JP5429938B2 - Self-compensation type walking assist device - Google Patents
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Description
本発明は、事故による怪我や病気、高齢等のために、歩行が困難な者を補助したり、リハビリテーションを行うために用いる歩行補助装置に関し、特に、モータ等の動力を使用することなく、歩行者の体重を補償してその歩行動作を補助する自重補償型歩行補助装置に関する。 The present invention relates to a walking assistance device used for assisting a person who has difficulty walking due to injury, illness, elderly age, etc., or for performing rehabilitation, and in particular, walking without using the power of a motor or the like. The present invention relates to a self-weight-compensated walking assist device that compensates for a person's weight and assists the walking motion.
従来、事故等によって脚部に障害を有していたり、高齢のために歩行が困難な者の歩行動作を補助するために様々な歩行補助装置が提案されており、例えば、特許文献1に記載されている「炊事作業補助装置」においては、キャスター車輪で移動可能なフレームにサドルを設け、使用者がこのサドル上に跨って座ることによって、立った姿勢に近い体位で身体を支えて膝、脚等への体重の負担を軽減し、車椅子では困難な普通の流し台等を使用して前後左右に移動しながら炊事作業等を行えるようにしている。
Conventionally, various walking assistance devices have been proposed in order to assist a walking operation of a person who has a disorder in a leg due to an accident or the like or who is difficult to walk due to aging, for example, described in
また、特許文献2に記載されている「歩行補助装置」においては、使用者が跨って座る着座部材(サドル)に駆動源を備えた脚リンクを連結し、前記駆動源によって脚リンクを押し上げるように駆動して使用者の体重の少なくとも一部を支えることにより、使用者の歩行動作を補助するようにしている。
In addition, in the “walking assist device” described in
前述した特許文献1に記載されている「炊事作業補助装置」においては、脚にキャスター車輪を取り付けたフレームにサドルが固定されているため、歩行動作は安定して行えるが、サドルに座ったまま膝を曲げて姿勢を低くする動作ができず、上下方向の作業可能な範囲が、固定されたサドルに座った位置から手の届く狭い範囲に限定されてしまう問題があった。
In the “cooking work assisting device” described in
また、特許文献2に記載されている「歩行補助装置」においては、脚リンクを駆動するための駆動源や、この駆動源の制御を行う制御手段やセンサ等を用いているため、構造が複雑で高価になる問題があるとともに、電動モータのような一般的な駆動源では電源が確保できる場所でしか使用できない問題があった。
In addition, the “walking assistance device” described in
また、使用者の体重の少なくとも一部を脚リンクのみで支える構造であるため、使用者の重心が脚リンクの外側にずれると、バランスを崩して転倒してしまう虞があり、運動機能や平衡感覚が衰えた高齢者等が使用する際には、安全性にも問題があった。 Also, since the structure is such that at least a part of the user's weight is supported only by the leg link, if the user's center of gravity shifts to the outside of the leg link, there is a risk that the balance will be lost and the vehicle may fall over. There was also a problem with safety when used by elderly people with weak sensations.
そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題点を解消し、電動モータのような駆動源や制御手段等を必要とせずに、使用者の体重を支えながら膝の屈伸動作に合わせてサドルを自動的に追従させることができ、且つ、安全で安定した歩行動作を行うことができる自重補償型歩行補助装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention eliminates the problems in the prior art as described above, and does not require a drive source or control means such as an electric motor, and adapts to the knee bending and stretching operation while supporting the weight of the user. An object of the present invention is to provide a self-weight-compensated walking assist device that can automatically follow a saddle and can perform a safe and stable walking motion.
前記目的のために提供される本発明の自重補償型歩行補助装置は、複数のキャスタ車輪を有し、これらのキャスタ車輪により所望の方向に移動可能な台枠と、前記台枠に設けられた支持部に、一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第1のリンク部材と、第1のリンク部材の上方に平行に配置され、前記支持部に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第2のリンク部材と、第1のリンク部材の他方の端部と第2のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、台枠に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられた中継リンク部材と、前記中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第3のリンク部材と、第3のリンク部材の上方に平行に配置され、当該中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第4のリンク部材と、第3のリンク部材の他方の端部と第4のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、前記中継リンク部材に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられ、上端にサドルが固定されたサドルリンク部材と、前記支持部と第1のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第1のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間、もしくは、当該支持部と第2のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第2のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間に掛け渡され、一方の端部がこれらの支承部の一方に回動自在に連結されているとともに、長手方向途中位置が他方の支承部に方向変換自在且つスライド自在に案内支持されている第1の連結体と、自然長から第1の支承部と第2の支承部間の距離に略等しい長さだけ弾性変位した状態で、第1連結体の他方の端部と、当該連結体端部のスライド方向に対する定位置との間に設けられ、その弾性復元力によって第1連結体を牽引付勢する第1の自重補償ばね要素と、前記サドルリンク部材と第4のリンク部材との枢着位置から鉛直下方に離間して設けられた第3の支承部と、第4のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第4の支承部との間、もしくは、当該サドルリンク部材と第3のリンク部材との枢着位置から鉛直下方に離間して設けられた第3の支承部と、第3のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第4の支承部との間に掛け渡され、一方の端部がこれらの支承部の一方に回動自在に連結されているとともに、長手方向途中位置が他方の支承部に方向変換自在且つスライド自在に案内支持されている第2の連結体と、自然長から第3の支承部と第4の支承部間の距離に略等しい長さだけ弾性変位した状態で、第2の連結体の他方の端部と、当該連結体端部のスライド方向に対する定位置との間に設けられ、その弾性復元力によって第2の連結体を牽引付勢する第2の自重補償ばね要素とを備えたものである。 The self-weight-compensated walking assist device of the present invention provided for the above purpose has a plurality of caster wheels, a base frame that can be moved in a desired direction by these caster wheels, and provided on the base frame A first link member, one end of which is pivotally mounted in a vertical plane, is disposed in parallel with the support portion, and is disposed in parallel above the first link member. The second link member pivotally mounted in the vertical plane, the other end of the first link member, and the other end of the second link member are pivotally mounted respectively. A relay link member provided so as to be capable of translational movement in a vertical plane with respect to the frame; and a third link member having one end pivotally attached to the relay link member so as to be rotatable in the vertical plane; , Arranged in parallel above the third link member, and one end of the relay link member is in a vertical plane. The relay link member pivotally attached to the fourth link member pivotally attached to the other end of the third link member and the other end of the fourth link member, respectively. The saddle link member is provided so as to be capable of translational movement in the vertical plane, and the saddle link member having a saddle fixed to the upper end, and the support portion and the first link member are spaced vertically upward from each other. Between the first support part and the second support part provided in the midway in the longitudinal direction of the first link member, or vertically upward from the pivot position between the support part and the second link member It spans between the 1st support part provided in the space | interval, and the 2nd support part provided in the longitudinal direction middle position of the 2nd link member, and one edge part is these support parts. It is pivotally connected to one side, and its midway in the longitudinal direction is closer to the other bearing A first connection body that is guided and supported so as to be convertible and slidable, and the first connection in a state in which it is elastically displaced from the natural length by a length substantially equal to the distance between the first support part and the second support part. A first self-weight compensating spring element provided between the other end of the body and a fixed position with respect to the sliding direction of the end of the connecting body and pulling and biasing the first connecting body by its elastic restoring force; A third support portion provided vertically downward from the pivot position of the saddle link member and the fourth link member, and a fourth support portion provided at a midway position in the longitudinal direction of the fourth link member. Or a third support portion provided vertically downward from the pivotally attached position of the saddle link member and the third link member, and provided at a position in the longitudinal direction of the third link member. Between one end and the other end. A second connecting body that is pivotally connected to one of the support portions and has a midway in the longitudinal direction guided and supported by the other support portion so as to be freely changeable in direction and slidable. The other end of the second connecting body and a fixed position with respect to the sliding direction of the end of the connecting body in a state of being elastically displaced by a length substantially equal to the distance between the third supporting section and the fourth supporting section. And a second self-weight compensating spring element that pulls and biases the second coupling body by the elastic restoring force.
