DE102016104200A1 - TILTING DEVICE, SUPPORTING DEVICE, CONVEYOR, MANIPULATOR AND ABILITY SUPPORT DEVICE - Google Patents

TILTING DEVICE, SUPPORTING DEVICE, CONVEYOR, MANIPULATOR AND ABILITY SUPPORT DEVICE Download PDF

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Abstract

Eine Schwenkgelenkvorrichtung hat ein Antriebswellenelement (6), einen ersten Ausgabeabschnitt (13), der um eine Antriebsachse schwenkt, die als eine Achse des Antriebswellenelements (6) dient; einen elastischen Körper, der ein vorspannendes Drehmoment erzeugt, das einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Ausgabeabschnitts (13) ist; einen Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit, der die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) verändert; einen ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst, und einen Steuerungsabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit gemäß dem durch den ersten Winkelerfassungsabschnitt erfassten ersten Schwenkwinkel steuert, um die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) einzustellen.A pivotal joint device has a drive shaft member (6), a first output portion (13) which pivots about a drive axis serving as an axis of the drive shaft member (6); an elastic body that generates a biasing torque corresponding to a first pivot angle that is a pivot angle of the first output section (13); a variable-stiffness portion that changes the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first output portion (13); a first angle detection section that detects the first pivot angle, and a control section that controls the variable apparent stiffness section according to the first pivot angle detected by the first angle detection section to adjust the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first output section (13).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkgelenkvorrichtung, eine Gehunterstützungsvorrichtung, eine Fördervorrichtung und einen Manipulator, die jeweils eine zyklische Schwenkbewegung durchführen und ein Gelenk mit einer veränderlichen Steifigkeit aufweisen. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung, die einen Anwender beim Gehen oder Laufen unterstützt.The invention relates to a pivoting joint device, a walking support device, a conveying device and a manipulator, each of which perform a cyclic pivoting movement and having a joint with a variable rigidity. In addition, the invention relates to a gait assistance device that assists a user in walking or running.

2. Beschreibung der zugehörigen Technologie2. Description of the associated technology

Als ein Beispiel einer Vorrichtung, die ein Gelenk steuert, das eine zyklische Schwenkbewegung durchführt, offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-344304 ( JP 2004-344304 A ) eine Gehunterstützungsvorrichtung, die auf die untere Gliedmaße (die von dem Hüftgelenk zu dem Fuß reicht) eines Anwenders eine Unterstützungskraft aufbringt. Die Gehunterstützungsvorrichtung hat eine Bauchabschnittsmontur, die so angebracht ist, dass sie um den Bauchabschnitt eines Anwenders gewunden ist, eine Verbindungsstange, die sich von der Querseite des Hüftgelenks zu der Querseite des Kniegelenks des Anwenders erstreckt, eine Unterschenkelabschnittmontur, die sich von der Querseite des Kniegelenks zu der Wade des Anwenders erstreckt, ein Hüftgelenkstellglied, das an der Verbindungsstange an einer Stelle an der Querseite des Hüftgelenks angebracht ist, und ein Kniegelenkstellglied, das an der Verbindungsstange an einer Stelle an der Querseite des Kniegelenks angebracht ist. Das Hüftgelenkstellglied ist an dem Verbindungsabschnitt der Bauchabschnittmontur angebracht. Das Hüftgelenkstellglied an der Querseite des Hüftgelenks schwenkt die Verbindungsstange in einer Vorne-Hinten-Richtung um das Hüftgelenk relativ zu der Bauchabschnittmontur. Außerdem schwenkt das Kniegelenkstellglied an der Querseite des Kniegelenks die Unterschenkelabschnittmontur in der Vorne-Hinten-Richtung um das Kniegelenk relativ zu der Verbindungsstange. Das Hüftgelenkstellglied und das Kniegelenkstellglied sind Elektromotoren und von einer an der Bauchabschnittmontur angebrachten Batterie wird Leistung zu den Elektromotoren zugeführt.As an example of a device that controls a joint that performs a cyclic pivoting motion, US 5,748,988 discloses Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2004-344304 ( JP 2004-344304 A ) a walking assistance device that applies an assisting force to the lower limb (which extends from the hip joint to the foot) of a user. The walking assist apparatus has a stomach section mounted so as to be wound around the abdomen portion of a user, a connecting rod extending from the lateral side of the hip joint to the lateral side of the user's knee joint, a lower leg section mount extending from the lateral side of the knee joint to the calf of the user, a hip joint actuator attached to the connecting rod at a position on the lateral side of the hip joint, and a knee joint actuator attached to the connecting rod at a position on the lateral side of the knee joint. The hip joint actuator is attached to the connecting portion of the abdominal portion fitting. The hip joint actuator on the lateral side of the hip joint pivots the connecting rod in a front-to-rear direction about the hip joint relative to the abdominal section fitting. In addition, the knee joint actuator on the transverse side of the knee joint pivots the lower leg section fitting in the front-rear direction around the knee joint relative to the connecting rod. The hip joint actuator and the knee joint actuator are electric motors, and power is supplied to the electric motors from a battery attached to the abdominal section fitting.

Außerdem offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-125388 ( JP 2012-125388 A ) eine Gehrehabilitationsvorrichtung, die die Schwenkbewegung des Unterschenkels (der von dem Knie bis zu dem Knöchel reicht) eines Anwenders unterstützt. Die Gehrehabilitationsvorrichtung hat eine Steuereinrichtung, die um den Bauch eines Anwenders herum angeordnet ist, eine Oberschenkelverbindung, die sich von der Querseite des Hüftgelenks zu der Querseite des Kniegelenks des Anwenders erstreckt, Unterschenkelverbindungen, die sich von beiden Querseiten des Kniegelenks zu dem Knöchelgelenk des Anwenders erstrecken, einen an der Querseite des Kniegelenks angeordneten Motor, und Fußverbindungen, die sich von dem Knöchelgelenk zu der Sohle des Anwenders erstrecken. Der Motor ist an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Oberschenkelverbindung und den Unterschenkelverbindungen und an der Querseite des Kniegelenks angebracht. Der Motor an der Querseite des Kniegelenks verschwenkt die Unterschenkelverbindungen in der Vorne-Hinten-Richtung um das Kniegelenk relativ zu der Oberschenkelverbindung. Von einer in der Steuereinrichtung enthaltenen Batterie wird Leistung zu dem Motor zugeführt.In addition, the disclosed Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-125388 ( JP 2012-125388 A ) A gait rehabilitation device that assists pivotal movement of the lower leg (ranging from the knee to the ankle) of a user. The gait rehabilitation apparatus has control means disposed about a user's abdomen, a femoral connection extending from the lateral side of the hip joint to the lateral side of the user's knee joint, lower leg connections extending from both lateral sides of the knee joint to the ankle joint of the user , a motor disposed on the lateral side of the knee joint, and foot links extending from the ankle joint to the sole of the user. The motor is attached to the connecting portion between the thigh link and the lower leg links and to the lateral side of the knee joint. The motor on the lateral side of the knee joint pivots the lower leg connections in the front-rear direction about the knee joint relative to the thigh connection. Power is supplied to the motor from a battery included in the controller.

Außerdem offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-236741 ( JP 2013-236741 A ) eine Ein-Bein-Gehunterstützungsmaschine, die an einem beschwerdebehafteten Bein eines Anwenders, der ein Bein in einem guten Zustand und das andere Bein mit Beschwerden hat, angebracht ist, um die Schwenkbewegung des beschwerdebehafteten Beins zu unterstützen. Die Ein-Bein-Gehunterstützungsmaschine hat einen Bauchanbringabschnitt, der an der Querseite des Bauchs eines Anwenders angeordnet ist, einen Oberschenkelverbindungsabschnitt, der sich von der Querseite des Hüftgelenks zu der Querseite des Kniegelenks des Anwenders erstreckt, einen Unterschenkelverbindungsabschnitt, der sich von der Querseite des Kniegelenks nach unten erstreckt, eine Drehmomenterzeugungseinheit, die an der Querseite des Hüftgelenks angeordnet ist, und einen Dämpfer, der an der Querseite des Kniegelenks angeordnet ist. Die Drehmomenterzeugungseinheit ist durch einen Nocken und eine Kompressionsfeder aufgebaut, erzeugt dann ein Drehmoment, wenn ein beschwerdebehaftetes Bein mit dem Schwenken eines Beins in gutem Zustand rückwärts schwenkt, unterstützt das Schwenken des beschwerdebehafteten Beins unter Verwendung des erzeugten Drehmoments und benötigt kein Stellglied wie einen Elektromotor. Außerdem ist die Drehmomenterzeugungseinheit so konfiguriert, dass ein anfänglicher Kompressionsbetrag der Kompressionsfeder einstellbar ist und die Größe des erzeugten Drehmoments veränderlich ist.In addition, the disclosed Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2013-236741 ( JP 2013-236741 A ) A one-leg walk assisting machine attached to a user's complaint leg having one leg in good condition and the other leg with discomfort to aid in the pivoting movement of the leg subject. The one-leg walking assisting machine has a stomach attaching portion disposed on the lateral side of a user's abdomen, a femoral connecting portion extending from the lateral side of the hip joint to the lateral side of the user's knee joint, a lower leg connecting portion extending from the lateral side of the knee joint extends downward, a torque generating unit, which is arranged on the lateral side of the hip joint, and a damper, which is arranged on the transverse side of the knee joint. The torque-generating unit is constructed by a cam and a compression spring, then generates torque when a complaint leg pivots backward with the pivoting of a leg in good condition, assisting in pivoting the subject-leg using the generated torque, and does not require an actuator such as an electric motor. In addition, the torque-generating unit is configured so that an initial compression amount of the compression spring is adjustable and the magnitude of the generated torque is variable.

Sowohl die in JP 2004-344304 A beschriebene Gehunterstützungsvorrichtung als auch die in JP 2012-125388 A beschriebene Gehrehabilitationsvorrichtung unterstützen die Gehbewegung einer unteren Gliedmaße oder eines Teils der unteren Gliedmaße mit den Elektromotoren, sie können jedoch nicht die Gehbewegung unterstützen, wenn Leistung nicht kontinuierlich von den Batterien zugeführt wird. Da es außerdem einem Anwender, der eine Gehunterstützung benötigt, nicht möglich ist, eine große und schwere Batterie zu tragen, wird angenommen, dass die in den obigen Vorrichtungen verwendeten Batterien relativ klein und leichtgewichtig sind. Außerdem beschreiben die JP 2004-344304 A und die JP 2012-125388 A keine bestimmte Konfiguration, die den Leistungsverbrauch der Elektromotoren verringert. Dementsprechend wird angenommen, dass die fortwährenden Betriebszeiten der in JP 2004-344304 A und JP 2012-125388 A beschriebenen Unterstützungsvorrichtungen relativ kurz sind. Both the in JP 2004-344304 A described Gehunterstützungsvorrichtung as well as in JP 2012-125388 A The gait rehabilitation device described above aids the walking movement of a lower limb or a portion of the lower limb with the electric motors, but they can not assist walking when power is not continuously supplied by the batteries. In addition, since it is not possible for a user requiring walking assistance to carry a large and heavy battery, it is believed that the batteries used in the above devices are relatively small and lightweight. In addition, the describe JP 2004-344304 A and the JP 2012-125388 A no particular configuration that reduces the power consumption of the electric motors. Accordingly, it is assumed that the continuous operating hours of the in JP 2004-344304 A and JP 2012-125388 A described support devices are relatively short.

Die in JP 2013-236741 A beschriebene Ein-Bein-Gehunterstützungsmaschine erzeugt ein Drehmoment zum Schwenken eines Beins durch den Nocken und die Kompressionsfeder ohne Verwendung eines Elektromotors, und die fortwährende Betriebszeit der Unterstützungsmaschine ist länger als diejenige der in JP 2004-344304 A und JP 2012-125388 A beschriebenen Unterstützungsvorrichtungen. In Übereinstimmung mit einem Unterschied in der Körperart (einem Unterschied eines Trägheitsmoments einer unteren Gliedmaße) eines jeden Anwenders, einem Unterschied des Schwenkwinkels einer unteren Gliedmaße eines jeden Anwenders, dem physischen Zustand einers Anwenders, einem Unterschied der Neigung einer Gehstelle und dergleichen ist es für einen Anwender jedoch erforderlich, die Position eines Bestimmungsabschnitts, der an der Kompressionsfeder der Drehmomenterzeugungseinheit vorgesehen ist, mit einem Werkzeug, etwa einem Schlitzschraubendreher, einzustellen und einen anfänglichen Kompressionsbetrag der Kompressionsfeder händisch einzustellen. Daher wird ein Betrieb für den Anwender problematisch.In the JP 2013-236741 A The one-leg walking assisting machine described generates a torque for pivoting a leg through the cam and the compression spring without using an electric motor, and the continuous operating time of the assisting machine is longer than that of FIG JP 2004-344304 A and JP 2012-125388 A support devices described. In accordance with a difference in the body type (a difference of a lower limb moment of inertia) of each user, a difference of the swinging angle of a lower limb of each user, the physical condition of a user, a difference of inclination of a walking post and the like, it is for one However, the user is required to set the position of a determination section provided on the compression spring of the torque-generating unit with a tool such as a flat-head screwdriver, and manually adjust an initial compression amount of the compression spring. Therefore, operation becomes problematic for the user.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung stellt eine Schwenkgelenkvorrichtung, eine Gehunterstützungsvorrichtung, eine Fördervorrichtung, einen Manipulator und eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung bereit, bei denen die Steifigkeit eines Gelenks, das eine Schwenkbewegung durchführt, automatisch derart eingestellt wird, dass ein durch die Schwenkbewegung erzeugtes Drehmoment automatisch eingestellt wird, um den Energieverbrauch oder die Belastung eines Anwenders weiter zu verringern.The present invention provides a rocker joint device, a walk assist device, a conveyance device, a manipulator, and a ambulance support device in which the rigidity of a joint that performs pivotal movement is automatically adjusted so that a torque generated by the swinging motion is automatically adjusted to move Energy consumption or the burden of a user to further reduce.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkgelenkvorrichtung mit einem Antriebswellenelement, einem ersten Abgabeabschnitt, der um eine Antriebsachse schwenkt, die als eine Achse des Antriebswellenelements dient; einem elastischen Körper, der ein vorspannendes Drehmoment erzeugt, das einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Abgabeabschnitts ist; einem Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit, der die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers von dem ersten Abgabeabschnitt gesehen verändert; einem ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst; und einem Steuerabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit gemäß dem von dem ersten Winkelerfassungsabschnitt erfassten ersten Schwenkwinkel steuert, um die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt einzustellen.One aspect of the present invention relates to a pivotal joint device having a drive shaft member, a first output portion that pivots about a drive axis serving as an axis of the drive shaft member; an elastic body that generates a biasing torque corresponding to a first swing angle that is a swing angle of the first discharge portion; a variable-stiffness portion that changes the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first discharge portion; a first angle detection section that detects the first tilt angle; and a control section that controls the variable apparent stiffness portion according to the first swing angle detected by the first angle detection portion to adjust the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first discharge portion.

Gemäß der obigen Konfiguration wird der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit gemäß dem ersten Schwenkwinkel unter Verwendung des Steuerabschnitts gesteuert. Da eine Größe eines Drehmoments, das zum Unterstützen der Schwenkbewegung erforderlich ist, für die Schwenkbewegung eines Schwenkobjekts, das den ersten Abgabeabschnitt aufweist, automatisch eingestellt wird, kann das Drehmoment ohne Probleme und Bemühungen eingestellt werden. Da das zum Unterstützen der Schwenkbewegung erforderliche Drehmoment außerdem unter Verwendung des elastischen Körpers erzeugt wird, kann der Energieverbrauch oder eine Belastung eines Anwenders weiter verringert werden.According to the above configuration, the variable-rigidity portion is controlled according to the first swing angle using the control portion. Since a magnitude of a torque required for assisting the pivotal movement is automatically adjusted for the pivotal movement of a pivotal object having the first discharge portion, the torque can be adjusted without problems and efforts. In addition, since the torque required to assist in the pivotal movement is generated by using the elastic body, the power consumption or burden of a user can be further reduced.

Bei der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann der elastische Körper eine Flachspiralfeder aufweisen, die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt kann eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt aufweisen, und der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit, der die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt verändert, kann einen Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante aufweisen, der die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt verändert.In the swivel joint device according to the above aspect, the elastic body may comprise a flat coil spring, the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first discharge portion may have an apparent spring constant of the flat coil spring as seen from the first discharge portion, and the variable apparent stiffness portion having the Altering apparent stiffness of the elastic body as viewed from the first discharge portion may include a variable apparent spring constant portion that changes the apparent spring constant of the flat spiral spring as viewed from the first discharge portion.

Gemäß der obigen Konfiguration wird die Flachspiralfeder als der elastische Körper verwendet. Beispielsweise dann, wenn das Bein eines Anwenders ein Schwenkobjekt ist, dann wird die offensichtliche Federkonstante (Steifigkeit) gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt auf geeignete Weise gemäß der Anwenderbetätigung, etwa dem Gehen und Laufen, auf geeignete Weise eingestellt. Durch Einstellen der scheinbaren Federkonstante (Steifigkeit) gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt gemäß der Bewegung eines Schwenkobjekts kann Energie problemlos und auf geeignete Weise in der Flachspiralfeder zurückgehalten und davon abgegeben werden.According to the above configuration, the flat coil spring is used as the elastic body. For example, when the leg of a user is a swivel object, the apparent spring constant (rigidity) seen from the first dispensing portion is suitably determined according to FIG User operation, such as walking and running, set in an appropriate manner. By adjusting the apparent spring constant (rigidity) as viewed from the first discharge portion in accordance with the movement of a swinging object, energy can be easily and suitably retained and discharged from the flat coil spring.

Bei der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ein Federbefestigungselement, das ein befestigtes Ende der Flachspiralfeder stützt, an einer Stelle angeordnet sein, die der Flachspiralfeder benachbart ist; ein freies Ende, das als ein Ende der Flachspiralfeder dient, kann an einem Federeingabewellenelement angeschlossen sein, das mit einem Winkel schwenkt, der dem ersten Schwenkwinkel des ersten Abgabeabschnitts entspricht; das befestigte Ende, das als das andere Ende der Flachspiralfeder dient, kann an einem Federstützkörper angeschlossen sein, der an dem Federbefestigungselement an einer Stelle vorgesehen ist, die von der Antriebsachse entfernt ist, und der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante kann durch das Federbefestigungselement, das so gestützt ist, dass es um die Antriebsachse herum drehbar ist, und dazu gebracht wird, mit einem vorbestimmten Drehwinkel um die Antriebsachse zu drehen, um sich auf eine Position des Federstützkörpers relativ zu der Antriebsachse um die Antriebsachse herum um den vorbestimmten Kippwinkel zu bewegen, und durch ein Steifigkeitseinstellungselement gebildet sein, das das Federbefestigungselement dazu bringt, um die Antriebsachse zu drehen, um eine Position des befestigten Endes der Flachspiralfeder zu verändern.In the rocking joint device according to the above aspect, a spring fixing member that supports a fixed end of the flat spiral spring may be disposed at a position adjacent to the flat spiral spring; a free end serving as an end of the flat spiral spring may be connected to a spring input shaft member which pivots at an angle corresponding to the first swing angle of the first discharge portion; the fixed end serving as the other end of the flat coil spring may be connected to a spring support provided on the spring fixing member at a position away from the drive shaft, and the variable apparent spring constant portion may be replaced by the spring fixing member; which is supported so as to be rotatable about the drive axis and is caused to rotate at a predetermined rotation angle about the drive axis to move to a position of the spring support relative to the drive axis about the drive axis by the predetermined tilt angle , and formed by a stiffness adjustment member that causes the spring attachment member to rotate about the drive axis to change a position of the fixed end of the flat coil spring.

Gemäß der obigen Konfiguration kann der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder einstellt, spezifisch realisiert werden.According to the above configuration, the variable apparent spring constant portion that adjusts the apparent spring constant of the flat coil spring can be specifically realized.

Bei der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ein Getriebe zwischen dem ersten Abgabeabschnitt und der Flachspiralfeder vorgesehen sein und das Getriebe kann das Federeingabewellenelement aufweisen, und wenn der erste Abgabeabschnitt mit dem ersten Schwenkwinkel schwenkt, dann kann der Federeingabewellenabschnitt mit einem Schwenkwinkel schwenken, der erhalten wird, indem der erste Schwenkwinkel auf Grundlage eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses geändert wird.In the swivel joint device according to the above aspect, a transmission may be provided between the first output portion and the flat coil spring, and the transmission may include the spring input shaft member, and when the first output portion pivots at the first pivot angle, then the spring input shaft portion may pivot at a pivot angle which is obtained by changing the first swing angle based on a predetermined gear ratio.

Da gemäß der obigen Konfiguration der Schwenkwinkel, der durch Verstärken des ersten Schwenkwinkels des ersten Abgabeabschnitts erhalten wird, unter Verwendung des Getriebes in die Flachspiralfeder eingebracht werden kann, wird es möglich, die Flachspiralfeder zu verwenden, die eine kleinere Federkonstante aufweist. Dementsprechend kann die Verkleinerung der Schwenkgelenkvorrichtung gefördert werden.According to the above configuration, since the swing angle obtained by reinforcing the first swing angle of the first discharge portion can be introduced into the flat coil spring using the transmission, it becomes possible to use the flat coil spring having a smaller spring constant. Accordingly, the reduction of the pivotal joint device can be promoted.

Wenn bei der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt die Position des Federstützkörpers, an der die Flachspiralfeder das vorspannende Drehmoment in einem Fall, in dem der erste Schwenkwinkel Null beträgt, nicht erzeugt, als eine Bezugsposition eingestellt ist, kann der Steuerabschnitt das Steifigkeitseinstellungselement steuern, um den Drehwinkel des Federbefestigungselements einzustellen, um die Position des Federstützkörpers relativ zu der Bezugsposition gemäß dem ersten Schwenkwinkel des ersten Abgabeabschnitts einzustellen, wodurch die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Abgabeabschnitt eingestellt wird.According to the above aspect, in the swing joint device according to the above aspect, when the position of the spring support body at which the flat coil spring does not generate the biasing torque as a reference position in a case where the first swing angle is zero is set as a reference position, the control section can control the stiffness adjustment element to move the biasing member Adjusting the rotational angle of the spring fixing member to adjust the position of the spring support relative to the reference position according to the first pivot angle of the first discharge portion, whereby the apparent spring constant of the flat coil spring is set from the first discharge portion.

Da gemäß der obigen Konfiguration die scheinbare Federkonstante lediglich durch Steuern des Steifigkeitseinstellungselements mit dem Steuerabschnitt so eingestellt werden kann, dass das Federbefestigungselement dazu gebracht wird, sich zu drehen, kann die scheinbare Federkonstante einfach eingestellt werden.According to the above configuration, since the apparent spring constant can be adjusted only by controlling the rigidity adjusting member with the control portion so as to cause the spring fixing member to rotate, the apparent spring constant can be easily adjusted.

Die Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner einen ersten Antriebsabschnitt haben, der den ersten Abgabeabschnitt auf Grundlage eines Steuersignals von dem Steuerabschnitt um die Antriebsachse schwenkt.The pivotal joint device according to the above aspect may further include a first drive portion that pivots the first output portion around the drive axis based on a control signal from the control portion.

Gemäß der obigen Konfiguration verschwenkt der erste Antriebsabschnitt den ersten Abgabeabschnitt. Wenn die Schwenkgelenkvorrichtung beispielsweise als eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung verwendet wird, die das Gehen oder Laufen des Anwenders unterstützt, kann daher eine Belastung beim Laufen oder Gehen des Anwenders weiter verringert werden.According to the above configuration, the first drive section pivots the first discharge section. Therefore, for example, when the rocker device is used as a walking ability supporting device that assists walking or running of the user, a load when the user walks or walks can be further reduced.

Die Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner aufweisen einen zweiten Abgabeabschnitt, der so gestützt ist, dass er um die Antriebsachse schwenkbar ist, einen zweiten Winkelerfassungsabschnitt, der einen zweiten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des zweiten Abgabeabschnitts ist; einen zweiten Antriebsabschnitt, der den zweiten Abgabeabschnitt auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse schwenkt, und ein Schwenkverbindungselement, das mit dem ersten Abgabeabschnitt und dem zweiten Abgabeabschnitt verbunden ist und das auf Grundlage des ersten Schwenkwinkels des ersten Abgabeabschnitts und des zweiten Schwenkwinkels des zweiten Abgabeabschnitts betrieben wird.The pivotal joint device according to the above aspect may further include a second discharge portion that is supported so as to be pivotable about the drive axis, a second angle detection portion that detects a second swing angle that is a swing angle of the second discharge portion; a second drive section that pivots the second output section about the drive axis based on a control signal from the control section, and a pivot connection element that is connected to the first output section and the second output section, and the Basis of the first pivot angle of the first discharge section and the second pivot angle of the second discharge section is operated.

Wenn gemäß der obigen Konfiguration die Schwenkgelenkvorrichtung beispielsweise als eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung verwendet wird, die das Gehen oder Laufen eines Anwenders unterstützt, kann der erste Abgabeabschnitt die Bewegung des Oberschenkelabschnitts eines Anwenders unterstützen und der zweite Abgabeabschnitt kann den Unterschenkelabschnitt des Anwenders unterstützen. Daher kann eine Belastung weiter verringert werden, wenn der Anwender geht oder läuft.According to the above configuration, for example, when the rocking device is used as a walking ability supporting device that assists walking or running of a user, the first dispensing section may assist the movement of the thigh section of a user, and the second dispensing section may assist the lower leg section of the user. Therefore, a load can be further reduced when the user walks or runs.

Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf eine Gehunterstützungsvorrichtung einschließlich der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt.Another aspect of the invention relates to a walking assist device including the pivot device according to the above aspect.

Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, die Gehunterstützungsvorrichtung zu realisieren, die in der Lage ist, eine Belastung weiter zu verringern, wenn ein Anwender geht.According to the above configuration, it is possible to realize the walking assisting device capable of further reducing a load when a user walks.

Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf eine Fördervorrichtung mit einer Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt. Die Fördervorrichtung hat das Antriebswellenelement, ein Ritzel, das als der erste Abgabeabschnitt dient, der sich in einer hin- und herbewegenden Art dreht, sodass er um die Antriebsachse des Antriebswellenelements schwenkt, einen Arm, der einen Zahnstangenabschnitt hat, der mit dem Ritzel in Eingriff ist und sich gemäß einem Schwenkwinkel, der ein Hin- und Herdrehwinkel des Ritzels ist, linear hin- und herbewegt, wobei der Arm so konfiguriert ist, dass er ein Werkstück hält und freigibt, einen Ritzelantriebsabschnitt, der das Ritzel dreht und antreibt, einen ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst, der der Schwenkwinkel des Ritzels ist, die Flachspiralfeder, die Energie speichert, wenn sich der Ritzelantriebsabschnitt dreht und das Ritzel antreibt, und der das Ritzel dreht und antreibt, wenn er die gespeicherte Energie freigibt, wobei der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante den Federbefestigungsabschnitt und das Steifigkeitseinstellungselement aufweist, und den Steuerungsabschnitt, der den Ritzelantriebsabschnitt und das Steifigkeitseinstellungselement steuert; und die Fördervorrichtung bewegt das Werkstück durch lineare Hin- und Herbewegung des Arms, um das Werkstück zu halten und freizugeben.Another aspect of the invention relates to a conveying device with a pivoting device according to the above aspect. The conveyance device has the drive shaft member, a pinion serving as the first discharge portion that rotates in a reciprocating manner so as to pivot about the drive shaft of the drive shaft member, an arm having a rack portion engaging with the pinion is linearly reciprocated according to a swing angle, which is a reciprocating angle of the pinion, the arm being configured to hold and release a workpiece, a pinion drive portion that rotates and drives the pinion, a first An angle detection section that detects the first pivot angle that is the pivot angle of the pinion, the flat coil spring that stores energy when the pinion drive section rotates and drives the pinion, and rotates and drives the pinion when releasing the stored energy, the section with variable apparent spring constant, the spring attachment portion and the stiffness egg and the control section that controls the pinion drive section and the rigidity adjustment element; and the conveyor moves the workpiece by linear reciprocation of the arm to hold and release the workpiece.

Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, die Fördervorrichtung zu realisieren, die in der Lage ist, den Energieverbrauch des Ritzelantriebsabschnitts weiter zu verringern.According to the above configuration, it is possible to realize the conveyance device capable of further reducing the power consumption of the pinion drive section.

Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator, der eine Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt hat. Der Manipulator hat das Antriebswellenelement, einen Schwenkabschnitt, der als der erste Abgabeabschnitt dient, der um die Antriebsachse des Antriebswellenelements schwenkt, einen Schwenkabschnittantriebsabschnitt, der den Schwenkabschnitt verschwenkt, den ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des Schwenkabschnitts ist, die Flachspiralfeder, die Energie speichert, wenn der Schwenkabschnittantriebsabschnitt den Schwenkabschnitt verschwenkt, und die den Schwenkabschnitt verschwenkt, wenn die gespeicherte Energie freigegeben wird, wobei der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante das Federbefestigungselement und das Steifigkeitseinstellungselement aufweist, und den Steuerungsabschnitt, der den Schwenkabschnittantriebsabschnitt und das Steifigkeitseinstellungselement steuert.Another aspect of the invention relates to a manipulator having a pivoting device according to the above aspect. The manipulator has the drive shaft member, a swing portion serving as the first discharge portion, which pivots about the drive shaft of the drive shaft member, a swing portion drive portion that pivots the swing portion, the first angle detection portion that detects the first swing angle, which is a swing angle of the swing portion A flat coil spring that stores energy when the pivot portion driving portion pivots the pivot portion and pivots the pivot portion when the stored energy is released, wherein the variable apparent spring constant portion comprises the spring fixing member and the rigidity adjusting member, and the control portion including the pivot portion driving portion and the Stiffness adjustment element controls.

Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, den Manipulator zu realisieren, der in der Lage ist, den Energieverbrauch des Schwenkabschnittantriebsabschnitts weiter zu verringern.According to the above configuration, it is possible to realize the manipulator capable of further reducing the power consumption of the swing section drive section.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung, die eine Unterstützungskraft aufbringt, um eine untere Gliedmaße eines Anwenders zu bewegen. Die Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung hat den bauchseitigen Anbringungsabschnitt, der an einem bauchseitigen Abschnitt des Anwenders angebracht ist, einen ersten Schwenkarm, der eine längliche Form hat und an einer Querseite eines Oberschenkelteils des Anwenders angeordnet ist, den ersten Schwenkarm, der eines von einem vorragenden Abschnitt und einem vertieften Abschnitt aufweist, der sich an einem oberen Abschnitt des ersten Schwenkarms befindet, und wobei das eine von dem vorragenden Abschnitt und dem vertieften Abschnitt als eine Schwenkachse des ersten Schwenkarms dient; einen Oberschenkelanbringungsabschnitt, der an dem ersten Schwenkarm angebracht ist, um auf den Oberschenkelteil des Anwenders gelegt zu werden, ein Antriebswellenelement, das das eine von dem vorragenden Abschnitt und dem vertieften Abschnitt stützt, das als die Schwenkachse des ersten Schwenkarms dient, das Antriebswellenelement, das den ersten Schwenkarm derart stützt, dass der erste Schwenkarm in einer Vorne-Hinten-Richtung des Anwenders relativ zu dem bauchseitigen Anbringungsabschnitt verschwenkbar ist, einen Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit, der die Steifigkeit verändert, die eine Kraft wiedergibt, die zum Verschwenken des ersten Schwenkarms erforderlich ist, der um die Antriebsachse schwenkt, die als eine Achse des Antriebswellenelements dient, und einen Steuerungsabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit steuert, um die Steifigkeit des ersten Schwenkarms zu steuern, der um die Antriebsachse schwenkt. Der Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit ist durch eine Flachspiralfeder, ein Federbefestigungselement und ein Steifigkeitseinstellungsdrehelement gebildet, die Flachspiralfeder, das Federbefestigungselement und das Steifigkeitseinstellungsdrehelement sind so angeordnet, dass sie zu der Antriebsachse koaxial sind, ein Federbefestigungselement, das ein befestigtes Ende der Flachspiralfeder stützt, ist an einer Position angeordnet, die der Flachspiralfeder benachbart ist, ein freies Ende, das als ein Ende der Flachspiralfeder dient, ist mit einem Federeingabewellenelement verbunden, das mit einem Winkel schwenkt, der einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms ist, das befestigte Ende, das als das andere Ende der Flachspiralfeder dient, ist mit einem Federstützkörper verbunden, der an einer von der Antriebsachse entfernten Position an dem Federbefestigungselement vorgesehen ist, und das Steifigkeitseinstellungsschwenkelement stellt die Steifigkeit durch Verschwenken des Federbefestigungselements um die Antriebsachse ein, sodass sie sich auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt auf eine Position des befestigten Endes der Flachspiralfeder bewegt.Another aspect of the invention relates to a gait support apparatus that applies an assisting force to move a lower limb of a user. The ambulance support apparatus has the abdomen-side attachment portion attached to a abdomen-side portion of the user, a first swing arm having an elongated shape and disposed on a lateral side of a thigh portion of the user, the first swing arm, one of a protruding portion and a recessed portion Portion which is located at an upper portion of the first pivot arm, and wherein the one of the protruding portion and the recessed portion serves as a pivot axis of the first pivot arm; a thigh attaching portion attached to the first swing arm to be laid on the thigh portion of the user, a drive shaft member supporting the one of the protruding portion and the recessed portion serving as the pivot axis of the first swing arm, the drive shaft member supporting the first pivot arm such that the first pivot arm is pivotable in a front-rear direction of the user relative to the abdomen-side attachment portion, a variable stiffness portion, which changes the rigidity representing a force required for pivoting the first swing arm pivoting about the drive axis serving as an axis of the drive shaft member and a control portion controlling the variable stiffness portion to increase the rigidity of the first one To control swivel arm, which pivots about the drive axle. The variable stiffness portion is constituted by a flat coil spring, a spring fixing member and a rigidity adjusting rotary member, the flat coil spring, the spring fixing member and the rigidity adjusting rotary member are arranged so as to be coaxial with the drive shaft, a spring fixing member supporting a fixed end of the flat coil spring abuts disposed at a position adjacent to the flat coil spring, a free end serving as an end of the flat coil spring is connected to a spring input shaft member which pivots at an angle corresponding to a first swing angle which is a swing angle of the first swing arm which is fixed End serving as the other end of the flat coil spring is connected to a spring support body provided at a position away from the drive axis on the spring attachment member, and the rigidity adjustment pivot member adjusts the pitch by pivoting the spring attachment member about the drive axis so that it moves based on a control signal from the control section to a position of the fixed end of the flat coil spring.

Gemäß der obigen Konfiguration wird der Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit unter Verwendung des Steuerungsabschnitts gesteuert, um die Steifigkeit (die zum Schwenken des ersten Schwenkarms erforderliche Kraft) um das Antriebswellenelement zu steuern. Da eine Größe eines Drehmoments, das zum Unterstützen der Schwenkbewegung erforderlich ist, für die Schwenkbewegung eines Schwenkobjekts, das den ersten Schwenkarm aufweist, automatisch eingestellt wird, kann das Drehmoment daher ohne Probleme oder Bemühungen eingestellt werden. Da ein zum Unterstützen der Schwenkbewegung erforderliches Drehmoment erzeugt wird, kann außerdem der Energieverbrauch oder die Belastung eines Anwenders weiter verringert werden. Außerdem kann der Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit besonders realisiert werden.According to the above configuration, the variable rigidity portion is controlled by using the control portion to control the rigidity (the force required for pivoting the first swing arm) about the drive shaft member. Therefore, since a magnitude of a torque required for assisting the pivotal movement is automatically adjusted for the pivotal movement of a pivotal object having the first pivoting arm, the torque can be adjusted without problems or efforts. In addition, since a torque required to assist in the pivotal movement is generated, the power consumption or load of a user can be further reduced. In addition, the variable stiffness portion can be particularly realized.

