの構造を必要としないので、次のように簡素化してみた。

そして、底辺の部材をなくし、柱材同士を片側2か所のピン接合とすることで、軽量化を図った。この構造なら荷重は4本の柱材に圧縮荷重として分散されるので、問題となるような曲げモーメントはかからない。

このデザインは、ストッケの設計思想は残し、DIYで製作する時のストッケの問題点である鋭角部での曲げモーメントを回避した構造となっている。

このデザインの良いところは、DIYとして非常に作り易いことで、安定性は勿論のこと、ワンバイ材を使うことで製作面での容易性、コスト的にも優れている点である。

３D-CADを使ってモデリングを行っているので、図面への展開は容易で、次のように出力された。

なお、座面高さ、および足置き台の高さを調節するための溝部分の寸法は、予め、人間工学で推奨されている「机の高さと椅子の高さの関係式」から計算し、下記のように決めた。(単位:mm)

３D-CADでモデリングをすると２次元の図面が自動展開されるが、製作上必要となる寸法は図面上で指定する必要がある。

DIYでは設計者=製作者なので、細かい寸法などは現物合わせで、省略しても構わない。しかしながら、製作時点で寸法の計算をしなくてもいいように、出来るだけ細かく入れて置くのがポイントである。

材料見積は以前に参考にした近くのホームセンター「西村ジョイ」の税抜き価格を示している。