また、本発明の自重補償型歩行補助装置は、複数のキャスタ車輪を有し、これらのキャスタ車輪により所望の方向に移動可能な台枠と、前記台枠に設けられた支持部に、一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第1のリンク部材と、第1のリンク部材の上方に平行に配置され、前記支持部に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第2のリンク部材と、第1のリンク部材の他方の端部と第2のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、台枠に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられた中継リンク部材と、前記中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第3のリンク部材と、第3のリンク部材の上方に平行に配置され、当該中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第4のリンク部材と、第3のリンク部材の他方の端部と第4のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、前記中継リンク部材に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられ、上端にサドルが固定されたサドルリンク部材と、
前記中継リンク部材と第1のリンク部材との枢軸に第1のリンク部材と一体に回動するように組み込まれた第1の歯車部材と、前記中継リンク部材と第4のリンク部材との枢軸に第4のリンク部材と一体に回動するとともに、第1の歯車部材と噛み合い、第1のリンク部材及び第2のリンク部材の水平方向に対する傾斜角と、第3のリンク部材及び第4のリンク部材の水平方向に対する傾斜角とを常に等しくなるように連動させる第2の歯車部材と、前記支持部と第1のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第1のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間、もしくは、当該支持部と第2のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第2のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間に掛け渡され、一方の端部がこれらの支承部の一方に回動自在に連結されているとともに、長手方向途中位置が他方の支承部に方向変換自在且つスライド自在に案内支持されている連結体と、自然長から第1の支承部と第2の支承部間の距離に略等しい長さだけ弾性変位した状態で、前記連結体の他方の端部と、当該連結体端部のスライド方向に対する定位置との間に設けられ、その弾性復元力によって前記連結体を牽引付勢する自重補償ばね要素とを備えたものである。
In addition, the self-weight-compensated walking assist device of the present invention has a plurality of caster wheels, and a support frame provided on the support frame and one of the support frames provided on the support frame. The first link member pivotally attached to the end in a vertical plane and the first link member are arranged in parallel above the first link member, and one end of the support portion rotates in the vertical plane. A second link member pivotally attached to the other end of the first link member and the other end of the second link member, and pivotally attached to the other end of the second link member. A relay link member provided in a vertical plane so as to be capable of translational movement; a third link member having one end pivotally attached to the relay link member in a vertical plane; and a third link member The one end of the relay link member is pivotally mounted in a vertical plane so as to be rotatable. The four link members, the other end of the third link member, and the other end of the fourth link member are pivotally attached to each other, and translate in a vertical plane with respect to the relay link member. A saddle link member provided movably and having a saddle fixed to the upper end;
A first gear member incorporated in a pivot of the relay link member and the first link member so as to rotate integrally with the first link member; and a pivot of the relay link member and the fourth link member The first link member and the fourth link member are rotated together with the first gear member, and the first link member and the second link member are inclined with respect to the horizontal direction, and the third link member and the fourth link member are engaged with each other. A second gear member that is interlocked so that the inclination angle of the link member with respect to the horizontal direction is always equal to each other, and a first gear that is vertically spaced from the pivot position between the support portion and the first link member. Between the support portion and the second support portion provided in the middle of the first link member in the longitudinal direction, or vertically apart from the pivot position between the support portion and the second link member. A first support section provided with a second phosphorus It spans between a second support part provided at a midway position in the longitudinal direction of the member, and one end is rotatably connected to one of these support parts, and the midway position in the longitudinal direction is In a state where the other support part is elastically displaced by a length substantially equal to the distance between the first support part and the second support part from a natural length and a connected body that is guided and supported so as to be slidable and changeable in direction. A self-compensation spring element provided between the other end of the connecting body and a fixed position in the sliding direction of the connecting body end and pulling and biasing the connecting body by its elastic restoring force It is.
本発明の自重補償型歩行装置においては、自重補償ばね要素が、自重補償マスタばねに連結されたピストンロッドを有する自重補償シリンダユニットのシリンダ本体と管路で連結されたシリンダ本体を有するとともに、前記自重補償マスタばねの弾性復元力が前記管路を通る作動流体を介して伝達されるピストンロッドを有する作動シリンダユニットで構成され、前記作動シリンダユニットは、そのシリンダ本体が一方の支承部を兼ねているとともに、そのピストンロッドが連結体を兼ねていることが望ましい。 In the self-weight compensation walking device of the present invention, the self-weight compensation spring element has a cylinder main body connected by a pipe line to a cylinder main body of a self-weight compensation cylinder unit having a piston rod connected to the self-weight compensation master spring, and It is composed of a working cylinder unit having a piston rod to which the elastic restoring force of the self-weight compensation master spring is transmitted through the working fluid passing through the pipe line, and the cylinder body of the working cylinder unit also serves as one support part. In addition, it is desirable that the piston rod also serves as a coupling body.
また、本発明の自重補償型歩行装置においては、リンク部材の長手方向途中位置に設けられている支承部の位置を、当該リンク部材の長手方向に沿って調整可能とすることが望ましく、また、サドルに乗り降りする際に、サドルを下降位置に保持しておくための固定手段を備えていることも望ましい。さらに、台枠を歩行動作に追随させるために、台枠前端部に手押しハンドルを設けたり、サドルに腰部を固定するための固定ベルトを設けることも望ましい。 Further, in the self-weight-compensated walking device of the present invention, it is desirable that the position of the support portion provided at the midway position in the longitudinal direction of the link member can be adjusted along the longitudinal direction of the link member. It is also desirable to have fixing means for holding the saddle in the lowered position when getting on and off the saddle. Further, in order to follow the walking movement of the underframe, it is desirable to provide a hand handle at the front end of the underframe or a fixing belt for fixing the waist to the saddle.
請求項1及び2に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、使用者の体重の大半がサドルに支えられるため、ひざ等に負担がかかることが無く、事故や病気によって歩行が困難な患者や、足腰の弱った高齢者であっても、足先で床面や路面を後方に軽く蹴り出すことにより、安定した姿勢で安全且つ容易に歩行動作を行うことができる。 According to the self-weight-compensated walking assist device according to the first and second aspects of the present invention, most of the weight of the user is supported by the saddle, so that there is no burden on the knee or the like, and walking due to an accident or illness. Even a patient who has difficulty in walking or an elderly person who has weak legs and legs, can gently and easily walk in a stable posture by gently kicking the floor or road surface backward with his toes.
また、体重を補償した状態でサドルが上下動可能であるため、歩行の途中で膝の屈伸動作を必要とする作業等も膝に負担をかけずに容易に行うことができる。さらに、怪我や病気等による歩行障害のリハビリテーション用具として使用することもできる。 In addition, since the saddle can move up and down in a state where the weight is compensated, an operation that requires a knee bending and stretching operation during walking can be easily performed without placing a burden on the knee. Furthermore, it can also be used as a rehabilitation tool for gait disturbance due to injury or illness.