Bei der Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ein Getriebe zwischen dem ersten Schwenkarm und der Flachspiralfeder vorgesehen sein und das Getriebe kann ein Federeingabewellenelement aufweisen, und wenn der erste Schwenkarm mit dem ersten Schwenkwinkel schwenkt, dann kann das Federeingabewellenelement mit einem Schwenkwinkel geschwenkt werden, der durch Ändern des ersten Schwenkwinkels auf Grundlage eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses erhalten wird.In the ambulance support device according to the above aspect, a gear may be provided between the first swing arm and the flat coil spring, and the transmission may include a spring input shaft member, and when the first swing arm pivots at the first swing angle, then the spring input shaft member may be pivoted at a swing angle passing through Changing the first pivot angle is obtained based on a predetermined gear ratio.

Da gemäß der obigen Konfiguration der durch Verstärken des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms erhaltene Schwenkwinkel unter Verwendung des Getriebes in die Flachspiralfeder eingegeben werden kann, wird es möglich, die Flachspiralfeder zu verwenden, die eine kleinere Federkonstante hat. Dementsprechend kann die Verkleinerung der Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gefördert werden.According to the above configuration, since the swing angle obtained by reinforcing the first swing angle of the first swing arm can be input to the flat coil spring using the transmission, it becomes possible to use the flat coil spring having a smaller spring constant. Accordingly, the downsizing of the ambulance support device can be promoted.

Die Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner einen ersten Winkelerfassungsabschnitt aufweisen, der den ersten Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms erfasst. Der Steuerungsabschnitt kann das Steifigkeitseinstellungsdrehelement so steuern, dass ein Drehwinkel des Federbefestigungselements gemäß dem ersten Schwenkwinkel, der durch den ersten Winkelerfassungsabschnitt erfasst wird, eingestellt wird, und kann eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Schwenkarm einstellen, um die Steifigkeit einzustellen.The ambulance support device according to the above aspect may further include a first angle detection portion that detects the first pivot angle of the first swing arm. The control portion may control the rigidity adjustment rotary member so as to adjust a rotation angle of the spring attachment member according to the first swing angle detected by the first angle detection portion, and may adjust an apparent spring constant of the flat coil spring from the first swing arm to adjust the rigidity.

Da gemäß der obigen Konfiguration die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Schwenkarm lediglich durch Steuern des Steifigkeitseinstellungsschwenkelements durch den Steuerungsabschnitt eingestellt werden kann, um das Federbefestigungselement zu drehen, kann die scheinbare Federkonstante einfach eingestellt werden.According to the above configuration, since the apparent spring constant of the flat coil spring as viewed from the first swing arm can be adjusted only by controlling the rigidity adjustment pivot member by the control section to rotate the spring attachment member, the apparent spring constant can be easily adjusted.

Bei der Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann der Steuerungsabschnitt den Schwenkwinkel des Federbefestigungselements auf Grundlage der Schwenkfrequenz und des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms um die Antriebsachse, eines Trägheitsmoments um die Antriebsachse in dem Schwenkobjekt einschließlich des ersten Schwenkarms, und einer Federkonstante der Flachspiralfeder derart einstellen, dass eine Resonanzfrequenz der Flachspiralfeder mit einer Schwenkfrequenz eines Schwenkobjekts übereinstimmt.In the ambulance support device according to the above aspect, the control section may set the swing angle of the spring attachment member based on the swing frequency and the first swing angle of the first swing arm about the drive axis, an inertia moment about the drive axis in the swing object including the first swing arm, and a spring constant of the flat coil spring such in that a resonance frequency of the flat spiral spring coincides with a pivoting frequency of a pivoting object.

Gemäß der obigen Konfiguration kann ein Drehwinkel des Federbefestigungselements unter Verwendung des Steuerungsabschnitts automatisch auf einen geeigneten Winkel eingestellt werden, der einem Schwenkobjekt entspricht, das den ersten Schwenkarm aufweist. Demgemäß kann ein erzeugtes Drehmoment durch automatisches Einstellen der Steifigkeit eines Gelenks, das die Schwenkbewegung durchführt, automatisch eingestellt werden. Selbst wenn der erste Schwenkarm dazu gebracht wird, die Schwenkbewegung durch einen Elektromotor durchzuführen, kann zusätzlich die Schwenkbewegung mit einem geeigneten Drehmoment unterstützt werden. Daher kann der Energieverbrauch des Elektromotors für das Verschwenken weiter verringert werden. Selbst wenn der Schwenkarm nicht dazu gebracht wird, durch den Elektromotor zu schwenken, sondern dazu gebracht wird, durch einen Anwender selbst zu schwenken, kann die Schwenkbewegung mit einem geeigneten Drehmoment unterstützt werden. Daher kann die Belastung eines Anwenders weiter verringert werden.According to the above configuration, by using the control portion, a rotation angle of the spring fixing member can be automatically adjusted to an appropriate angle corresponding to a swinging object having the first swinging arm. Accordingly, a generated torque can be adjusted by automatically adjusting the rigidity of a joint that performs the pivotal movement. be set automatically. In addition, even if the first swing arm is made to perform the pivotal movement by an electric motor, the swinging motion can be assisted with an appropriate torque. Therefore, the power consumption of the electric motor for the pivoting can be further reduced. Even if the swing arm is not caused to pivot by the electric motor but caused to pivot by a user himself, the swinging motion can be assisted with an appropriate torque. Therefore, the burden of a user can be further reduced.

Die Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner einen ersten Antriebsabschnitt aufweisen, der den ersten Schwenkarm auf Grundlage des Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse schwenkt.The ambulance assisting apparatus according to the above aspect may further include a first driving portion that pivots the first swinging arm about the drive axis based on the control signal from the control portion.

Da gemäß der obigen Konfiguration der erste Antriebsabschnitt den ersten Schwenkarm schwenkt, kann eine Belastung weiter verringert werden, wenn ein Anwender geht oder läuft.According to the above configuration, since the first drive section pivots the first swing arm, a load can be further reduced when a user walks or runs.

Die Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner aufweisen einen zweiten Schwenkarm, der so gestützt ist, dass er um die Antriebsachse schwenkbar ist; einen zweiten Winkelerfassungsabschnitt, der einen zweiten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms ist; einen zweiten Antriebsabschnitt, der den zweiten Schwenkarm um die Antriebsachse auf Grundlage des Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt verschwenkt; ein Schwenkverbindungselement, das mit dem ersten Schwenkarm und dem zweiten Schwenkarm verbunden ist und auf Grundlage des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms und des zweiten Schwenkwinkels des zweiten Schwenkarms arbeitet; und einen Unterschenkelanbringungsabschnitt, der an dem zweiten Schwenkarm angebracht ist, um auf einen Unterschenkelteil des Anwenders gelegt zu werden.The ambulance support device according to the above aspect may further include a second swing arm supported to be pivotable about the drive axis; a second angle detecting portion that detects a second swing angle that is a swinging angle of the second swinging arm; a second drive section that pivots the second swing arm about the drive axis based on the control signal from the control section; a pivot link connected to the first pivot arm and the second pivot arm and operating based on the first pivot angle of the first pivot arm and the second pivot angle of the second pivot arm; and a lower leg attachment portion attached to the second swing arm to be placed on a lower leg portion of the user.

Da gemäß der obigen Konfiguration der erste Schwenkarm die Bewegung des Oberschenkelteils eines Anwenders unterstützen kann und der zweite Schwenkarm die Bewegung des Unterschenkelteils des Anwenders unterstützen kann, kann eine Belastung weiter verringert werden, wenn der Anwender geht oder läuft.According to the above configuration, since the first swing arm can assist the movement of the thigh portion of a user and the second swing arm can assist the movement of the lower leg portion of the user, a load can be further reduced when the user walks or runs.

Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkgelenkvorrichtung mit einem Antriebswellenelement, einem ersten Schwenkarm, der so gestützt ist, dass er um eine Antriebsachse schwenkbar ist, die als eine Achse des Antriebswellenelements dient, einer Flachspiralfeder, die ein vorspannendes Drehmoment erzeugt, das einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms ist, einem Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Schwenkarm verändert, einem ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst und einem Steuerungsabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante gemäß dem durch den ersten Winkelerfassungsabschnitt erfassten ersten Schwenkwinkel steuert. Der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante ist ein Getriebeabschnitt, in welchem ein Übersetzungsverhältnis einstellbar ist, der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante ist in einem Schwenkwinkelübertragungspfad angeordnet, durch welchen der erste Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms auf die Flachspiralfeder übertragen wird, und der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante wandelt den ersten Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms in einen Federschwenkwinkel um, der dem Übersetzungsverhältnis entspricht, das durch den Steuerungsabschnitt eingestellt wird, und überträgt den Federschwenkwinkel auf die Flachspiralfeder, und der Steuerungsabschnitt stellt das Übersetzungsverhältnis des Getriebeabschnitts gemäß dem ersten Schwenkwinkel ein, um die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Schwenkarm einzustellen.Another aspect of the invention relates to a pivotal joint device having a drive shaft member, a first pivot arm which is supported so as to pivot about a drive axis serving as an axis of the drive shaft member, a flat coil spring which generates a biasing torque, the one first pivot angle, which is a swing angle of the first swing arm, a variable apparent spring constant portion that changes an apparent spring constant of the flat coil spring from the first swing arm, a first angle detection portion that detects the first swing angle, and a control portion that communicates the portion with variable, apparent spring constant in accordance with the first pivot angle detected by the first angle detection portion controls. The variable apparent spring constant portion is a gear portion in which a gear ratio is adjustable, the variable apparent spring rate portion is disposed in a swing angle transmission path by which the first swing angle of the first swing arm is transmitted to the flat coil spring, and the variable portion is arranged Apparent spring constant converts the first swing angle of the first swing arm into a spring swing angle corresponding to the gear ratio set by the control section, and transmits the spring swing angle to the flat coil spring, and the control section adjusts the gear ratio of the gear section according to the first swing angle adjust the apparent spring constant of the flat spiral spring seen from the first pivot arm.

Gemäß der obigen Konfiguration wird der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante gemäß dem ersten Schwenkwinkel unter Verwendung des Steuerungsabschnitts gesteuert. Da eine Größe eines zum Unterstützen der Schwenkbewegung erforderlichen Drehmoments für die Schwenkbewegung eines Schwenkobjekts, das den ersten Schwenkarm hat, automatisch eingestellt wird, kann daher das Drehmoment ohne Probleme oder Bemühungen eingestellt werden. Da ein zum Unterstützen der Schwenkbewegung erforderliches Drehmoment unter Verwendung der Flachspiralfeder erzeugt wird, kann außerdem der Energieverbrauch oder die Belastung eines Anwenders weiter verringert werden. Außerdem kann die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder gesehen von dem ersten Schwenkarm lediglich durch Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des Getriebeabschnitts durch den Steuerungsabschnitt einfach geändert werden. Da der durch Verstärken des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms erhaltene Schwenkwinkel unter Verwendung des Getriebeabschnitts in die Flachspiralfeder eingegeben werden kann, wird es möglich, die Flachspiralfeder zu verwenden, die eine kleinere Federkonstante hat. Dementsprechend kann das Verkleinern der Schwenkgelenkvorrichtung gefördert werden.According to the above configuration, the variable apparent spring constant portion is controlled according to the first swing angle using the control portion. Therefore, since a size of a torque required for assisting the swinging motion is automatically adjusted for the swinging motion of a swinging object having the first swinging arm, the torque can be adjusted without problems or efforts. In addition, since a torque required to assist in the pivotal movement is generated by using the flat coil spring, the power consumption or load of a user can be further reduced. In addition, the apparent spring constant of the flat coil spring as viewed from the first swing arm can be easily changed only by adjusting the gear ratio of the gear section by the control section. Since the swing angle obtained by reinforcing the first swing angle of the first swing arm can be input to the flat coil spring using the gear portion, it becomes possible to use the flat coil spring having a smaller spring constant. Accordingly, the downsizing of the pivotal joint device can be promoted.

Bei der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ein Federstützkörper, der ein befestigtes Ende der Flachspiralfeder stützt, an einer der Flachspiralfeder benachbarten Position angeordnet sein, der Getriebeabschnitt kann zwei Eingabe-/Ausgabewellen aufweisen; wenn die Eingabe-/Ausgabewelle an einer Seite dazu gebracht wird, bei einem vorgeschrieben Schwenkwinkel zu schwenken, dann kann die Eingabe-/Ausgabewelle an einer anderen Seite bei einem Schwenkwinkel schwenken, der durch Multiplizieren des vorgeschriebenen Schwenkwinkels mit n erhalten wird, welches das eingestellte Übersetzungsverhältnis wiedergibt; wenn die Eingabe-/Ausgabewelle an der anderen Seite dazu gebracht wird, bei dem vorgeschriebenen Schwenkwinkel zu schwenken, dann kann die Eingabe-/Ausgabewelle an der einen Seite bei einem Schwenkwinkel schwenken, der durch Multiplizieren des vorgeschriebenen Schwenkwinkels mit 1/n erhalten wird; die Eingabe-/Ausgabewelle an der einen Seite kann mit dem ersten Schwenkarm verbunden sein und die Eingabe-/Ausgabewelle an der anderen Seite kann mit einem freien Ende der Flachspiralfeder verbunden sein. In the pivot joint device according to the above aspect, a spring support body supporting a fixed end of the flat coil spring may be disposed at a position adjacent to the flat coil spring, the transmission portion may have two input / output shafts; When the input / output shaft on one side is caused to pivot at a prescribed swing angle, the input / output shaft on another side can pivot at a swing angle obtained by multiplying the prescribed swing angle by n, which is the set one Transmission ratio; if the input / output shaft on the other side is caused to pivot at the prescribed swing angle, then the input / output shaft on one side can pivot at a swing angle obtained by multiplying the prescribed swing angle by 1 / n; the input / output shaft on one side may be connected to the first pivot arm and the input / output shaft on the other side may be connected to a free end of the flat coil spring.

Gemäß der obigen Konfiguration kann ein geeigneter Schwenkwinkel unter Verwendung des geeigneten Getriebeabschnitts in die Flachspiralfeder eingegeben werden. Außerdem kann ein vorspannendes Drehmoment der Flachspiralfeder auf geeignete Weise auf den ersten Schwenkarm übertragen werden. Dementsprechend kann ein durch Schwenkbewegung erzeugtes Drehmoment unter Verwendung des Getriebeabschnitts automatisch eingestellt werden.According to the above configuration, a suitable swing angle can be input to the flat coil spring using the appropriate gear portion. In addition, a biasing torque of the flat spiral spring can be suitably transmitted to the first swing arm. Accordingly, torque generated by swinging motion can be automatically adjusted using the transmission portion.

Bei der Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann der Getriebeabschnitt durch einen Übersetzungsverhältniseinstellungsmotor, der das Übersetzungsverhältnis auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt einstellt, und einen Getriebeabschnitt, der die zwei Eingabe-/Ausgabewellen hat, aufgebaut sein, und das Übersetzungsverhältnis des Getriebeabschnitts kann durch den Übersetzungsverhältniseinstellungsmotor eingestellt werden.In the pivot joint device according to the above aspect, the transmission portion may be constituted by a transmission ratio setting motor setting the transmission ratio based on a control signal from the control portion and a transmission portion having the two input / output shafts, and the transmission ratio of the transmission portion may be determined by the transmission ratio Gear ratio setting motor can be adjusted.

Gemäß der obigen Konfiguration kann der Getriebeabschnitt auf geeignete Weise unter Verwendung des Übersetzungsverhältniseinstellungsmotors und des Getriebes realisiert werden. Dementsprechend kann das automatische Einstellen eines durch die Schwenkbewegung erzeugten Drehmoments auf geeignete Weise realisiert werden.According to the above configuration, the transmission portion can be appropriately realized by using the transmission ratio setting motor and the transmission. Accordingly, the automatic adjustment of a torque generated by the swinging motion can be appropriately realized.

Die Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner einen ersten Antriebsabschnitt aufweisen, der den ersten Schwenkabschnitt auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse verschwenkt.The swivel joint device according to the above aspect may further include a first drive portion that pivots the first swing portion about the drive axis based on a control signal from the control portion.

Gemäß der obigen Konfiguration schwenkt der erste Antriebsabschnitt den ersten Schwenkarm. Wenn die Schwenkgelenkvorrichtung beispielsweise als eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung verwendet wird, die das Gehen oder Laufen eines Anwenders unterstützt, kann eine Belastung beim Gehen oder Laufen des Anwenders verringert werden.According to the above configuration, the first drive section pivots the first swing arm. For example, when the rocker joint device is used as a walking ability supporting device that assists the walking or running of a user, stress when walking or running the user can be reduced.

Die Schwenkgelenkvorrichtung gemäß dem obigen Gesichtspunkt kann ferner aufweisen einen zweiten Schwenkarm, der so gestützt ist, dass er um die Antriebsachse schwenkbar ist, einen zweiten Winkelerfassungsabschnitt, der einen zweiten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms ist, einen zweiten Antriebsabschnitt, der den zweiten Schwenkarm um die Antriebsachse auf Grundlage des Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt schwenkt, und ein Schwenkverbindungselement, das mit dem ersten Schwenkarm und dem zweiten Schwenkarm verbunden ist und auf Grundlage des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms und des zweiten Schwenkwinkels des zweiten Schwenkarms arbeitet.The swivel joint device according to the above aspect may further include a second swing arm, which is supported so as to be pivotable about the drive axis, a second angle detection section that detects a second swing angle, which is a swing angle of the second swing arm, a second drive section that controls the second swing arm second pivot arm pivots about the drive axis based on the control signal from the control portion, and a pivot connecting member which is connected to the first pivot arm and the second pivot arm and operates based on the first pivot angle of the first pivot arm and the second pivot angle of the second pivot arm.

Wenn gemäß der obigen Konfiguration die Schwenkgelenkvorrichtung beispielsweise als eine Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung verwendet wird, die das Gehen oder Laufen eines Anwenders unterstützt, kann der erste Schwenkarm die Bewegung des Oberschenkelteils eines Anwenders unterstützen und der zweite Schwenkarm kann die Bewegung des Unterschenkelteils des Anwenders unterstützen. Daher kann eine Belastung beim Gehen oder Laufen des Anwenders weiter verringert werden.For example, according to the above configuration, when the rocking device is used as a walking ability supporting device that assists walking or running of a user, the first swing arm can assist the movement of the thigh part of a user, and the second swing arm can assist the movement of the lower leg part of the user. Therefore, stress when walking or running the user can be further reduced.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Merkmale, Vorteile, sowie die technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:Features, advantages, and technical and industrial significance of exemplary embodiments of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which like numerals denote like elements, and in which:

1 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die die schematischen Formen und Zusammenbaupositionen jeweiliger Bestandteile zeigt, die eine Schwenkgelenkvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels bilden; 1 Fig. 13 is an exploded perspective view showing the schematic shapes and assembling positions of respective constituent parts constituting a pivoting joint device of a first embodiment;

2 eine Perspektivansicht der Schwenkgelenkvorrichtung ist, in der die in 1 gezeigten Bestandteile zusammengebaut sind; 2 is a perspective view of the pivoting device in which the in 1 assembled components are assembled;

3 eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in welchem die in 2 gezeigte Schwenkgelenkvorrichtung an einem Anwender angebracht ist (dessen Arme ausgelassen sind); 3 is a view illustrating a state in which the in 2 shown pivoting device attached to a user (whose arms are omitted);

4 eine Ansicht ist, die einen Schwenkzustand eines Oberschenkelschwenkarms (ersten Schwenkarms) und ein Schwenkbeispiel eines Unterschenkelschwenkarms (zweiten Schwenkarms) zeigt; 4 Fig. 13 is a view showing a pivot state of a femoral pivot arm (first pivot arm) and a pivot example of a lower leg pivot arm (second pivot arm);

5 eine vergrößerte Ansicht eines V-Teils in 1 und eine perspektivische Explosionsansicht zeigt, die die Konfigurationen einer Flachspiralfeder und eines Abschnitts mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante zeigt; 5 an enlarged view of a V-part in 1 and FIG. 13 is an exploded perspective view showing the configurations of a flat coil spring and a variable apparent spring constant portion;

6 eine Ansicht gesehen von einer VI-Richtung in 2 und eine Ansicht ist, die die Anordnungen von Elementen darstellt, die koaxial mit einer Antriebsachsenlinie eines Antriebswellenelements vorgesehen ist; 6 a view seen from a VI direction in 2 and is a view illustrating the arrangements of elements provided coaxially with a drive axis line of a drive shaft member;

7 eine Ansicht gesehen von einer VII-Richtung in 6 und eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Schwenkwinkel eines Ausgabewellenelements eines Getriebes mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis relativ zu einem Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms verstärkt wird; 7 a view seen from a VII direction in 6 and is a view showing a state in which a swing angle of an output shaft member of a transmission having a predetermined gear ratio is increased relative to a swing angle of the thigh pivot arm;

8 einen Zustand zeigt, in dem ein vorspannendes Drehmoment in der Flachspiralfeder nicht erzeugt wird, wenn ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms Null beträgt, und eine Perspektivansicht ist, die eine Bezugsposition eines Federstützabschnitts (das heißt ein Federbefestigungsende) relativ zu einer Antriebsachsenlinie zeigt; 8th shows a state in which a biasing torque is not generated in the flat coil spring when a swing angle of the thigh pivot arm is zero, and a perspective view showing a reference position of a spring support portion (ie, a spring attachment end) relative to a drive axis line;

9 eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, der von dem Zustand in 8 übergegangen ist, wobei der Zustand in 9 ein Zustand ist, in welchem das Federbefestigungselement dazu gebracht wird, um einen vorbestimmten Drehwinkel zu drehen, um eine Position des Federstützkörpers relativ zu der Antriebsachsenlinie von der Bezugsposition zu bewegen; 9 is a view showing a state different from the state in 8th has passed, the state in 9 a state in which the spring attachment member is caused to rotate by a predetermined rotation angle to move a position of the spring support body relative to the drive axis line from the reference position;

10 eine Ansicht ist, die ein freies Ende, ein befestigtes Ende und Abschnitte in der Nähe des freien Endes und des befestigen Endes in der Flachspiralfeder zeigt, wenn der Oberschenkelschwenkarm von dem in 9 gezeigten Zustand vorwärts schwenkt; 10 is a view showing a free end, a fixed end and portions near the free end and the fixed end in the flat coil spring, when the thigh pivot arm of the in 9 shown state pivots forward;

11 eine Ansicht ist, die das freie Ende, das befestigte Ende und die Positionen in der Nähe des freien Endes und des befestigten Endes in der Flachspiralfeder zeigt, wenn der Oberschenkelschwenkarm von dem in 9 gezeigten Zustand rückwärts schwenken; 11 is a view showing the free end, the fixed end and the positions near the free end and the fixed end in the flat spiral spring when the thigh pivot arm of the in 9 to reverse the state shown;

12 eine Ansicht ist, die die Eingabe/Ausgabe in/von einem Steuerungsabschnitt zeigt; 12 is a view showing the input / output to / from a control section;

13 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Beispiel der durch den Steuerungsabschnitt durchgeführten Verarbeitungsprozedur darstellt; 13 Fig. 10 is a flowchart illustrating an example of the processing procedure performed by the control section;

14 eine Ansicht ist, die die Gesamtkonfiguration und die Auslegung der Betriebe einer Fördervorrichtung eines fünften Ausführungsbeispiels zeigt; 14 Fig. 11 is a view showing the overall configuration and layout of the operations of a conveyor apparatus of a fifth embodiment;

15 eine Frontansicht ist, die die gesamte Konfiguration und die Auslegung der Betriebe eines Manipulators eines sechsten Ausführungsbeispiels zeigt; 15 Fig. 10 is a front view showing the entire configuration and layout of operations of a manipulator of a sixth embodiment;

16 eine Seitenansicht des in 15 gezeigten Manipulators ist; 16 a side view of the in 15 shown manipulator is;

17 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die die schematischen Formen und die Zusammenbaupositionen jeweiliger Bestandteile zeigt, die eine Schwenkgelenkvorrichtung eines siebten Ausführungsbeispiels bilden; 17 Fig. 13 is an exploded perspective view showing the schematic shapes and the assembling positions of respective constituent parts constituting a pivoting joint device of a seventh embodiment;

18 eine Perspektivansicht der Schwenkgelenkvorrichtung zeigt, in der die in 17 gezeigten Bestandteile zusammengebaut sind; 18 shows a perspective view of the pivot device in which the in 17 assembled components are assembled;

19 eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in welchem die in 18 gezeigte Schwenkgelenkvorrichtung an einem Anwender (dessen Arme ausgelassen sind) angebracht ist; 19 is a view showing a state in which the in 18 shown pivoting device on a user (whose arms are omitted) is mounted;

20 eine Ansicht ist, die einen Schwenkzustand eines Oberschenkelschwenkarms (ersten Schwenkarms) und ein Schwenkbeispiel eines Unterschenkelschwenkarms (zweiten Schwenkarms) zeigt; 20 Fig. 13 is a view showing a pivot state of a femoral pivot arm (first pivot arm) and a pivot example of a lower leg pivot arm (second pivot arm);

21 eine vergrößerte Ansicht eines V-Teils in 17 und eine perspektivische Explosionsansicht zeigt, die die Konfigurationen einer Flachspiralfeder und eines Abschnitts mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante darstellt; 21 an enlarged view of a V-part in 17 and FIG. 13 is an exploded perspective view illustrating the configurations of a flat coil spring and a variable apparent spring constant portion;

22 eine Ansicht gesehen aus einer VI-Richtung in 18 und eine Ansicht zeigt, die die Anordnungen von Elementen darstellt, die so vorgesehen sind, dass sie mit einen Antriebsachsenlinie eines Antriebwellenelements koaxial sind; 22 a view seen from a VI direction in 18 and Fig. 11 is a view showing the arrangements of elements provided so as to be coaxial with a drive axis line of a drive shaft member;

23 eine Ansicht ist, die ein Beispiel eines Elektromotors (eines Übersetzungsverhältniseinstellungsmotors) und eines Getriebes, die einen Getriebeabschnitt bilden, darstellt; 23 is a view illustrating an example of an electric motor (a gear ratio setting motor) and a transmission, which form a gear portion;

24 eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in welchem ein Schwenkwinkel nθf in einer Uhrzeigersinnrichtung und ein Schwenkwinkel nθr in einer Gegenuhrzeigersinnrichtung relativ zu einer Bezugsposition, an der der Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms Null beträgt, in die Flachspiralfeder eingegeben werden; 24 Fig. 11 is a view illustrating a state in which a swing angle nθf in a clockwise direction and a swing angle nθr in a counterclockwise direction relative to a reference position at which the swing angle of the thigh pivot arm is zero are input to the flat coil spring;

25 eine Ansicht ist, die die Eingabe/Ausgabe in/von einem Steuerungsabschnitt darstellt; und 25 is a view illustrating the input / output to / from a control section; and

26 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Beispiel der durch den Steuerungsabschnitt durchgeführten Verarbeitungsprozedur darstellt. 26 Fig. 10 is a flowchart illustrating an example of the processing procedure performed by the control section.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

Im weiteren Verlauf wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels als ein Ausführungsbeispiel zum Ausführen der Erfindung angegeben. Es ist anzumerken, dass dann, wenn die jeweiligen Figuren X-, Y- und Z-Achsen beschreiben, die X-, Y- und Z-Achsen senkrecht zueinander sind. Solange dies nicht anders angegeben ist, gibt eine Z-Achsenrichtung eine vertikale Aufwärtsrichtung an, eine X-Achsenrichtung gibt eine vordere Richtung bezüglich eines Anwenders (eines Anwenders, der eine Schwenkgelenkvorrichtung trägt) an, und eine Y-Achsenrichtung gibt bezüglich des Anwenders eine linke Richtung an. Es ist anzumerken, dass in der Beschreibung ein in 1 gezeigter "Oberschenkelschwenkarm 13" einem "ersten Abgabeabschnitt" und einem "ersten Schwenkarm" entspricht, und ein in 1 gezeigter "Unterschenkelschwenkarm 33" einem "zweiten Abgabeabschnitt" und einem "zweiten Schwenkarm" entspricht. Außerdem entspricht ein in 1 gezeigter "Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S" einem "ersten Winkelerfassungsabschnitt" und ein in 1 gezeigter "Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S" entspricht einem "zweiten Winkelerfassungsabschnitt". Außerdem entspricht ein in 1 gezeigter "Elektromotor 11" einem "ersten Antriebsabschnitt", ein in 1 gezeigter "Elektromotor 31" entspricht einem "zweiten Antriebsabschnitt" und ein in 1 gezeigter "Elektromotor 21" entspricht einem "Steifigkeitseinstellungselement" und einem "Steifigkeitseinstellungsdrehelement". Außerdem ist in einem Beispiel der folgenden Beschreibung ein Antriebswellenelement 6 ein vorragendes Element. Jedoch kann das Antriebswellenelement 6 eine vorragende Welle oder ein vertiefter (lochförmiger) Abschnitt sein, der eine Welle stützt. Alternativ kann das Antriebswellenelement 6 eine vorragende Welle oder einen vertieften (lochförmigen) Abschnitt stützen. Wenn die Beschreibung von "um das Antriebswellenelement 6" spricht, gibt dies "um eine Antriebsachsenlinie 6J, die die Mittelachse des Antriebswellenelements 6 wiedergibt" an. Es ist anzumerken, dass eine "Antriebsachsenlinie 6J" einer "Antriebsachse" entspricht. Außerdem entspricht eine "Welle 25A" eines Getriebes 25 einem "Federeingabewellenelement". Außerdem entsprechen ein "Federbefestigungselement 23" und der "Elektromotor 21" einem "Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante". Außerdem entsprechen eine "Flachspiralfeder 24", das "Federbefestigungselement 23" und der "Elektromotor 21" einem "Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit". "Steifigkeit" gibt ein Drehmoment pro Einheitswinkelverschiebung an, die zum Schwenken des Oberschenkelschwenkarms 13 erforderlich ist. Außerdem entsprechen ein "Unterschenkelweitergabearm 34" und ein "Unterschenkelarm 35" einem "Schwenkverbindungselement". Außerdem entspricht ein "Basisabschnitt 2" einem "bauchseitigen Anbringungsabschnitt". Außerdem entspricht eine "Schwenkgelenkvorrichtung", die in jedem von dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, einer "Gehunterstützungsvorrichtung" oder einer "Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung".Hereinafter, a description will be given of a first embodiment as an embodiment for carrying out the invention with reference to the drawings. It should be noted that when the respective figures describe X, Y and Z axes, the X, Y and Z axes are perpendicular to each other. Unless otherwise indicated, a Z-axis direction indicates an upward vertical direction, an X-axis direction indicates a front direction with respect to a user (a user carrying a pivot device), and a Y-axis direction indicates a left with respect to the user Direction. It should be noted that in the description a in 1 shown "thigh swivel arm 13 corresponds to a "first delivery section" and a "first swing arm", and an in 1 shown "lower leg swinging arm 33 "corresponds to a" second delivery section "and a" second swing arm " 1 shown "rotation angle detection section 11S a "first angle detection section" and an in 1 shown "rotation angle detection section 31S corresponds to a "second angle detection section" 1 shown "electric motor 11 a "first drive section", an in 1 shown "electric motor 31 "corresponds to a" second drive section "and an in 1 shown "electric motor 21 "corresponds to a " stiffness adjustment member " and a " stiffness adjustment rotary member ", In addition, in an example of the following description, a drive shaft member 6 a prominent element. However, the drive shaft member 6 a protruding shaft or a recessed (hole-shaped) portion that supports a shaft. Alternatively, the drive shaft element 6 supporting a projecting shaft or a recessed (hole-shaped) section. If the description of "about the drive shaft element 6 "speaks, gives this" about a drive axis line 6J representing the central axis of the drive shaft element 6 It should be noted that a "drive axis line 6J "corresponds to a" drive axle. "In addition, corresponds to a" shaft 25A "of a transmission 25 a "spring input shaft element". In addition, correspond to a "spring attachment element 23 "and the" electric motor 21 "a" section of variable, apparent spring constant. "Also corresponds to a" flat spiral spring 24 ", the" spring fixing element 23 "and the" electric motor 21 "a" variable stiffness section. "" Stiffness "indicates a torque per unit angular shift that is used to pivot the femoral pivot arm 13 is required. In addition, a "Unterschenkelweitergabearm 34 "and a" lower leg arm 35 "a" pivoting connection element. "In addition, corresponds to a" base section 2 "a" belly-side attachment section ". Swivel joint device "described in each of the first to fourth embodiments, a" walking assistance device "or a" ambulance support device ".

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung der Gesamtkonfiguration (1 bis 4) einer Schwenkgelenkvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels angegeben. Die Schwenkgelenkvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist an einem Bein (dem linken Bein in dem ersten Ausführungsbeispiel) eines Anwenders angebracht, um eine Anwenderbetätigung, etwa das Gehen und Laufen zu unterstützen. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Schwenkgelenkvorrichtung 1 aufgebaut durch einen Anwenderanbringungsabschnitt, der durch Bezugszeichen 2, 3, 4, 5, 6 und dergleichen angegeben ist, einen Oberschenkelschwenkabschnitt, der durch die Bezugszeichen 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 und dergleichen angegeben ist, einen Steifigkeitseinstellungsabschnitt, der durch die Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben ist, und ein Unterschenkelschwenkabschnitt, der durch die Bezugszeichen 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 und dergleichen angegeben ist. Es ist anzumerken, dass 1 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die die Formen, die Zusammenbaupositionen und dergleichen der jeweiligen Bestandteile der Schwenkgelenkvorrichtung 1 zeigt, und 2 zeigt die Schwenkgelenkvorrichtung 1 in einem Zustand, in welchem die Bestandteile zusammengebaut sind. Außerdem zeigt 3 einen Zustand, in welchem ein Anwender die Schwenkgelenkvorrichtung 1 trägt und 4 zeigt ein Schwenkbeispiel des Oberschenkelschwenkarms 13 und des Unterschenkelschwenkarms 33.Below is a description of the overall configuration ( 1 to 4 ) of a pivoting device 1 of the first embodiment indicated. The pivoting device 1 of the first embodiment is attached to a leg (the left leg in the first embodiment) of a user to assist a user operation such as walking and running. As in 1 is shown, the pivoting joint device 1 constructed by a user attachment section indicated by reference numerals 2 . 3 . 4 . 5 . 6 and the like, a thigh pivot portion indicated by the reference numerals 11 . 12 . 14 . 14B . 15 . 13 . 19 and the like, a rigidity adjustment section indicated by reference numerals 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like, and a lower leg pivoting portion indicated by the reference numerals 31 . 32 . 32P . 32B . 33 . 34 . 35 . 36 . 39 and the like. It should be noted that 1 FIG. 4 is an exploded perspective view showing the shapes, the assembling positions and the like of the respective components of the pivot device. FIG 1 shows, and 2 shows the pivoting device 1 in a state in which the components are assembled. Also shows 3 a state in which a user of the swivel device 1 wears and 4 shows a swivel example of the femoral swivel arm 13 and the lower leg pivot arm 33 ,

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung des Anwenderanbringungsabschnitts (1 bis 4) angegeben, der durch einen Basisabschnitt 2, einen Bauchanbringungsabschnitt 3, Schultergurte 4, eine Steuerungseinheit 5, ein Antriebswellenelement 6 und dergleichen gebildet ist. Der Basisabschnitt 2 ist ein Element, das an dem Bauchanbringungsabschnitt 3 befestigt ist und als eine Basis (Platte) zum Halten des Oberschenkelschwenkabschnitts, des Steifigkeitseinstellungsabschnitts und des Unterschenkelschwenkabschnitts dient. Außerdem ist ein Antriebswellenelement 6 an dem Basisabschnitt 2 angebracht. Das Antriebswellenelement 6 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Y-Achse und befindet sich an einer Stelle, die der Querseite des Hüftgelenks eines Anwenders entspricht, der die Schwenkgelenkvorrichtung 1 trägt. Es ist anzumerken, dass das Antriebswellenelement 6 in ein Durchgangsloch 33H des Unterschenkelschwenkarms 33, der später beschrieben wird, eingesetzt ist, und dann in ein Durchgangsloch 13H des Oberschenkelschwenkarms 13 eingesetzt ist. Es ist anzumerken, dass die Antriebsachsenlinie 6J die Zentralachse des Antriebswellenelements 6 angibt.Hereinafter, a description will be given of the user attachment section (FIG. 1 to 4 ) indicated by a base section 2 , a belly attachment section 3 , Shoulder straps 4 , a control unit 5 , a drive shaft element 6 and the like is formed. The base section 2 is an element attached to the abdominal attachment section 3 is fixed and serves as a base (plate) for holding the thigh pivot portion, the rigidity adjustment portion and the lower leg pivot portion. There is also a drive shaft element 6 at the base section 2 appropriate. The drive shaft element 6 extends substantially parallel to the Y-axis and is located at a location corresponding to the lateral side of the hip joint of a user, who the swivel device 1 wearing. It should be noted that the drive shaft element 6 in a through hole 33H of the lower leg pivot arm 33 which will be described later, and then into a through hole 13H of the femoral swivel arm 13 is used. It should be noted that the drive axis line 6J the central axis of the drive shaft member 6 indicates.