さらに、請求項2に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、一組の連結体とこれを牽引付勢する自重補償ばね要素のみによって使用者の体重とサドルや各リンク部材の重量を補償することが可能であるため、可動部品の数を減らして構造を簡略化することができる。 Further, according to the self-weight-compensated walking assist device according to the second aspect of the present invention, the user's weight, saddle, and each link member can be obtained only by a set of connected bodies and a self-weight-compensating spring element that pulls and biases the connected body. Therefore, the structure can be simplified by reducing the number of moving parts.
請求項3に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、自重補償ばね要素のばね定数を、作動シリンダユニットのピストンロッドと自重補償シリンダユニットのピストンロッドの受圧面積比を選択することによって、幅広い範囲で選択することができ、設計の自由度を高めることができる。 According to the self-weight-compensated walking assist device according to the third aspect of the present invention, the spring constant of the self-weight compensating spring element is selected as the pressure receiving area ratio between the piston rod of the working cylinder unit and the piston rod of the self-weight compensating cylinder unit. Thus, a wide range can be selected, and the degree of design freedom can be increased.
また、作動シリンダユニットのシリンダ本体と自重補償シリンダユニット本体とを連結する管路の途中に開閉弁や絞りを組み込んでサドルの上下移動を拘束したり、移動速度を制限する機能を簡単に付加することができる。 In addition, an on-off valve or throttle is incorporated in the middle of the pipe connecting the cylinder body of the operating cylinder unit and the self-weight compensation cylinder unit body, and functions such as restricting the vertical movement of the saddle or limiting the movement speed can be easily added. be able to.
請求項4に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、自重補償ばね要素の弾性復元力によって体重が作用していない場合にサドルが上昇してしまうことを防止し、サドルへの乗り降りを容易に行うことができる。 According to the self-weight-compensated walking assist device according to the fourth aspect of the present invention, the saddle is prevented from rising when the body weight is not acting due to the elastic restoring force of the self-weight-compensating spring element. You can easily get on and off.
請求項5に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、使用者に適合した補償力が得られるように容易に調整することができる。特に、本装置を歩行障害のリハビリテーション用具として用いる場合は、リハビリテーションの進捗の程度に応じて補償力を弱めていくことが可能であり、リハビリテーションの効果をより高めることができる。 According to the self-weight-compensated walking assist device according to the fifth aspect of the present invention, it can be easily adjusted so that a compensation force suitable for the user can be obtained. In particular, when this device is used as a rehabilitation tool for walking disorders, the compensation force can be weakened according to the progress of rehabilitation, and the rehabilitation effect can be further enhanced.
請求項6に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、使用者が手押しハンドルにつかまって台枠とともに移動できるため、怪我や病気、あるいは高齢により、歩行が著しく困難な場合でもより安全で安定した歩行動作を行うことができる。
According to the self-compensation type walking assist device according to the invention described in
請求項7に記載された発明に係る自重補償型歩行補助装置によれば、使用者は、腰部を固定ベルトでサドルに固定することで両手を自由に使うことができ、サドルに跨った状態で様々な作業を安全且つ容易に行うことができる。
According to the self-weight-compensated walking assist device according to the invention described in
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る自重補償型歩行補助装置(以下、簡略に歩行補助装置という。)の1実施形態を示す斜視図であって、同図に示す歩行補助装置1は、複数のキャスタ車輪2で床面や路面の上を移動可能に支持された台枠3を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a self-weight-compensated walking assist device (hereinafter simply referred to as a walking assist device) according to the present invention. The walking
前記台枠3の前端部には、上端の水平部分に使用者が両手で掴まって当該台枠3を手押し移動させるための略逆U字形の手押しハンドル4が設けられている。また、図2は、歩行補助装置1の概略構造を示す側面図であって、同図においては、構造を分かり易くするため、台枠3の幅方向中央位置における垂直面に視点を置いた図として描いてある。
A substantially inverted U-shaped push handle 4 is provided at the front end of the
図2に示すように、台枠3は、その前方中央部に左右一対の柱状の支持部5を有していて、その下方部分には、第1のリンク部材6の一方の端部が枢軸7回りに回動自在に連結されている。また、支持部5には、枢軸7の鉛直上方に離間した枢軸8回りに第2のリンク部材9の一方の端部が回動自在に連結されている。
As shown in FIG. 2, the
第1のリンク部材6と第2のリンク部材9は、長さが等しく略同一形状であり、それぞれ左右一対の支持部5(図2では片方の支持部5のみ図示)間において、左右で軸線を一致して一対ずつ設けられた枢軸7と枢軸8によって両側から枢支されている。
The
また、図2では省略してあるが、これらのリンク部材6、9はそれぞれ、図1に示すように両端付近は左右に二股に分かれているが、長手方向中央部付近は連結部6A、9Aによって一体に連結された構造となっている。
Although not shown in FIG. 2, these
また、図2に示すように、第1のリンク部材6の他方の端部は、中継リンク部材10の下端部に対して枢軸11で回動自在に連結されているとともに、第2のリンク部材9の他方の端部は、この中継リンク部材10の上端部に対して枢軸12で回動自在に連結されている。
Further, as shown in FIG. 2, the other end of the
台枠3に設けられた支持部5、第1のリンク部材6、第2のリンク部材9、及び、中継リンク部材10は、支持部5を固定リンクとして鉛直面内で運動可能な第1の平行リンク機構PL1を構成している。
The support portion 5, the
また、中継リンク部材10の下端部には、第3のリンク部材13の一方の端部が前記枢軸11によって回動自在に連結されている。また、中継リンク部材10の上端部には、第4のリンク部材14の一方の端部が枢軸12によって回動自在に連結されている。
In addition, one end portion of the
さらに、第3のリンク部材13の他方の端部は、上端に使用者が跨るサドル15が固定されているサドルリンク部材16の下端部と、枢軸17で回動自在に連結されているとともに、第4のリンク部材14の他方の端部は、前記サドルリンク部材16に枢軸18で回動自在に連結されている。
Further, the other end portion of the
第3のリンク部材13と第4のリンク部材14は、長さが等しく略同一形状であり、中継リンク部材10、第3のリンク部材13、第4のリンク部材14、及び、サドルリンク部材16の4つのリンク部材は、鉛直面内で運動可能な第2の平行リンク機構PL2を構成している。
The
前述したように、第1の平行リンク機構PL1と第2の平行リンク機構PL2は、中継リンク部材10を共通のリンク部材として連結されているため、サドル15は、台枠3に対して常に一定の姿勢を保って、上下方向と前後方向を含む鉛直面内で並進移動が可能となっている。
As described above, since the first parallel link mechanism PL1 and the second parallel link mechanism PL2 are connected with the
本実施形態の歩行補助装置1においては、その使用者が図1に示すようにサドル15に載った状態で、サドル15の前後・上下位置に関係なく使用者の体重を補償するために、
これらの平行リンク機構PL1、PL2にはそれぞれ第1自重補償機構GC1と第2自重補償機構GC2が連結されている。
In the
A first self-weight compensation mechanism GC1 and a second self-weight compensation mechanism GC2 are connected to the parallel link mechanisms PL1 and PL2, respectively.
第1自重補償機構GC1は、図3に示すように、作動シリンダユニット19と自重補償シリンダユニット20、及び、両者を連結する屈曲自在な管路21から構成されている。 第1作動シリンダユニット19は、ロッド側端部近傍を枢軸7の鉛直上方に位置する枢軸8に回動自在に支持されているシリンダ本体19Aと、そのロッド側端部から進退自在に突出して先端部が第1のリンク部材6の長手方向途中位置に枢軸22で回動自在に連結されているピストンロッド19Bを備えている。
As shown in FIG. 3, the first self-weight compensation mechanism GC1 includes an
前記ピストンロッド19Bは、シリンダ本体19A内に嵌挿されている図示しないピストンと一体に連結されている。また、シリンダ本体19Aのロッド側ポートP1は、図1及び図2に示すように、台枠3の前端に固定されている自重補償シリンダユニット20(図3では、説明の都合上、台枠3と別に図示してある。)のシリンダ本体20Aのロッド側ポートP1と管路21で連結されている。
The
シリンダ本体20A内にはピストン20Bが嵌挿されており、これに一体に連結されたピストンロッド20Cが、シリンダ本体20Aのロッド側端部からその外部上方に進退自在に突出している。
A
前記ピストンロッド20Cの上端には鍔状のばね受部20Dが形成されていて、当該ピストンロッド20Cには、シリンダ本体20Aの上端面と前記ばね受部20Dとの間に圧縮コイルばねからなる自重補償マスタばね20Eが所定量圧縮変形された状態で組み込まれている。
A flange-shaped
作動シリンダユニット19のシリンダ本体19Aのロッド側の内部空間と自重補償シリンダユニット20のシリンダ本体20Aのロッド側の内部空間、ならびに、これらの間を連通している管路21内には作動流体として、油等の非圧縮性流体が満たされており、一方、シリンダ本体19のヘッド側の内部空間とシリンダ本体20Aのヘッド側の内部空間は、それぞれヘッド側ポート(図示せず)を通じて大気中に開放されている。
As a working fluid, an internal space on the rod side of the cylinder
ここで、作動シリンダユニット19のシリンダ本体19A内に嵌挿されている図示しないピストンのロッド側受圧面積をS1、自重補償シリンダユニット20のシリンダ本体20A内に嵌挿されているピストン20Bのロッド側受圧面積をS2とすると、作動シリンダユニット19のピストンロッド19Bの伸長方向の変位は、管路21を流れる油等の非圧縮性流体を介して自重補償シリンダユニット20のピストンロッド20CにそのS1/S2倍の収縮方向の変位として伝達される。
Here, the rod-side pressure receiving area of a piston (not shown) fitted in the
そこで、自重補償マスタばね20Eを、その自然長より枢軸8と枢軸22の中心位置間の距離LsのS1/S2倍の長さだけあらかじめ圧縮変形させて、シリンダ本体20Aの上端面と前記ばね受部20Dとの間に組み込んでおくことで、作動シリンダユニット19は、自重補償マスタばね20Eのばね定数をKとすると、k= (S1/S2)2 Kのばねと等価な自重補償ばね要素として、前記距離Lsに比例した反発力を発生させることができる。
Therefore, the self-weight compensating
図4は、図3に示す自重補償機構GC1の動作原理を説明する図であって、前記自重補償機構GC1は、図4において、連結体Cとこれを牽引付勢する自重補償ばね要素SPによって模式的に表現してある。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation principle of the self-weight compensation mechanism GC1 shown in FIG. 3, and the self-weight compensation mechanism GC1 is shown in FIG. 4 by the connecting body C and the self-weight compensation spring element SP that pulls and biases the connector C. It is schematically represented.
前記連結体Cは、その長手方向途中位置を支承部J1でA点回りに方向変換自在、且つスライド自在に案内支持されており、且つ一方の端部をB点に設けられたもう一つの支承部J2で第1のリンク部材の長手方向途中位置B点に設けられた支承部J2に回動自在に連結されている。 The connecting body C is supported by a support portion J1 so that its direction can be changed around the point A and slidably supported by the support portion J1, and one end portion is provided at the B point. The part J2 is rotatably connected to a support part J2 provided at a point B in the longitudinal direction of the first link member.
また、図4において、O点は、第1のリンク部材6の枢軸7の中心位置を表しており、角度θは、第1のリンク部材6の水平方向Xに対する傾斜角を表している。また、A点は、支持部5に対するシリンダ本体19Aの揺動支点となっている枢軸8の中心位置を表しており、O点から鉛直方向Y上方に距離hだけ離間している。さらに、B点は、ピストンロッド19B先端と第1のリンク部材6とを連結している枢軸22の中心位置であって、Lsは、A点とB点間の距離である。
In FIG. 4, the point O represents the center position of the
また、図4において、G点は、第1のリンク部材6の上端に枢軸11を介して作用する中継リンク10や第3のリンク部材13から受ける荷重(サドル15に着座した使用者の体重も含まれる。)と、第1のリンク部材6の自重を合わせた合計荷重Wが作用する仮想的な点であり、また、Lは、O点とG点間の距離である。
Further, in FIG. 4, point G indicates a load received from the
ここで、連結体C(本発明における第1の連結体)は、作動シリンダユニット19のピストンロッド19Bがその機能を兼ねており、また、支承部J1は、シリンダ本体19Aがその機能を兼ねている。さらに、支承部J2は、枢軸22がその機能を有している。
Here, in the connecting body C (first connecting body in the present invention), the
また、作動シリンダユニット19は、自然長より長さLsだけ圧縮変形されて前記連結体Cの他方の端部と支承部J1との間に組み込まれている、ばね定数kの自重補償ばね要素SPの機能を有している。
Further, the working
ここで、第1のリンク部材6に前記合計荷重Wによって作用するO点回りの負荷トルクτWは下記のようになる。
τW=WLcosθ (1)
Here, the load torque τ W around the point O acting on the
τ W = WL cos θ (1)
一方、前記自重補償ばね要素SPは、その自然長よりA点とB点間の距離LSに等しい距離だけ弾性変位されているため、そのばね定数をkとすると、連結体Cには自重補償ばね要素SPの復元力kLSが引っ張り力Tとして作用している。 On the other hand, the self-weight compensating spring element SP is elastically displaced by a distance equal to the distance L S between the point A and the point B due to its natural length. restoring force kL S of the spring element SP is acting as a tensile force T.
その結果、前記引っ張り力Tによって、第1のリンク部材6にはO点回りに次の(2)式で示す補償トルクτSが発生している。
τS=hTsinφ=hkLSsinφ (2)
As a result, due to the pulling force T, the
τ S = hTsinφ = hkL S sinφ (2)
また、図4から明らかなように、φとθとの間にはO点とB点間の距離をpとすると、下記の関係が成立する。
LSsinφ=pcosθ (3)
そこで、前記(2)と(3)の式からφを消去すると、
τS=kphcosθ (4)
As is clear from FIG. 4, the following relationship is established between φ and θ, where the distance between point O and point B is p.