Der Bauchanbringungsabschnitt 3 ist ein Element, das um den Bauch eines Anwenders gewunden und daran befestigt ist, und das so konfiguriert ist, dass es gemäß einer Größe des Bauchs des Anwenders einstellbar ist. Außerdem ist der Bauchanbringungsabschnitt 3 an dem Basisabschnitt 2 befestigt und mit dem einen und dem anderen Ende der Schultergurte 4 verbunden.The abdominal attachment section 3 is an element wound around and attached to a user's abdomen and configured to be adjustable according to a size of the user's abdomen. In addition, the abdominal attachment section is 3 at the base section 2 attached and with one and the other end of the shoulder straps 4 connected.

Die Schultergurte 4 sind an ihren Enden (den einen und den anderen Enden) mit der Vorderflächenseite und der Rückflächenseite des Bauchanbringungsabschnitts 3 verbunden, sind so konfiguriert, dass ihre Längen eingestellt werden können, und sie sind an der Steuerungseinheit 5 angebracht. Ein Anwender kann die Steuerungseinheit 5 an seinem/ihrem Rücken wie einen Rucksack tragen, indem die Längen der Schultergurte 4 eingestellt werden und die Schultergurte 4 auf seine/ihre Schultern gelegt werden.The shoulder straps 4 are at their ends (the one and the other ends) with the front surface side and the back surface side of the abdominal attachment portion 3 connected, are configured so that their lengths can be adjusted, and they are on the control unit 5 appropriate. A user can control the unit 5 Wear on his / her back like a backpack by adjusting the lengths of the shoulder straps 4 be adjusted and the shoulder straps 4 be placed on his / her shoulders.

Die Steuerungseinheit 5 nimmt einen Steuerungsabschnitt, der die Elektromotoren 11, 21 und 31 steuert, eine Batterie, die Energie zu dem Steuerungsabschnitt und den Elektromotoren 11, 21, 31 zuführt und dergleichen auf. Es ist anzumerken, dass der Steuerungsabschnitt später unter Verwendung von 12 beschrieben wird.The control unit 5 takes a control section that the electric motors 11 . 21 and 31 controls, a battery, the power to the control section and the electric motors 11 . 21 . 31 feeds and the like. It should be noted that the control section later using 12 is described.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung des Oberschenkelschwenkabschnitts (1 bis 4) angegeben, der durch den Elektromotor 11, einen Bügel 12, eine Riemenscheibe 14, einen Riemen 14B, eine Riemenscheibe 15, den Oberschenkelschwenkarm 13, einen Oberschenkelanbringungsabschnitt 19 und dergleichen gebildet ist. Der Oberschenkelschwenkarm 13 ist durch einen Scheibenabschnitt 13G und einen Armabschnitt gebildet, der sich von dem Scheibenabschnitt 13G nach unten erstreckt. Der Scheibenabschnitt 13G hat ein Durchgangsloch 13H an seiner Mitte und das Antriebswellenelement 6 ist in das Durchgangsloch 13H eingesetzt. Dementsprechend ist der Oberschenkelschwenkarm 13 um das Antriebswellenelement 6 verschwenkbar gestützt. Außerdem befindet sich das Durchgangsloch 13H des Oberschenkelschwenkarms 13 an einer Stelle, die der Querseite des Hüftgelenks eines Anwenders entspricht, und ein an dem unteren Ende des Oberschenkelschwenkarms 13 vorgesehenes Verbindungsloch 13L ist an einer Stelle angeordnet, die der Querseite des Kniegelenks des Anwenders entspricht. Es ist anzumerken, dass eine sich nach unten erstreckende Länge des Oberschenkelschwenkarms 13 so konfiguriert ist, dass sie einstellbar ist, und ein Anwender ist in der Lage, die Vertikalposition des Verbindungslochs 13L gemäß einer Position seines/ihres Kniegelenks einzustellen. Außerdem ist der Oberschenkelschwenkarm 13 an einem Oberschenkelanbringungsabschnitt 19 angebracht. Der Oberschenkelanbringungsabschnitt 19 wird auf den Oberschenkelteil (den Umfang des Oberschenkels) eines Anwenders gelegt, um das Anbringen des Oberschenkelschwenkarms 13 an dem Oberschenkelteil des Anwenders zu vereinfachen. Außerdem ist die Riemenscheibe 15 an dem Scheibenabschnitt 13G befestigt und schwenkt einstückig mit dem Oberschenkelschwenkarm 13. Dementsprechend schwenkt ein Riemenscheibenwellenelement 15J der Riemenscheibe 15 um die Antriebsachsenlinie 6J mit dem gleichen Winkel wie ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13. Außerdem ist zwischen die Riemenscheibe 15 und eine später beschriebene Riemenscheibe 14 ein Gurt 15B gelegt, und die Schwenkleistung des Elektromotors 11 wird über die Riemenscheibe 15 und den Riemen 14B auf die Riemenscheibe 15 übertragen, um den Oberschenkelschwenkarm 13 zu schwenken.In the further course a description of the femoral pivoting section ( 1 to 4 ) indicated by the electric motor 11 , a hanger 12 , a pulley 14 , a belt 14B , a pulley 15 , the femoral swivel arm 13 , a thigh attachment section 19 and the like is formed. The femoral swivel arm 13 is through a slice section 13G and an arm portion extending from the disk portion 13G extends downwards. The disc section 13G has a through hole 13H at its center and the drive shaft element 6 is in the through hole 13H used. Accordingly, the femoral swivel arm 13 around the drive shaft element 6 pivotally supported. In addition, there is the through hole 13H of the femoral swivel arm 13 at a location corresponding to the lateral side of a user's hip joint, and at the lower end of the femoral pivot arm 13 provided connection hole 13L is located at a position corresponding to the lateral side of the knee joint of the user. It should be noted that there is a downwardly extending length of the femoral pivot arm 13 is configured to be adjustable, and a user is capable of the vertical position of the connection hole 13L according to a position of his / her knee joint. In addition, the thigh swivel arm 13 at a thigh attachment portion 19 appropriate. The thigh attachment section 19 is placed on the femoral part (the circumference of the thigh) of a user to attach the femoral swivel arm 13 on the thigh part of the user to simplify. In addition, the pulley 15 at the disc portion 13G fastens and pivots in one piece with the femoral swivel arm 13 , Accordingly, a pulley shaft member pivots 15J the pulley 15 around the drive axis line 6J with the same angle as a swivel angle of the femoral swivel arm 13 , It is also between the pulley 15 and a pulley described later 14 a belt 15B placed, and the slewing power of the electric motor 11 gets over the pulley 15 and the belt 14B on the pulley 15 transferred to the femoral swivel arm 13 to pan.

Ein Bügel 12 ist ein Element zum Befestigen des Elektromotors 11 an einem Basisabschnitt 2 und ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Der Bügel 12 hat ein Durchgangsloch 12H, in welches die Drehwelle des Elektromotors 11 eingesetzt ist und der Bügel 12 ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Es ist anzumerken, dass der Bügel 12 an dem Basisabschnitt 2 befestigt wird, nachdem die Drehwelle des Elektromotors 11 in das Durchgangsloch 12H des Bügels 12 eingesetzt wurde und die Riemenscheibe 14 an der eingesetzten Drehwelle angebracht wurde.A hanger 12 is an element for fixing the electric motor 11 at a base section 2 and is at the base portion 2 attached. The coat hanger 12 has a through hole 12H , in which the rotary shaft of the electric motor 11 is inserted and the hanger 12 is at the base section 2 attached. It should be noted that the hanger 12 at the base section 2 is fixed after the rotary shaft of the electric motor 11 in the through hole 12H of the temple 12 was inserted and the pulley 14 was attached to the rotary shaft used.

Ein Drehzahlminderer 11D ist an einem distalen Ende des Elektromotors 11 angebracht und der Drehzahlminderer 11D ist durch das Durchgangsloch 12H des Bügels 12 eingesetzt, sodass er an der Riemenscheibe 14 angebracht ist. Außerdem ist der Elektromotor 11 an dem Bügel 12 befestigt. Darüber hinaus empfängt der Elektromotor 11 Leistung und Antriebssignale von der Batterie und dem Steuerungsabschnitt, die in der Steuerungseinheit 5 untergebracht sind. Der Elektromotor 11 kann ferner den Oberschenkelschwenkarm 13 in einer Vorne-Hinten-Richtung relativ zu dem Bügel (das heißt dem Basisabschnitt 2) um das Antriebswellenelement 6 schwenken (siehe 4). Außerdem ist der Elektromotor 11 mit dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S, etwa einem Geber, versehen. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S gibt ein Signal, das einem Drehwinkel der Welle des Elektromotors 11 entspricht, zu dem Steuerungsabschnitt aus. Der Steuerungsabschnitt ist in der Lage, einen Drehwinkel des Drehzahlminderers 11D auf Grundlage eines Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S, eines Drehzahlminderungsverhältnisses des Drehzahlminderers 11D und eines Riemenscheibenverhältnisses zwischen der Riemenscheibe 14 und der Riemenscheibe 15 zu erfassen, und ist in der Lage, einen Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 zu erfassen. Es ist anzumerken, dass der Bügel 22 (siehe 1) oder der Basisabschnitt 2 mit einem Winkelerfassungsabschnitt (Winkelsensor) versehen sein können, der einen Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 relativ zu dem Basisabschnitt 2 erfasst, und der Bügel 22 oder der Basisabschnitt 2 kann mit einem Winkelerfassungsabschnitt (Winkelsensor) versehen sein, der einen Schwenkwinkel des Unterschenkelschwenkarms 33 relativ zu der Basis 2 erfasst. Es ist anzumerken, dass der Elektromotor 11 ein Motor ist, der zum Leerlauf fähig ist. Wenn der Elektromotor 11 eine Schwenkkraft von dem Oberschenkelschwenkarm 13 in seinem nicht erregten Zustand empfängt, dann dreht sich der Drehzahlminderer 11D und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 11C gibt ein Signal aus, das einem Drehwinkel des Drehzahlminderers 11D entspricht.A speed reducer 11D is at a distal end of the electric motor 11 attached and the speed reducer 11D is through the through hole 12H of the temple 12 used it on the pulley 14 is appropriate. In addition, the electric motor 11 on the temple 12 attached. In addition, the electric motor receives 11 Power and drive signals from the battery and the control section included in the control unit 5 are housed. The electric motor 11 can also the femoral swivel arm 13 in a front-rear direction relative to the bracket (that is, the base portion 2 ) about the drive shaft member 6 panning (see 4 ). In addition, the electric motor 11 with the rotation angle detection section 11S , like a giver. The rotation angle detection section 11S gives a signal representing a rotation angle of the shaft of the electric motor 11 corresponds to the control section. The control section is capable of rotating the speed reducer 11D on the basis of a detection signal from the rotation angle detection section 11S , a speed reduction ratio of the speed reducer 11D and a pulley ratio between the pulley 14 and the pulley 15 to capture, and is able to pivot the thigh swivel arm 13 capture. It should be noted that the hanger 22 (please refer 1 ) or the base section 2 may be provided with an angle detecting portion (angle sensor) having a pivot angle of the thigh pivot arm 13 relative to the base section 2 captured, and the hanger 22 or the base section 2 may be provided with an angle detection portion (angle sensor), which is a pivot angle of the lower leg pivot arm 33 relative to the base 2 detected. It should be noted that the electric motor 11 is an engine capable of idling. When the electric motor 11 a swivel force from the femoral pivot arm 13 in its de-energized state, then the speed reducer rotates 11D and the rotation angle detection section 11C outputs a signal that corresponds to a rotation angle of the speed reducer 11D equivalent.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung des Unterschenkelschwenkabschnitts (1 bis 4) angegeben, der durch den Elektromotor 31, den Bügel 32, Leistungsübertragungsabschnitte (32P und 32B), den Unterschenkelschwenkarm 33, einen Unterschenkelweitergabearm 34, einen Unterschenkelarm 35, einen Fußhalteabschnitt 34, einen Unterschenkelanbringungsabschnitt 39 und dergleichen gebildet ist. Der Unterschenkelschwenkarm 33 hat das Durchgangsloch 33H, in welches das Antriebswellenelement 6 eingesetzt ist. Wenn das Antriebswellenelement 6 in das Durchgangsloch 33H eingesetzt ist, dann wird der Unterschenkelschwenkarm 33 um das Antriebswellenelement 6 schwenkbar gestützt. Ein Riemen 32B ist auf den Unterschenkelschwenkarm 33 gelegt und Leistung wird von einem Leistungsübertragungsabschnitt, der durch den Elektromotor 31, eine Riemenscheibe 32P und einen Riemen 32B gebildet ist, übertragen, um den Unterschenkelschwenkarm 33 um das Antriebswellenelement 6 zu schwenken.In the further course a description of the lower leg pivoting section ( 1 to 4 ) indicated by the electric motor 31 , the temple 32 , Power transmission sections ( 32P and 32B ), the lower leg pivot arm 33 , a lower leg extension arm 34 , a lower leg arm 35 , a foot holding section 34 , a lower leg attachment portion 39 and the like is formed. The lower leg swivel arm 33 has the through hole 33H into which the drive shaft element 6 is used. When the drive shaft element 6 in the through hole 33H is used, then the lower leg pivot arm 33 around the drive shaft element 6 pivotally supported. A belt 32B is on the lower leg pivot arm 33 and power is supplied by a power transmission section, which is driven by the electric motor 31 , a pulley 32P and a belt 32B is formed, transferred to the lower leg pivot arm 33 around the drive shaft element 6 to pan.

Der Unterschenkelweitergabearm 34 hat ein oberes Ende, das mit dem distalen Ende des Unterschenkelschwenkarms 33 schwenkbar verbunden ist, und hat ein unteres Ende, das mit dem Ende eines Parallelverbindungsbildungsabschnitts 35M an der oberen Endseite des Unterschenkelarms 35 schwenkbar verbunden ist. Es ist anzumerken, dass eine sich nach unten erstreckende Länge des Unterschenkelweitergabearms 34 so konfiguriert ist, dass sie einstellbar ist. Das heißt, eine Länge des Unterschenkelweitergabearms 34 ist gemäß einer eingestellten Länge des Oberschenkelschwenkarms 13 eingestellt. The lower leg extension arm 34 has an upper end with the distal end of the lower leg pivot arm 33 pivotally connected, and has a lower end connected to the end of a parallel connection forming section 35M on the upper end side of the lower leg arm 35 pivotally connected. It should be noted that a downwardly extending length of the lower leg extension arm 34 is configured to be adjustable. That is, a length of the lower leg relay arm 34 is according to a set length of the femoral pivot arm 13 set.

Der Unterschenkelarm 35 ist im Wesentlichen in der Form eines umgekehrten L ausgebildet und hat ein Verbindungsloch 35L, welches mit dem Verbindungsloch 13L an dem unteren Ende des Oberschenkelschwenkarms 13 an einer Position, die einem Biegeabschnitt der Form L entspricht, verbunden ist. Dementsprechend ist der Unterschenkelarm 35 so ausgebildet, dass ein Ende des Parallelverbindungsausbildungsabschnitts 35M an einer oberen Endseite verschwenkbar mit dem unteren Ende des Unterschenkelweitergabearms 34 verbunden ist, und dass das andere Ende des Parallelverbindungsausbildungsabschnitts 35M verschwenkbar mit dem unteren Ende des Oberschenkelschwenkarms 13 verbunden ist. Außerdem hat der Unterschenkelarm 35 ein unteres Ende, an dem das obere Ende des Fußhalteabschnitts 36 verschwenkbar verbunden ist. Es ist anzumerken, dass eine sich nach unten erstreckende Länge des Unterschenkelarms 35 so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, zu dem Unterschenkelteil eines Anwenders zu passen. Außerdem ist der Fußhalteabschnitt 36 im Wesentlichen L-förmig ausgebildet und hat ein unteres Ende, das an dem Boden des Fußes eines Anwenders positioniert ist. Außerdem ist der Unterschenkelarm 35 an einem Unterschenkelanbringungsabschnitt 39 angebracht. Der Unterschenkelanbringungsabschnitt 39 wird auf das Unterschenkelteil (den Umfang der Wade) eines Anwenders gelegt, um das Anbringen des Unterschenkelarms 35 an dem Unterschenkelteil des Anwenders zu vereinfachen. The lower leg arm 35 is formed substantially in the shape of an inverted L and has a connection hole 35L , which with the connection hole 13L at the lower end of the femoral swivel arm 13 at a position corresponding to a bending portion of the form L is connected. Accordingly, the lower leg arm 35 is formed so that one end of the parallel connection forming section 35M pivotally on an upper end side with the lower end of the lower leg passing arm 34 is connected, and that the other end of the parallel connection training section 35M pivotable with the lower end of the femoral swivel arm 13 connected is. Besides, the lower leg arm has 35 a lower end at which the upper end of the Fußhalteabschnitts 36 is pivotally connected. It should be noted that there is a downwardly extending length of the lower leg arm 35 is configured so that it is able to fit to the lower leg portion of a user. In addition, the foot rest section 36 formed substantially L-shaped and has a lower end, which is positioned at the bottom of the foot of a user. Besides, the lower leg arm is 35 on a lower leg attachment portion 39 appropriate. The lower leg attachment section 39 is placed on the lower leg portion (circumference of the calf) of a user to attach the lower leg arm 35 on the lower leg part of the user to simplify.

Der Bügel 32 ist ein Element zum Befestigen des Elektromotors 31 an dem Basisabschnitt 2 und der Bügel 32 ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Außerdem hat der Bügel 32 ein Durchgangsloch 32H. The coat hanger 32 is an element for fixing the electric motor 31 at the base section 2 and the temple 32 is at the base section 2 attached. In addition, the strap has 32 a through hole 32H ,

Ein Drehzahlminderer 31D ist an dem distalen Ende des Elektromotors 31 angebracht und der Drehzahlminderer 31D ist in das Durchgangsloch 32H des Bügels 32 eingesetzt. Außerdem ist der Drehzahlminderer 31D an der Riemenscheibe 32P angebracht und der Riemen 32B ist an der Riemenscheibe 32P und dem Unterschenkelschwenkarm 33 angeordnet. Außerdem empfängt der Elektromotor 31 Leistung und Antriebssignale von der Batterie und dem Steuerabschnitt, die in der Steuereinheit 5 untergebracht sind. Ferner kann der Elektromotor 31 den Unterschenkelschwenkarm 33 in der Vorne-Hinten-Richtung über die Riemenscheibe 32P und den Riemen 32B um das Antriebswellenelement 6 schwenken (siehe 4). Außerdem ist der Elektromotor 31 mit dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S, etwa einem Geber, versehen. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S gibt ein einem Drehwinkel der Welle des Elektromotors 31 entsprechendes Signal zu dem Steuerungsabschnitt aus. Der Steuerungsabschnitt ist in der Lage, einen Drehwinkel des Unterschenkelschwenkarms 33 auf Grundlage eines Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S, eines Drehzahlminderungsverhältnisses des Drehzahlminderers 31D und eines Riemenscheibenverhältnisses zu erfassen, und ist in der Lage, einen Schwenkwinkel des Unterschenkelschwenkarms 33 zu erfassen. Es ist anzumerken, dass der Elektromotor 31 ein Motor ist, der zum Leerlauf fähig ist. Wenn der Elektromotor 31 eine Schwenkkraft von dem Oberschenkelschwenkarm 33 in seinem nicht erregten Zustand empfängt, dann dreht sich der Drehzahlminderer 31D und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S gibt ein einem Drehwinkel des Drehzahlminderers 11D entsprechendes Signal aus.A speed reducer 31D is at the distal end of the electric motor 31 attached and the speed reducer 31D is in the through hole 32H of the temple 32 used. In addition, the speed reducer 31D on the pulley 32P attached and the belt 32B is on the pulley 32P and the lower leg pivot arm 33 arranged. In addition, the electric motor receives 31 Power and drive signals from the battery and the control section in the control unit 5 are housed. Furthermore, the electric motor 31 the lower leg pivot arm 33 in the front-rear direction via the pulley 32P and the belt 32B around the drive shaft element 6 panning (see 4 ). In addition, the electric motor 31 with the rotation angle detection section 31S , like a giver. The rotation angle detection section 31S gives a rotation angle of the shaft of the electric motor 31 corresponding signal to the control section. The control section is capable of rotating the lower leg pivot arm 33 on the basis of a detection signal from the rotation angle detection section 31S , a speed reduction ratio of the speed reducer 31D and a pulley ratio, and is capable of pivoting the lower leg pivot arm 33 capture. It should be noted that the electric motor 31 is an engine capable of idling. When the electric motor 31 a swivel force from the femoral pivot arm 33 in its de-energized state, then the speed reducer rotates 31D and the rotation angle detection section 31S gives a rotation angle of the speed reducer 11D corresponding signal off.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung des Betriebs der Unterstützung des Schwenkens eines Oberschenkelteils UL1 eines Anwenders, der den Oberschenkelschwenkarm 13 trägt, und der Betrieb des Unterstützens des Schwenkens eines Unterschenkelteils L2 des Anwenders, der den Unterschenkelarm 35 trägt, angegeben. Der Oberschenkelschwenkarm 13 schwenkt um das Antriebswellenelement 6, wenn er von dem Elektromotor 11 Leistung empfängt. Auf ähnliche Weise schwenkt der Unterschenkelschwenkarm 33 um das Antriebswellenelement 6, wenn er von dem Elektromotor 31 Leistung empfängt. Außerdem bilden der Oberschenkelschwenkarm 13, der Unterschenkelschwenkarm 33, der Unterschenkelweitergabearm 34 und der Parallelverbindungsausbildungsabschnitt 35M (des Unterschenkelarms 35) eine Parallelverbindung, die als ein Parallellogramm ausgebildet ist. Dementsprechend entsprechen der Unterschenkelweitergabearm 34 und der Unterschenkelarm 35 Schwenkverbindungselementen, die mit dem Oberschenkelschwenkarm 13 und dem Unterschenkelschwenkarm 33 verbunden sind und auf Grundlage eines Schwenkwinkels (Winkel θ1 in 4) des Oberschenkelschwenkarms 13 und eines Schwenkwinkels (Winkel θ1 – θ2 in 4) des Unterschenkelschwenkarms 33 arbeiten. Es ist anzumerken, dass die Positionen des Oberschenkelschwenkarms 13, des Unterschenkelschwenkarms 33, des Unterschenkelweitergabearms 34 und des Unterschenkelarms 35, die in 4 durch durchgezogene Linien angegeben sind, als die Anfangspositionen (Positionen, an denen sich ein Anwender in seiner/ihrer aufrechten Haltung im Stillstand befindet) der jeweiligen Arme eingestellt sind.Next, referring to 4 a description of the operation of supporting the pivoting of a thigh part UL1 of a user, the thigh pivot arm 13 and the operation of assisting in pivoting a lower leg part L2 of the user wearing the lower leg arm 35 bears, stated. The femoral swivel arm 13 pivots about the drive shaft element 6 when he is from the electric motor 11 Receiving power. Similarly, the lower leg pivot arm pivots 33 around the drive shaft element 6 when he is from the electric motor 31 Receiving power. Besides, the thigh swivel arm form 13 , the lower leg pivot arm 33 , the lower leg extension arm 34 and the parallel connection forming section 35M (of the lower leg arm 35 ) a parallel connection, which is designed as a parallelogram. Accordingly, the lower leg passing arm corresponds 34 and the lower leg arm 35 Swivel connection elements with the thigh swivel arm 13 and the lower leg pivot arm 33 are connected and based on a pivot angle (angle θ1 in 4 ) of the femoral swivel arm 13 and a swing angle (angle θ1 - θ2 in FIG 4 ) of the lower leg pivot arm 33 work. It should be noted that the positions of the femoral swivel arm 13 , the lower leg pivot arm 33 , the lower leg extension arm 34 and the lower leg arm 35 , in the 4 are indicated by solid lines when the initial positions (positions where a user is in his / her upright posture at standstill) of the respective arms are set.

Wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 von seiner Ausgangsposition bei dem Winkel θ1 vorwärts schwenkt, dann kann der Oberschenkelteil UL1 eines Anwenders bei dem Winkel θ1 vorwärts schwenken, wie in 4 gezeigt ist. Wenn der Unterschenkelschwenkarm 33 gleichzeitig von seiner Ausgangsposition mit dem Winkel (θ1 – θ2) vorwärts schwenkt, dann kann der Unterschenkelteil UL2 des Anwenders vorwärts schwenken, sodass er sich bezüglich des Oberschenkelschwenkarms 13 mit dem Winkel θ2 vorwärts neigt, wie in 4 gezeigt ist. Da die Schwenkbewegung des Oberschenkelschwenkarms 13 mit dem Elektromotor 11 und die Schwenkbewegung des Unterschenkelschwenkarms 33 mit dem Elektromotor 31 separat gesteuert werden können, wird es dem Anwender ermöglicht, den Winkel θ1 und den Winkel θ2 wie er/sie will frei einzustellen. Da außerdem das Schwenken des Oberschenkelteils, das ein großes Drehmoment erfordert, unter Verwendung sowohl der Drehmomente der Elektromotoren 11 und 33 gemäß der Konfiguration durchgeführt werden kann, ist ein großer Motor nicht erforderlich. When the femoral swivel arm 13 from its home position at the angle θ1, then the thigh portion UL1 of a user can pivot forward at the angle θ1, as in FIG 4 is shown. When the lower leg swivel arm 33 at the same time from its initial position with the angle (θ1 - θ2) pivots forward, then the lower leg part UL2 of the user can swing forward so that he is with respect to the femoral pivot arm 13 with the angle θ2 forward, as in 4 is shown. Because the pivoting movement of the femoral swivel arm 13 with the electric motor 11 and the pivotal movement of the lower leg pivot arm 33 with the electric motor 31 can be controlled separately, the user is allowed to freely set the angle θ1 and the angle θ2 as he / she wants. In addition, because the pivoting of the femoral part, which requires a large torque, using both the torques of the electric motors 11 and 33 According to the configuration, a large motor is not required.

Wenn außerdem der Oberschenkelschwenkarm 13 schwenkt, dann wird die Energie der Schwenkbewegung in der Flachspiralfeder 24 gespeichert und zum Durchführen der Schwenkbewegung in einer entgegengesetzten Richtung verwendet. Das heißt, die Energie, die dann erzeugt wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 vorwärts schwenkt, wird in der Flachspiralfeder 24 gespeichert und wird dann verwendet, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 rückwärts schwenkt, und die Energie die dann erzeugt wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 rückwärts schwenkt, wird in der Flachspiralfeder 24 gespeichert, und wird dann verwendet, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 vorwärts schwenkt. Als Nächstes wird des Steifigkeitseinstellungsabschnitts beschrieben, der die Flachspiralfeder 24 aufweist. In addition, if the femoral swivel arm 13 pivots, then the energy of the pivoting movement in the flat spiral spring 24 stored and used to perform the pivoting movement in an opposite direction. That is, the energy that is generated when the femoral swivel arm 13 swings forward, becomes in the flat spiral spring 24 stored and then used when the femoral swivel arm 13 pivots backwards, and the energy that is generated when the femoral swivel arm 13 pivots backwards, is in the flat spiral spring 24 stored, and is then used when the femoral swivel arm 13 pans forward. Next, the rigidity adjusting portion which is the flat coil spring will be described 24 having.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung des Steifigkeitseinstellungsabschnitts (1 bis 3 und 5 bis 7), der durch den Elektromotor 21, den Bügel 22, das Federbefestigungselement 23, die Flachspiralfeder 24, das Getriebe 25 und dergleichen aufgebaut ist, angegeben. Der Bügel 22 ist ein Element, das den Elektromotor 21 an dem Basisabschnitt 2 befestigt, und ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Der Bügel 22 hat ein Durchgangsloch 22H, in welches die Drehwelle des Elektromotors 21 eingesetzt ist. Außerdem sind, wie in 1 und 6 gezeigt ist, das Durchgangsloch 13H des Scheibenabschnitts 13G des Oberschenkelschwenkarms 13, das Riemenscheibenwellenelement 15J der Riemenscheibe 15, die Welle 25A des Getriebes 25, die Mittelachse der Flachspiralfeder 24, ein Durchgangsloch 23H des Federbefestigungselements 23, das Durchgangsloch 22H des Bügels 22 und der Drehzahlminderer 21D des Elektromotors 21 so angeordnet, dass sie koaxial mit der Antriebsachsenlinie 6J sind.Hereinafter, a description will be made of the rigidity adjustment section (FIG. 1 to 3 and 5 to 7 ), by the electric motor 21 , the temple 22 , the spring-fixing element 23 , the flat spiral spring 24 , The gear 25 and the like. The coat hanger 22 is an element that drives the electric motor 21 at the base section 2 attached, and is at the base section 2 attached. The coat hanger 22 has a through hole 22H , in which the rotary shaft of the electric motor 21 is used. Besides, as in 1 and 6 shown is the through hole 13H of the disc section 13G of the femoral swivel arm 13 , the pulley shaft member 15J the pulley 15 , the wave 25A of the transmission 25 , the central axis of the flat spiral spring 24 , a through hole 23H of the spring attachment element 23 , the through hole 22H of the temple 22 and the speed reducer 21D of the electric motor 21 arranged so that they coaxial with the drive axis line 6J are.

Wie in 5 gezeigt ist, ist das Getriebe 25 über seinen Eingabeabschnitt 25C mit dem Riemenscheibenwellenelement 15J der Riemenscheibe 15 verbunden, die an dem Scheibenabschnitt 13G des Oberschenkelschwenkarms 13 befestigt ist, und gibt einen Abgabedrehwinkel nθ, der durch Multiplizieren eines Eingabedrehwinkels θ, der in den Eingabeabschnitt 25C eingegeben wird, mit n-Mal erhalten wird, als einen Drehwinkel der Welle 25A auf Grundlage eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses (n) aus. Wie in 7 gezeigt ist, hat das Getriebe 25 somit die Welle 25A, und wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 mit einem ersten Schwenkwinkel (θf) schwenkt, dann schwenkt die Welle 25A mit einem Schwenkwinkel (nθf), der erhalten wird, indem der erste Schwenkwinkel (θf) auf Grundlage eines vorgeschriebenen Übersetzungsverhältnisses (n) geändert wird. Wie in 5 gezeigt ist, hat die Welle 25A außerdem eine Federfreiendeinsetznut 25B, die als eine die sich in der Richtung der Antriebsachsenlinie 6J erstreckende Nut zum Befestigen der Seite eines freien Endes 24B der Flachspiralfeder 24 dient. Es ist anzumerken, dass das Getriebe 25 das Riemenscheibenwellenelement 15J um einen Drehwinkel θb·(1/n) dreht, wenn die Welle 25A dazu gebracht wird, sich infolge eines vorspannenden Drehmoments von der Flachspiralfeder 25 um einen Drehwinkel θb zu drehen. As in 5 shown is the transmission 25 via its input section 25C with the pulley shaft member 15J the pulley 15 connected to the disc portion 13G of the femoral swivel arm 13 is fixed, and outputs a output rotation angle nθ obtained by multiplying an input rotation angle θ included in the input section 25C is input, obtained with n times, as a rotation angle of the shaft 25A based on a predetermined gear ratio (s). As in 7 shown has the gearbox 25 thus the wave 25A , and if the femoral swivel arm 13 pivots with a first pivot angle (θf), then the shaft pivots 25A with a swivel angle (nθf) obtained by changing the first swivel angle (θf) based on a prescribed gear ratio (n). As in 5 shown has the wave 25A also a spring release insert groove 25B acting as one in the direction of the drive axis line 6J extending groove for securing the side of a free end 24B the flat spiral spring 24 serves. It should be noted that the transmission 25 the pulley shaft member 15J rotates through a rotational angle θb · (1 / n) when the shaft 25A caused by a biasing torque from the flat spiral spring 25 to rotate a rotation angle θb.

Als die Flachspiralfeder 24 ist ein elastischer Körper, etwa ein Federelement, spiralförmig um eine vorbeschriebene Achse gewunden. Wie in 5 gezeigt ist, hat die Flachspiralfeder 24 das freie Ende 24B an einem Ende, das als ein Ende dient, das näher an dem zentralen Bereich seiner Windung positioniert ist, und hat ein befestigtes Ende 24a an dem anderen Ende, das als ein Ende dient, das von dem zentralen Bereich der Windung beabstandet ist. Es ist anzumerken, dass das freie Ende 24B an der Federfreiendeinsetznut 25B der Welle 25A befestigt ist, und das befestigte Ende 24A an einem Federstützkörper 23J des Federbefestigungselements 23 in 5 befestigt ist.As the flat spiral spring 24 is an elastic body, such as a spring element, spirally wound around a prescribed axis. As in 5 shown has the flat spiral spring 24 the free end 24B at one end serving as an end positioned closer to the central portion of its turn, and having a fixed end 24a at the other end serving as an end spaced from the central portion of the winding. It should be noted that the free end 24B on the spring release insert groove 25B the wave 25A is attached, and the attached end 24A on a spring support body 23J of the spring attachment element 23 in 5 is attached.