L S sinφ = pcosθ (3)
Therefore, if φ is eliminated from the equations (2) and (3),
τ S = kph cos θ (4)
ここで、補償トルクτSは負荷トルクτWと向きが反対であり、(1)式と(4)式の関係から、ばね定数kを(5)式のように選択すれば、第1のリンク部材6の角度θに関係なく、第1のリンク部材6に作用するO点回りに作用するトルクを0とする荷重補償が可能となる。
k=WL/ph (5)
Here, the direction of the compensation torque τ S is opposite to that of the load torque τ W. From the relationship between the equations (1) and (4), if the spring constant k is selected as in the equation (5), the first Regardless of the angle θ of the
k = WL / ph (5)
ここで、(5)式から明らかなように、pやhを変化させることによって、様々な大きさの荷重Wに対応させることができる。図5及び図6は、それぞれ上式のpの値を変化させる調整機構を例示したもので、図5に示すものは、図4におけるB点の位置をリンク部材の長手方向に形成した長孔LHに沿って移動可能とし、ターンバックルTBによって位置調整を行えるようにしたものである。また、図6に示すものは、B点の位置をリンク部材の長手方向に沿って設けた複数の孔Hに差し替えることによって、段階的な位置調整を可能としたものである。 Here, as apparent from the equation (5), it is possible to deal with loads W of various magnitudes by changing p and h. 5 and 6 each illustrate an adjustment mechanism that changes the value of p in the above equation. FIG. 5 shows an elongated hole in which the position of point B in FIG. 4 is formed in the longitudinal direction of the link member. It can be moved along the LH, and the position can be adjusted by the turnbuckle TB. In addition, what is shown in FIG. 6 enables stepwise position adjustment by replacing the position of point B with a plurality of holes H provided along the longitudinal direction of the link member.
また、第2自重補償機構GC2は、前述した第1自重補償機構GC1と同じ構造であり、図1もしくは図2に示す作動シリンダユニット23と、自重補償シリンダユニット24、及び、両者を連結する屈曲自在な管路25から構成されている。
The second self-weight compensation mechanism GC2 has the same structure as the first self-weight compensation mechanism GC1 described above, and the working
図2に示すように、作動シリンダユニット23は、ロッド側端部近傍を枢軸18の鉛直下方に位置する枢軸17に回動自在に支持されているシリンダ本体23Aと、そのロッド側端部から進退自在に突出して先端部が第4のリンク部材14の長手方向途中位置に枢軸26で回動自在に連結されているピストンロッド23Bを備えている。
As shown in FIG. 2, the working
前記ピストンロッド23Bは、本発明における第2の連結体としての機能を兼ねており、中継リンク部材10に枢軸12で連結されている第4のリンク部材14に対して、この枢軸12回りに、図2において時計方向の補償トルクを作用させて、第3のリンク部材13、サドルリンク16、着座した使用者の体重を含めたサドル15等の重量や、第4のリンク部材14の自重を合わせた荷重によって同枢軸12回りに生じる負荷トルクを補償する。
The
本実施形態の歩行補助装置1においては、使用者は、起立姿勢に近い姿勢でサドル15に跨って体重を支えられた状態で手押しハンドル4につかまり、足を床面ないし路面に着地させて動かすことにより、台枠3とともに容易に移動することができる。
In the walking assist
なお、第1自重補償機構GC1及び第2自重補償機構GC2からサドル15に作用する上向きの補償力は、サドル15に跨ったときに、足が床面や路面から浮き上がって歩行動作に支障が生じない程度に、使用者の体重よりやや小さめに設定しておく。
The upward compensation force acting on the
使用者が膝を屈伸すると、サドル15は一定の補償力で使用者を支えつつ使用者の動きに追従するため、使用者は、起立姿勢で膝を屈伸して行う作業等も膝に負担をかけずに容易に行うことができる。
When the user bends and stretches the knee, the
なお、サドル15に体重をかけていない状態では、自重補償装置GC1、GC2が機能していると、サドル15が補償力で上昇してしまうため、使用者の乗り降りを容易にするために、サドル15を下降させた位置で保持しておく固定手段を設けておくことが望ましい。
In the state where the weight is not applied to the
前記固定手段は、機械的な係止機構で実現可能であるが、本実施形態のものにおいては、管路21と管路25の途中に開閉弁を組込んでこれらの中を通過する作動流体を遮断することで、前記固定手段を簡単に実現することができる。また、これらの管路21、25の途中に絞り要素を組み込むことによって、サドル15の急激な跳ね上がりを防ぐことができる。
The fixing means can be realized by a mechanical locking mechanism. However, in the present embodiment, a working fluid that incorporates an open / close valve in the middle of the
次に、図7は、本発明に係る自重補償型歩行補助装置の別の実施形態を示す斜視図、図8はその概略構造を示す側面図であって、本実施形態の歩行補助装置1Aは、前述した歩行補助装置1から手押しハンドル4を省くとともに、サドル15に使用者の腰部を固定するための固定ベルト27を付設し、さらに、台枠3の前後の向きを逆にしたものである。なお、その他の部分については、前述した歩行補助装置1と同一の構造である。
Next, FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the self-weight-compensated walking assist device according to the present invention, FIG. 8 is a side view showing a schematic structure thereof, and the walking assist
本実施形態のものにおいては、使用者の腰部が固定ベルト7でサドル15に確実に固定されるので、両手を自由に使うことができ、サドルに跨った状態で様々な作業を安全且つ容易に行うことができる。
In the present embodiment, the user's waist is securely fixed to the
また、本実施形態のものにおいては、前述した歩行補助装置1のように手押しハンドル4を有していないため、使用者が歩行移動する場合には、使用者の動きに合わせて介助者が台枠3を押して移動させるか、あるいは、使用者自身が腰に固定されたサドル15を介して台枠3を牽引移動させる。
Further, in the present embodiment, since the walking assist
なお、サドル15は、第2の平行リンク機構PL2と第1の平行リンク機構PL1を介して台枠3に連結されており、台枠3に対しては、上下方向と前後方向の2方向に自由に移動できるので、使用者自身で台枠3を牽引移動させる際には、これらの平行リンク機構の何れか一方を無可動にするためのリンク固定手段を設ける必要がある。
The
前記リンク固定手段は、機械的な係止機構によって実現することもできるが、先述したように、サドル15を下降位置で保持しておくための固定手段として管路21と管路25中に開閉弁を組み込んだ場合には、これらの一方の開閉弁をリンク固定手段に兼用し、これを遮断することにより簡単に実現することができる。
The link fixing means can be realized by a mechanical locking mechanism. However, as described above, the link fixing means is opened and closed in the
また、図7に示すように、本実施形態の歩行補助装置1Aにおいては、台枠3を前述した歩行補助装置1とは前後の向きを反対にして用いているため、使用者の足下前方が開放されており、歩行動作だけではなく、例えば、書棚に対して本を出し入れするような、作業を、歩行補助装置1Aに載った状態で容易に行うことができる。
Further, as shown in FIG. 7, in the walking assist
次に、図9は、本発明に係る自重補償型歩行補助装置のさらに別の実施形態における概略構造を示す側面図であって、同図に示す歩行補助装置1Bは、連結ロッド28(連結体)、スライダ29(支承部)、及び、圧縮コイルばね30(自重補償ばね要素)から構成される第1自重補償機構GC1と、連結ロッド31(連結体)、スライダ32(支承部)、及び、圧縮コイルばね33(自重補償ばね要素)から構成される第2自重補償機構GC2とを備えている。なお、他の部分の構造や使用方法については、前述した歩行補助装置1Aと同様である。
Next, FIG. 9 is a side view showing a schematic structure in still another embodiment of the self-weight-compensated walking assist device according to the present invention, and the walking assist
連結ロッド28は、その長手方向途中位置が、支持部材5に対して枢軸8で回動自在に連結されているスライダ29によってスライド自在に案内支持されている。また、前記連結ロッド28の一方の端部は、第1のリンク部材6に枢軸22で回動自在に連結されている。
The connecting
また、スライダ29の反対側に突出している他方の端部には、鍔状のばね受部28Aが形成されていて、このばね受部28Aとスライダ29との間には、圧縮コイルばね30が自然長より枢軸8と枢軸22間の距離に略等しい長さだけ予め弾性変位させた状態で組み込まれている。ここで、前記圧縮コイルばね30のばね定数をkとしたとき、kの値は、前述した(5)式に基づいて決定される。
A flange-shaped
また、連結ロッド31は、その長手方向途中位置が、サドルリンク16に対して枢軸17で回動自在に連結されているスライダ32によってスライド自在に案内支持されている。前記連結ロッド31の一方の端部は、第4のリンク部材14に枢軸26で回動自在に連結されている。
Further, the connecting
また、スライダ32の反対側に突出している他方の端部には、鍔状のばね受部31Aが形成されていて、このばね受部31Aとスライダ32との間には、圧縮コイルばね33が自然長より枢軸17と枢軸26間の距離に略等しい長さだけ予め弾性変位させた状態で組み込まれている。