Das Federbefestigungselement 23 hat ein Durchgangsloch 23H, in welches der Drehzahlminderer 21D an dem distalen Ende des Elektromotors 21 eingesetzt ist, das durch den Drehzahlminderer 21D gestützt ist, und das an dem Basisabschnitt 2 durch den Bügel 22 und den Elektromotor 21 befestigt ist. Außerdem hat das Federbefestigungselement 23 den Federstützabschnitt 23J, der das befestigte Ende 24A der Flachspiralfeder 24 stützt, an seiner Fläche, die der Flachspiralfeder 24 an einer von der Antriebsachsenlinie 6J entfernten Position zugewandt ist. Beispielsweise ist der Federstützkörper 23J ein wellenförmiges Element, das sich entlang der Richtung der Antriebsachsenlinie 6J erstreckt und das in einen zylindrischen Abschnitt eingesetzt ist, der an der Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 ausgebildet ist. Außerdem wird das Federbefestigungselement 23 durch den Elektromotor 21 dazu gebracht, um die Antriebsachsenlinie 6J zu drehen und verändert eine Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 in einer Umfangsrichtung. Wie dies zuvor beschrieben ist, ist das Federbefestigungselement 23 so gestützt, dass es um die Antriebsachsenlinie 6J drehbar ist und sich bei einem vorbestimmten Drehwinkel um die Antriebsachsenlinie 6J dreht. Somit bewegt das Federbefestigungselement 23 eine Position des Federstützkörpers 23J relativ zu der Antriebsachsenlinie 6J in der Umfangsrichtung um einen vorgeschriebenen Drehwinkel um die Antriebsachsenlinie 6J.The spring attachment element 23 has a through hole 23H , in which the speed reducer 21D at the distal end of the electric motor 21 is inserted, by the speed reducer 21D is supported, and that at the base portion 2 through the temple 22 and the electric motor 21 is attached. In addition, the spring attachment element 23 the spring support section 23J who is the fortified end 24A the flat spiral spring 24 supports, on its surface, the flat spiral spring 24 at one of the drive axis line 6J facing away from the position. For example, the spring support body 23J a wavy element extending along the direction of the drive axis line 6J extends and which is inserted into a cylindrical portion which at the position of the fixed end 24A the flat spiral spring 24 is trained. In addition, the spring attachment element 23 through the electric motor 21 brought to the drive axis line 6J to turn and change a position of the attached end 24A the flat spiral spring 24 in a circumferential direction. As previously described, the spring fastener is 23 so supported that it is about the drive axis line 6J is rotatable and at a predetermined angle of rotation about the drive axis line 6J rotates. Thus, the spring attachment member moves 23 a position of the spring support body 23J relative to the drive axis line 6J in the circumferential direction by a prescribed rotation angle about the drive axis line 6J ,

Der Elektromotor hat an seinem distalen Ende den Drehzahlminderer 21D. Außerdem ist der Drehzahlminderer 21D in das Durchgangsloch 22H des Bügels 22 eingesetzt, der Elektromotor 21 ist an dem Bügel 22 befestigt und der Bügel 22 ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Außerdem empfängt der Elektromotor 21 Leistung und Antriebssignale von der Batterie und dem Steuerungsabschnitt, die in der Steuerungseinheit 5 untergebracht sind. Außerdem kann der Elektromotor 21 das Federbefestigungselement 23 um die Antriebsachsenlinie 6J relativ zu dem Bügel 22 (das heißt dem Basisabschnitt 2) drehen und eine Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 in der Umfangsrichtung bewegen. Außerdem ist der Elektromotor 21 mit dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S, etwa einem Geber, versehen. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S gibt ein Signal entsprechend eines Rotationswinkels der Welle des Elektromotors 21 zu dem Steuerungsabschnitt aus. Im Übrigen ist der Steuerungsabschnitt in der Lage, einen Rotationswinkel des Drehzahlminderers 21D auf Grundlage eines Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S und einem Drehzahlverminderungsverhältnis des Drehzahlminderers 21D zu erfassen, und ist in der Lage, einen Drehwinkel des Federbefestigungselements 23 zu erfassen. Es ist anzumerken, dass der Bügel 22 mit einem Winkelerfassungsabschnitt (Winkelsensor) versehen sein kann, der einen Drehwinkel des Federbefestigungselements 23 relativ zu dem Bügel 22 erfasst. Außerdem ist der Elektromotor kein Leerlaufmotor (das heißt, der Elektromotor 21 ist ein Motor, der nicht leerläuft), eine Drehwinkelposition des Drehzahlminderers 21D wird sogar in dessen nicht erregtem Zustand beibehalten, und die Position des befestigten Endes 24A wird selbst dann beibehalten, wenn in der Flachspiralfeder 24 ein vorspannendes Drehmoment erzeugt wird. The electric motor has at its distal end the speed reducer 21D , In addition, the speed reducer 21D in the through hole 22H of the temple 22 used, the electric motor 21 is at the temple 22 attached and the strap 22 is at the base section 2 attached. In addition, the electric motor receives 21 Power and drive signals from the battery and the control section included in the control unit 5 are housed. In addition, the electric motor 21 the spring attachment element 23 around the drive axis line 6J relative to the temple 22 (ie the base section 2 ) and a position of the attached end 24A the flat spiral spring 24 move in the circumferential direction. In addition, the electric motor 21 with the rotation angle detection section 21S , like a giver. The rotation angle detection section 21S gives a signal corresponding to a rotation angle of the shaft of the electric motor 21 to the control section. Incidentally, the control section is capable of a rotation angle of the speed reducer 21D on the basis of a detection signal from the rotation angle detection section 21S and a speed reduction ratio of the speed reducer 21D to capture, and is able to rotate the spring attachment element 23 capture. It should be noted that the hanger 22 may be provided with an angle detection portion (angle sensor), which is a rotation angle of the spring fixing element 23 relative to the temple 22 detected. In addition, the electric motor is not an idling motor (that is, the electric motor 21 is a motor that does not idle), a rotational position of the speed reducer 21D is maintained even in its non-energized state, and the position of the attached end 24A is maintained even when in the flat spiral spring 24 a biasing torque is generated.

Im weiteren Verlauf werden die Positionen des befestigten Endes 24A und eines Versatzwinkels θs der Flachspiralfeder 24 beschrieben (8 bis 11). 8 zeigt ein Beispiel eines Falls, in dem sich ein in 3 gezeigter Anwender T in seiner/ihrer aufrechten Haltung befindet, ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 Null beträgt, und ein vorspannendes Drehmoment der Flachspiralfeder 24 Null beträgt. An der Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 in dem Beispiel von 8 wird weder ein vorspannendes Drehmoment in einer Uhrzeigersinnrichtung um die Antriebsachsenlinie 6J noch ein vorspannendes Drehmoment in einer „Gegenuhrzeigersinn“-Richtung um die Antriebsachsenlinie 6J in dem freien Ende 24B erzeugt. Außerdem ist eine Bezugslinie J1, die in 8 gezeigt ist, eine virtuelle Linie, die die Antriebsachsenlinie 6J und die Federfreiendeinsetznut 25B in einem Fall passiert, in welchem die Position des befestigten Endes 24A so eingestellt ist, dass sie kein vorspannendes Drehmoment in dem freien Ende 24B erzeugt, wenn ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 Null beträgt, und sie gibt eine Bezugsdrehwinkelposition der Welle 25A an. Außerdem ist die in dem Beispiel von 8 gezeigte Position des befestigten Endes 24A (der Federstützkörper 23J) als die Bezugsposition des befestigten Endes 24A (des Federstützkörpers 23J) der Flachspiralfeder 24 festgelegt. In the further course the positions of the attached end become 24A and an offset angle θs of the flat coil spring 24 described ( 8th to 11 ). 8th shows an example of a case where an in 3 shown user T is in his / her upright posture, a pivot angle of the thigh pivot arm 13 Zero is, and a biasing torque of the flat spiral spring 24 Zero. At the position of the attached end 24A the flat spiral spring 24 in the example of 8th is neither a biasing torque in a clockwise direction about the drive axis line 6J nor a biasing torque in a "counterclockwise" direction about the drive axis line 6J in the free end 24B generated. In addition, a reference line J1, which is in 8th shown is a virtual line representing the drive axis line 6J and the spring release insertion groove 25B in a case happens in which the position of the attached end 24A is set so that there is no biasing torque in the free end 24B generated when a swivel angle of the femoral swivel arm 13 Is zero and gives a reference angular position of the shaft 25A at. Also, in the example of 8th shown position of the attached end 24A (the spring support body 23J ) as the reference position of the attached end 24A (of the spring support body 23J ) of the flat spiral spring 24 established.

9 zeigt einen Zustand, in welchem der Elektromotor 21 so angetrieben ist, dass er die Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 von dem in 8 gezeigten Zustand auf eine Position ändert, an der das befestigte Ende 24A der Flachspiralfeder 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung um einen Drehwinkel (θs) von der zuvor erwähnten Bezugsposition bewegt wird. Dieser Zustand ist als ein „Zustand, in welchem der Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung auf die Flachspiralfeder 24 aufgebracht wird“ festgelegt. Selbst wenn sich der Anwender in diesem Zustand in seiner/ihrer aufrechten Haltung befindet und ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 Null beträgt, dann wird auf die Welle 25A infolge des Versatzwinkels θs in der Uhrzeigersinnrichtung ein vorspannendes Drehmoment der Flachspiralfeder 24 aufgebracht, und das vorspannende Drehmoment wird von der Welle 25A über das Getriebe 25 und die Riemenscheibe 15 auf den Oberschenkelschwenkarm 13 aufgebracht. 9 shows a state in which the electric motor 21 is driven so that it is the position of the attached end 24A the flat spiral spring 24 from the in 8th shown state changes to a position at which the attached end 24A the flat spiral spring 24 is moved clockwise in the circumferential direction by a rotation angle (θs) from the aforementioned reference position. This state is referred to as a "state" in which the offset angle θs in the clockwise direction is applied to the flat coil spring 24 is applied. Even if the user is in this state in his / her upright posture and a tilt angle of the femoral pivot arm 13 Zero is then on the shaft 25A due to the offset angle θs in the clockwise direction, a biasing torque of the flat coil spring 24 Applied, and the biasing torque is from the shaft 25A over the transmission 25 and the pulley 15 on the femoral swivel arm 13 applied.

10 zeigt ein Beispiel eines Falls, in welchem der Oberschenkelschwenkarm 13 in der Uhrzeigersinnrichtung mit einem Schwenkwinkel θf in einem Zustand schwenkt, in welchem der in 9 gezeigte „Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung“ aufgebracht wird. Wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 in der Uhrzeigersinnrichtung mit dem Schwenkwinkel θf mit einem Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 schwenkt, dann schwenkt die Welle 25A des Getriebes 25 in der Uhrzeigersinnrichtung bei einem Schwenkwinkel nθf. Das heißt, in dem in 10 gezeigten Beispiel wird ein vorspannendes Drehmoment in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ in der Flachspiralfeder 24 gemäß einem Winkel (nθf – θs) erzeugt, der erhalten wird, indem der Versatzwinkel θs von dem Schwenkwinkel nθf subtrahiert wird. 10 shows an example of a case in which the femoral swivel arm 13 pivots in the clockwise direction with a swivel angle θf in a state in which the in 9 shown "offset angle θs in the clockwise direction" is applied. When the femoral swivel arm 13 in the clockwise direction with the swivel angle θf with a gear ratio (n) of the transmission 25 pans, then swings the shaft 25A of the transmission 25 in the clockwise direction at a swivel angle nθf. That is, in the in 10 shown example, a biasing torque in the "counterclockwise direction" in the flat spiral spring 24 according to an angle (nθf-θs) obtained by subtracting the offset angle θs from the swing angle nθf.

11 zeigt ein Beispiel eines Falls, in welchem der Oberschenkelschwenkarm 13 bei einem Schwenkwinkel θr in einem Zustand, in welchem der in 9 gezeigte „Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung“ auferlegt wird, in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt. Wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ mit dem Schwenkwinkel θr mit einem Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 schwenkt, dann schwenkt die Welle 25A des Getriebes 25 bei einem Schwenkwinkel nθr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“. Das heißt, in dem in 11 gezeigten Beispiel wird ein vorspannendes Drehmoment in der Uhrzeigersinnrichtung in der Flachspiralfeder 24 gemäß einem Winkel (nθr + θs) erzeugt, der durch Addieren des Versatzwinkels θs auf den Schwenkwinkel nθr erhalten wird. Durch das Getriebe 25 (das ausgelassen werden kann), die Flachspiralfeder 24, das Federbefestigungselement 23 und den Elektromotor 21 (das Steifigkeitseinstellungselement), die zuvor beschrieben sind, wird ein Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante gebildet, der eine scheinbare Federkonstante gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13 verändert. Außerdem verändert der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante die Steifigkeit um die Antriebsachsenlinie 6j. Wie zuvor beschrieben ist, gibt die „Steifigkeit“ ein Drehmoment pro Einheitswinkelverschiebung an, die zum Schwenken des Oberschenkelschwenkarms 13 erforderlich ist, wobei die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13 mit diesem Drehmoment in Zusammenhang steht. Dementsprechend beinhaltet die „scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers (der Flachspiralfeder) gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13“ eine „scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13“. Die Federkonstante ist eine Art Steifigkeit. Außerdem ist es möglich, die Steifigkeit des elastischen Körpers zu verändern, optimalerweise Energie zurückzuhalten, und optimalerweise die zurückgehaltene Energie freizugeben. Außerdem beinhaltet der „Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit, der die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13 verändert“ den „Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13 verändert“. 11 shows an example of a case in which the femoral swivel arm 13 at a swing angle θr in a state where the in 9 shown "offset angle θs in the clockwise direction" is imposed in the "counterclockwise direction" pivots. When the femoral swivel arm 13 in the "counterclockwise direction" with the swivel angle θr with a gear ratio (n) of the transmission 25 pans, then swings the shaft 25A of the transmission 25 at a swing angle nθr in the "counterclockwise direction". That is, in the in 11 shown example, a biasing torque in the clockwise direction in the flat spiral spring 24 according to an angle (nθr + θs) obtained by adding the offset angle θs to the swing angle nθr. Through the transmission 25 (which can be omitted), the flat spiral spring 24 , the spring-fixing element 23 and the electric motor 21 (the stiffness adjustment member) described above, a variable apparent spring constant portion is formed having an apparent spring constant as viewed from the femoral pivot arm 13 changed. In addition, the variable, apparent spring rate section alters the stiffness about the drive axis line 6y , As previously described, "stiffness" indicates a torque per unit angular displacement that is used to pivot the femoral pivot arm 13 is required, the apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the femoral swivel arm 13 related to this torque. Accordingly, the "apparent stiffness of the elastic body (the flat coil spring) as viewed from the femoral pivot arm includes 13 "An" apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the femoral swivel arm 13 ". The spring constant is a kind of stiffness. In addition, it is possible to alter the stiffness of the elastic body, optimally retain energy, and optimally release the retained energy. In addition, the "variable stiffness" section includes the apparent stiffness of the elastic body as viewed from the femoral pivot arm 13 changes "the" section of variable, apparent spring constant, which is the apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the femoral swivel arm 13 changed ".

Als Nächstes wird die Eingabe/Ausgabe eines Steuerungsabschnitts 50 unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Die Steuerungseinheit 15 nimmt den Steuerungsabschnitt 50 und eine Batterie 60 auf. Außerdem hat der Steuerungsabschnitt 5 einen Startschalter 54, ein berührungsempfindliches Tastenfeld 55, das als ein Eingabe-/Ausgabeabschnitt dient, einen Anschluss 61 zum Laden der Batterie 60 und dergleichen. Außerdem hat der Steuerungsabschnitt 50 (die Steuerungseinheit) eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 50A, Motortreiber 51, 52 und 53 und dergleichen. Es ist anzumerken, dass, obwohl der Steuerungsabschnitt 50 zudem eine Speichereinheit aufweist, die ein Programm zum Laufenlassen der Verarbeitung des Steuerungsabschnitts 50, verschiedene Messergebnisse und dergleichen speichert, die Speichereinheit in der Figur nicht gezeigt ist. Next will be the input / output of a control section 50 with reference to 12 described. The control unit 15 takes the control section 50 and a battery 60 on. In addition, the control section has 5 a start switch 54 , a touch-sensitive keypad 55 serving as an input / output section, a terminal 61 to charge the battery 60 and the same. In addition, the control section has 50 (the control unit) a central processing unit (CPU) 50A , Motor driver 51 . 52 and 53 and the same. It should be noted that although the control section 50 a memory unit further comprising a program for executing the processing of the control section 50 , stores various measurement results and the like, the storage unit is not shown in the figure.

Wie später beschrieben ist, berechnet der Steuerungsabschnitt 50 einen Sollschwenkzyklus und einen Sollschwenkwinkel zum Schwenken des Oberschenkelschwenkarms 13 und gibt ein Antriebssignal zu dem Elektromotor 11 über den Motortreiber 51 aus. Der Elektromotor 11 dreht den Drehzahlminderer 11d auf Grundlage des Antriebssignals von dem Steuerungsabschnitt 50 und schwenkt den Oberschenkelschwenkarm 13 bei einem vorgeschriebenen Zyklus und einem vorgeschriebenen Winkel über die Riemenscheibe 14, den Riemen 14B und die Riemenscheibe 15. Außerdem werden eine Rotationsgeschwindigkeit und ein Rotationsbetrag der Welle des Elektromotors 11 durch den Drehwinkelerfassungsabschnitt 11s erfasst und ein Erfassungssignal wird über den Motortreiber 51 in die CPU 50A eingegeben, während es in den Motortreiber 51 eingegeben wird. Die CPU 50A führt eine rückgekoppelte Regelung derart durch, dass ein tatsächlicher Schwenkzyklus und ein tatsächlicher Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S näher an den Sollschwenkzyklus und den Sollschwenkwinkel kommen (das heißt diese annähern). As will be described later, the control section calculates 50 a target swing cycle and a target swing angle for pivoting the femoral pivot arm 13 and outputs a drive signal to the electric motor 11 over the motor driver 51 out. The electric motor 11 turns the speed reducer 11d based on the drive signal from the control section 50 and swings the femoral swivel arm 13 at a prescribed cycle and angle through the pulley 14 , the belt 14B and the pulley 15 , In addition, a rotation speed and a rotation amount of the shaft of the electric motor become 11 by the rotation angle detection section 11s and a detection signal is sent via the motor driver 51 into the CPU 50A entered while in the motor driver 51 is entered. The CPU 50A performs a feedback control such that an actual swing cycle and an actual swing angle of the thigh pivot arm 13 on the basis of the detection signal from the rotation angle detecting section 11S come closer to the desired pivoting cycle and the desired swivel angle (that is, approximate these).

Wie später beschrieben ist, berechnet der Steuerungsabschnitt 50 zudem einen Sollsteifigkeitseinstellungswinkel als einen Drehwinkel des Federbefestigungselements 23 derart, dass die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13 einen optimalen Wert hat, und gibt ein Antriebssignal zu dem Elektromotor 21 über den Motortreiber 52 aus. Auf Grundlage des Antriebsignals von dem Steuerungsabschnitt 50 dreht der Elektromotor 21 das Federbefestigungselement 23 über den Drehzahlminderer 21D. Außerdem werden eine Rotationsgeschwindigkeit und ein Rotationsbetrag der Welle des Elektromotors 21 durch den Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S erfasst, und ein Erfassungssignal wird über den Motortreiber 52 in die CPU 50A eingegeben, während es in den Motortreiber 52 eingegeben wird. Die CPU 50A führt eine rückgekoppelte Regelung derart durch, dass ein tatsächlicher Drehwinkel des Federbefestigungselements 23 auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S näher an den Sollsteifigkeitseinstellungswinkel kommt (das heißt diesen annähert). As will be described later, the control section calculates 50 in addition, a target rigidity adjustment angle as a rotation angle of the spring attachment member 23 such that the apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the femoral swivel arm 13 has an optimum value, and outputs a drive signal to the electric motor 21 over the motor driver 52 out. Based on the drive signal from the control section 50 the electric motor turns 21 the spring attachment element 23 via the speed reducer 21D , In addition, a rotation speed and a rotation amount of the shaft of the electric motor become 21 by the rotation angle detection section 21S detected, and a detection signal is via the motor driver 52 into the CPU 50A entered while in the motor driver 52 is entered. The CPU 50A performs a feedback control such that an actual angle of rotation of the spring mounting element 23 on the basis of the detection signal from the rotation angle detecting section 21S comes closer to the desired stiffness adjustment angle (that is, this approximates).

Wie dies später beschrieben ist, berechnet der Steuerungsabschnitt 50 einen Sollschwenkzyklus und einen Sollschwenkwinkel, um den Unterschenkelschwenkarm 33 zu schwenken, und gibt ein Antriebssignal zu dem Elektromotor 31 über den Motortreiber 53 aus. Auf Grundlage des Antriebssignals von dem Steuerungsabschnitt 50 schwenkt der Elektromotor 31 den Unterschenkelschwenkarm 33 bei einem vorbestimmten Zyklus und einem vorbestimmten Winkel über den Drehzahlminderer 31D, die Riemenscheibe 32P und den Riemen 32B. Außerdem werden eine Rotationsgeschwindigkeit und ein Rotationsbetrag der Welle des Elektromotors 31 durch den Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S erfasst, und ein Erfassungssignal wird über den Motortreiber 53 in die CPU 50A eingegeben, während es in den Motortreiber 53 eingegeben wird. Die CPU 50A führt eine rückgekoppelte Regelung derart durch, dass ein tatsächlicher Schwenkzyklus und ein tatsächlicher Schwenkwinkel des Unterschenkelschwenkarms 33 auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S näher an den Sollschwenkzyklus und den Sollschwenkwinkel kommen (das heißt diese annähern). As will be described later, the control section calculates 50 a target pivoting cycle and a desired pivoting angle about the lower leg pivoting arm 33 to pivot, and gives a drive signal to the electric motor 31 over the motor driver 53 out. Based on the drive signal from the control section 50 pivots the electric motor 31 the lower leg pivot arm 33 at a predetermined cycle and a predetermined angle across the speed reducer 31D , the pulley 32P and the belt 32B , In addition, a rotation speed and a rotation amount of the shaft of the electric motor become 31 by the rotation angle detection section 31S detected, and a detection signal is via the motor driver 53 into the CPU 50A entered while in the motor driver 53 is entered. The CPU 50A performs a feedback control such that an actual swing cycle and an actual swing angle of the lower leg pivot arm 33 on the basis of the detection signal from the rotation angle detecting section 31S come closer to the desired pivoting cycle and the desired swivel angle (that is, approximate these).

Der Startschalter 54 ist ein Schalter zum Starten des Steuerungsabschnitts 50. Außerdem ist das berührungsempfindliche Bedienfeld 55 eine Vorrichtung, die dazu verwendet wird, eine Höhe, ein Gewicht und dergleichen des Anwenders einzugeben, und die einen Einstellungszustand und dergleichen anzeigt. Außerdem ist der Anschluss 61 zum Laden ein Anschluss, an den ein Ladekabel angeschlossen wird, um die Batterie 60 zu laden.The start switch 54 is a switch for starting the control section 50 , In addition, the touch-sensitive control panel 55 a device used to input a height, a weight, and the like of the user, and indicating a setting state and the like. Besides, the connection is 61 for charging, a connector to which a charging cable is connected to the battery 60 to load.

Als Nächstes wird eine Beschreibung der Verarbeitungsprozedur des Steuerungsabschnitts 50 unter Bezugnahme auf ein in 13 gezeigtes Ablaufdiagramm gezeigt. Wenn ein Anwender den Startknopf der Steuerungseinheit betätigt (Schritt S10), dann schreitet der Ablauf zu Schritt S15 vor.Next, a description will be given of the processing procedure of the control section 50 referring to a in 13 shown flowchart shown. When a user operates the start button of the control unit (step S10), the flow advances to step S15.

In Schritt S15 befindet sich der Steuerungsabschnitt in Bereitschaft für die Eingabe der Anfangseinstellungen des Anwenders über das Berührungsbedienfeld. Nach dem Bestätigen der Eingabe einer Größe und eines Gewichts eines Anwenders schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S20 vor. Es ist anzumerken, dass dann, wenn die Eingabe des Anwenders selbst nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit nicht bestätigt wird, der Steuerungsabschnitt beispielsweise eine vorgegebene (voreingestellte) Standardgröße und -Gewicht einstellt, und zu Schritt S20 fortschreitet. In step S15, the control section is ready to enter the initial settings of the user via the touch panel. After confirming the input of a size and weight of a user, the control section proceeds to step S20. It should be noted that if the input of the user is not confirmed even after elapse of a predetermined time, the control section sets, for example, a predetermined (default) standard size and weight, and proceeds to step S20.

In Schritt S20 misst der Steuerungsabschnitt den Geh-(oder Lauf-)Zustand des Anwenders ohne Erregen der Elektromotoren 11, 21 und 31 für eine vorbestimmte Zeitspanne und speichert Erfassungssignale von den Drehwinkelerfassungsabschnitten 11S und 31S in der Speichereinheit als Messdaten, die einer Messzeit entsprechen. Die Wellen der Elektromotoren 11 und 31 sind so konfiguriert, dass sie bei einer Nicht-Erregungszeit im Leerlauf sind. Es ist anzumerken, dass die Welle des Elektromotors 21 so konfiguriert ist, dass sie ohne Leerlauf zur nicht erregten Zeit gesperrt ist. Ein Winkel des Federbefestigungselements 23, das durch den Elektromotor 21 gedreht wird, wird auf einen Drehwinkel eingestellt, bei dem ein vorspannendes Drehmoment in der Flachspiralfeder 24 nicht erzeugt wird, wenn ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 Null beträgt. Nach dem Sammeln der Messdaten während beispielsweise einer vorbestimmten Anzahl von Schritten oder einer vorbestimmten Zeitspanne schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S25 fort. In step S20, the control section measures the walking (or running) state of the user without energizing the electric motors 11 . 21 and 31 for a predetermined period of time, and stores detection signals from the rotation angle detection sections 11S and 31S in the storage unit as measurement data corresponding to a measurement time. The waves of the electric motors 11 and 31 are configured to be idle in a non-energizing time. It should be noted that the shaft of the electric motor 21 is configured so that it is locked without idle at non-energized time. An angle of the spring attachment element 23 that by the electric motor 21 is rotated, is set to a rotation angle at which a biasing torque in the flat coil spring 24 is not generated when a swing angle of the thigh pivot arm 13 Zero. After collecting the measurement data during, for example, a predetermined number of steps or a predetermined period of time, the control section proceeds to step S25.

In Schritt S25 berechnet der Steuerungsabschnitt einen Schwenkwinkel (oder eine Schwenkgröße) des Oberschenkelschwenkarms aus den Messdaten auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S und berechnet einen Gehzyklus (oder einen Schwenkzyklus) von einer Winkelgeschwindigkeit und einer Winkelbeschleunigung des Oberschenkelschwenkarms. Außerdem berechnet der Steuerungsabschnitt auf ähnliche Weise einen Schwenkwinkel (oder eine Schwenkgröße) des Unterschenkelschwenkarms von den Messdaten auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S und berechnet einen Gehzyklus (oder einen Schwenkzyklus) auf Grundlage einer Winkelgeschwindigkeit und einer Winkelbeschleunigung des Unterschenkelschwenkarms. Dann schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S30 fort. In step S25, the control section calculates a swing angle (or a swing amount) of the femoral pivot arm from the measurement data based on the detection signal from the rotation angle detection section 11S and calculates a walking cycle (or a swing cycle) of angular velocity and angular acceleration of the femoral pivot arm. In addition, the control section similarly calculates a swing angle (or a swing amount) of the lower leg swing arm from the measurement data based on the detection signal from the rotation angle detection section 31S and calculates a walking cycle (or a swing cycle) based on angular velocity and angular acceleration of the lower leg pivot arm. Then, the control section proceeds to step S30.

In Schritt S30 berechnet der Steuerungsabschnitt einen Sollsteifigkeitseinstellungswinkel als eine optimale Gelenksteifigkeit auf Grundlage des Schwenkwinkels und des Schwenkzyklus des Oberschenkelschwenkarms, die in Schritt S25 berechnet wurden, und der Größe und des Gewichts des Anwenders und dergleichen, die in Schritt S15 eingegeben wurden. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S35 fort. Es ist anzumerken, dass ein Verfahren zum Berechnen des Sollsteifigkeitseinstellungswinkels später ausführlich beschrieben ist. In step S30, the control section calculates a target rigidity adjustment angle as an optimal joint rigidity based on the swing angle and the swinging cycle of the femoral pivot arm calculated in step S25 and the size and weight of the user and the like input in step S15. Thereafter, the control section proceeds to step S35. It should be noted that a method of calculating the target rigidity adjustment angle will be described later in detail.

In Schritt S35 steuert der Steuerungsabschnitt den Elektromotor 21, um einen Versatzwinkel des Federbefestigungselements 23 auf den in Schritt S30 berechneten Sollsteifigkeitseinstellungswinkel festzulegen. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S40 fort.In step S35, the control section controls the electric motor 21 to an offset angle of the spring attachment element 23 to set to the target rigidity adjustment angle calculated in step S30. Thereafter, the control section proceeds to step S40.

In Schritt S40 berechnet der Steuerungsabschnitt das Muster der Unterstützung des Oberschenkelteils eines Anwenders (das Muster zum Ausgeben eines Antriebssignals zu dem Elektromotor 11 und dergleichen) und das Muster zum Unterstützen des Unterschenkelteils des Anwenders (das Muster zum Ausgeben eines Antriebssignals zu dem Elektromotor 31) auf Grundlage des Schwenkwinkels und des Schwenkzyklus des Oberschenkelschwenkarms und des Schwenkwinkels und des Schwenkzyklus des Unterschenkelschwenkarms, die in Schritt S25 berechnet wurden, einer Ausgabespannung der Batterie und dergleichen. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S45 fort. In step S40, the control section calculates the pattern of support of the thigh portion of a user (the pattern for outputting a drive signal to the electric motor 11 and the like) and the pattern for supporting the lower leg part of the user (the pattern for outputting a drive signal to the electric motor 31 ) based on the swing angle and the swing cycle of the thigh swing arm and the swing angle and the swing cycle of the lower leg swing arm calculated in step S25, an output voltage of the battery, and the like. Thereafter, the control section proceeds to step S45.

In Schritt S45 startet der Steuerungsabschnitt mit dem Ausgeben von Antriebssignalen zu den Elektromotoren 11 und 31 auf Grundlage der in Schritt S40 berechneten Unterstützungsmuster, um den Oberschenkelschwenkarm 13 und den Unterschenkelschwenkarm 33 zu schwenken, und unterstützt die Betätigung des Gehens (oder des Laufens) des Anwenders derart, dass die Betätigung des Gehens (oder des Laufens) des Anwenders fortfährt. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S50 vor. Es ist anzumerken, dass die Ausgabe der Antriebssignale zu den Elektromotoren 11 und 31 auch fortgeführt wird, nachdem der Steuerungsabschnitt zu anderen Schritten übergegangen ist. In step S45, the control section starts outputting drive signals to the electric motors 11 and 31 based on the support pattern calculated in step S40, about the femoral pivot arm 13 and the lower leg pivot arm 33 to pivot, and supports the operation of walking (or running) of the user so that the operation of walking (or running) of the user continues. Thereafter, the control section proceeds to step S50. It should be noted that the output of the drive signals to the electric motors 11 and 31 is also continued after the control section has moved to other steps.

In Schritt S50 speichert der Steuerungsabschnitt wie bei dem Messen von Schritt S20 Erfassungssignale von den Drehwinkelerfassungsabschnitten 11S und 31S in der Speichereinheit als Messdaten, die einer Messzeit entsprechen, während die Elektromotoren 11 und 31 arbeiten und die Betätigung des Gehens (oder des Laufens) des Anwenders unterstützen. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S55 vor. Es ist anzumerken, dass das Sammeln der Messdaten sogar dann fortgeführt wird, nachdem der Steuerungsabschnitt zu anderen Schritten übergeht.In step S50, as in the measurement of step S20, the control section stores detection signals from the rotation angle detection sections 11S and 31S in the storage unit as measurement data corresponding to a measurement time while the electric motors 11 and 31 work and assist the operator in walking (or walking). Thereafter, the control section proceeds to step S55. It should be noted that the collection of the measurement data is continued even after the control section transitions to other steps.

In Schritt S55 bestimmt der Steuerungsabschnitt auf Grundlage der in Schritt S50 gesammelten Messdaten, ob der Anwender das Unterstützen der Betätigung des Gehens (oder des Laufens) stoppen will. Wenn bestimmt wird, dass der Anwender das Unterstützen der Betätigung des Gehens (oder des Laufens) stoppen will (JA), dann stoppt der Steuerungsabschnitt das Ausgeben der Antriebssignale zu den Elektromotoren 11 und 31, um die Verarbeitung zu beenden. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Anwender das Unterstützen der Betätigung des Gehens (oder des Laufens) nicht stoppen will (NEIN), dann kehrt der Steuerungsabschnitt zu Schritt S25 zurück.In step S55, based on the measurement data collected in step S50, the control section determines whether the user wants to stop supporting the operation of walking (or running). When it is determined that the user wants to stop supporting the operation of walking (or running) (YES), the control section stops outputting the drive signals to the electric motors 11 and 31 to stop processing. On the other hand, when it is determined that the user does not want to stop supporting the operation of walking (or running) (NO), the control section returns to step S25.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Berechnen eines Sollsteifigkeitseinstellungswinkels (10) (Sollsteifigkeitseinstellungswinkel mit Bezug auf einen Schwenkwinkel θf des Oberschenkelschwenkarms 13 in der Uhrzeigersinnrichtung) gegeben. Als erstes wird unter Bezugnahme auf 10 ein Ablauf zum Berechnen eines Sollsteifigkeitseinstellungswinkels beschrieben, der in Schritt S30 des in 13 gezeigten Ablaufdiagramms durchgeführt wird. 10 zeigt ein Beispiel eines Falls, in welchem ein Versatzwinkel in der Uhrzeigersinnrichtung θs beträgt (ein Versatzwinkel in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ beträgt –θs), der Oberschenkelschwenkarm 13 mit einem Schwenkwinkel θf in der Uhrzeigersinnrichtung schwenkt, und ein Schwenkwinkel der Welle 25A des Getriebes 25 in der Uhrzeigersinnrichtung beträgt nθf (das heißt, ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 beträgt (n)). Wenn η die Effizienz des Getriebes 25 ist, k1 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 ist, k eine Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Federbefestigungselements 23 ist (eine Ursprungsfederkonstante der Flachspiralfeder 24), und τ ein Drehmoment ist, das dann erzeugt wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 schwenkt, dann wird die folgende Gleichung (1) aufgestellt. τ = k1·θf = η·n·k(nθf – θs) Gleichung (1) Hereinafter, a description will be given of a method of calculating a target rigidity adjustment angle (FIG. 10 ) (Target rigidity adjustment angle with respect to a swing angle θf of the femoral pivot arm 13 in the clockwise direction). First, referring to 10 a procedure for calculating a target stiffness adjustment angle described in step S30 of FIG 13 shown flowchart is performed. 10 FIG. 15 shows an example of a case in which an offset angle in the clockwise direction is θs (an offset angle in the "counterclockwise direction" is -θs), the femoral pivot arm 13 pivots with a swivel angle θf in the clockwise direction, and a swivel angle of the shaft 25A of the transmission 25 in the clockwise direction is nθf (that is, a gear ratio of the transmission 25 is (n)). If η the efficiency of the transmission 25 k1 is an apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 k is a spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the spring attachment element 23 is (a source spring constant of the flat spiral spring 24 ), and τ is a torque generated when the femoral pivot arm 13 pivots, then the following equation (1) is set up. τ = k1 · θf = η · n · k (nθf-θs) Equation (1)

Wenn die obige Gleichung (1) transformiert wird, dann kann die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (2) bestimmt werden. Außerdem kann die folgende Gleichung (3) erhalten werden, wenn die folgende Gleichung (2) transformiert wird. k1 = η·n2·k[1 – θs/(n·θf)] Gleichung (2) θs = n·θf[1 – k1/(η·n2·k)] Gleichung (3) When the above equation (1) is transformed, the apparent spring constant k1 of the flat coil spring may be determined 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (2). In addition, the following equation (3) can be obtained when the following equation (2) is transformed. k1 = η · n 2 · k [1-θs / (n · θf)] Equation (2) θs = n · θf [1-k1 / (η · n 2 · k)] Equation (3)

Es ist aus der obigen Gleichung (2) ersichtlich, dass beispielsweise der Versatzwinkel θs gleich n·θf gemacht wird (das heißt θs = n·θf), wenn die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 auf Null festgelegt ist. Beispielsweise ist es zusätzlich aus der Gleichung (2) ersichtlich, dass die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 gleich η·n2·k wird (das heißt k1 = η·n2·k), wenn der Versatzwinkel θs auf Null festgelegt ist. Ferner ist es beispielsweise ersichtlich, dass der Versatzwinkel θs gleich –n·θf gemacht ist (das heißt θs = –n·θf) (das heißt, der Zustand ist ein Zustand, in welchem sich das Federbefestigungselement 23 um n·θf in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ relativ zu der Bezugszugslinie J1 in dem Beispiel von 10 dreht), wenn die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 auf 2·η·n2·k festgelegt ist (das heißt k1 = 2·η·n2·k).It can be understood from the above equation (2) that, for example, the offset angle θs is made equal to n · θf (that is, θs = n · θf) when the apparent spring constant k1 of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is set to zero. For example, it is additionally off It can be seen from equation (2) that the apparent spring constant k1 of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 becomes η · n 2 · k (that is, k1 = η · n 2 · k) when the offset angle θs is set to zero. Further, for example, it can be seen that the offset angle θs is made equal to -n · θf (that is, θs = -n · θf) (that is, the state is a state in which the spring attachment member 23 around n · θf in the "counterclockwise direction" relative to the reference line J1 in the example of FIG 10 turns) when the apparent spring constant k1 of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is set to 2 · η · n 2 · k (that is, k1 = 2 · η · n 2 · k).