A flange-shaped
なお、以上に説明したそれぞれの実施形態における歩行補助装置1、1A、1Bにおいては、第1のリンク部材6と第3のリンク部材13、ならびに、第2のリンク部材9と第4のリンク部材14をそれぞれ共通の枢軸11と枢軸12で中継リンク部材10に連結しているが、中継リンク部材10を共通にして第1の平行リンク機構PL1と第2の平行リンク機構PL2が構成されていればよく、これらのリンク部材はすべて個別の枢軸で中継リンク部材10に連結するようにしてもよい。
Note that, in the walking assist
また、前述した各実施形態の歩行補助装置1、1A、1Bにおいては、ピストンロッド19Bまたは連結ロッド28の先端部を第1のリンク部材6と枢軸22で連結し、シリンダ本体19Aまたはスライダ29を枢軸8で支持部5に連結しているが、支持部5を上方に延長して、ピストンロッド19Bまたは連結ロッド28の先端部を第2のリンク部材9に回動自在に枢軸で連結し、シリンダ本体19Aまたはスライダ29を枢軸8の鉛直上方に離間した位置で支持部5に枢軸で回動自在に連結してもよい。
Further, in the walking assist
同様に、前述した各実施形態のものにおいては、ピストンロッド23Bまたは連結ロッド31の先端部を第4のリンク部材14と枢軸26で連結し、シリンダ本体23Aまたはスライダ32を枢軸17でサドルリンク16に連結しているが、サドルリンク16を下方に延長して、ピストンロッド23Bまたは連結ロッド31の先端部を第3のリンク部材に枢軸で回動自在に連結し、シリンダ本体23Aまたはスライダ32を枢軸17の鉛直下方に離間した位置でサドルリンク16に枢軸で回動自在に連結してもよい。
Similarly, in each of the above-described embodiments, the tip of the
さらに、向きを反対にして、ピストンロッド19Bや連結ロッド28の先端部を支持部5側に枢軸で連結し、シリンダ本体19Aやスライダ29を第1のリンク部材6側に枢軸で連結したり、ピストンロッド23Bまたは連結ロッド31の先端部をサドルリンク16側に枢軸で連結し、シリンダ本体23Aまたはスライダ32を第4のリンク部材側に枢軸で連結するようにしてもよい。
Furthermore, the direction is reversed, the tip of the
次に、図10は、本発明に係る自重補償型歩行補助装置のさらに別の実施形態における概略構造を示す側面図であって、同図に示す歩行補助装置1Cは、台枠3上に設けられた支持部5Aに、同一長さの第1のリンク部材6Aと第2のリンク部材9Aがそれぞれ、一方の端部を鉛直面内で回動自在に枢軸7Aと枢軸8Aで連結されている。
Next, FIG. 10 is a side view showing a schematic structure in yet another embodiment of the self-compensation type walking assist device according to the present invention, and the walking assist device 1C shown in FIG. 10 is provided on the
枢軸8Aは枢軸7Aより後側上方に設けられており、また、第1のリンク部材6Aと第2のリンク部材9Aのそれぞれの他方の端部は、略2等辺3角形を横にした形状の中継リンク部材10Aに、枢軸11Aと枢軸34で回動自在に連結されている。
The
ここで、第2のリンク部材9Aは、第1のリンク部材6Aの上方に平行に配置されていて、台枠3に設けられた支持部5A、第1のリンク部材6A、第2のリンク部材9A、及び、中継リンク部材10Aは、支持部5Aを固定リンクとして鉛直面内で運動可能な第1の平行リンク機構PL1を構成している。
Here, the
中継リンク部材10Aの枢軸34には、第2のリンク部材9Aの他方の端部と同軸に、第3のリンク部材13Aの一方の端部が鉛直面内で回動自在に連結されている。また、中継リンク部材10Aの枢軸12Aには、第4のリンク部材14Aの一方の端部が鉛直面内で回動自在に連結されている。
One end of the
また、第3のリンク部材13Aと第4のリンク部材14Aの他方の端部はそれぞれ、上端にサドル15が固定されたサドルリンク16Aに枢軸部17Aと枢軸部18Aで回動自在に連結されている。
Further, the other end portions of the
ここで、第4のリンク部材14Aは、第3のリンク部材13Aの上方に平行に配置されていて、中継リンク10A、第3のリンク部材13A、第4のリンク部材14A、及び、サドルリンク部材16Aは、中継リンク10Aに対して鉛直面内で運動可能な第2の平行リンク機構PL2を構成している。
Here, the
中継リンク10Aに支持されている枢軸11Aには、第1のリンク部材6Aと一体に回動するように、第1の歯車部材としての第1のセクタ歯車35が組み込まれ、また、枢軸12Aには、第4のリンク部材14Aと一体に回動し、且つ第1のセクタ歯車35と噛み合う第2の歯車部材としての第2のセクタ歯車36が組み込まれている。
A
第1のセクタ歯車35と第2のセクタ歯車36は、同一ピッチ円径を有しており、第1のリンク部材6A及び第2のリンク部材9Aの水平方向に対する傾斜角と、第3のリンク部材13A及び第4のリンク部材の水平方向に対する傾斜角とは常に等しい角度θで連動するようにしてある。
The
また、本実施形態の歩行補助装置1Cには、連結ロッド37、スライダ38、及び、圧縮コイルばね40からなる、前述した歩行補助装置1Bにおいて用いられている第1自重補償機構GC1や第2自重補償機構GC2と同一構造の自重補償機構GCが組み込まれている。
Further, the walking assist device 1C of the present embodiment includes the first weight compensation mechanism GC1 and the second weight that are used in the walking assist
連結ロッド37は、その長手方向途中位置が、支持部材5Aに対して枢軸38で回動自在に連結されているスライダ39によってスライド自在に案内支持されている。また、前記連結ロッド37の一方の端部は、第2のリンク部材9Aに枢軸22Aで回動自在に連結されており、また、スライダ39の反対側に突出している他方の端部のばね受部37Aと、スライダ29との間には、圧縮コイルばね40が自然長より枢軸38と枢軸22A間の距離に略等しい長さだけ予め弾性変位させた状態で組み込まれている。
The connecting
この実施形態の歩行補助装置1Cにおいては、第4のリンク部材14Aに枢軸部12A回りに作用する負荷トルクτw2は、第2のセクタ歯車36と第1のセクタ歯車35を介して、第1のリンク部材6Aの枢軸部7A回りの負荷トルクとして伝達され、さらに、中継リンク10Aを介して第2のリンク部材9Aの枢軸部8A回りの負荷トルクとして伝達される。
In the walking assist
一方、第2のリンク部材9Aには,前記負荷トルクτw2とは別に、第1のリンク部材6A、第2のリンク部材9A、中継リンク部材10A等の自重や、中継リンク部材10Aを介して、サドル15に跨った使用者の体重や、サドル15、サドルリンク部材16A、第3のリンク部材13A、第4のリンク部材14A等の自重による負荷トルクτw1が作用する。
On the other hand, in addition to the load torque τw2, the
ここで、第3のリンク部材13Aと第4のリンク部材14Aの水平方向に対する傾斜角と、第1のリンク部材6Aと第2のリンク部材14Aの水平方向に対する傾斜角が等しい角度θで変化すると、負荷トルクτw2は負荷トルクτw1と同様にcosθで変化する。
Here, when the inclination angle with respect to the horizontal direction of the
一方、自重補償ばね要素としての圧縮コイルばね40から第3のリンク部材9Aに作用する補償トルクτsは、先に述べた(4)式で与えられるようにcosθで変化するため、圧縮コイルばね40に、これらの負荷トルクτw1、τw2を合わせた負荷トルクに見合った補償トルクτsが得られるばね定数のものを使用することによって、一つの自重補償機構GCのみで、使用者の体重や使用者を保持するサドル15や各リンク部材の重量を、θの値に関係なく補償することができる。
On the other hand, the compensation torque τs acting on the
本実施形態の歩行補助装置1Cの使用に際しては、前述した歩行補助装置1Aや歩行補助装置1Bと同様に、サドル15に設けた固定ベルト27に腰部を固定して、使用者の歩行動作とともに台枠3を追従移動させることができるが、これに代えて、前述した図1及び図2に示す歩行補助装置1のように台枠3の前端部に手押しハンドルを設け、これを手で保持して手押し移動させるようにしてもよい。
When using the walking assist device 1C according to the present embodiment, the waist is fixed to the fixing
また、本実施形態の歩行補助装置1Cにおいては、第3のリンク部材13Aと第4のリンク部材14Aの長さを第1のリンク部材6Aと第2のリンク部材9Aの長さと等しく設定し、また、サドル15や自重補償機構GCが干渉しないように台枠3の幅方向に位置をずらして配置することにより、サドル15を直線的に上下変位させることができる。
Further, in the walking assist device 1C of the present embodiment, the lengths of the
本発明の自重補償型歩行補助装置は、事故による怪我や病気、高齢等のために、自力では歩行が困難な者の歩行を補助する装置として利用することができるとともに、歩行障害のリハビリテーションを行うための装置として利用することができる。 The self-weight-compensated walking assist device of the present invention can be used as a device for assisting walking of persons who are difficult to walk on their own due to injury, illness, old age, etc. due to accidents, and performs rehabilitation for walking disorders It can be used as a device for
1、1A、1B、1C 自重補償型歩行補助装置
2 キャスタ車輪
3 台枠
4 手押しハンドル
5、5A 支持部
6、6A 第1のリンク部材
7、7A 枢軸
8、8A 枢軸
9、9A 第2のリンク部材
10、10A 中継リンク部材
11、11A 枢軸
12、12A 枢軸
13、13A 第3のリンク部材
14、14A 第4のリンク部材
15 サドル
16、16A サドルリンク部材
17、17A 枢軸
18、18A 枢軸
19 作動シリンダユニット(自重補償ばね要素)
19A シリンダ本体(支承部)
19B ピストンロッド(連結体)
20 自重補償シリンダユニット
20A シリンダ本体
20B ピストン
20C ピストンロッド
20D ばね受部
20E 自重補償マスタばね
21 管路
22、22A 枢軸(支承部)
23 作動シリンダユニット(自重補償ばね要素)
23A シリンダ本体(支承部)
23B ピストンロッド(連結体)
24 自重補償シリンダユニット
25 管路
26 枢軸(支承部)
27 固定ベルト
28 連結ロッド(連結体)
28A ばね受部
29 スライダ(支承部)
30 圧縮コイルばね(自重補償ばね要素)
31 連結ロッド(連結体)
31A ばね受部
32 スライダ(支承部)
33 圧縮コイルバネ(自重補償ばね要素)
34 枢軸
35 第1のセクタ歯車(第1の歯車部材)