Wenn hier f eine Gehfrequenz (eine Schwenkfrequenz des Oberschenkelschwenkarms) eines Anwenders ist und ω eine Winkelfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) zu diesem Zeitpunkt ist, dann wird die folgende Gleichung (4) aufgestellt. Die Gehfrequenz f kann auf Grundlage eines gemessenen Zyklus des Gehens (oder Laufens) des Anwenders bestimmt werden. Dementsprechend kann ein Wert ω in der folgenden Gleichung (4) bestimmt werden. ω = 2·π·f Gleichung (4) Here, if f is a walking frequency (a swinging frequency of the femoral pivoting arm) of a user and ω is an angular frequency (angular velocity) at that time, then the following equation (4) is established. The walking frequency f can be determined based on a measured cycle of walking (or running) of the user. Accordingly, a value ω can be determined in the following equation (4). ω = 2 · π · f equation (4)

Wie zuvor beschrieben ist, ist k1 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13. Außerdem ist I ein Trägheitsmoment um die Antriebsachsenlinie 6J in einem Schwenkobjekt, das die untere Gliedmaße eines Anwenders aufweist, des Oberschenkelschwenkarms 13 und dergleichen. Beispielsweise kann das Trägheitsmoment I auf Grundlage einer (bekannten) Gesamtmasse jeweiliger Elemente, die um die Antriebsachsenlinie 6J schwenken, einer Position des Schwerpunkts der Gesamtmasse (der den Abstand von der Antriebsachsenlinie 6J angibt und bekannt ist), und einer Masse der unteren Gliedmaße und einer Position des Schwerpunkts der unteren Gliedmaße (die den Abstand von der Antriebsachsenlinie 6J angibt und bekannt ist), die aus dem Gewicht und der Größe des Anwenders geschätzt werden, bestimmt werden, und die folgenden Gleichungen (5) und (6) werden aufgestellt. Da der Wert von ω von oben bekannt ist und das Trägheitsmoment I ebenso bekannt ist, kann die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (6) bestimmt werden. ω = √(k1/I) Gleichung (5) k1 = I·ω2 Gleichung (6) As described above, k1 is an apparent spring constant of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 , In addition, I is an inertia moment about the drive axis line 6J in a pivotal object having the lower limb of a user, the femoral pivot arm 13 and the same. For example, the moment of inertia I may be based on a (known) total mass of respective elements that are about the drive axis line 6J pivot, a position of the center of gravity of the total mass (the distance from the drive axis line 6J and a mass of the lower limb and a position of the center of gravity of the lower limb (which is the distance from the drive axis line) 6J indicated and known) estimated from the weight and size of the user, and the following equations (5) and (6) are set up. Since the value of ω is known from above and the moment of inertia I is also known, the apparent spring constant k1 of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (6). ω = √ (k1 / I) Equation (5) k1 = I · ω 2 equation (6)

Wenn außerdem ρ ein Viskositätskoeffizient um eine Gelenkachse (die Antriebsachsenlinie 6J) ist, dann wird die Bewegungsgleichung des Oberschenkelschwenkarms 13 (wenn ein Einfluss der Schwerkraft ausreichend klein ist) im Allgemeinen durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt. Es ist anzumerken, dass die folgende Gleichung (7) τ, I und k1 verwendet, die zuvor beschrieben sind, und einen Schwenkwinkel als θ ausdrückt.

Figure DE102016104200A1_0002
In addition, when ρ is a viscosity coefficient about a hinge axis (the drive axis line 6J ), then becomes the equation of motion of the femoral pivot arm 13 (when an influence of gravity is sufficiently small) generally expressed by the following equation (7). It should be noted that the following equation (7) uses τ, I and k1 described above and expresses a swing angle as θ.
Figure DE102016104200A1_0002

Das Schwenken eines Oberschenkelteils erzeugt im Wesentlichen eine Sinuskurve. Wenn diese als θ = A·sinωt in die obige Gleichung (7) eingesetzt wird, dann kann die folgende Gleichung (7A) erhalten werden. τ = –A·I·ω2·sinωt + A·ρ·ω·cosωt + A·k1·sinωt = A(k1 – I·ω2)·sinωt + A·ρ·ω·cosωt Gleichung (7A) The pivoting of a femoral part essentially produces a sinusoid. When this is substituted as θ = A · sinωt in the above equation (7), the following equation (7A) can be obtained. τ = -A · I · ω 2 · sinwt + A · ρ · ω · cosωt + A · k 1 · A sinwt = (k1 - I · ω 2) · sinwt + A · ρ · ω · cosωt equation (7A)

Wenn k1 = I·ω2, das heißt, wenn in der obigen Gleichung (7A) ein Resonanzzustand erzeugt wird, dann kann τ minimiert werden. Dementsprechend kann auch Energie, die das Produkt aus einem Drehmoment und einer Winkelverschiebung ist, minimiert werden.When k1 = I · ω 2, that is, when in the above equation (7A), a resonance condition is produced, then τ be minimized. Accordingly, energy that is the product of torque and angular displacement can also be minimized.

In dem Beispiel von 10 ist der Versatzwinkel θs, der den Energieverbrauch des Elektromotors 11 minimiert, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 mit dem Schwenkwinkel θf in der Uhrzeigersinnrichtung schwenkt, der Sollsteifigkeitseinstellungswinkel, und der Versatzwinkel θs, der durch die obigen Gleichungen (7) und (2) bestimmt wird, ist der Sollsteifigkeitseinstellungswinkel. Außerdem kann durch die obigen Gleichungen (6) und (2) der Versatzwinkel θs gemäß der Winkelfrequenz ω und dem Trägheitsmoment I (der Versatzwinkel θs, bei dem die Resonanzfrequenz der Flachspiralfeder und die Schwenkfrequenz eines Schwenkobjekts miteinander übereinstimmen) bestimmt werden.In the example of 10 is the offset angle θs, which is the power consumption of the electric motor 11 minimized when the femoral swivel arm 13 with the swing angle θf in the clockwise direction, the target rigidity adjustment angle, and the displacement angle θs determined by the above equations (7) and (2) is the target rigidity adjustment angle. In addition, by the above equations (6) and (2), the displacement angle θs according to the angular frequency ω and the moment of inertia I (the displacement angle θs at which the resonance frequency of the flat coil spring and the swing frequency of a pan object coincide with each other) can be determined.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Berechnen eines Sollsteifigkeitseinstellungswinkels gegeben (11) (Sollsteifigkeitseinstellungswinkel mit Bezug auf einen Schwenkwinkel θr des Oberschenkelschwenkarms 13 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“). Mit anderen Worten wird unter Bezugnahme auf 11 eine Prozedur zum Berechnen eines Sollsteifigkeitseinstellungswinkels beschrieben, die in Schritt S30 des in 13 gezeigten Ablaufdiagramms durchgeführt wird. 11 zeigt ein Beispiel eines Falls, in welchem ein Versatzwinkel in der Uhrzeigersinnrichtung θs ist (ein Versatzwinkel in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ ist –θs), der Oberschenkelschwenkarm 13 bei einem Schwenkwinkel θr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt, und ein Schwenkwinkel der Welle 25A des Getriebes 25 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ nθr beträgt (das heißt, ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 ist (n)). Außerdem wird dann, wenn η die Effizienz des Getriebes 25 ist, k2 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 ist, k eine Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Federbefestigungselements 23 ist, und τ ein Drehmoment ist, das dann erzeugt wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 schwenkt, die folgende Gleichung (8) aufgestellt. τ = k2·θr = η·n·k(nθf + θs) Gleichung (8) Hereinafter, a description will be made of a method of calculating a target rigidity adjustment angle (FIG. 11 ) (Target rigidity adjustment angle with respect to a swing angle θr of the femoral pivot arm 13 in the "counterclockwise direction"). In other words, with reference to 11 A procedure for calculating a target stiffness adjustment angle described in step S30 of FIG 13 shown flowchart is performed. 11 FIG. 12 shows an example of a case in which an offset angle in the clockwise direction is θs (an offset angle in the "counterclockwise direction" is -θs), the femoral pivot arm 13 at a swing angle θr in the "counterclockwise direction", and a swing angle of the shaft 25A of the transmission 25 is in the "counterclockwise direction" nθr (that is, a gear ratio of the transmission 25 is (n)). Also, if η is the efficiency of the transmission 25 k2 is an apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 k is a spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the spring attachment element 23 is, and τ is a torque which is generated when the femoral pivot arm 13 pivots, set up the following equation (8). τ = k2 · θr = η · n · k (nθf + θs) Equation (8)

Wenn die obige Gleichung (8) transformiert wird, dann kann die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (9) bestimmt werden. Außerdem kann die folgende Gleichung (10) erhalten werden, wenn die folgende Gleichung (9) transformiert wird. k2 = η·n2·k[1 + θs/(n·θr)] Gleichung (9) θs = –n·θr[1 – k2/(η·n2·k)] Gleichung (10) When the above equation (8) is transformed, the apparent spring constant k2 of the flat coil spring may be determined 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (9). In addition, the following equation (10) can be obtained when the following equation (9) is transformed. k2 = η · n 2 · k [1 + θs / (n · θr)] Equation (9) θs = -n * θr [1-k2 / (η * n 2 * k)] Equation (10)

Es ist aus der obigen Gleichung (9) ersichtlich, dass der Versatzwinkel θs beispielsweise gleich –n·θr (das heißt θs = –n·θr) gemacht wird, wenn die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 auf Null festgelegt wird. Es ist außerdem beispielsweise aus der Gleichung (9) ersichtlich, dass die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 gleich η·n2·k (das heißt k2 = η·n2·k) ist, wenn der Versatzwinkel θs auf Null festgelegt ist. Außerdem ist es beispielsweise ersichtlich, dass der Versatzwinkel θs gleich n·θr (das heißt θs = n·θr) gemacht wird (das heißt, der Zustand ist ein Zustand, in welchem das Federbefestigungselement 23 um n·θr in der Uhrzeigersinnrichtung relativ zu der Bezugslinie J1 in dem Beispiel von 11 gedreht wird) wenn die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 auf 2·η·n2·k festgelegt ist (das heißt k2 = 2·η·n2·k).It is apparent from the above equation (9) that the offset angle θs is made equal to, for example, -n ·θr (that is, θs = -n ·θr) when the apparent spring constant k2 of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is set to zero. It can also be seen, for example, from equation (9), that the apparent spring constant k2 of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is η · n 2 · k (that is, k2 = η · n 2 · k) when the offset angle θs is set to zero. In addition, for example, it can be understood that the offset angle θs is made equal to n · θr (that is, θs = n · θr) (that is, the state is a state in which the spring attachment member 23 by n · θr in the clockwise direction relative to the reference line J1 in the example of FIG 11 is rotated) when the apparent spring constant k2 of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is set to 2 · η · n 2 · k (that is, k 2 = 2 · η · n 2 · k).

Wenn, wie oben, hier f eine Gehfrequenz (eine Schwenkfrequenz des Oberschenkelschwenkarms) eines Anwenders ist und ω eine Winkelfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) zu diesem Zeitpunkt ist, dann wird die obige Gleichung (4) errichtet. Wenn außerdem k2 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 ist und I ein Trägheitsmoment um die Antriebsachsenlinie 6J in dem Schwenkobjekt ist, das die untere Gliedmaße eines Anwenders, den Oberschenkelschwenkarm 13 und dergleichen aufweist, dann werden die folgenden Gleichungen (11) und (12) aufgestellt. Da der Wert von ω von oben bekannt ist und das Trägheitsmoment I ebenso bekannt ist, kann die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (12) bestimmt werden. ω = √(k2/I) Gleichung (11) k2 = I·ω2 Gleichung (12) If, as above, here f is a walking frequency (a swinging frequency of the femoral pivot arm) of a user and ω is an angular frequency (angular velocity) at that time, then the above equation (4) is established. In addition, if k2 is an apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 and I is a moment of inertia about the drive axis line 6J in the swivel object is the lower limb of a user, the femoral swivel arm 13 and the like, the following equations (11) and (12) are set up. Since the value of ω is known from the top and the moment of inertia I is also known, the apparent spring constant k2 of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (12). ω = √ (k2 / I) Equation (11) k2 = I · ω 2 equation (12)

Wenn ρ ein Viskositätskoeffizient um eine Gelenkachse (die Antriebsachsenlinie 6J) ist, dann wird die Bewegungsgleichung des Oberschenkelschwenkarms 13 außerdem im Allgemeinen durch die folgende Gleichung (13) ausgedrückt. Es ist anzumerken, dass die folgende Gleichung (13) die zuvor beschriebenen τ, I und k2 verwendet und einen Schwenkwinkel als θ ausdrückt.

Figure DE102016104200A1_0003
If ρ is a coefficient of viscosity around a hinge axis (the drive axis line 6J ), then becomes the equation of motion of the femoral pivot arm 13 also generally expressed by the following equation (13). It should be noted that the following equation (13) uses the above-described τ, I and k2 and expresses a swing angle as θ.
Figure DE102016104200A1_0003

Das Schwenken eines Oberschenkelteils erzeugt nahezu eine Sinuskurve. Wenn diese in die obige Gleichung (13) als θ = A·sinωt eingesetzt wird, dann kann die folgende Gleichung (13A) erhalten werden. τ = –A·I·ω2·sinωt + A·ρ·ω·cosωt + A·k2·sinωt = A(k2 – I·ω2)·sinωt + A·ρ·ω·cosωt Gleichung (13A) The pivoting of a femoral part produces almost a sinusoid. If this is substituted into the above equation (13) as θ = A · sinωt, then the following equation (13A) can be obtained. τ = -A · I · ω 2 · sinwt + A · ρ · ω · cosωt + A · k2 · sinwt = A (k2 - I · ω 2) · sinwt + A · ρ · ω · cosωt equation (13A)

Wenn k2 = I·ω2 aufgestellt ist, das heißt wenn in der obigen Gleichung (13A) ein Resonanzzustand erzeugt wird, dann kann τ minimiert werden. Dementsprechend kann auch Energie, die das Produkt aus einem Drehmoment und einer Winkelverschiebung ist, minimiert werden.If k2 is set = I · ω 2, that is, when in the above equation (13A), a resonance condition is produced, then τ can be minimized. Accordingly, energy that is the product of torque and angular displacement can also be minimized.

In dem Beispiel von 11 ist der Versatzwinkel θs, der den Energieverbrauch des Elektromotors 11 minimiert, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 bei dem Schwenkwinkel θr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt, der Sollsteifigkeitseinstellungswinkel, und der Versatzwinkel θs, der durch die obigen Gleichungen (13) und (9) erhalten wird, ist der Sollsteifigkeitseinstellungswinkel. Außerdem kann durch die obigen Gleichungen (12) und (9) der Versatzwinkel θs gemäß der Winkelfrequenz ω und dem Trägheitsmoment I (Versatzwinkel θs, bei dem die Resonanzfrequenz der Flachspiralfeder und die Schwenkfrequenz des Schwenkobjekts miteinander übereinstimmen) erhalten werden.In the example of 11 is the offset angle θs, which is the power consumption of the electric motor 11 minimized when the femoral swivel arm 13 at the swing angle θr in the "counterclockwise direction", the target rigidity adjustment angle, and the offset angle θs obtained by the above equations (13) and (9) is the target rigidity adjustment angle. In addition, by the above equations (12) and (9), the offset angle θs according to the angular frequency ω and the moment of inertia I (offset angle θs at which the resonance frequency of the flat coil spring and the swing frequency of the pan object coincide with each other) can be obtained.

Wie unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben ist, wird der Steifigkeitseinstellungswinkel (der Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung) durch den Steuerungsabschnitt 50 so eingestellt, dass die Resonanzwinkelfrequenz (ω) der Flachspiralfeder 24 und die Schwenkfrequenz des Schwenkobjekts miteinander übereinstimmend gemacht werden, und zwar auf Grundlage der Schwenkfrequenz (f) des Oberschenkelschwenkarms 13 um das Antriebswellenelement 6, das Trägheitsmoment (I) um das Antriebswellenelement 6 in dem Schwenkobjekt, das den Oberschenkelschwenkarm 13 aufweist (alle Objekte, die die untere Gliedmaße eines Anwenders und den Oberschenkelschwenkarm 13 aufweisen und um die Antriebsachsenlinie 6J schwenken), der Federkonstante (k) der Flachspiralfeder 24, des Versatzwinkels (θs) der Flachspiralfeder 24 und des Schwenkwinkels (θf) des Oberschenkelschwenkarms 13 in der Uhrzeigersinnrichtung oder des Schwenkwinkels (θr) des Oberschenkelschwenkarms 13 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“.As with reference to 10 and 11 is described, the rigidity adjustment angle (the offset angle θs in the clockwise direction) by the control section 50 set so that the resonance angular frequency (ω) of the flat spiral spring 24 and the pitch frequency of the pivotal object are made coincident with each other based on the pivotal frequency (f) of the thigh pivot arm 13 around the drive shaft element 6 , the moment of inertia (I) around the drive shaft element 6 in the swivel object, the thigh swivel arm 13 (all objects containing the lower limb of a user and the femoral pivot arm 13 and around the drive axis line 6J pivoting), the spring constant (k) of the flat spiral spring 24 , the offset angle (θs) of the flat spiral spring 24 and the swing angle (θf) of the femoral pivot arm 13 in the clockwise direction or the swing angle (θr) of the femoral pivot arm 13 in the "counterclockwise direction".

Wie dies zuvor beschrieben ist, ist der Steifigkeitseinstellungswinkel (der Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung) derart festgelegt, dass die Resonanzwinkelfrequenz (ω) der Flachspiralfeder 24 mit der Schwenkfrequenz des Schwenkobjekts (des gesamten Objekts, das um das Antriebswellenelement 6 schwenkt) einschließlich des Oberschenkelschwenkarms 13 übereinstimmt. Somit kann die von dem Elektromotor 11 verbrauchte Energie minimiert werden. Es ist anzumerken, dass der Steifigkeitseinstellungswinkel nicht gemäß der obigen Gleichung berechnet werden muss, sondern gemäß anderen Verfahren berechnet werden kann. Das heißt, in einem anderen Verfahren wird der Steifigkeitseinstellungswinkel geringfügig geändert und die verbrauchte Energie des Elektromotors 11 für einen vorgeschriebenen Zyklus wird bei dem Steifigkeitseinstellungswinkel gemessen. Danach wird der Steifigkeitseinstellungswinkel wieder geringfügig geändert und der Energieverbrauch des Elektromotors 11 für den vorbeschriebenen Zyklus wird gemessen. Durch wiederholtes Messen des Energieverbrauchs des Elektromotors 11 auf diese Weise kann der Steifigkeitseinstellungswinkel berechnet werden, der zu dem minimalen Energieverbrauch führt. Außerdem ist es durch Verstärken des Schwenkwinkels des Oberschenkelschwenkarms 13 mittels des Getriebes 25 und durch Eingeben des verstärkten Schwenkwinkels in die Flachspiralfeder 24 möglich, eine kleine Flachspiralfeder zu verwenden, die eine relativ kleine Federkonstante hat. Außerdem ist es ferner möglich, einen kleinen Elektromotor, der ein kleineres Drehmoment hat, als den Elektromotor 21 zu verwenden.As described above, the rigidity adjustment angle (the offset angle θs in the clockwise direction) is set such that the resonance angular frequency (ω) of the flat coil spring 24 with the swivel frequency of the swivel object (of the entire object surrounding the drive shaft element 6 pivots) including the femoral pivot arm 13 matches. Thus, that of the electric motor 11 consumed energy can be minimized. It should be noted that the rigidity adjustment angle need not be calculated according to the above equation, but may be calculated according to other methods. That is, in another method, the rigidity adjustment angle is slightly changed and the consumed power of the electric motor 11 for a prescribed cycle is measured at the rigidity adjustment angle. Thereafter, the rigidity adjustment angle is again slightly changed and the power consumption of the electric motor 11 for the above-described cycle is measured. By repeatedly measuring the power consumption of the electric motor 11 In this way, the stiffness adjustment angle can be calculated, which leads to the minimum energy consumption. In addition, it is by reinforcing the swing angle of the thigh pivot arm 13 by means of the gearbox 25 and by inputting the amplified swing angle into the flat coil spring 24 possible to use a small flat spiral spring, which has a relatively small spring constant. Moreover, it is also possible to have a small electric motor having a smaller torque than the electric motor 21 to use.

Die Schwenkgelenkvorrichtung 1 des zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels wird für das linke Bein eines Anwenders verwendet. Jedoch kann die Steuerungseinheit 5 die Betätigung des Gehens (oder Laufens) beider Beine eines Anwenders durch die Hinzufügung eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 und dergleichen angegeben sind), eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind), und eines Unterschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 und dergleichen angegeben sind) unterstützen.The pivoting device 1 of the first embodiment described above is used for the left leg of a user. However, the control unit 5 the operation of walking (or running) both legs of a user by the addition of a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 11 . 12 . 14 . 14B . 15 . 13 . 19 and the like), a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like), and a lower leg pivoting section for the right leg (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals 31 . 32 . 32P . 32B . 33 . 34 . 35 . 36 . 39 and the like).

Im weiteren Verlauf wird eine Schwenkgelenkvorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ist eine solche, in welcher der Elektromotor 11 (und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S), der Bügel 12, die Riemenscheibe 14 und der Riemen 14B von der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiels entfernt sind und ein Drehwinkelerfassungsabschnitt, der in der Lage ist, einen Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 zu erfassen, zu der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels hinzugefügt ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Bewegung eines Oberschenkelteils nicht durch einen Elektromotor unterstützt werden, wenn ein Anwender geht (oder läuft), aber die Bewegung eines Unterschenkelteils kann durch den Elektromotor 31 unterstützt werden. Da außerdem die Schwenkgelenkvorrichtung den Steifigkeitseinstellungsabschnitt aufweist, der durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben ist, ist es möglich, den Steifigkeitseinstellungswinkel (den Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung) auf einen geeigneten Winkel einzustellen, um jederzeit einen Resonanzzustand zu erzeugen. Somit kann ein Bewegungsbetrag des Oberschenkelteils eines Anwenders auf geeignete Weise verringert werden.Hereinafter, a pivotal joint device of a second embodiment will be described. The pivoting joint device of the second embodiment is one in which the electric motor 11 (and the rotation angle detection section 11S ), the coat hanger 12 , the pulley 14 and the belt 14B from the swivel device 1 of in 1 to 4 shown embodiment are removed and a rotation angle detecting portion capable of a swing angle of the thigh pivot arm 13 to detect the pivoting joint device 1 of the first embodiment is added. In the second embodiment, the movement of a thigh part can not be assisted by an electric motor when a user walks (or runs), but the movement of a lower leg part can be performed by the electric motor 31 get supported. In addition, since the pivotal joint device has the rigidity adjusting portion indicated by reference numerals 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like, it is possible to set the rigidity adjustment angle (the offset angle θs in the clockwise direction) to an appropriate angle so as to always generate a resonance state. Thus, an amount of movement of the thigh portion of a user can be appropriately reduced.

Wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann die Steuerungseinheit 5 außerdem die Betätigung des Gehens (oder des Laufens) beider Beine eines Anwenders durch Hinzufügen eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 13, 19 und dergleichen angegeben sind), eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind), und eines Unterschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 und dergleichen angegeben sind) unterstützen.As in the case of the first embodiment, the control unit 5 also, the operation of walking (or running) both legs of a user by adding a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 13 . 19 and the like), a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like), and a lower leg pivoting section for the right leg (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals 31 . 32 . 32P . 32B . 33 . 34 . 35 . 36 . 39 and the like).

Im weiteren Verlauf wird eine Schwenkgelenkvorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels ist eine solche, in der der Elektromotor 31, der Bügel 32, die Riemenscheibe 32P, der Riemen 32B, der Unterschenkelschwenkarm 33, der Unterschenkelweitergabearm 34, der Unterschenkelarm 35, der Fußhalteabschnitt 36 und der Unterschenkelanbringungsabschnitt 39 von der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des in 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels entfernt sind. In dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Bewegung eines Oberschenkelteils durch den Elektromotor 11 unterstützt, wenn ein Anwender geht (oder läuft), jedoch wird die Bewegung eines Unterschenkelteils nicht unterstützt. Da die Schwenkgelenkvorrichtung den durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 23, 25 und dergleichen angegebenen Steifigkeitseinstellungsabschnitt aufweist, ist anzumerken, dass es möglich ist, den Steifigkeitseinstellungswinkel (den Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung) auf einen geeigneten Winkel einzustellen, um zu jeder Zeit einen Resonanzzustand zu erzeugen. Somit kann der Energieverbrauch des Elektromotors 11 weiter verringert werden.Hereinafter, a pivotal joint device of a third embodiment will be described. The pivotal joint device of the third embodiment is one in which the electric motor 31 , the coat hanger 32 , the pulley 32P , the belt 32B , the lower leg pivot arm 33 , the lower leg extension arm 34 , the lower leg 35 , the foot holding section 36 and the lower leg attachment portion 39 from the swivel device 1 of in 1 to 4 shown first embodiment are removed. In the third embodiment, the movement of a thigh part by the electric motor 11 Supports when a user walks (or runs), but the movement of a lower leg part is not supported. As the pivoting joint device by the reference numerals 21 . 22 . 23 . 23 . 25 and the like, it is to be noted that it is possible to set the rigidity adjustment angle (the offset angle θs in the clockwise direction) to an appropriate angle to generate a resonance state at all times. Thus, the power consumption of the electric motor 11 be further reduced.

Wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann die Steuereinheit 5 außerdem die Betätigung des Gehens (oder Laufens) beider Beine eines Anwenders durch Hinzufügung eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 und dergleichen angegeben sind), und eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind) unterstützen.As in the case of the first embodiment, the control unit 5 in addition, the operation of walking (or running) both legs of a user by adding a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 11 . 12 . 14 . 14B . 15 . 13 . 19 and the like), and a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like).

Im weiteren Verlauf wird eine Schwenkgelenkvorrichtung eines vierten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels ist eine solche, in der der Elektromotor 11 (und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S), der Bügel 12, die Riemenscheibe 14 und der Riemen 14B von der Schwenkgelenkvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels entfernt sind, und ein Drehwinkelerfassungsabschnitt, der in der Lage ist, einen Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 zu erfassen, zu der Schwenkgelenkvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels hinzugefügt ist. In dem vierten Ausführungsbeispiel kann die Bewegung eines Unterschenkelteils nicht unterstützt werden, wenn ein Anwender geht (oder läuft). Außerdem kann die Bewegung eines Oberschenkelteils eines Anwenders nicht durch einen Elektromotor unterstützt werden. Da die Schwenkgelenkvorrichtung jedoch den Steifigkeitseinstellungsabschnitt aufweist, der durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben ist, ist es möglich, den Steifigkeitseinstellungswinkel (den Versatzwinkel θs in der Uhrzeigersinnrichtung) auf einen geeigneten Winkel festzulegen, um zu jeder Zeit einen Resonanzzustand zu erzeugen. Somit kann ein Bewegungsbetrag des Oberschenkelteils eines Anwenders auf geeignete Weise verringert werden. Hereinafter, a pivotal joint device of a fourth embodiment will be described. The pivotal joint device of the fourth embodiment is one in which the electric motor 11 (and the rotation angle detection section 11S ), the coat hanger 12 , the pulley 14 and the belt 14B are removed from the pivot joint device of the third embodiment, and a rotation angle detecting portion capable of a pivot angle of the thigh pivot arm 13 to be added to the pivoting joint device of the third embodiment. In the fourth embodiment, the movement of a lower leg part can not be supported when a user walks (or runs). In addition, the movement of a thigh part of a user can not be supported by an electric motor. However, since the pivotal joint device has the rigidity adjusting portion indicated by reference numerals 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like, it is possible to set the rigidity adjustment angle (the offset angle θs in the clockwise direction) to an appropriate angle to generate a resonance state at all times. Thus, an amount of movement of the thigh portion of a user can be appropriately reduced.

Wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, kann die Steuerungseinheit 5 zusätzlich die Betätigung des Gehens (oder Laufens) beider Beine eines Anwenders durch Hinzufügung eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 13, 19 und dergleichen angegeben sind), und eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind) unterstützen. As is the case with the first embodiment, the control unit 5 in addition, the operation of walking (or running) both legs of a user by adding a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 13 . 19 and the like), and a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like).

Im weiteren Verlauf wird ein fünftes Ausführungsbeispiel (ein Beispiel (14), in welchem ein Abschnitt mit variabler, scheinbarer Steifigkeit auf eine Fördervorrichtung 70 angewendet wird, die einen Hin-und-Her-Bewegungskörper aufweist) beschrieben. In dem Folgenden fünften Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel der Fördervorrichtung 70 beschrieben, die ein Teil (einschließlich zumindest des Abschnitts mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit) der obigen Schwenkgelenkvorrichtung aufweist. Es ist anzumerken, dass eine Y-Achsenrichtung in 14 eine vertikale Aufwärtsrichtung angibt. Hereinafter, a fifth embodiment (an example ( 14 ), in which a variable-apparent-stiffness section on a conveyor 70 which has a reciprocating body) is described. In the following fifth embodiment, an example of the conveying device will be described 70 described having a part (including at least the portion, with variable, apparent stiffness) of the above pivot device. It should be noted that a Y-axis direction in 14 indicates a vertical upward direction.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung der Gesamtkonfiguration (14) der Fördervorrichtung 70 angegeben. Die in 14 gezeigte Fördervorrichtung 70 hat einen Arm 71, ein Ritzel 71B, einen Drehzahlminderer 72 (Getriebe), eine Abtriebsriemenscheibe 73C, einen Riemen 73B, eine Antriebsriemenscheibe 73A, ein Vertikalantriebsstellglied 74M, einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 74E, eine Flachspiralfeder 24, ein Federbefestigungselement 23, einen Elektromotor 21, einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S, einen Stützkörper 78, einen Gleitantriebskörper 79A, einen Steuerungsabschnitt 50B und dergleichen. Es ist anzumerken, dass das Vertikalantriebsstellglied 74M einem Ritzelantriebsabschnitt entspricht. Außerdem ist der Elektromotor 21 ein Stellglied mit variabler Steifigkeit und entspricht einem Steifigkeitseinstellungselement. Die in dem Beispiel von 14 gezeigte Fördervorrichtung 70 bewegt den Arm 71 linear in einer Vertikalrichtung hin und her, während sie sich an einem Führungselement 79B (in einer Horizontalrichtung) hin und her bewegt, um ein Werkstück W an einer Fördereinrichtung C1 zu halten, und sie bewegt das gehaltene Werkstück W auf eine Fördereinrichtung C2. Es ist anzumerken, dass die Flachspiralfeder 24, das Federbefestigungselement 23, der Elektromotor 21 und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S gleich wie diejenigen sind, die in 5 gezeigt sind. Below is a description of the overall configuration ( 14 ) of the conveyor 70 specified. In the 14 shown conveyor 70 has an arm 71 , a pinion 71B , a speed reducer 72 (Transmission), an output pulley 73C , a belt 73B , a drive pulley 73A , a vertical drive actuator 74M a rotation angle detection section 74E , a flat spiral spring 24 , a spring attachment element 23 , an electric motor 21 a rotation angle detection section 21S , a supporting body 78 a sliding drive body 79A , a control section 50B and the same. It should be noted that the vertical drive actuator 74M a pinion drive section corresponds. In addition, the electric motor 21 a variable stiffness actuator and corresponds to a stiffness adjustment element. In the example of 14 shown conveyor 70 moves his arm 71 linearly reciprocate in a vertical direction while resting on a guide element 79B (In a horizontal direction) reciprocated to hold a workpiece W on a conveyor C1, and moves the held workpiece W on a conveyor C2. It should be noted that the flat spiral spring 24 , the spring-fixing element 23 , the electric motor 21 and the rotation angle detection section 21S the same as those who are in 5 are shown.

Der Stützkörper 78 stützt das Ritzel 71B, eine ritzelseitige Welle 72A, den Drehzahlminderer 72, eine riemenscheibenseitige Welle 72B, die Abtriebsriemenscheibe 73C, eine federseitige Welle 73C1, die Flachspiralfeder 74, das Federbefestigungselement 73 und den Elektromotor 21 derart, dass sie koaxial zueinander sind. Außerdem führt der Stützkörper 78 den Arm 71 derart, dass der Arm 71 in der Lage ist, sich linear in der Vertikalrichtung hin und her zu bewegen. The supporting body 78 supports the pinion 71B , a pinion-side shaft 72A , the speed reducer 72 , a pulley-side shaft 72B , the driven pulley 73C , a spring-side shaft 73C1 , the flat spiral spring 74 , the spring-fixing element 73 and the electric motor 21 such that they are coaxial with each other. In addition, the support body leads 78 the arm 71 such that the arm 71 is able to reciprocate linearly in the vertical direction.

Außerdem ist der Stützkörper 78 mit einem Gleitantriebskörper 79A versehen, der in der Lage ist, sich entlang des Führungselements 79B (in der Horizontalrichtung) hin und her zu bewegen. Der Steuerungsabschnitt 50B ist in der Lage, ein Steuerungssignal zu dem Gleitantriebskörper 79A auszugeben, während er ein Positionserfassungssignal von dem Gleitantriebskörper 79A erfasst, und er ist in der Lage, die Fördervorrichtung 70 entlang des Führungselement 79B hin und her zu bewegen. In addition, the support body 78 with a sliding drive body 79A provided that is capable of moving along the guide element 79B (in the horizontal direction) to move back and forth. The control section 50B is capable of providing a control signal to the sliding drive body 79A while receiving a position detection signal from the sliding drive body 79A recorded, and he is capable of the conveyor 70 along the guide element 79B to move back and forth.

Der Arm 71 ist ein Element, das einen Zahnstangenabschnitt 71A hat, der mit dem Ritzel 71B in Eingriff ist und sich in der Vertikalrichtung erstreckt, und er hat einen Halteabschnitt 71C, der das Werkstück W an seinem unteren Ende hält und freigibt. Der Arm 71 ist durch den Stützkörper 71 geführt, sodass er sich gemäß der Drehung des Ritzels 71B linear aufwärts oder abwärts hin und her bewegt. Es ist anzumerken, dass der Halteabschnitt 71C des Arms 71 das Werkstück W gemäß einem Steuerungssignal von dem Steuerungsabschnitt 50B hält oder freigibt. The arm 71 is an element that has a rack section 71A did that with the pinion 71B is engaged and extends in the vertical direction, and has a holding portion 71C holding and releasing the workpiece W at its lower end. The arm 71 is through the support body 71 guided so that it turns according to the rotation of the pinion 71B linearly upwards or downwards moved back and forth. It should be noted that the holding section 71C of the arm 71 the workpiece W according to a control signal from the control section 50B holds or releases.

Der Drehzahlminderer 72 vermindert die Eingabe der Drehung von der riemenscheibenseitigen Welle 72D um 1/n-Mal und gibt die verminderte Drehung zu der ritzelseitigen Welle 72A aus (der Drehzahlminderer 72 verstärkt die Eingabe der Drehung von der ritzelseitigen Welle 72A um n-Male und gibt die verstärkte Drehung zu der riemenscheibenseitigen Welle 72B aus).The speed reducer 72 reduces the input of rotation from the pulley side shaft 72D by 1 / n times and gives the reduced rotation to the pinion side shaft 72A off (the speed reducer 72 amplifies the input of the rotation of the pinion-side shaft 72A by n times and gives the increased rotation to the pulley side shaft 72B out).

Die Abtriebsriemenscheibe 73C ist mit der riemenscheibenseitigen Welle 72B und der federseitigen Welle 73C1 verbunden und empfängt die Rotationsleistung des Vertikalantriebsstellglieds 74M über die Antriebsriemenscheibe 73A und den Riemen 73B. Der Steuerungsabschnitt 50B gibt ein Steuerungssignal zu dem Vertikalantriebsstellglied 74M aus, während er ein Erfassungssignal von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 74E erfasst. Es ist anzumerken, dass die federseitige Welle 73C1 mit einem freien Ende (das dem freien Ende 24B in 5 entspricht), das als ein Ende der Flachspiralfeder 24 dient, verbunden ist.The driven pulley 73C is with the pulley side shaft 72B and the spring-side shaft 73C1 connected and receives the rotational power of the vertical drive actuator 74M over the drive pulley 73A and the belt 73B , The control section 50B gives a control signal to the vertical drive actuator 74M while receiving a detection signal from the rotation angle detection section 74E detected. It should be noted that the spring-side shaft 73C1 with a free end (the free end 24B in 5 corresponds), as one end of the flat coil spring 24 serves, is connected.

Bei der obigen Konfiguration wird die Flachspiralfeder 24 in einer Richtung gewunden, in der ihr Durchmesser kleiner wird (oder größer wird), um Energie zu speichern, wenn sich das Vertikalantriebsstellglied 74M dreht und das Ritzel 71B antreibt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abtriebsriemenscheibe 73C durch das Vertikalantriebsstellglied 74M gedreht und angetrieben, und die Abtriebsriemenscheibe 73C bewegt den Arm 71 über den Drehzahlminderer 72 und das Ritzel 71B nach oben (oder nach unten). Außerdem dreht die Flachspiralfeder 24 das Ritzel 71B und treibt es an, während sie von einem Zustand wiederhergestellt wird, in dem ihr Durchmesser verkleinert (oder vergrößert) ist, um die gespeicherte Energie freizugeben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abtriebsriemenscheibe 73C durch die Flachspiralfeder 24 gedreht und angetrieben, und die Abtriebsriemenscheibe 73C bewegt den Arm 71 über den Drehzahlminderer 72 und das Ritzel 71B nach unten (oder nach oben).In the above configuration, the flat spiral spring becomes 24 wound in a direction in which its diameter becomes smaller (or larger) to store energy when the vertical drive actuator 74M turns and the pinion 71B drives. To this Time is the output pulley 73C by the vertical drive actuator 74M turned and driven, and the driven pulley 73C moves his arm 71 via the speed reducer 72 and the pinion 71B up (or down). In addition, the flat spiral spring rotates 24 the pinion 71B and drives it while being restored from a condition where its diameter is reduced (or increased) to release the stored energy. At this time, the driven pulley 73C through the flat spiral spring 24 turned and driven, and the driven pulley 73C moves his arm 71 via the speed reducer 72 and the pinion 71B down (or up).

Wie zuvor beschrieben ist, entspricht das freie Ende, das als ein Ende der Flachspiralfeder 24 dient, dem freien Ende 24B in 5, und es ist mit der federseitigen Welle 73C1 verbunden. Außerdem entspricht ein befestigtes Ende, das als das andere Ende der Flachspiralfeder 24 dient, dem befestigten Ende 24A in 5 und es ist durch einen Federstützkörper 23J des Federbefestigungselements 23 gestützt.As described above, the free end corresponds to one end of the flat coil spring 24 serves, the free end 24B in 5 , and it is with the spring-side shaft 73C1 connected. In addition, a fixed end corresponds to the other end of the flat coil spring 24 serves, the fortified end 24A in 5 and it is through a spring support 23J of the spring attachment element 23 supported.

Das Federbefestigungselement 23 ist das gleiche wie das in 5 gezeigte Federbefestigungselement 23, hat den Federstützkörper 23J und wird durch den Elektromotor 21 dazu gebracht, sich zu drehen. Außerdem gibt der Steuerungsabschnitt 50B ein Steuerungssignal zu dem Elektromotor 21 aus, während von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S ein Erfassungssignal erfasst wird.The spring attachment element 23 is the same as the one in 5 shown spring fastener 23 , has the spring support body 23J and is by the electric motor 21 made to turn. In addition, the control section gives 50B a control signal to the electric motor 21 during, from the rotation angle detecting section 21S a detection signal is detected.

Wie zuvor beschrieben ist, hat die Fördervorrichtung 70 die folgenden jeweiligen Abschnitte in der Schwenkgelenkvorrichtung. Die ritzelseitige Welle 72A entspricht einem Antriebswellenelement der Schwenkgelenkvorrichtung. Das Ritzel 71B, das sich hin und her bewegt und sich dreht, entspricht einem ersten Ausgabeabschnitt der Schwenkgelenkvorrichtung. Der Hin- und Her-Bewegungs- und Drehwinkel des Ritzels 71B entspricht einem ersten Schwenkwinkel der Schwenkgelenkvorrichtung. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 74E entspricht einem ersten Winkelerfassungsabschnitt der Schwenkgelenkvorrichtung. Die Flachspiralfeder 24 entspricht einem elastischen Körper der Schwenkgelenkvorrichtung. Die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 (gesehen von dem Ritzel 71B) entspricht einer scheinbaren Steifigkeit der Schwenkgelenkvorrichtung (gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt). Außerdem entspricht der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der die scheinbare Federkonstante (gesehen von dem Ritzel 71B) verändert und der durch das Federbefestigungselement 23 und den Elektromotor 21 gebildet ist, einem Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit der Schwenkgelenkvorrichtung.As described above, the conveyor has 70 the following respective sections in the pivot joint device. The pinion-side shaft 72A corresponds to a drive shaft member of the pivot joint device. The pinion 71B which reciprocates and rotates corresponds to a first output portion of the rocker joint device. The reciprocating motion and rotation angle of the pinion 71B corresponds to a first pivot angle of the pivot device. The rotation angle detection section 74E corresponds to a first angle detecting portion of the pivoting joint device. The flat spiral spring 24 corresponds to an elastic body of the pivot joint device. The apparent spring constant of the flat spiral spring 24 (seen from the pinion 71B ) corresponds to an apparent rigidity of the pivot joint device (as viewed from the first output section). In addition, the variable apparent spring rate section corresponds to the apparent spring rate (as viewed from the pinion 71B ) and by the spring attachment element 23 and the electric motor 21 is formed, a portion with variable, apparent rigidity of the pivot joint device.

Im weiteren Verlauf wird ein Verfahren zum Berechnen eines Sollsteifigkeitseinstellungswinkels (eines Drehwinkels des Federbefestigungselements 23) gemäß einem Drehwinkel θ des Ritzels 71B beschrieben. Dabei ist die in der folgenden Gleichung (14) gezeigte Bewegungsgleichung aufgestellt, wenn F ein Achsschub des Arms 71 in der Vertikalrichtung ist, m eine Masse des Arms 71 ist (es wird angenommen, dass eine Masse des Werkstücks W als vernachlässigbar betrachtet werden kann), d ein Viskositätskoeffizient des Arms 71 in der Vertikalbewegung ist, kL die Steifigkeit des Arms 71 in der Y-Achsenrichtung ist, y eine Y-Achsenkoordinate der Position des unteren Endes des Arms 71 ist, y0 eine Y-Achsenkoordinate der Position des oberen Endes des Arms 71 ist, und g die Erdbeschleunigung ist. F = my .. + dy . + kL(y – y0) + mg Gleichung (14) Hereinafter, a method for calculating a target rigidity adjustment angle (a rotational angle of the spring attachment member 23 ) according to a rotation angle θ of the pinion 71B described. Here, the equation of motion shown in the following equation (14) is established when F is an axial thrust of the arm 71 in the vertical direction, m is a mass of the arm 71 (It is assumed that a mass of the workpiece W can be regarded as negligible), d is a viscosity coefficient of the arm 71 in vertical motion, k L is the stiffness of the arm 71 in the Y-axis direction, y is a Y-axis coordinate of the position of the lower end of the arm 71 and y 0 is a Y-axis coordinate of the position of the upper end of the arm 71 is, and g is the gravitational acceleration. F = my .. + dy. + k L (y - y 0 ) + mg equation (14)

In diesem Fall kann eine Gesamtsumme E der Energie des Systems durch die folgende Gleichung (15) ausgedrückt werden. E = 1 / 2my .2 + 1 / 2kL(y – y0)2 + mgy Gleichung (15) In this case, a total sum E of the energy of the system can be expressed by the following equation (15). E = 1 / 2my. 2 + 1 / 2k L (y - y 0 ) 2 + mgy Equation (15)

Dabei ist eine Bedingung zum Minimieren der Gesamtsumme E der Energie in der obigen Gleichung (15) in der folgenden Gleichung (16) gezeigt, und die folgenden Gleichungen (17), (18) und (19) können durch die folgende Gleichung (16) erhalten werden. dE / dt = my .y .. + kL(y – y0)y . + mgy . = {my .. + kL(y – y0) + mg}y . = 0 Gleichung (16) my .. + kL(y – y0) + mg = 0 Gleichung (17) kL = (y – y0) = –m(y .. + g) Gleichung (18)

Figure DE102016104200A1_0004
Here, a condition for minimizing the total sum E of the energy in the above equation (15) is shown in the following equation (16), and the following equations (17), (18) and (19) can be expressed by the following equation (16). to be obtained. dE / dt = my .y .. + k L (y -y 0 ) y. + mgy. = {my .. + k L (y - y 0 ) + mg} y. = 0 equation (16) my .. + k L (y - y 0) + mg = 0 Equation (17) k L = (y - y 0 ) = -m (y .. + g) Equation (18)
Figure DE102016104200A1_0004

Die Gesamtsumme E der Energie kann minimiert werden, wenn die Steifigkeit kL wie in der obigen Gleichung (19) gesteuert wird. Da die Steifigkeit kL zu einer positiven (oder negativen) unendlichen Zahl wird, wenn y – y0 (das dem Drehwinkel θ des Ritzels 71B) entspricht, nahe Null liegt, ist kL an seinem oberen Grenzwert fixiert (im Allgemeinen festgelegter physikalischer oberer Grenzwert der Federkonstante der Flachspiralfeder 24) wenn y – y0 nahe Null liegt. The total sum E of the energy can be minimized when the rigidity k L is controlled as in the above equation (19). Since the stiffness k L becomes a positive (or negative) infinite number, if y - y 0 (the angle of rotation θ of the pinion 71B ) is close to zero, k L is fixed at its upper limit (generally set physical upper limit of the spring constant of the flat spiral spring 24 ) if y - y 0 is close to zero.

Wenn der Arm 71 in einem nahezu sinuswellenförmigen Muster in seiner Vertikalbewegung um y0 oszilliert und dies durch die folgende Gleichung (20) ausgedrückt ist, dann wird kL wie in der folgenden Gleichung (21) gesteuert. y ≈ y0 + Asinωt Gleichung (20) kL = m[(Aω2sinωt – g)/(Asinωt)] = m[ω2 – g/(Asinωt)] Gleichung (21) If the arm 71 is oscillated in a nearly sinusoidal pattern in its vertical motion by y 0 and this is expressed by the following equation (20), then k L is controlled as in the following equation (21). y ≈ y 0 + Asinωt equation (20) k L = m [(Aω 2 sinωt-g) / (Asinωt)] = m [ω 2 -g / (Asinωt)] Equation (21)

Außerdem kann die Beziehung zwischen einer vertikalen Verschiebung y und einer Rotationsverschiebung θ (Drehwinkel des Ritzels 71B) durch die folgende Gleichung (22) ausgedrückt werden, wenn r ein Teilkreisradius des Ritzels ist. Es ist anzumerken, dass θ0 ein Winkel vor einer Verschiebung ist und y0 eine Position vor der Verschiebung ist. r(θ – θ0) = y – y0 Gleichung (22) In addition, the relationship between a vertical displacement y and a rotational displacement θ (rotational angle of the pinion 71B ) are expressed by the following equation (22) when r is a pitch circle radius of the pinion. It should be noted that θ 0 is an angle before a shift and y 0 is a position before the shift. r (θ - θ 0 ) = y - y 0 Equation (22)

Die folgende Gleichung (23) wird aufgestellt, wenn die Tatsache berücksichtigt wird, dass die Ausgabe des Drehzahlminderers 72 durch die Zahnstange und das Ritzel in einen Achsschub f in einer direkt wirkenden Richtung umgewandelt wird, und die folgende Gleichung (24) kann durch die folgenden Gleichungen (23) und (22) erhalten werden. f = kL(y – y0) Gleichung (23) f = kLr(θ – θ0) Gleichung (24) The following equation (23) is established taking into account the fact that the output of the speed reducer 72 is converted by the rack and the pinion into an axial thrust f in a direct-acting direction, and the following equation (24) can be obtained by the following equations (23) and (22). f = k L (y - y 0 ) Equation (23) f = k L r (θ - θ 0 ) Equation (24)

Dabei wird die folgende Gleichung (25) aufgestellt, wenn τ ein durch die Flachspiralfeder 24 in dem Ritzel 71B erzeugtes Drehmoment ist, kR eine scheinbare Steifigkeit in einer Rotationsrichtung ist, τ1 ein Drehmoment durch die Flachspiralfeder 24 ist, n ein Drehzahlminderungsverhältnis des Drehzahlminderers 72 ist, und ηR die Effizienz des Drehzahlminderers 72 ist. Außerdem wird in der folgenden Gleichung (26) ein Drehmoment τ1 erhalten, das in der riemenscheibenseitigen Welle 72B des Drehzahlminderers 72 erzeugt wird, wenn k eine ursprüngliche Federkonstante der Flachspiralfeder ist. τ = kR(θ – θ0) = ηR1 Gleichung (25) τ1 = kn(θ – θ0) Gleichung (26) In this case, the following equation (25) is established when τ a by the flat spiral spring 24 in the pinion 71B torque generated, k R is an apparent rigidity in a rotational direction, τ 1 is a torque by the flat spiral spring 24 n is a speed reduction ratio of the speed reducer 72 and η R is the efficiency of the speed reducer 72 is. In addition, in the following equation (26), a torque τ 1 obtained in the pulley side shaft is obtained 72B of the speed reducer 72 is generated when k is an original spring constant of the flat coil spring. τ = k R (θ-θ 0 ) = η R1 Equation (25) τ 1 = kn (θ - θ 0 ) Equation (26)

Die folgende Gleichung (27) kann durch die obigen Gleichungen (25) und (26) erhalten werden. τ = ηRn2k(θ – θ0) Gleichung (27) The following equation (27) can be obtained by the above equations (25) and (26). τ = η R n 2 k (θ - θ 0 ) Equation (27)

Im weiteren Verlauf kann die folgende Gleichung (28) erhalten werden, wenn unter Bezugnahme auf die obige Gleichung (26) angenommen wird, dass sich das befestigte Ende 24a der Flachspiralfeder 24 um θ1 dreht (der Versatzwinkel θS (der θ1 entspricht) in 9 vorgesehen wird). τ1 = k[n(θ – θ0) – θ1] Gleichung (28) Hereinafter, the following equation (28) can be obtained when it is assumed with reference to the above equation (26) that the fixed end 24a the flat spiral spring 24 rotates by θ 1 (the offset angle θ S (corresponding to θ 1 ) in FIG 9 is provided). τ 1 = k [n (θ-θ 0 ) -θ 1 ] Equation (28)

Die folgende Gleichung (29) kann durch die obigen Gleichungen (25) und (28) erhalten werden. τ = ηRnk[n(θ – θ0) – θ1] = ηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]}(θ – θ0) Gleichung (29) The following equation (29) can be obtained by the above equations (25) and (28). τ = η R nk [n (θ-θ 0 ) -θ 1 ] = η R n 2 k {1-θ 1 / [n (θ-θ 0 )]} (θ-θ 0 ) Equation (29)

Die folgende Gleichung (30) wird durch die obigen Gleichungen (29) und (25) erhalten und die folgende Gleichung (31) kann erhalten werden, wenn die folgende Gleichung (30) für kR transformiert wird. ηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]}(θ – θ0) = kR(θ – θ0) Gleichung (30) kR = ηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]} Gleichung (31) The following equation (30) is obtained by the above equations (29) and (25), and the following equation (31) can be obtained when the following equation (30) is transformed for k R. η R n 2 k {1 - θ 1 / [n (θ - θ 0 )]} (θ - θ 0 ) = k R (θ - θ 0 ) Equation (30) k R = η R n 2 k {1 - θ 1 / [n (θ - θ 0 )]} Equation (31)

Dabei wird die folgende Gleichung (32) erhalten, wenn ηL eine Effizienz eines Zahnstangen- und Ritzel-Mechanismus ist und die Arbeit eines direkt wirkenden Abschnitts der Arbeit eines Rotationsabschnitts gleicht, und die folgende Gleichung (33) kann durch die folgende Gleichung (32) und die obige Gleichung (22) erhalten werden. f(y – y0) = ηLτ(θ – θ0) Gleichung (32) fr(θ – θ0) = ηLτ(θ – θ0) Gleichung (33) At this time, the following equation (32) is obtained when η L is an efficiency of a rack and pinion mechanism equal to the work of a direct-acting portion of the work of a rotating section, and the following equation (33) can be expressed by the following equation (32 ) and equation (22) above. f (y - y 0 ) = η L τ (θ - θ 0 ) Equation (32) fr (θ - θ 0 ) = η L τ (θ - θ 0 ) Equation (33)

Die folgende Gleichung (34) kann durch die obigen Gleichungen (24) und (33) erhalten werden. kLr2(θ – θ0)2 = ηLτ(θ – θ0) Gleichung (34) The following equation (34) can be obtained by the above equations (24) and (33). k L r 2 (θ - θ 0 ) 2 = η L τ (θ - θ 0 ) Equation (34)

Die folgende Gleichung (35) wird durch die obigen Gleichungen (34) und (29) erhalten, und die folgende Gleichung (36) kann erhalten werden, wenn die folgende Gleichung (35) für kL transformiert wird. Außerdem kann die folgende Gleichung (37) erhalten werden, wenn die folgende Gleichung (35) für θ1 transformiert wird. Dementsprechend kann θ1 unter Bezugnahme auf das erforderliche kL wie in der folgenden Gleichung (37) gesteuert werden. kLr2(θ – θ0)2 = ηLηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]}(θ – θ0)2 Gleichung (35) kL = ηLηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]}1/r2 Gleichung (36) θ1 = [1 – kLr2/(ηLηRn2k)]n(θ – θ0) Gleichung (37) The following equation (35) is obtained by the above equations (34) and (29), and the following equation (36) can be obtained by transforming the following equation (35) for k L. In addition, the following equation (37) can be obtained when the following equation (35) is transformed to θ 1 . Accordingly, θ 1 can be controlled with reference to the required k L as in the following equation (37). k L r 2 (θ - θ 0) 2 = η η L R n 2 k {1 - θ 1 / [n (θ - θ 0)]} (θ - θ 0) 2 Equation (35) k L = η L η R n 2 k {1-θ 1 / [n (θ-θ 0 )]} 1 / r 2 Equation (36) θ 1 = [1-k L r 2 / (η L η R n 2 k)] n (θ-θ 0 ) Equation (37)

Wie zuvor beschrieben ist, wird der Winkel θ1 (der dem in 9 gezeigten Versatzwinkel θS entspricht) der Position des befestigten Endes 24a der Flachspiralfeder 24 so eingestellt, dass er in Echtzeit die obige Gleichung (37) mit Bezug auf die Rotationsverschiebung θ des Ritzels 71B erfüllt. Somit kann der Energieverbrauch des Vertikalantriebsstellglieds 74M minimiert werden.As described above, the angle θ 1 (corresponding to that in FIG 9 shown offset angle θ S corresponds) the position of the attached end 24a the flat spiral spring 24 set to be real time the above equation (37) with respect to the rotational displacement θ of the pinion 71B Fulfills. Thus, the power consumption of the vertical drive actuator 74M be minimized.

Im weiteren Verlauf werden ein sechstes Ausführungsbeispiel (ein Beispiel (15 und 16), in welchem ein Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit auf einen Manipulator 90 mit einem Schwenkbewegungskörper angewendet wird), und die Gesamtkonfiguration (15 und 16) des Manipulators 90 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 15 und 16 wird ein Beispiel beschrieben, in welchem der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit auf einen Schwenkbewegungskörper angewendet wird (einen ersten Schwenkabschnitt 93, der mit einem zweiten Schwenkabschnitt 95 und einem zweiten Drehabschnitt 94 integriert ist). Der in 15 und 16 gezeigte Manipulator 90 hat eine Basis 91, einen ersten Drehabschnitt 92, den ersten Schwenkabschnitt 93, den zweiten Drehabschnitt 94, den zweiten Schwenkabschnitt 95, einen Steuerabschnitt 50C und dergleichen. Hereinafter, a sixth embodiment (an example ( 15 and 16 ), in which a section of variable, apparent stiffness on a manipulator 90 is applied with a pivoting body), and the overall configuration ( 15 and 16 ) of the manipulator 90 described. With reference to 15 and 16 For example, an example in which the variable-rigidity portion is applied to a pivotal movement body (a first pivoting portion) will be described 93 that with a second pivoting section 95 and a second rotary section 94 integrated). The in 15 and 16 shown manipulator 90 has a base 91 , a first rotation section 92 , the first pivoting section 93 , the second rotation section 94 , the second pivot section 95 , a control section 50C and the same.

Die Basis 91 ist mit einem Elektromotor 91M versehen, der einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 91E hat, und der Elektromotor 91M dreht den ersten Drehabschnitt 92 relativ zu der Basis 91. Außerdem ist der erste Drehabschnitt 92 mit einer Schwenkvorrichtung 80G mit veränderlicher Steifigkeit versehen, die einen Elektromotor 84M (der einem Schwenkabschnittantriebsabschnitt entspricht) hat, der einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 84E hat, und die Schwenkvorrichtung 80G mit veränderlicher Steifigkeit schwenkt den ersten Schwenkabschnitt 93 relativ zu dem ersten Drehabschnitt 92. Es ist anzumerken, dass die Schwenkvorrichtung 80G mit veränderlicher Steifigkeit später ausführlich beschrieben wird. Außerdem ist der erste Schwenkabschnitt 93 mit einem Elektromotor 93M versehen, der einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 93E hat, und der Elektromotor 93M dreht den zweiten Drehabschnitt 94 relativ zu dem ersten Schwenkabschnitt 93. Außerdem ist der zweite Drehabschnitt 94 mit einem Elektromotor 94M versehen, der einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 94E hat, und der Elektromotor 94M schwenkt den zweiten Schwenkabschnitt 95 relativ zu dem zweiten Drehabschnitt 94. Der Steuerabschnitt 50C gibt ein Steuersignal zu dem Elektromotor 91M aus, während er ein Erfassungssignal von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 91E erfasst, und gibt ein Steuersignal zu dem Elektromotor 84M aus, während er ein Erfassungssignal von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 84E erfasst. Außerdem gibt der Steuerabschnitt 50C ein Steuersignal zu dem Elektromotor 93M aus, während er ein Erfassungssignal von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 93E erfasst, und gibt ein Steuersignal zu dem Elektromotor 94M aus, während er ein Erfassungssignal von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 94E erfasst.The base 91 is with an electric motor 91M provided with a rotation angle detecting portion 91E has, and the electric motor 91M turns the first rotary section 92 relative to the base 91 , In addition, the first rotation section 92 with a swivel device 80G provided with variable rigidity, which is an electric motor 84M (corresponding to a swing portion driving portion) having a rotation angle detecting portion 84E has, and the swivel device 80G with variable rigidity pivots the first pivoting section 93 relative to the first rotary section 92 , It should be noted that the swivel device 80G with variable stiffness will be described later in detail. In addition, the first pivoting section 93 with an electric motor 93M provided with a rotation angle detecting portion 93E has, and the electric motor 93M turns the second rotary section 94 relative to the first pivot portion 93 , In addition, the second rotary section 94 with an electric motor 94M provided with a rotation angle detecting portion 94E has, and the electric motor 94M pivots the second pivot section 95 relative to the second rotary section 94 , The control section 50C gives a control signal to the electric motor 91M while receiving a detection signal from the rotation angle detection section 91E detected, and outputs a control signal to the electric motor 84M while receiving a detection signal from the rotation angle detection section 84E detected. In addition, the control section gives 50C a control signal to the electric motor 93M while receiving a detection signal from the rotation angle detection section 93E detected, and outputs a control signal to the electric motor 94M while receiving a detection signal from the rotation angle detection section 94E detected.

Die Schwenkvorrichtung 80G mit veränderlicher Steifigkeit hat eine schwenkkörperseitige Welle 82A, einen Drehzahlminderer 82, eine riemenscheibenseitige Welle 82B, eine Abtriebsriemenscheibe 83C, einen Riemen 83B, eine Antriebsriemenscheibe 83A, einen Elektromotor 84M, einen Drehwinkelerfassungsabschnitt 84E, eine federseitige Welle 83C1, eine Flachspiralfeder 24, ein Federbefestigungselement 23, einen Elektromotor 21 (der ein Stellglied mit veränderlicher Steifigkeit ist und einem Steifigkeitseinstellungselement entspricht), und einer Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S, und ist in dem ersten Drehabschnitt 92 vorgesehen. Der in 15 und 16 gezeigte Manipulator 90 schwenkt den ersten Schwenkabschnitt 93 und die Abschnitte über dem ersten Schwenkabschnitt 93 (das heißt, den ersten Schwenkabschnitt 93, den zweiten Drehabschnitt 94 und den zweiten Schwenkabschnitt 95). Es ist anzumerken, dass die Flachspiralfeder 24, das Federbefestigungselement 23, der Elektromotor 21 und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S gleich wie diejenigen sind, die in 5 gezeigt sind. Es ist anzumerken, dass der erste Schwenkabschnitt 93 und die Abschnitte über dem ersten Schwenkabschnitt 93 bei einer vorbestimmten Größe zyklisch schwenken. The swivel device 80G with variable stiffness has a pivot shaft shaft 82A , a speed reducer 82 , a pulley-side shaft 82B , an output pulley 83C , one belt 83B , a drive pulley 83A , an electric motor 84M a rotation angle detection section 84E , a spring-side shaft 83c1 , a flat spiral spring 24 , a spring attachment element 23 , an electric motor 21 (which is a variable stiffness actuator corresponding to a rigidity adjustment member), and a rotation angle detection portion 21S , and is in the first rotary section 92 intended. The in 15 and 16 shown manipulator 90 pivots the first pivoting section 93 and the portions above the first pivot portion 93 (that is, the first pivot portion 93 , the second rotation section 94 and the second pivot portion 95 ). It should be noted that the flat spiral spring 24 , the spring-fixing element 23 , the electric motor 21 and the rotation angle detection section 21S the same as those who are in 5 are shown. It should be noted that the first pivoting section 93 and the portions above the first pivot portion 93 Swing cyclically at a predetermined size.

Der erste Drehabschnitt 92, der als der Stützkörper der Schwenkvorrichtung 80G mit veränderlicher Steifigkeit dient, stützt die schwenkkörperseitige Welle 82A, den Drehzahlminderer 82, die riemenscheibenseitige Welle 82B, die Abtriebsriemenscheibe 83C, die federseitige Welle 83C1, die Flachspiralfeder 24, das Federbefestigungselement 23 und den Elektromotor 21 derart, dass sie koaxial zueinander sind. Es ist anzumerken, dass, da der Drehzahlminderer 82, die riemenscheibenseitige Welle 82B, die Abtriebsriemenscheibe 83C, der Riemen 83B, die Antriebsriemenscheibe 83A, der Elektromotor 84M, die federseitige Welle 83C1, die Flachspiralfeder 24, das Federbefestigungselement 23 und der Elektromotor 21 die Gleichen sind wie der Drehzahlminderer 72, die riemenscheibenseitige Welle 72B, die Abtriebsriemenscheibe 73C, der Riemen 73B, die Antriebsriemenscheibe 73A, das Vertikalantriebsstellglied 74M, die federseitige Welle 73C1, die Flachspiralfeder 24, das Federbefestigungselement 23 und der Elektromotor 21, die jeweils in 14 gezeigt sind, deren Beschreibungen ausgelassen werden. Der Drehzahlminderer 82 vermindert die von der riemenscheibenseitigen Welle 82B eingegeben Drehung um 1/n Male und gibt die verminderte Drehung zu der schwenkkörperseitigen Welle 82A aus (der Drehzahlminderer 82 verstärkt die von der schwenkkörperseitigen Welle 82A eingegebene Drehung um n Male und gibt die verstärkte Drehung zu der riemenscheibenseitigen Welle 82B aus). The first rotary section 92 acting as the supporting body of the pivoting device 80G with variable stiffness, supports the pivot body side shaft 82A , the speed reducer 82 , the pulley-side shaft 82B , the driven pulley 83C , the spring-side shaft 83c1 , the flat spiral spring 24 , the spring-fixing element 23 and the electric motor 21 such that they are coaxial with each other. It should be noted that, since the speed reducer 82 , the pulley-side shaft 82B , the driven pulley 83C , the belt 83B , the drive pulley 83A , the electric motor 84M , the spring-side shaft 83c1 , the flat spiral spring 24 , the spring-fixing element 23 and the electric motor 21 the same ones are like the speed reducer 72 , the pulley-side shaft 72B , the driven pulley 73C , the belt 73B , the drive pulley 73A , the vertical drive actuator 74M , the spring-side shaft 73C1 , the flat spiral spring 24 , the spring-fixing element 23 and the electric motor 21 , each in 14 are shown, whose descriptions are omitted. The speed reducer 82 reduces the from the pulley side shaft 82B input rotation by 1 / n times and gives the decreased rotation to the pivot body side shaft 82A off (the speed reducer 82 amplifies the of the pivot body side shaft 82A input rotation by n times and gives the amplified rotation to the pulley side shaft 82B out).

Bei der obigen Konfiguration wird die Flachspiralfeder 24 in einer Richtung gewunden, in der ihr Durchmesser kleiner wird (oder größer wird), um Energie zu speichern, wenn sich der Elektromotor 84M dreht und die Abtriebsriemenscheibe 83C antreibt. Zu diesem Zeitpunkt schwenkt die von dem Elektromotor 84M gedrehte und angetriebene Abtriebsriemenscheibe 83C den ersten Schwenkabschnitt 93 über den Drehzahlminderer 82 und die schwenkkörperseitige Welle 82A. Außerdem dreht die Flachspiralfeder 24 die Abtriebsriemenscheibe 83C und treibt diese an, während sie von einem Zustand wiederhergestellt wird, in welchem ihr Durchmesser verkleinert (oder vergrößert) ist, um gespeicherte Energie freizugeben. Zu diesem Zeitpunkt schwenkt die von der Flachspiralfeder 24 gedrehte und angetriebene Abtriebsriemenscheibe 83C den ersten Schwenkabschnitt 93 über den Drehzahlminderer 82 und die schwenkkörperseitige Welle 82A. In the above configuration, the flat spiral spring becomes 24 twisted in a direction in which its diameter becomes smaller (or larger) to store energy when the electric motor 84M turns and the driven pulley 83C drives. At this time, the pivots from the electric motor 84M turned and driven driven pulley 83C the first pivoting section 93 via the speed reducer 82 and the pivot body side shaft 82A , In addition, the flat spiral spring rotates 24 the driven pulley 83C and drives them while being restored from a state in which their diameter is reduced (or increased) to release stored energy. At this time pivots from the flat spiral spring 24 turned and driven driven pulley 83C the first pivoting section 93 via the speed reducer 82 and the pivot body side shaft 82A ,

Wie zuvor beschrieben ist, hat der Manipulator 90 die folgenden jeweiligen Abschnitte in der Schwenkgelenkvorrichtung. Die schwenkkörperseitige Welle 82A entspricht dem Antriebswellenelement der Schwenkgelenkvorrichtung. Der erste Schwenkabschnitt 93, der schwenkt, entspricht dem ersten Ausgabeabschnitt der Schwenkgelenkvorrichtung. Der Schwenkwinkel θ des ersten Schwenkabschnitts 93 entspricht dem ersten Schwenkwinkel der Schwenkgelenkvorrichtung. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 84E entspricht dem ersten Winkelerfassungsabschnitt der Schwenkgelenkvorrichtung. Die Flachspiralfeder 24 entspricht dem elastischen Körper der Schwenkgelenkvorrichtung. Die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 (gesehen von dem ersten Schwenkabschnitt 93) entspricht der scheinbaren Steifigkeit der Schwenkgelenkvorrichtung (gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt). Der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der die scheinbare Federkonstante (gesehen von dem ersten Schwenkabschnitt 93) verändert und der durch das Federbefestigungselement 23 und den Elektromotor 21 gebildet ist, entspricht dem Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit der Schwenkgelenkvorrichtung.As previously described, the manipulator has 90 the following respective sections in the pivot joint device. The pivot body-side shaft 82A corresponds to the drive shaft member of the pivot joint device. The first pivoting section 93 which pivots corresponds to the first output portion of the pivot joint device. The swing angle θ of the first swing section 93 corresponds to the first pivot angle of the pivot joint device. The rotation angle detection section 84E corresponds to the first angle detecting portion of the pivoting joint device. The flat spiral spring 24 corresponds to the elastic body of the pivot joint device. The apparent spring constant of the flat spiral spring 24 (seen from the first pivot section 93 ) corresponds to the apparent rigidity of the pivot joint device (as viewed from the first output section). The variable rate, apparent spring rate section, which represents the apparent spring rate (as seen from the first pivot portion 93 ) and by the spring attachment element 23 and the electric motor 21 is formed corresponds to the variable, apparent stiffness portion of the pivot joint device.