36 第2のセクタ歯車(第2の歯車部材)
37 連結ロッド(連結体)
38 枢軸
39 スライダ(支承部)
40 圧縮コイルばね(自重補償ばね要素)
PL1 第1の平行リンク機構
PL2 第2の平行リンク機構
GC1 第1の自重補償機構
GC2 第2の自重補償機構
C 連結体
SP 自重補償ばね要素
J1、J2 支承部
LH 長孔
TB ターンバックル
H 孔
1, 1A, 1B, 1C Self-compensation type walking
19A Cylinder body (supporting part)
19B Piston rod (connector)
20 Self-weight
23 Actuating cylinder unit (self-weight compensation spring element)
23A Cylinder body (support)
23B Piston rod (connector)
24 Self-weight
27
28A
30 Compression coil spring (self-weight compensation spring element)
31 Connecting rod (Connected body)
31A
33 Compression coil spring (self-weight compensation spring element)
34
36 Second sector gear (second gear member)
37 Connecting rod (connecting body)
38
40 Compression coil spring (self-weight compensation spring element)
PL1 1st parallel link mechanism PL2 2nd parallel link mechanism GC1 1st self-weight compensation mechanism GC2 2nd self-weight compensation mechanism C coupling body SP self-weight compensation spring element J1, J2 support part LH long hole TB turnbuckle H hole
Claims (7)
前記台枠に設けられた支持部に、一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第1のリンク部材と、
第1のリンク部材の上方に平行に配置され、前記支持部に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第2のリンク部材と、
第1のリンク部材の他方の端部と第2のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、台枠に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられた中継リンク部材と、
前記中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第3のリンク部材と、
第3のリンク部材の上方に平行に配置され、当該中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第4のリンク部材と、
第3のリンク部材の他方の端部と第4のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、前記中継リンク部材に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられ、上端にサドルが固定されたサドルリンク部材と、
前記支持部と第1のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第1のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間、もしくは、当該支持部と第2のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第2のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間に掛け渡され、一方の端部がこれらの支承部の一方に回動自在に連結されているとともに、長手方向途中位置が他方の支承部に方向変換自在且つスライド自在に案内支持されている第1の連結体と、
自然長から第1の支承部と第2の支承部間の距離に略等しい長さだけ弾性変位した状態で、第1連結体の他方の端部と、当該連結体端部のスライド方向に対する定位置との間に設けられ、その弾性復元力によって第1連結体を牽引付勢する第1の自重補償ばね要素と、
前記サドルリンク部材と第4のリンク部材との枢着位置から鉛直下方に離間して設けられた第3の支承部と、第4のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第4の支承部との間、もしくは、当該サドルリンク部材と第3のリンク部材との枢着位置から鉛直下方に離間して設けられた第3の支承部と、第3のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第4の支承部との間に掛け渡され、一方の端部がこれらの支承部の一方に回動自在に連結されているとともに、長手方向途中位置が他方の支承部に方向変換自在且つスライド自在に案内支持されている第2の連結体と、
自然長から第3の支承部と第4の支承部間の距離に略等しい長さだけ弾性変位した状態で、第2の連結体の他方の端部と、当該連結体端部のスライド方向に対する定位置との間に設けられ、その弾性復元力によって第2の連結体を牽引付勢する第2の自重補償ばね要素とを備えたことを特徴とする自重補償型歩行補助装置。 A frame having a plurality of caster wheels and movable in a desired direction by the caster wheels;
A first link member having one end pivotally mounted in a vertical plane on the support provided on the frame;
A second link member disposed in parallel above the first link member and having one end pivotally attached to the support portion in a vertical plane;
A relay link pivotally attached to the other end of the first link member and the other end of the second link member so as to be able to translate in a vertical plane with respect to the frame. Members,
A third link member having one end pivotably attached to the relay link member in a vertical plane;
A fourth link member arranged in parallel above the third link member and having one end pivotally attached to the relay link member in a vertical plane;
Pivotally attached to the other end of the third link member and the other end of the fourth link member, respectively, and provided so as to be able to translate in a vertical plane with respect to the relay link member; A saddle link member with a saddle fixed to the upper end;
A first support portion provided vertically apart from a pivot position between the support portion and the first link member, and a second support portion provided at a midway position in the longitudinal direction of the first link member. Or the first support portion provided vertically apart from the pivot position between the support portion and the second link member and the middle position in the longitudinal direction of the second link member. And one end portion is rotatably connected to one of these support portions, and the middle position in the longitudinal direction is freely changeable to the other support portion, and A first coupling body that is slidably guided and supported;
In a state where it is elastically displaced from the natural length by a length substantially equal to the distance between the first support part and the second support part, the other end of the first connected body and the end of the connected body with respect to the sliding direction are fixed. A first self-weight compensating spring element that is provided between the position and that pulls and biases the first coupling body by its elastic restoring force;
A third support portion provided vertically downward from the pivot position of the saddle link member and the fourth link member, and a fourth support provided at a midway position in the longitudinal direction of the fourth link member. Or a third support portion provided vertically downward from the pivot attachment position of the saddle link member and the third link member, and a position in the longitudinal direction of the third link member. It spans between the 4th support part provided, and while one end part is connected to one of these support parts so that rotation is possible, a halfway position in the longitudinal direction changes direction to the other support part. A second connecting body supported and slidably and freely slidable;