Im weiteren Verlauf wird ein Verfahren zum Berechnen eines Sollsteifigkeitseinstellungswinkels (eines Drehwinkels des Federbefestigungselements 23) gemäß einem Schwenkwinkel θ des ersten Schwenkabschnitts 93 beschrieben. Hier werden die folgenden Gleichungen (38) und (39) hinsichtlich eines von der Flachspiralfeder 24 erzeugten Drehmoments τ aufgestellt, wobei kR die scheinbare Steifigkeit (Federkonstante) der Flachspiralfeder 24 gesehen von dem ersten Schwenkabschnitt 93 ist, θ der Schwenkwinkel des ersten Schwenkabschnitts 93 ist, θ0 ein Winkel an einer der Schwenkmitte entsprechenden Position ist, n ein Drehzahlminderungsverhältnis des Drehzahlminderers 82 ist, ηR die Effizienz des Drehzahlminderers 82 ist und τ1 ein von der Flachspiralfeder 24 in der riemenscheibenseitigen Welle 82B des Drehzahlminderers 82 erzeugtes Drehmoment ist. τ = kR(θ – θ0) Gleichung (38) τ = ηR1 Gleichung (39) Hereinafter, a method for calculating a target rigidity adjustment angle (a rotational angle of the spring attachment member 23 ) according to a swing angle θ of the first swing section 93 described. Here are the following equations (38) and (39) with respect to one of the flat spiral spring 24 generated torque τ, where k R, the apparent stiffness (spring constant) of the flat spiral spring 24 seen from the first pivot section 93 is, θ the pivot angle of the first pivot portion 93 is, θ 0 is an angle at a position corresponding to the pivot center, n is a speed reduction ratio of the speed reducer 82 η R is the efficiency of the speed reducer 82 and τ 1 is one of the flat spiral spring 24 in the pulley-side shaft 82B of the speed reducer 82 is generated torque. τ = k R (θ - θ 0 ) Equation (38) τ = η R1 equation (39)

Außerdem sind die folgenden Gleichungen (40) und (41) hinsichtlich eines Drehmoments τ1 aufgestellt, das in der riemenscheibenseitigen Welle 82B des Drehzahlminderers 82 erzeugt wird, wobei k eine ursprüngliche Federkonstante der Flachspiralfeder 24 ist und θ' ein Rotationswinkel des freien Endes bezüglich des befestigten Endes der Flachspiralfeder 24 ist. τ1 = kθ' Gleichung (40) n(θ – θ0) = θ' Gleichung (41) In addition, the following equations (40) and (41) are set up with respect to a torque τ 1 in the pulley side shaft 82B of the speed reducer 82 where k is an original spring constant of the flat coil spring 24 and θ 'is a free end rotation angle with respect to the fixed end of the flat coil spring 24 is. τ 1 = kθ 'equation (40) n (θ - θ 0 ) = θ 'equation (41)

Die folgende Gleichung (42) wird durch die obigen Gleichungen (40) und (41) erhalten und die folgende Gleichung (43) kann durch die folgende Gleichung (42) und die obige Gleichung (39) erhalten werden. τ1 = kn(θ – θ0) Gleichung (42) τ = ηRn·kn(θ – θ0) = ηRn2k(θ – θ0) Gleichung (43) The following equation (42) is obtained by the above equations (40) and (41), and the following equation (43) can be obtained by the following equation (42) and the above equation (39). τ 1 = kn (θ - θ 0 ) Equation (42) τ = η R n × kn (θ-θ 0 ) = η R n 2 k (θ-θ 0 ) Equation (43)

Die folgende Gleichung (44) kann durch die obigen Gleichungen (43) und (38) erhalten werden. kR = ηRn2k Gleichung (44) The following equation (44) can be obtained by the above equations (43) and (38). k R = η R n k 2 Equation (44)

Hier wird die folgende Gleichung (45) aufgestellt, wenn angenommen wird, dass sich das befestigte Ende der Flachspiralfeder 24 um θ1 bewegt (dreht), und die folgende Gleichung (46) kann durch die folgende Gleichung (45) und die obige Gleichung (40) erhalten werden. θ'= n(θ – θ0) – θ1 Gleichung (45) τ1 = k[n(θ – θ0) – θ1] Gleichung (46) Here, the following equation (45) is established when it is assumed that the fixed end of the flat coil spring 24 is rotated by θ 1 , and the following equation (46) can be obtained by the following equation (45) and the above equation (40). θ '= n (θ - θ 0 ) - θ 1 Equation (45) τ 1 = k [n (θ-θ 0 ) -θ 1 ] Equation (46)

Außerdem kann die folgende Gleichung (47) durch die obige Gleichung (39) und die obige Gleichung (46) erhalten werden. Ferner kann die folgende Gleichung (48) durch die folgende Gleichung (47) und die obige Gleichung (38) erhalten werden. τ = ηRn·k[n(θ – θ0) – θ1] = ηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]}(θ – θ0) Gleichung (47) kR = ηRn2k{1 – θ1/[n(θ – θ0)]} Gleichung (48) In addition, the following equation (47) can be obtained by the above equation (39) and the above equation (46). Further, the following equation (48) can be obtained by the following equation (47) and the above equation (38). τ = η R n * k [n (θ-θ 0 ) -θ 1 ] = η R n 2 k {1-θ 1 / [n (θ-θ 0 )]} (θ-θ 0 ) Equation (47 ) k R = η R n 2 k {1 - θ 1 / [n (θ - θ 0 )]} Equation (48)

Dabei wird die folgende Gleichung (49) aufgestellt, wobei m eine Masse einer Last (des ersten Schwenkabschnitts 93, der mit dem zweiten Schwenkabschnitt 95 und dem zweiten Drehabschnitt 94 integriert ist) ist, J ein Trägheitsmoment der Last ist, d ein Viskositätskoeffizient der Last ist, l ein Abstand von der Schwenkmitte des ersten Schwenkabschnitts 93 zu dem Schwerpunkt der Last ist (siehe 15), und sinθ ≈ θ ist. Es ist anzumerken, dass, da sich das Trägheitsmoment J und der Abstand l zu dem Schwerpunkt in Abhängigkeit der Haltung der Last (des Schwenkabschnitts 93, der mit dem zweiten Schwenkabschnitt 95 und dem zweiten Drehabschnitt 94 integriert ist) ändern, ihre zu verwendenden Werte im Vorfeld berechnet werden. τ = Jθ .. + dθ . + kR(θ – θ0) + mglθ Gleichung (49) In this case, the following equation (49) is established, where m is a mass of a load (the first pivot portion 93 that with the second pivoting section 95 and the second rotary section 94 J is an inertia of the load, d is a coefficient of viscosity of the load, l is a distance from the center of rotation of the first pivot portion 93 to the center of gravity of the load is (see 15 ), and sinθ ≈ θ. It should be noted that, since the moment of inertia J and the distance l to the center of gravity depending on the attitude of the load (the pivoting section 93 that with the second pivoting section 95 and the second rotary section 94 integrated), their values to be used are calculated in advance. τ = Jθ .. + dθ. + k R (θ - θ 0 ) + mglθ equation (49)

Außerdem ist eine Gesamtsumme E der Energie, wenn die Schwerkraft in der Bewegungsrichtung des Schwenkens aufgebracht wird, durch die folgende Gleichung (50) angegeben. E = 1 / 2Jθ .2 + 1 / 2kR(θ – θ0)2 + mglθ Gleichung (50) In addition, a total sum E of the energy when the gravity is applied in the moving direction of the swinging is given by the following equation (50). E = 1 / 2Jθ. 2 + 1 / 2k R (θ - θ 0 ) 2 + mglθ Equation (50)

Hier ist eine Bedingung zum Minimieren der Gesamtsumme E der Energie in der obigen Gleichung (50) in der folgenden Gleichung (51) gezeigt, und die folgenden Gleichungen (52) und (53) können durch die folgende Gleichung (51) erhalten werden. dE / dt = Jθ .θ .. + kR(θ – θ0)θ . + mglθ . = {Jθ .. + kR(θ – θ0) + mgl)θ. = 0 Gleichung (51) Jθ .. + kR(θ – θ0) + mgl = 0 Gleichung (52)

Figure DE102016104200A1_0005
Here, a condition for minimizing the total sum E of the energy in the above equation (50) is shown in the following equation (51), and the following equations (52) and (53) can be obtained by the following equation (51). dE / dt = Jθ .θ .. + k R (θ - θ 0 ) θ. + mglθ. = {Jθ .. + k R (θ - θ 0 ) + mgl) θ. = 0 equation (51) Jθ .. + k R (θ-θ 0 ) + mgl = 0 Equation (52)
Figure DE102016104200A1_0005

Wenn die Schwenkbewegung im Wesentlichen eine Sinuskurve um θ0 erzeugt, dann wird die folgende Gleichung (54) aufgestellt. Dann kann die folgende Gleichung (55) durch die folgende Gleichung (54) und die obige Gleichung (53) erhalten werden. θ = θ0 + Asinωt Gleichung (54) kR = [(JAω2sinωt – mgl)/(Asinωt)] = Jω2 – mgl/(Asinωt) Gleichung (55) If the pivoting motion substantially produces a sinusoid around θ 0 , then the following equation (54) is established. Then, the following equation (55) can be obtained by the following equation (54) and the above equation (53). θ = θ 0 + Asinωt Equation (54) k R = [(JAω 2 sinωt-mgl) / (Asinωt)] = Jω 2 -mgl / (Asinωt) Equation (55)

Wie zuvor beschrieben ist, wird der Winkel θl (der dem in 9 gezeigten Versatzwinkel θS entspricht) der Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 in Echtzeit mit Bezug auf den Schwenkwinkel θ des ersten Schwenkabschnitts 93 so eingestellt, dass er die obige Gleichung (48) erfüllt. Somit kann der Energieverbrauch des Elektromotors 84M minimiert werden.As described above, the angle θ 1 (corresponding to the in 9 shown offset angle θ S corresponds) the position of the attached end 24A the flat spiral spring 24 in real time with respect to the swivel angle θ of the first swivel section 93 set to satisfy the above equation (48). Thus, the power consumption of the electric motor 84M be minimized.

Es ist möglich, verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Streichungen von Strukturen, Konfigurationen, Formen, Erscheinungsbildern und dergleichen der Schwenkgelenkvorrichtung (der Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung), der Gehunterstützungsvorrichtung, der Fördervorrichtung, des Manipulators und der Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung der Erfindung durchzuführen, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.It is possible to carry out various modifications, additions and deletions of structures, configurations, shapes, appearances and the like of the swivel device (the ambulance support device), the walk assist device, the conveyance device, the manipulator and the ambulance support device of the invention without departing from the scope of the invention.

Die Anwendung der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Schwenkgelenkvorrichtung (der Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung) ist nicht auf eine Gehunterstützungsvorrichtung beschränkt, die zum Unterstützen der Schwenkbewegung (etwa des Gehens oder Laufens) der unteren Gliedmaße eines Anwenders verwendet wird, sondern die Schwenkgelenkvorrichtung (die Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung) kann auf verschiedene Objekte, wie Fördervorrichtungen und Manipulatoren, angewendet werden, die eine zyklische Schwenkbewegung durchführen.The application of the swivel joint device (the ambulance assisting device) described in the embodiment is not limited to a walking assist device used to assist the pivotal movement (such as walking or running) of the lower limb of a user, but the swivel device (the ambulance support device) can be applied to various objects , as conveyors and manipulators, are applied, which perform a cyclic pivoting movement.

Die Schwenk- und Rotationsbewegung des Elektromotors 11, des Elektromotors 31, des Vertikalantriebsstellglieds 74M und des Elektromotors 84M wird in dem ersten Ausführungsbeispielen durch die Riemenscheiben und Riemen auf den Oberschenkelschwenkarm 13, den Unterschenkelschwenkarm 33, das Ritzel 71B und den ersten Schwenkabschnitt 93 übertragen, kann jedoch unter Verwendung von Zahnrädern, einem Verbindungsmechanismus und dergleichen anstelle der Riemenscheiben und Riemen übertragen werden. The pan and rotation movement of the electric motor 11 , the electric motor 31 , the vertical drive actuator 74M and the electric motor 84M In the first embodiment, the pulleys and belt are applied to the femoral pivot arm 13 , the lower leg pivot arm 33 , the pinion 71B and the first pivot portion 93 however, may be transmitted using gears, a linkage mechanism and the like instead of the pulleys and belts.

Außerdem beschreibt das Ausführungsbeispiel ein Beispiel, in welchem die Flachspiralfeder 24 indirekt mit dem Oberschenkelschwenkarm 13 (der Riemenscheibe 15) verbunden ist, wobei das Getriebe 25 zwischen dem Oberschenkelschwenkarm 13 (der Riemenscheibe 15) und der Flachspiralfeder 24 vorgesehen ist, der Oberschenkelschwenkarm 13 (die Riemenscheibe 15) und die Flachspiralfeder 24 können jedoch direkt miteinander ohne das Getriebe 25 verbunden sein. Auf ähnliche Weise können der Drehzahlminderer 72 und der Drehzahlminderer 82 ausgelassen werden.In addition, the embodiment describes an example in which the flat spiral spring 24 indirectly with the femoral swivel arm 13 (the pulley 15 ), the transmission 25 between the femoral swivel arm 13 (the pulley 15 ) and the flat spiral spring 24 is provided, the femoral swivel arm 13 (the pulley 15 ) and the flat spiral spring 24 However, you can work directly with each other without the gear 25 be connected. Similarly, the speed reducer 72 and the speed reducer 82 be left out.

Außerdem beschreibt das Ausführungsbeispiel ein Beispiel, in welchem die Flachspiralfeder 24 als ein elastischer Körper verwendet wird, die Flachspiralfeder 24 kann jedoch durch verschiedene elastische Körper ersetzt werden. Beispielsweise können andere elastische Körper, wie eine spiralförmig gewundene Expansions-/Kontraktionsfeder, eine Tellerfeder und eine Wellenfeder, verwendet werden. Elastische Körper unter Verwendung eines Elastomers, etwa Gummi, und ein Harz, Flüssigkeit wie Öl, oder Gas können verwendet werden. Es ist möglich, den elastischen Körper gemäß einem Bewegungsbetrag (einer Bewegung) eines Gegenstands, dessen Energie zurückgehalten wird, oder einer zurückgehaltenen Energiemenge zu ändern. Wenn eine zurückgehaltenen Energiemenge relativ klein ist, ist es wirkungsvoll, ein Elastomer zu verwenden. Ferner ist es für die Anwenderbetätigung, wie das Gehen und das Laufen, wirkungsvoll, eine Flachspiralfeder hinsichtlich ihrer relativ großen Energiespeichermenge, einer Größe einer Federkonstante (Steifigkeit) und dergleichen, der Einstellungsleichtigkeit und dergleichen zu verwenden. Außerdem ist eine Flachspiralfeder hinsichtlich ihrer Kosten besser. In addition, the embodiment describes an example in which the flat spiral spring 24 is used as an elastic body, the flat spiral spring 24 However, it can be replaced by different elastic bodies. For example, other elastic bodies such as a spirally wound expansion / contraction spring, a cup spring, and a wave spring may be used. Elastic bodies using an elastomer, such as rubber, and a resin, liquid such as oil, or gas may be used. It is possible to change the elastic body according to an amount of movement (movement) of an object whose energy is retained or a retained amount of energy. When a retained amount of energy is relatively small, it is effective to use an elastomer. Further, it is effective for the user operation such as walking and running, a flat coil spring in terms of their relatively large energy storage amount, a size of a spring constant (stiffness) and the like, the adjustment easiness and the like to use. In addition, a flat spiral spring is better in terms of cost.

Im weiteren Verlauf wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein siebtes Ausführungsbeispiel als ein Beispiel zum Ausführen der Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass dann, wenn jeweilige Figuren X-, Y-, Z-Achsen beschreiben, die X-, Y- und Z-Achsen senkrecht zueinander sind. Solange dies nicht anders angegeben ist, gibt eine Z-Achsenrichtung eine vertikale Aufwärtsrichtung an, gibt eine X-Achsenrichtung eine Vorderrichtung relativ eines Anwenders (eines Anwenders, der eine Schwenkgelenkvorrichtung trägt) an, und gibt eine Y-Achsenrichtung eine linke Richtung relativ zu dem Anwender an. Es ist anzumerken, dass in der Beschreibung ein in 17 gezeigter „Oberschenkelschwenkarm 13“ einem „ersten Schwenkarm“ entspricht und ein in 17 gezeigter „Unterschenkelschwenkarm 33“ einem „zweiten Schwenkarm“ entspricht. Außerdem entspricht ein in 17 gezeigter „Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S“ einem „ersten Winkelerfassungsabschnitt“, und ein in 17 gezeigter „Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S“ entspricht einem „zweiten Winkelerfassungsabschnitt“. Außerdem entspricht ein in 17 gezeigter „Elektromotor 11“ einem „ersten Antriebsabschnitt“, ein in 17 gezeigter „Elektromotor 31“ entspricht einem „zweiten Antriebsabschnitt“, und ein in 17 gezeigter „Elektromotor 21“ entspricht einem „Übersetzungsverhältniseinstellungsmotor“. Außerdem ist in einem Beispiel der folgenden Beschreibung ein Antriebswellenelement 6 ein vorragendes Element. Jedoch kann das Antriebswellenelement 6 eine vorragende Welle oder ein vertiefter (lochförmiger) Abschnitt sein, der eine Welle stützt. Wenn die Beschreibung von „um das Antriebswellenelement 6“ spricht, dann gibt sie dementsprechend „um eine Antriebsachsenlinie 6J, die die Mittelachse des Antriebswellenelements 6 wiedergibt“ an. Ein „Getriebe 25“ und der „Elektromotor 21“ entsprechen einem „Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante“. „Steifigkeit des Oberschenkelschwenkarms“ gibt ein Drehmoment pro Einheitswinkelverschiebung an, das zum Schwenken des Oberschenkelschwenkarms 13 erforderlich ist. Außerdem entsprechen ein „Unterschenkelweitergabearm 34“ und ein „Unterschenkelarm 35“ einem „Schwenkverbindungselement“.Hereinafter, a seventh embodiment will be described as an example for carrying out the invention with reference to the drawings. It should be noted that when respective figures describe X, Y, Z axes, the X, Y and Z axes are perpendicular to each other. Unless otherwise specified, a Z-axis direction indicates an upward vertical direction, an X-axis direction indicates a front direction relative to a user (a user carrying a pivot device), and a Y-axis direction indicates a left direction relative to the user User. It should be noted that in the description a in 17 shown "thigh swivel arm 13 "Corresponds to a" first arm "and an in 17 shown "lower leg swinging arm 33 "Corresponds to a" second arm ". In addition, an in 17 shown "rotation angle detection section 11S A "first angle detection section", and an in 17 shown "rotation angle detection section 31S "Corresponds to a" second angle detection section ". In addition, an in 17 shown "electric motor 11 A "first drive section", an in 17 shown "electric motor 31 "Corresponds to a" second drive section ", and an in 17 shown "electric motor 21 "Corresponds to a" gear ratio setting motor ". In addition, in one example of the following description, a drive shaft member 6 a prominent element. However, the drive shaft member 6 a protruding shaft or a recessed (hole-shaped) portion that supports a shaft. If the description of "about the drive shaft element 6 "Speaks, then it gives accordingly" around a drive axis line 6J representing the central axis of the drive shaft element 6 reproduces ". A "gearbox 25 "And the" electric motor 21 "Correspond to a" section of variable, apparent spring constant ". "Thigh Swing Arm Stiffness" indicates a torque per unit angular shift that is used to pivot the femoral pivot arm 13 is required. In addition, a "Unterschenkelweitergabearm 34 "And a" lower leg arm 35 A "pivoting connection element".

Im weiteren Verlauf wird die Gesamtkonfiguration (17 bis 20) einer Schwenkgelenkvorrichtung 1 des siebten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung 1 des siebten Ausführungsbeispiels ist an einem Bein (dem linken Bein in dem siebten Ausführungsbeispiel) eines Anwenders angebracht, um eine Anwenderbetätigung, wie das Gehen und das Laufen, zu unterstützen. Wie in 17 gezeigt ist, ist die Schwenkgelenkvorrichtung 1 durch einen Anwenderanbringabschnitt, der durch Bezugszeichen 2, 3, 4, 5, 6 und dergleichen bezeichnet ist, einen Oberschenkelschwenkabschnitt, der durch Bezugszeichen 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 und dergleichen bezeichnet ist, einen Steifigkeitseinstellungsabschnitt, der durch Bezugszeichen 21, 22, 24, 25 und dergleichen bezeichnet ist, und einen Unterschenkelschwenkabschnitt, der durch Bezugszeichen 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 und dergleichen angegeben ist, aufgebaut. Es ist anzumerken, dass 17 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die die Formen, die Zusammenbaupositionen und dergleichen der jeweiligen Bestandteile der Schwenkgelenkvorrichtung 1 zeigt, und dass 18 die Schwenkgelenkvorrichtung in einem Zustand zeigt, in welchem die Bestandteile zusammengebaut sind. Außerdem zeigt 19 einen Zustand, in welchem ein Anwender die Schwenkgelenkvorrichtung 1 trägt und 20 zeigt ein Schwenkbeispiel des Oberschenkelschwenkarms 13 und des Unterschenkelschwenkarms 33. Abschnitte und Elemente, die gleich wie oder äquivalent zu jenen der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind, sind durch die gleichen Bezugsnummern und Zeichen angegeben und deren Beschreibung wird ausgelassen. In the further course, the overall configuration ( 17 to 20 ) of a pivoting device 1 of the seventh embodiment. The pivoting device 1 of the seventh embodiment is attached to a leg (the left leg in the seventh embodiment) of a user to assist a user operation such as walking and running. As in 17 is shown, the pivoting joint device 1 by a user attaching section indicated by reference numerals 2 . 3 . 4 . 5 . 6 and the like, a thigh pivot portion denoted by reference numerals 11 . 12 . 14 . 14B . 15 . 13 . 19 and the like, a rigidity adjustment portion indicated by reference numerals 21 . 22 . 24 . 25 and the like, and a lower leg pivoting portion denoted by reference numerals 31 . 32 . 32P . 32B . 33 . 34 . 35 . 36 . 39 and the like. It should be noted that 17 FIG. 4 is an exploded perspective view showing the shapes, the assembling positions and the like of the respective components of the pivot device. FIG 1 shows, and that 18 shows the pivoting joint device in a state in which the components are assembled. Also shows 19 a state in which a user of the swivel device 1 wears and 20 shows a swivel example of the femoral swivel arm 13 and the lower leg pivot arm 33 , Sections and elements that are the same as or equivalent to those of the hinge device 1 of the first embodiment are indicated by the same reference numerals and characters and their description is omitted.

Im weiteren Verlauf wird ein Steifigkeitseinstellungsabschnitt (17 bis 19 und 21 bis 23) beschrieben, der durch den Elektromotor 21, den Bügel 22, die Flachspiralfeder 24, das Getriebe 25 und dergleichen gebildet ist. Der Bügel 22 ist ein Element, das den Elektromotor 21 an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Der Bügel 22 hat das Durchgangsloch 22H, in welches die Drehwelle des Elektromotors 21 eingesetzt wird, und er ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Wie in 17 und 22 gezeigt ist, sind außerdem das Durchgangsloch 13H des Scheibenabschnitts 13G des Oberschenkelschwenkarms 13, das Riemenscheibenwellenelement 15J der Riemenscheibe 15, die Welle 25A des Getriebes 25 und die Mittelachse der Flachspiralfeder 24 so angeordnet, dass sie koaxial zu der Antriebsachsenlinie 6J sind. Außerdem sind, wie in 21 und 22 gezeigt ist, eine Getriebeeinstellungsschraube 21N, das Durchgangsloch 22H des Bügels 22 und der Drehzahlminderer 21D des Elektromotors 21 so angeordnet, dass sie koaxial zu einer Achse 21J sind, die die Achse der Getriebeeinstellungswelle 21N wiedergibt. Subsequently, a rigidity adjustment section (FIG. 17 to 19 and 21 to 23 ) described by the electric motor 21 , the temple 22 , the flat spiral spring 24 , The gear 25 and the like is formed. The coat hanger 22 is an element that drives the electric motor 21 at the base section 2 attached. The coat hanger 22 has the through hole 22H , in which the rotary shaft of the electric motor 21 is inserted, and he is at the base section 2 attached. As in 17 and 22 are shown are also the through hole 13H of the disc section 13G of the femoral swivel arm 13 , the pulley shaft member 15J the pulley 15 , the wave 25A of the transmission 25 and the central axis of the flat spiral spring 24 arranged so that they are coaxial with the drive axis line 6J are. Besides, as in 21 and 22 shown is a gear adjustment screw 21N , the through hole 22H of the temple 22 and the speed reducer 21D of the electric motor 21 arranged so that they coaxial with an axis 21J which are the axis of the transmission timing shaft 21N reproduces.

Wie in 21 und 23 gezeigt ist, ist in dem Getriebe 25 die Eingabe-/Ausgabewelle 25H mit dem Riemenscheibenwellenelement 15J der Riemenscheibe 15 verbunden, die an dem Scheibenabschnitt 13G des Oberschenkelschwenkarms 13 befestigt ist. Das Getriebe 25 gibt einen Ausgabedrehwinkel nθ, der durch Multiplizieren eines Eingabedrehwinkels θ, der an einer Seite in die Eingabe-/Ausgabewelle 25H eingegeben wird, mit n-Malen erhalten wird, als einen Drehwinkel der Eingabe-/Ausgabewelle 25G an der anderen Seite auf Grundlage eines durch den Elektromotor 21 eingestellten, veränderlichen Übersetzungsverhältnisses (n) aus. Außerdem gibt das Getriebe 25 einen Ausgabedrehwinkel θ/n, der erhalten wird, indem ein Eingabedrehwinkel θ, der an der anderen Seite in die Eingabe-/Ausgabewelle 25G eingegeben wird, mit 1/n-Mal multipliziert wird, als einen Drehwinkel der Eingabe-/Ausgabewelle 25H an der einen Seite aus. Wenn die Eingabe-/Ausgabewelle 25G dazu gebracht wird, infolge eines vorspannenden Drehmoments von der Flachspiralfeder 24 um einen Drehwinkel θb gedreht zu werden, dann dreht das Getriebe 25 dementsprechend das Riemenscheibenwellenelement 15J um einen Drehwinkel θb (1/n). Wie in 21 gezeigt ist, hat die Eingabe-/Ausgabewelle 25G außerdem die Federfreiendeinsetznut 25B, die als eine Nut dient, die sich in der Richtung der Antriebsachsenlinie 6J erstreckt, um die Seite des freien Endes 24B der Flachspiralfeder 25 zu befestigen. Es ist anzumerken, dass das Getriebe 25 an einem Schwenkwinkelübertragungspfad angeordnet ist, durch welchen ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 auf die Flachspiralfeder 24 übertragen wird. As in 21 and 23 is shown in the transmission 25 the input / output wave 25H with the pulley shaft member 15J the pulley 15 connected to the disc portion 13G of the femoral swivel arm 13 is attached. The gear 25 gives an output rotation angle nθ obtained by multiplying an input rotation angle θ on one side into the input / output shaft 25H is input, obtained with n times, as a rotation angle of the input / output shaft 25G on the other side based on a through the electric motor 21 set variable gear ratio (s). In addition, there is the transmission 25 an output rotation angle θ / n obtained by an input rotation angle θ at the other side in the input / output shaft 25G is multiplied by 1 / n times, as a rotation angle of the input / output shaft 25H on the one side. When the input / output wave 25G is brought to, due to a biasing torque of the flat spiral spring 24 in order to be rotated by a rotation angle θb, the transmission rotates 25 accordingly, the pulley shaft member 15J by a rotation angle θb (1 / n). As in 21 shown has the input / output wave 25G also the spring release insert groove 25B which serves as a groove extending in the direction of the drive axis line 6J extends to the side of the free end 24B the flat spiral spring 25 to fix. It should be noted that the transmission 25 is disposed on a Schwenkwinkelübertragungspfad, through which a pivot angle of the thigh pivot arm 13 on the flat spiral spring 24 is transmitted.

23 zeigt ein Strukturbeispiel des Getriebes 25. Das Getriebe 25 hat die Eingabe-/Ausgabewelle 25H, die Eingabe-/Ausgabewelle 25G, eine Vielzahl von Getriebekegeln 25F, einen Getriebering 25R und dergleichen in einem Gehäuse 25E. Ein Schwenkwinkel der Eingabe-/Ausgabewelle 25H wird über den Getriebekegel 25F, der im Wesentlichen eine Kegelform hat, auf die Eingabe-/Ausgabewelle 25G übertragen, und ein Schwenkwinkel der Eingabe-/Ausgabewelle 25G wird über die Getriebekegel 25F auf die Eingabe-/Ausgabewelle 25H übertragen. Der Getriebering 25R hat eine ringartige Form, sodass er mit den Getriebekegeln 25F in Kontakt ist, und er ist mit einer Mutter 25M verbunden. Wenn die Getriebeeinstellungsschraube 21N durch den Drehzahlminderer 21D gedreht wird, dann bewegt sich die Mutter 25M in der Längsrichtung der Getriebeeinstellschraube 21N und eine Position des Getrieberings 25R (eine Position in der Y-Achsenrichtung in dem Beispiel von 23) relativ zu dem Getriebekegel 25F bewegt sich. Dann ändert sich die Haltung der Getriebekegel 25F und somit ändert sich ein Übersetzungsverhältnis (n) der Eingabe-/Ausgabewelle 25G relativ zu der Eingabe-/Ausgabewelle 25H. 23 shows a structural example of the transmission 25 , The gear 25 has the input / output wave 25H , the input / output wave 25G , a variety of transmission cones 25F , a gear ring 25R and the like in a housing 25E , A swivel angle of the input / output shaft 25H is about the gear cone 25F which has a substantially cone shape on the input / output shaft 25G transmitted, and a swivel angle of the input / output shaft 25G is about the transmission cone 25F to the input / output wave 25H transfer. The gear ring 25R has a ring-like shape, so he messes with the gear 25F is in contact, and he is with a mother 25M connected. If the gear adjustment screw 21N through the speed reducer 21D is turned, then moves the mother 25M in the longitudinal direction of the Getriebeeinstellschraube 21N and a position of the gear ring 25R (a position in the Y-axis direction in the example of FIG 23 ) relative to the gear cone 25F is moving. Then the attitude of the transmission cone changes 25F and thus, a gear ratio (n) of the input / output shaft changes 25G relative to the input / output wave 25H ,

Als die Flachspiralfeder 24 ist ein elastischer Körper, etwa ein Federelement, um eine vorbestimmte Achse gewunden. Wie in 21 gezeigt ist, hat die Flachspiralfeder 24 das freie Ende 24B an einem Ende, das als ein Ende dient, das in der Nähe des zentralen Bereichs ihrer Windung positioniert ist, und sie hat das befestigte Ende 24A an dem anderen Ende, das als ein Ende dient, das von dem zentralen Bereich der Windung entfernt ist. Es ist anzumerken, dass das freie Ende 24B an der Federfreiendeinsetznut 25B der Eingabe-/Ausgabewelle 25G befestigt ist, und das befestigte Ende 24A an einem Federstützkörper 25J des Bügels 25 in 21 befestigt ist. Beispielsweise ist der Federstützkörper 22J ein wellenförmiges Element, das sich entlang der Antriebsachsenlinie 6J erstreckt, und es ist in einem zylindrischen Abschnitt eingesetzt, der an der Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 ausgebildet ist. Außerdem fixiert der Federstützkörper 22J das befestigte Ende 24A der Flachspiralfeder 24 relativ zu dem Bügel 22. As the flat spiral spring 24 is an elastic body, such as a spring element, wound around a predetermined axis. As in 21 shown has the flat spiral spring 24 the free end 24B at one end serving as an end positioned near the central portion of its turn, and having the fixed end 24A at the other end serving as an end remote from the central portion of the winding. It should be noted that the free end 24B on the spring release insert groove 25B the input / output wave 25G is attached, and the attached end 24A on a spring support body 25J of the temple 25 in 21 is attached. For example, the spring support body 22J a wavy element that extends along the drive axis line 6J extends, and it is inserted in a cylindrical portion, which at the position of the attached end 24A the flat spiral spring 24 is trained. In addition, the spring support body fixes 22J the fortified end 24A the flat spiral spring 24 relative to the temple 22 ,

Der Drehzahlminderer 21D ist an dem distalen Ende des Elektromotors 21 angebracht, und ist an der Getriebeeinstellschraube 21N angebracht. Außerdem ist der Drehzahlminderer 21D in das Durchgangsloch 22H des Bügels 22 eingesetzt, der Elektromotor 21 ist an dem Bügel 22 befestigt, und der Bügel 22 ist an dem Basisabschnitt 2 befestigt. Außerdem empfängt der Elektromotor 21 Leistung zusammen mit Antriebssignalen von der Batterie und dem Steuerungsabschnitt, die in der Steuerungseinheit 5 untergebracht sind. Außerdem dreht der Elektromotor 21 die Getriebeeinstellschraube 21N um die Achse der Getriebeeinstellschraube 21N relativ zu dem Getriebe 25, um eine Position des Getrieberings 25R des Getriebes 25 einzustellen und ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 einzustellen. Außerdem ist der Elektromotor 21 mit dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S, etwa einem Geber, versehen. Der Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S gibt ein Signal entsprechend einem Drehwinkel der Welle des Elektromotors 21 zu dem Steuerungsabschnitt aus. Im Übrigen ist der Steuerungsabschnitt in der Lage, einen Rotationswinkel des Drehzahlminderers 21D auf Grundlage eines Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S und ein Drehzahlminderungsverhältnis des Drehzahlminderers 21D zu erfassen, und er ist in der Lage, ein Übersetzungsverhältnis auf Grundlage einer Position des Getrieberings 25R zu erfassen. Es ist anzumerken, dass der Bügel 22 mit einem Positionserfassungsabschnitt (Positionssensor) versehen ist, der eine Position des Getrieberings 25R in der Y-Achsenrichtung relativ zu dem Bügel 22 erfasst. Außerdem ist der Elektromotor 21 nicht ein leerlaufender Motor (das heißt der Elektromotor 21 ist ein Motor, der nicht leer läuft), eine Drehwinkelposition des Drehzahlminderers 21D wird selbst dann beibehalten, wenn der Elektromotor 21 nicht erregt ist, und somit wird ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 beibehalten. The speed reducer 21D is at the distal end of the electric motor 21 attached, and is on the gearbox adjustment screw 21N appropriate. In addition, the speed reducer 21D in the through hole 22H of the temple 22 used, the electric motor 21 is at the temple 22 attached, and the hanger 22 is at the base section 2 attached. In addition, the electric motor receives 21 Power together with drive signals from the battery and the control section in the control unit 5 are housed. In addition, the electric motor rotates 21 the gearbox adjusting screw 21N around the axis of the gearbox adjustment screw 21N relative to the transmission 25 to a position of the gear ring 25R of the transmission 25 adjust and a gear ratio of the transmission 25 adjust. In addition, the electric motor 21 with the rotation angle detection section 21S , like a giver. The rotation angle detection section 21S gives a signal corresponding to a rotation angle of the shaft of the electric motor 21 to the control section. Incidentally, the control section is capable of a rotation angle of the speed reducer 21D on the basis of a detection signal from the rotation angle detection section 21S and a speed reduction ratio of the speed reducer 21D and he is capable of a gear ratio based on a position of the gear ring 25R capture. It should be noted that the hanger 22 is provided with a position detecting portion (position sensor), which is a position of the gear ring 25R in the Y-axis direction relative to the bracket 22 detected. In addition, the electric motor 21 not an idling motor (that is, the electric motor 21 is a motor that is not idling), a rotational position of the speed reducer 21D is maintained even when the electric motor 21 is not energized, and thus becomes a gear ratio of the transmission 25 maintained.

Im weiteren Verlauf wird die Position (24) des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 beschrieben. 24 zeigt ein Beispiel eines Gehäuses, in welchem ein in 19 gezeigter Anwender T sich in seiner/ihrer aufrechten Haltung befindet, ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 Null beträgt und das vorspannende Drehmoment der Flachspiralfeder 24 Null beträgt. An der Position des befestigten Endes 24A der Flachspiralfeder 24 in dem Beispiel von 24 wird in dem freien Ende 24B weder ein vorspannendes Drehmoment in einer Uhrzeigersinnrichtung um die Antriebsachsenlinie 6J noch ein vorspannendes Drehmoment in einer „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ um die Antriebsachsenlinie 6J erzeugt. Außerdem ist eine in 24 gezeigte Bezugslinie J1 eine virtuelle Linie, die die Antriebsachsenlinie 6J und die Federfreiendeinsetznut 25B passiert, wenn ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 Null beträgt und ein vorspannendes Drehmoment der Flachspiralfeder 24 Null beträgt, und sie gibt die Bezugsdrehwinkelposition der Eingabe-/Ausgabewelle 25G an. Es ist anzumerken, dass, obwohl 24 ein Beispiel zeigt, in welchem das befestigte Ende 24A vor der Federfreiendeinsetznut 25B in der Richtung der Tiefe der Federfreiendeinsetznut 25 vorhanden ist und die Federfreiendeinsetznut 25B und das befestigte Ende 24A an der Bezugslinie J1 positioniert sind, die Position des befestigten Endes 24A nicht auf diese Position beschränkt ist. Die Bezugslinie J1 ist eine Linie, die eine Bezugsposition wiedergibt, wenn ein Schwenkwinkel des Oberschenkelschenkarms 13 Null beträgt und ein vorspannendes Drehmoment der Flachspiralfeder 24 Null beträgt.In the further course the position ( 24 ) of the attached end 24A the flat spiral spring 24 described. 24 shows an example of a housing in which a in 19 shown user T is in his / her upright posture, a swivel angle of the femoral swivel arm 13 Zero is and the biasing torque of the flat spiral spring 24 Zero. At the position of the fortified end 24A the flat spiral spring 24 in the example of 24 will be in the free end 24B neither a biasing torque in a clockwise direction about the drive axis line 6J still a biasing torque in a "counterclockwise direction" about the drive axis line 6J generated. There is also an in 24 Reference line J1 shown a virtual line that the drive axis line 6J and the spring release insertion groove 25B happens when a swivel angle of the femoral swivel arm 13 Zero is and a biasing torque of the flat spiral spring 24 Is zero, and it gives the reference angular position of the input / output shaft 25G at. It should be noted that, though 24 an example shows in which the fortified end 24A in front of the spring release insert groove 25B in the direction of the depth of the spring release insertion groove 25 is present and the spring release insert groove 25B and the fortified end 24A positioned on the reference line J1, the position of the fixed end 24A is not limited to this position. The reference line J1 is a line representing a reference position when a swivel angle of the femoral limb 13 Zero is and a biasing torque of the flat spiral spring 24 Zero.