In a state where it is elastically displaced from the natural length by a length substantially equal to the distance between the third support portion and the fourth support portion, the other end portion of the second connecting body and the sliding direction of the end portion of the connecting body A self-weight-compensated walking assist device comprising a second self-weight-compensating spring element that is provided between the fixed position and that pulls and biases the second coupling body by its elastic restoring force.
前記台枠に設けられた支持部に、一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第1のリンク部材と、
第1のリンク部材の上方に平行に配置され、前記支持部に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第2のリンク部材と、
第1のリンク部材の他方の端部と第2のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、台枠に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられた中継リンク部材と、
前記中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第3のリンク部材と、
第3のリンク部材の上方に平行に配置され、当該中継リンク部材に一方の端部が鉛直面内で回動自在に枢着された第4のリンク部材と、
第3のリンク部材の他方の端部と第4のリンク部材の他方の端部にそれぞれ回動自在に枢着されて、前記中継リンク部材に対して鉛直面内で並進運動可能に設けられ、上端にサドルが固定されたサドルリンク部材と、
前記中継リンク部材と第1のリンク部材との枢軸に第1のリンク部材と一体に回動するように組み込まれた第1の歯車部材と、
前記中継リンク部材と第4のリンク部材との枢軸に第4のリンク部材と一体に回動するとともに、第1の歯車部材と噛み合い、第1のリンク部材及び第2のリンク部材の水平方向に対する傾斜角と、第3のリンク部材及び第4のリンク部材の水平方向に対する傾斜角とを常に等しくなるように連動させる第2の歯車部材と、
前記支持部と第1のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第1のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間、もしくは、当該支持部と第2のリンク部材との枢着位置から鉛直上方に離間して設けられた第1の支承部と、第2のリンク部材の長手方向途中位置に設けられた第2の支承部との間に掛け渡され、一方の端部がこれらの支承部の一方に回動自在に連結されているとともに、長手方向途中位置が他方の支承部に方向変換自在且つスライド自在に案内支持されている連結体と、
自然長から第1の支承部と第2の支承部間の距離に略等しい長さだけ弾性変位した状態で、前記連結体の他方の端部と、当該連結体端部のスライド方向に対する定位置との間に設けられ、その弾性復元力によって前記連結体を牽引付勢する自重補償ばね要素とを備えたことを特徴とする自重補償型歩行補助装置。 A frame having a plurality of caster wheels and movable in a desired direction by the caster wheels;
A first link member having one end pivotally mounted in a vertical plane on the support provided on the frame;
A second link member disposed in parallel above the first link member and having one end pivotally attached to the support portion in a vertical plane;
A relay link pivotally attached to the other end of the first link member and the other end of the second link member so as to be able to translate in a vertical plane with respect to the frame. Members,
A third link member having one end pivotably attached to the relay link member in a vertical plane;
A fourth link member arranged in parallel above the third link member and having one end pivotally attached to the relay link member in a vertical plane;
Pivotally attached to the other end of the third link member and the other end of the fourth link member, respectively, and provided so as to be able to translate in a vertical plane with respect to the relay link member; A saddle link member with a saddle fixed to the upper end;
A first gear member incorporated so as to rotate integrally with the first link member on the pivot of the relay link member and the first link member;
The pivot link between the relay link member and the fourth link member rotates integrally with the fourth link member, meshes with the first gear member, and the horizontal direction of the first link member and the second link member. A second gear member that interlocks the inclination angle with the inclination angle of the third link member and the fourth link member with respect to the horizontal direction to be always equal;
A first support portion provided vertically apart from a pivot position between the support portion and the first link member, and a second support portion provided at a midway position in the longitudinal direction of the first link member. Or the first support portion provided vertically apart from the pivot position between the support portion and the second link member and the middle position in the longitudinal direction of the second link member. And one end portion is rotatably connected to one of these support portions, and the middle position in the longitudinal direction is freely changeable to the other support portion, and A linking body that is slidably guided and supported;
The other end of the connecting body and a fixed position with respect to the sliding direction of the connecting body end in a state where it is elastically displaced from the natural length by a length substantially equal to the distance between the first support and the second support. And a self-weight compensating spring element that pulls and biases the connected body by its elastic restoring force.
前記作動シリンダユニットは、そのシリンダ本体が一方の支承部を兼ねているとともに、そのピストンロッドが連結体を兼ねていることを特徴とする請求項1又は2に記載の自重補償型歩行装置。 The self-weight compensating spring element has a cylinder main body connected with a cylinder body of a self-weight compensating cylinder unit having a piston rod connected to the self-weight compensating master spring, and an elastic restoring force of the self-weight compensating master spring is the tube. Composed of a working cylinder unit having a piston rod transmitted via a working fluid passing through the path,
3. The self-weight compensated walking device according to claim 1, wherein the cylinder body of the operating cylinder unit also serves as one support portion and the piston rod also serves as a coupling body. 4.
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