Außerdem gibt ein in 24 angezeigter Schwenkwinkel nθf einen Schwenkwinkel an, der in das freie Ende 24B der Flachspiralfeder 24 eingegeben wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 mit einem Schwenkwinkel θf in der Uhrzeigersinnrichtung schwenkt. Wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 bei dem Schwenkwinkel θf mit einem Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 in der Uhrzeigersinnrichtung schwenkt, dann schwenkt die Eingabe-/Ausgabewelle 25G des Getriebes 25 bei einem Schwenkwinkel nθf in der Uhrzeigersinnrichtung. Wenn der Schwenkwinkel nθf in der Uhrzeigersinnrichtung in das freie Ende 24B der Flachspiralfeder 24 eingegeben wird, dann erzeugt die Flachspiralfeder 24 ein vorspannendes Drehmoment (k·nθf) in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ mit einer Federkonstante k der Flachspiralfeder 24. There is also an in 24 indicated pivot angle nθf to a pivot angle, which in the free end 24B the flat spiral spring 24 is entered when the femoral swivel arm 13 pivots with a swivel angle θf in the clockwise direction. When the femoral swivel arm 13 at the swivel angle θf with a gear ratio (n) of the transmission 25 pivots in the clockwise direction, then pivots the input / output shaft 25G of the transmission 25 at a swing angle nθf in the clockwise direction. When the swivel angle nθf in the clockwise direction in the free end 24B the flat spiral spring 24 is input, then generates the flat spiral spring 24 a biasing torque (k · nθf) in the "counterclockwise direction" with a spring constant k of the flat coil spring 24 ,

Außerdem gibt der in 24 gezeigte Schwenkwinkel nθr einen Schwenkwinkel an, der in das freie Ende 24B der Flachspiralfeder 24 eingegeben wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 mit einem Schwenkwinkel θr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt. Wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 mit dem Schwenkwinkel θr mit dem Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt, dann schwenkt die Eingabe-/Ausgabewelle 25G des Getriebes 25 mit dem Schwenkwinkel nθr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“. Wenn der Schwenkwinkel nθr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ in das freie Ende 24B der Flachspiralfeder 24 eingegeben wird, dann erzeugt die Flachspiralfeder 24 ein vorspannendes Drehmoment (k·nθr) in der Uhrzeigersinnrichtung mit der Federkonstante k der Flachspiralfeder 24.In addition, the in 24 shown pivot angle nθr a pivot angle, which in the free end 24B the flat spiral spring 24 is entered when the femoral swivel arm 13 pivots with a swivel angle θr in the "counterclockwise direction". When the femoral swivel arm 13 with the swivel angle θr with the transmission ratio (n) of the transmission 25 pivots in the "counterclockwise direction", then pivots the input / output shaft 25G of the transmission 25 with the swivel angle nθr in the "counterclockwise direction". When the swivel angle nθr in the "counterclockwise direction" in the free end 24B the flat spiral spring 24 is input, then generates the flat spiral spring 24 a biasing torque (k · nθr) in the clockwise direction with the spring constant k of the flat coil spring 24 ,

Als Nächstes wird eine Beschreibung der Eingabe/Ausgabe eines Steuerungsabschnitts 50 unter Bezugnahme auf 25 angegeben. Die Steuereinheit 5 nimmt den Steuerungsabschnitt 50 und eine Batterie 60 auf. Außerdem hat die Steuerungseinheit 5 einen Startschalter 54, ein Berührungsbedienfeld 55, das als ein Eingabe-/Ausgabeabschnitt dient, einen Anschluss 61 zum Laden der Batterie 60 und dergleichen. Außerdem hat der Steuerungsabschnitt 50 (die Steuerungseinheit) eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 50A, Motortreiber 51, 52 und 53 und dergleichen. Es ist anzumerken, dass, obwohl der Steuerungsabschnitt 50 zudem eine Speichereinheit aufweist, die ein Programm zum Laufenlassen der Verarbeitung des Steuerungsabschnitts 50, verschiedene Messergebnisse und dergleichen speichert, die Speichereinheit in der Figur nicht gezeigt ist.Next, a description will be made of the input / output of a control section 50 with reference to 25 specified. The control unit 5 takes the control section 50 and a battery 60 on. In addition, the control unit has 5 a start switch 54 , a touch panel 55 serving as an input / output section, a terminal 61 to charge the battery 60 and the same. In addition, the control section has 50 (the control unit) a central processing unit (CPU) 50A , Motor driver 51 . 52 and 53 and the same. It should be noted that although the control section 50 a memory unit further comprising a program for executing the processing of the control section 50 , stores various measurement results and the like, the storage unit is not shown in the figure.

Wie später beschrieben wird, berechnet der Steuerungsabschnitt 50 einen Sollschwenkzyklus und einen Sollschwenkwinkel zum Schwenken des Oberschenkelschwenkarms 13 und gibt ein Antriebssignal zu dem Elektromotor 11 über den Motortreiber 51 aus. Der Elektromotor 11 schwenkt den Drehzahlminderer 11D auf Grundlage des Antriebssignals von dem Steuerungsabschnitt 50 und schwenkt den Oberschenkelschwenkarm 13 bei einem vorbestimmten Zyklus und einem vorbestimmten Winkel über die Riemenscheibe 14, den Riemen 14B und die Riemenscheibe 15. Außerdem werden eine Rotationsgeschwindigkeit und ein Rotationsbetrag der Welle des Elektromotors 11 durch den Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S erfasst und ein Erfassungssignal wird über den Motortreiber 51 in die CPU 50A eingegeben, während es in den Motortreiber 51 eingegeben wird. Die CPU 50A führt eine rückgekoppelte Regelung derart durch, dass ein tatsächlicher Schwenkzyklus und ein tatsächlicher Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S näher an den Sollschwenkzyklus und den Sollschwenkwinkel herankommen (das heißt annähern).As will be described later, the control section calculates 50 a target swing cycle and a target swing angle for pivoting the femoral pivot arm 13 and outputs a drive signal to the electric motor 11 over the motor driver 51 out. The electric motor 11 pivots the speed reducer 11D based on the drive signal from the control section 50 and swings the femoral swivel arm 13 at a predetermined cycle and a predetermined angle across the pulley 14 , the belt 14B and the pulley 15 , In addition, a rotation speed and a rotation amount of the shaft of the electric motor become 11 by the rotation angle detection section 11S and a detection signal is sent via the motor driver 51 into the CPU 50A entered while in the motor driver 51 is entered. The CPU 50A performs a feedback control such that an actual swing cycle and an actual swing angle of the thigh pivot arm 13 on the basis of the detection signal from the rotation angle detecting section 11S get closer to the target swing cycle and the target swing angle (that is, approach).

Wie später beschrieben wird, berechnet der Steuerungsabschnitt 50 außerdem ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 derart, dass die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von dem Oberschenkelschwenkarm 13 einen optimalen Wert hat, und gibt ein Antriebssignal über den Motortreiber 52 zu dem Elektromotor 21 aus. Auf Grundlage des Antriebssignals von dem Steuerungsabschnitt 50 dreht der Elektromotor 21 die Getriebeeinstellschraube 21N über den Drehzahlminderer 21D. Außerdem werden eine Drehgeschwindigkeit und ein Drehungsbetrag der Welle des Elektromotors 21 durch den Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S erfasst, und ein Erfassungssignal wird über den Motortreiber 52 in die CPU 50A eingegeben, während es in den Motortreiber 52 eingegeben wird. Die CPU 50A führt die rückgekoppelte Regelung derart durch, dass ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 21S näher an ein Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnis kommt (das heißt dieses annähert). Das tatsächliche Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 wird durch die Getriebeeinstellschraube 21N erreicht. As will be described later, the control section calculates 50 also a gear ratio of the transmission 25 such that the apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the femoral swivel arm 13 has an optimum value and gives a drive signal via the motor driver 52 to the electric motor 21 out. On the basis of the drive signal from the control section 50 the electric motor turns 21 the gearbox adjusting screw 21N via the speed reducer 21D , In addition, a rotation speed and a rotation amount of the shaft of the electric motor become 21 by the rotation angle detection section 21S detected, and a detection signal is via the motor driver 52 into the CPU 50A entered while in the motor driver 52 is entered. The CPU 50A performs the feedback control such that an actual transmission ratio of the transmission 25 on the basis of the detection signal from the rotation angle detecting section 21S closer to a desired stiffness ratio (that is, this approximates). The actual gear ratio of the gearbox 25 is through the transmission adjustment screw 21N reached.

Wie später beschrieben ist, berechnet der Steuerungsabschnitt 50 einen Sollschwenkzyklus und einen Sollschwenkwinkel zum Schwenken des Unterschenkelarms 33 und gibt ein Antriebssignal über den Motortreiber 53 zu dem Elektromotor 31 aus. Auf Grundlage des Antriebssignals von dem Steuerungsabschnitt 50 schwenkt der Elektromotor 31 den Unterschenkelschwenkarm 33 bei einem vorbestimmten Zyklus und einem vorbestimmten Winkel über den Drehzahlminderer 31D, die Riemenscheibe 32P und den Riemen 32B. Außerdem werden eine Rotationsgeschwindigkeit und ein Rotationsbetrag der Welle des Elektromotors 31 durch den Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S erfasst und ein Erfassungssignal wird über den Motortreiber 53 in die CPU 50A eingegeben, während es in den Motortreiber 53 eingegeben wird. Die CPU 50A führt eine rückgekoppelte Regelung derart durch, dass ein tatsächlicher Schwenkzyklus und ein tatsächlicher Schwenkwinkel des Unterschenkelschwenkarms 33 auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S nahe an den Sollschwenkzyklus und den Sollschwenkwinkel kommen (das heißt diese annähern).As will be described later, the control section calculates 50 a target pivoting cycle and a target pivoting angle for pivoting the lower leg arm 33 and gives a drive signal via the motor driver 53 to the electric motor 31 out. On the basis of the drive signal from the control section 50 pivots the electric motor 31 the lower leg pivot arm 33 at a predetermined cycle and a predetermined angle across the speed reducer 31D , the pulley 32P and the belt 32B , In addition, a rotation speed and a rotation amount of the shaft of the electric motor become 31 by the rotation angle detection section 31S and a detection signal is sent via the motor driver 53 into the CPU 50A entered while in the motor driver 53 is entered. The CPU 50A performs a feedback control such that an actual swing cycle and an actual swing angle of the lower leg pivot arm 33 on the basis of the detection signal from the rotation angle detecting section 31S come close to the desired pivoting cycle and the desired swivel angle (that is, this approximate).

Der Startschalter 54 ist ein Schalter zum Starten des Steuerungsabschnitts 50. Außerdem ist das Berührbedienfeld 55 eine Vorrichtung, die zum Eingeben einer Größe, eines Gewichts und dergleichen eines Anwenders verwendet wird, und die einen Einstellungszustand und dergleichen anzeigt. Außerdem ist der Anschluss 61 zum Laden ein Anschluss, an dem ein Ladekabel zum Laden der Batterie 60 angeschlossen wird. The start switch 54 is a switch for starting the control section 50 , In addition, the touch panel 55 a device used for inputting a size, weight, and the like of a user, indicating a setting state and the like. Besides, the connection is 61 for charging a connector on which a charging cable for charging the battery 60 is connected.

Als Nächstes wird eine Verarbeitungsprozedur des Steuerungsabschnitts 50 unter Bezugnahme auf ein in 26 gezeigtes Ablaufdiagramm beschrieben. Wenn ein Anwender den Startknopf an der Steuerungseinheit betätigt (Schritt S10), schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S15 fort. Next, a processing procedure of the control section 50 referring to a in 26 shown flowchart described. When a user operates the start button on the control unit (step S10), the control section proceeds to step S15.

In Schritt S15 ist der Steuerungsabschnitt für die Eingabe der anfänglichen Einstellungen des Anwenders über das Berührbedienfeld in Bereitstellung. Nach dem Bestätigen der Eingabe der Größe und des Gewichts des Anwenders schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S20 vor. Es ist anzumerken, dass dann, wenn die Eingabe des Anwenders selbst nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne nicht bestätigt wird, der Steuerungsabschnitt beispielsweise eine (voreingestellte) vorgegebene Standardhöhe und -Gewicht festlegt und zu Schritt S20 fortschreitet.In step S15, the user's initial setting input control section is provided through the touch panel. After confirming the input of the size and weight of the user, the control section proceeds to step S20. Note that, if the user's input is not confirmed even after a lapse of a predetermined period of time, for example, the control section sets a default preset height and weight and proceeds to step S20.

In Schritt S20 misst der Steuerungsabschnitt einen Gehzustand (oder Laufzustand) des Anwenders ohne Erregen der Elektromotoren 11, 21 und 31 für eine vorbestimmte Zeitspanne und speichert Erfassungssignale von den Drehwinkelerfassungsabschnitten 11S und 31S in der Speichereinheit als Messdaten, die einer Messzeit entsprechen. Die Wellen der Elektromotoren 11 und 31 sind so konfiguriert, dass sie zu einer nicht erregten Zeit leer laufen. Es ist anzumerken, dass die Welle des Elektromotors 21 so konfiguriert ist, dass sie zur nicht erregten Zeit gesperrt ist, ohne leer zu laufen. Ein Drehwinkel der Getriebeeinstellschraube 21N, der durch den Elektromotor 21 erreicht wird, wird nicht geändert, und somit ist das Übersetzungsverhältnis fest. Nach dem Sammeln der Messdaten beispielsweise für eine vorbestimmte Anzahl von Schritten oder eine vorbestimmte Zeit schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S25 vor. In step S20, the control section measures a walking state (or running state) of the user without energizing the electric motors 11 . 21 and 31 for a predetermined period of time, and stores detection signals from the rotation angle detection sections 11S and 31S in the storage unit as measurement data corresponding to a measurement time. The waves of the electric motors 11 and 31 are configured to run empty at a non-energized time. It should be noted that the shaft of the electric motor 21 is configured to be locked at non-energized time without going blank. An angle of rotation of the gearbox adjustment screw 21N that by the electric motor 21 is reached, is not changed, and thus the gear ratio is fixed. After collecting the measurement data, for example, for a predetermined number of steps or a predetermined time, the control section proceeds to step S25.

In Schritt S25 berechnet der Steuerungsabschnitt einen Schwenkwinkel (oder eine Schwenkgröße) des Oberschenkelschwenkarms von den gemessenen Daten auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S und berechnet einen Gehzyklus (oder einen Schwenkzyklus) aus einer Winkelgeschwindigkeit und einer Winkelbeschleunigung des Oberschenkelschwenkarms. Außerdem berechnet der Steuerungsabschnitt auf ähnliche Weise einen Schwenkwinkel (oder eine Schwenkgröße) des Unterschenkelschwenkarms aus den Messdaten auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Drehwinkelerfassungsabschnitt 31S und berechnet einen Gehzyklus (oder einen Schwenkzyklus) aus einer Winkelgeschwindigkeit und einer Winkelbeschleunigung des Unterschenkelschwenkarms. Dann schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S30 vor. In step S25, the control section calculates a swing angle (or a swing amount) of the femoral pivot arm from the measured data based on the detection signal from the rotation angle detection section 11S and calculates a walking cycle (or a swing cycle) from an angular velocity and an angular acceleration of the femoral pivot arm. In addition, the control section similarly calculates a swing angle (or a swing amount) of the lower leg swing arm from the measurement data based on the detection signal from the rotation angle detection section 31S and calculates a walking cycle (or a swing cycle) from an angular velocity and angular acceleration of the lower leg pivot arm. Then, the control section proceeds to step S30.

In Schritt S30 berechnet der Steuerungsabschnitt ein Sollsteifigkeitsgeschwindigkeitsverhältnis als optimale Gelenksteifigkeit auf Grundlage des Schwenkwinkels und des Schwenkzyklus des Oberschenkelschwenkarms, die in Schritt S25 berechnet wurden, und der in Schritt S15 eingegebenen Größe und des Gewichts und dergleichen des Anwenders. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S35 vor. Es ist anzumerken, dass ein Verfahren zum Berechnen des Sollsteifigkeitsgeschwindigkeitsverhältnisses später ausführlich beschrieben wird. In step S30, the control section calculates a target rigidity speed ratio as optimum joint rigidity based on the swing angle and the swinging cycle of the femoral pivot arm calculated in step S25 and the size inputted in step S15 and the weight and the like of the user. Thereafter, the control section proceeds to step S35. It should be noted that a method of calculating the target stiffness speed ratio will be described later in detail.

In Schritt S35 steuert der Steuerungsabschnitt den Elektromotor 21, um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 25 auf das in Schritt S30 berechnete Sollsteifigkeitsgeschwindigkeitsverhältnis einzustellen. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S40 vor. In step S35, the control section controls the electric motor 21 to the gear ratio of the gearbox 25 to set the target rigidity speed ratio calculated in step S30. Thereafter, the control section proceeds to step S40.

In Schritt S40 berechnet der Steuerungsabschnitt das Muster der Unterstützung des Oberschenkelteils eines Anwenders (das Muster zum Ausgeben eines Antriebssignals zu dem Elektromotor 11 und dergleichen) und das Muster zum Unterstützen des Unterschenkelteils des Anwenders (das Muster zum Ausgeben eines Antriebssignals zu dem Elektromotor 31) auf Grundlage des Schwenkwinkels und des Schwenkzyklus des Oberschenkelschwenkarms und des Schwenkwinkels und des Schwenkzyklus des Unterschenkelschwenkarms, die in Schritt S25 berechnet wurden, einer Ausgabespannung der Batterie und dergleichen. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S45 vor. In step S40, the control section calculates the pattern of support of the thigh portion of a user (the pattern for outputting a drive signal to the electric motor 11 and the like) and the pattern for supporting the lower leg part of the user (the pattern for outputting a drive signal to the electric motor 31 ) based on the swing angle and the swing cycle of the thigh swing arm and the swing angle and the swing cycle of the lower leg swing arm calculated in step S25, an output voltage of the battery, and the like. Thereafter, the control section proceeds to step S45.

In Schritt S45 startet der Steuerungsabschnitt das Ausgeben von Antriebssignalen zu den Elektromotoren 11 und 31 auf Grundlage der in Schritt S40 berechneten Unterstützungsmustern, um den Oberschenkelschwenkarm 13 und den Unterschenkelschwenkarm 33 zu schwenken, und unterstützt die Gehbetätigung (oder Laufbetätigung) des Anwenders derart, dass die Gehbetätigung (oder Laufbetätigung) des Anwenders fortfährt. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S50 vor. Es ist anzumerken, dass die Ausgabe der Antriebssignale zu den Elektromotoren 11 und 31 selbst dann fortgeführt wird, nachdem der Steuerungsabschnitt zu anderen Schritten fortschreitet. In step S45, the control section starts outputting drive signals to the electric motors 11 and 31 based on the support patterns calculated in step S40, about the femoral pivot arm 13 and the lower leg pivot arm 33 to pivot, and supports the user's walking operation (or running operation) so that the user's walking operation (or running operation) continues. Thereafter, the control section proceeds to step S50. It should be noted that the output of the drive signals to the electric motors 11 and 31 even after the control section proceeds to other steps.

In Schritt S50 speichert der Steuerungsabschnitt, wie bei dem Messen von Schritt S20, Erfassungssignale von den Drehwinkelerfassungsabschnitten 11S und 31S in der Speichereinheit als Messdaten, die einer Messzeit entsprechen, während die Elektromotoren 11 und 31 betrieben werden und die Gehbetätigung (oder Laufbetätigung) des Anwenders unterstützen. Danach schreitet der Steuerungsabschnitt zu Schritt S55 vor. Es ist anzumerken, dass das Sammeln der Messdaten selbst dann fortgeführt wird, nachdem der Steuerungsabschnitt zu anderen Schritten übergeht.In step S50, as in the measurement of step S20, the control section stores detection signals from the rotation angle detection sections 11S and 31S in the storage unit as measurement data corresponding to a measurement time while the electric motors 11 and 31 operated and support the foot control (or running) of the user. Thereafter, the control section proceeds to step S55. It is to be noted that the collection of the measurement data is continued even after the control section transitions to other steps.

In Schritt S55 bestimmt der Steuerungsabschnitt, ob der Anwender die Unterstützung der Gehbetätigung (oder Laufbetätigung) stoppen will, auf Grundlage der in Schritt S50 gesammelten Messdaten. Wenn bestimmt wird, dass der Anwender die Unterstützung der Gehbetätigung (oder der Laufbetätigung) stoppen will (Ja), stoppt der Steuerungsabschnitt die Ausgabe der Antriebssignale zu den Elektromotoren 11 und 31, um die Verarbeitung zu beenden. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Anwender die Unterstützung der Gehbetätigung (oder Laufbetätigung) nicht stoppen will (Nein), kehrt der Steuerungsabschnitt zu Schritt S25 zurück. In step S55, the control section determines whether the user wants to stop the assist of walking (or running) based on the measurement data collected in step S50. When it is determined that the user wants to stop the assist of the walking operation (or the running operation) (Yes), the control section stops the output of the drive signals to the electric motors 11 and 31 to stop processing. On the other hand, if it is determined that the user does not want to stop the operation of the walking operation (or running operation) (No), the control section returns to step S25.

Im weiteren Verlauf wird ein Verfahren zum Berechnen eines Sollsteifigkeitsgeschwindigkeitsverhältnisses, das heißt eines Sollsteifigkeitsgeschwindigkeitsverhältnisses mit Bezug auf einen Schwenkwinkel θf des Oberschenkelschwenkarms 13 in der Uhrzeigersinnrichtung beschrieben. Es wird ein in Schritt S30 des in 26 gezeigten Ablaufdiagramms durchgeführter Ablauf zum Berechnen eines Sollsteifigkeitsgeschwindigkeitsverhältnisses beschrieben, das heißt ein Beispiel eines Falls, in welchem der Oberschenkelschwenkarm 13 bei dem Schwenkwinkel θf in der Uhrzeigersinnrichtung schwenkt. In diesem Fall wird ein Schwenkwinkel nθf in die Eingabe-/Ausgabewelle 25G des Getriebes 25 in der Uhrzeigersinnrichtung mit einem Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 eingegeben. Wenn η die Effizienz des Getriebes 25 ist, k1 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 ist, k eine Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Federstützkörpers 22J ist (eine ursprüngliche Federkonstante der Flachspiralfeder 24) und τ ein Drehmoment ist, das dann erzeugt wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 schwenkt, wird die folgende Gleichung (1) aufgestellt. τ = k1·θf = η·k·n2θf Gleichung (1) Hereinafter, a method of calculating a target rigidity speed ratio, that is, a target rigidity speed ratio with respect to a swing angle θf of the femoral pivot arm will be described 13 described in the clockwise direction. It becomes in step S30 of the in 26 described procedure for calculating a target stiffness speed ratio, that is, an example of a case in which the thigh pivot arm 13 pivots at the swivel angle θf in the clockwise direction. In this case, a swivel angle nθf becomes the input / output shaft 25G of the transmission 25 in the clockwise direction with a transmission ratio (n) of the transmission 25 entered. If η the efficiency of the transmission 25 k1 is an apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 k is a spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the spring support body 22J is (an original spring constant of the flat spiral spring 24 ) and τ is a torque which is generated when the femoral pivot arm 13 pivots, the following equation (1) is established. τ = k1 · θf = η · k · n 2 θf Equation (1)

Wenn die obige Gleichung (1) transformiert wird, dann kann die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (2) bestimmt werden. Außerdem kann die folgende Gleichung (3) erhalten werden, wenn die folgende Gleichung 2 transformiert wird. k1 = η·n2·k Gleichung (2) θs = [k1/(η·n2·k)] Gleichung (3) When the above equation (1) is transformed, the apparent spring constant k1 of the flat coil spring may be determined 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (2). In addition, the following equation (3) can be obtained when the following equation 2 is transformed. k1 = η · n 2 · k equation (2) θs = [k1 / (η * n 2 · k)] Equation (3)

Beispielsweise ist es aus der obigen Gleichung (2) ersichtlich, dass ein gegenwärtiges Übersetzungsverhältnis n auf √2·n geändert wird, was √2 Mal dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis n entspricht, wenn die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 verdoppelt wird. For example, it is apparent from the above equation (2) that a current gear ratio n is changed to √2 · n, which is √2 times the current gear ratio n when the apparent spring constant k1 of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is doubled.

Wenn hier eine Gehfrequenz (eine Schwenkfrequenz des Oberschenkelschwenkarms) eines Anwenders f beträgt und eine Winkelfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) zu diesem Zeitpunkt ω beträgt, dann wird die folgende Gleichung (4) aufgestellt. Die Gehfrequenz f kann auf Grundlage eines gemessenen Zyklus des Gehens (oder Laufens) des Anwenders bestimmt werden. Dementsprechend kann ein Wert ω in der folgenden Gleichung (4) bestimmt werden. ω = 2·π·f Gleichung (4) Here, if a walking frequency (a swinging frequency of the femoral pivoting arm) of a user is f and an angular frequency (angular velocity) at this time is ω, then the following equation (4) is established. The walking frequency f can be determined based on a measured cycle of walking (or running) of the user. Accordingly, a value ω can be determined in the following equation (4). ω = 2 · π · f equation (4)

Wie zuvor beschrieben ist, ist k1 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13. Außerdem ist I ein Trägheitsmoment um die Antriebsachsenlinie 6J in einem Schwenkobjekt einschließlich des unteren Gliedmaßes eines Anwenders, des Oberschenkelschwenkarms 13 und dergleichen. Beispielsweise kann das Trägheitsmoment I auf Grundlage einer (bekannten) Gesamtmasse jeweiliger Elemente, die um die Antriebsachsenlinie 6J schwenken, einer Position des Schwerpunkts der Gesamtmasse (der den Abstand von der Antriebsachsenlinie 6J angibt und bekannt ist), einer Masse der unteren Gliedmaße und einer Position des Schwerpunkts der unteren Gliedmaße (die den Abstand von der Antriebsachsenlinie 6J angibt und bekannt ist), die aus dem Gewicht und der Größe des Anwenders geschätzt werden, bestimmt werden, und die folgenden Gleichungen (5) und (6) werden aufgestellt. Da der Wert von ω aus dem obigen bekannt ist und das Trägheitsmoment I ebenso bekannt ist, kann die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (6) bestimmt werden. ω = √(k1/I) Gleichung (5) k1 = I·ω2 Gleichung (6) As described above, k1 is an apparent spring constant of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 , In addition, I is an inertia moment about the drive axis line 6J in a swivel object including the lower limb of a user, the femoral pivot arm 13 and the same. For example, the moment of inertia I may be based on a (known) total mass of respective elements that are about the drive axis line 6J pivot, a position of the center of gravity of the total mass (the distance from the drive axis line 6J indicating and knowing), a mass of the lower limb and a position of the center of gravity of the lower limb (which is the distance from the drive axis line 6J indicated and known) estimated from the weight and size of the user, and the following equations (5) and (6) are set up. Since the value of ω is known from the above and the moment of inertia I is also known, the apparent spring constant k1 of the flat spiral spring can be 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (6). ω = √ (k1 / I) Equation (5) k1 = I · ω 2 equation (6)

Wenn außerdem ein Viskositätskoeffizient um eine Gelenkachse (die Antriebsachsenlinie 6J) ρ ist, dann wird die Bewegungsgleichung des Oberschenkelschwenkarms 13 im Allgemeinen durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt. Es ist anzumerken, dass die folgende Gleichung (7) τ, I und k1 verwendet, die zuvor beschrieben sind, und einen Schwenkwinkel als θ ausdrückt.

Figure DE102016104200A1_0006
In addition, when a viscosity coefficient about a hinge axis (the drive axis line 6J ) ρ, then becomes the equation of motion of the femoral swivel arm 13 generally expressed by the following equation (7). It should be noted that the following equation (7) uses τ, I and k1 described above and expresses a swing angle as θ.
Figure DE102016104200A1_0006

Das Schwenken eines Oberschenkelteils erzeugt im Wesentlichen eine Sinuskurve. Wenn diese als θ = A·sinωt in die obige Gleichung (7) eingesetzt wird, dann kann die folgende Gleichung (7A) erhalten werden. τ = –A·I·ω2·sinωt + A·ρ·ω·cosωt + A·k1·sinωt = A(k1 – I·ω2)·sinωt + A·ρ·ω·cosωt Gleichung (7A) The pivoting of a femoral part essentially produces a sinusoid. When this is substituted as θ = A · sinωt in the above equation (7), the following equation (7A) can be obtained. τ = -A · I · ω 2 · sinwt + A · ρ · ω · cosωt + A · k 1 · A sinwt = (k1 - I · ω 2) · sinwt + A · ρ · ω · cosωt equation (7A)

Wenn k1 = I·ω2, das heißt, wenn in der obigen Gleichung (7A) ein Resonanzzustand erzeugt wird, dann kann τ minimiert werden. Dementsprechend kann auch die Energie, die das Produkt aus einem Drehmoment und einer Winkelverschiebung ist, minimiert werden.When k1 = I · ω 2, that is, when in the above equation (7A), a resonance condition is produced, then τ be minimized. Accordingly, the energy that is the product of torque and angular displacement can also be minimized.

In dem Beispiel von 24 ist das Übersetzungsverhältnis n, das den Energieverbrauch des Elektromotors 11 minimiert, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 bei dem Schwenkwinkel θf in der Uhrzeigersinnrichtung schwenkt, das Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnis, und das Übersetzungsverhältnis n, das durch die obigen Gleichungen (7) und (2) bestimmt wird, ist das Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnis. Außerdem kann durch die obigen Gleichungen (6) und (2) das Übersetzungsverhältnis n gemäß der Winkelfrequenz ω und dem Trägheitsmoment I (das Übersetzungsverhältnis n, bei dem die Resonanzfrequenz der Flachspiralfeder und die Schwenkfrequenz eines Schwenkobjekts miteinander übereinstimmen) bestimmt werden.In the example of 24 is the gear ratio n, which is the energy consumption of the electric motor 11 minimized when the femoral swivel arm 13 at the swing angle θf in the clockwise direction, the target stiffness gear ratio, and the gear ratio n determined by the above equations (7) and (2) is the target stiffness gear ratio. In addition, by the above equations (6) and (2), the gear ratio n can be determined according to the angular frequency ω and the moment of inertia I (the gear ratio n at which the resonance frequency of the flat coil spring and the swing frequency of a pan object coincide with each other).

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Berechnen eines Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnisses gegeben (Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnis mit Bezug auf einen Schwenkwinkel θr des Oberschenkelschwenkarms 13 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“). Es wird eine Prozedur zum Berechnen eines Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnisses beschrieben, die in Schritt S30 des in 26 gezeigten Ablaufdiagramms durchgeführt wird, d.h. für ein Beispiel eines Falls, in welchem der Oberschenkelschwenkarm 13 bei einem Schwenkwinkel θr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt. In diesem Fall wird ein Schwenkwinkel nθr in die Eingabe-/Ausgabewelle 25G des Getriebes 25 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ mit einem Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 eingegeben. Außerdem wird dann, wenn η die Effizienz des Getriebes 25 ist, k2 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 ist, k eine Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Federstützkörpers 22J ist, und τ ein Drehmoment ist, das dann erzeugt wird, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 schwenkt, die folgende Gleichung (8) aufgestellt. τ = k2·θr = η·k·n‘θr Gleichung (8) Hereinafter, a description will be given of a method for calculating a target stiffness ratio (target stiffness ratio with respect to a swing angle θr of the femoral pivot arm 13 in the "counterclockwise direction"). A procedure for calculating a target stiffness ratio, described in step S30 of FIG 26 shown flowchart, that is, for an example of a case in which the thigh pivot arm 13 pivots at a swivel angle θr in the "counterclockwise direction". In this case, a swivel angle nθr becomes the input / output shaft 25G of the transmission 25 in the "counterclockwise direction" with a transmission ratio (n) of the transmission 25 entered. Also, if η is the efficiency of the transmission 25 k2 is an apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 k is a spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the spring support body 22J is, and τ is a torque which is generated when the femoral pivot arm 13 pivots, set up the following equation (8). τ = k2 · θr = η · k · n'θr Equation (8)

Wenn die obige Gleichung (8) transformiert wird, dann kann die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (9) bestimmt werden. Außerdem kann die folgende Gleichung (10) erhalten werden, wenn die folgende Gleichung (9) transformiert wird. k2 = η·n2·k Gleichung (9) n = √[k2/(η·k)] Gleichung (10) When the above equation (8) is transformed, the apparent spring constant k2 of the flat coil spring may be determined 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (9). In addition, the following equation (10) can be obtained when the following equation (9) is transformed. k2 = η · n 2 · k equation (9) n = √ [k 2 / (η · k)] Equation (10)

Beispielsweise ist es aus der obigen Gleichung (9) ersichtlich, dass ein gegenwärtiges Übersetzungsverhältnis n auf √2·n geändert wird, was √2 Mal dem gegenwärtigen Übersetzungsverhältnis n entspricht, wenn die scheinbare Federkonstante k1 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 verdoppelt wird.For example, it is apparent from the above equation (9) that a current gear ratio n is changed to √2 · n, which is √2 times the current gear ratio n when the apparent spring constant k1 of the flat coil spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 is doubled.

Wenn hier f eine Gehfrequenz (eine Schwenkfrequenz des Oberschenkelschwenkarms) eines Anwenders ist und ω eine Winkelfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) zu diesem Zeitpunkt ist, dann wird die obige Gleichung (4) aufgestellt. Wenn außerdem k2 eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 ist und I, wie oben, ein Trägheitsmoment um die Antriebsachsenlinie 6J in dem Schwenkobjekt ist, das die untere Gliedmaße eines Anwenders, den Oberschenkelschwenkarm 13 und dergleichen aufweist, dann werden die folgenden Gleichungen (11) und (12) aufgestellt. Da der Wert von ω aus dem Obigen bekannt ist und das Trägheitsmoment I ebenso bekannt ist, kann die scheinbare Federkonstante k2 der Flachspiralfeder 24 gesehen von der Seite des Oberschenkelschwenkarms 13 durch die folgende Gleichung (12) bestimmt werden. ω = √(k2/I) Gleichung (11) k2 = I·ω2 Gleichung (12) Here, if f is a walking frequency (a swinging frequency of the femoral pivoting arm) of a user and ω is an angular frequency (angular velocity) at that time, then the above equation (4) is established. In addition, if k2 is an apparent spring constant of the flat spiral spring 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 and I, as above, an inertia moment about the drive axis line 6J in the swivel object is the lower limb of a user, the femoral swivel arm 13 and the like, the following equations (11) and (12) are set up. Since the value of ω is known from the above and the moment of inertia I is also known, the apparent spring constant k2 of the flat spiral spring can be 24 seen from the side of the femoral swivel arm 13 are determined by the following equation (12). ω = √ (k2 / I) Equation (11) k2 = I · ω 2 equation (12)

Wenn ρ ein Viskositätskoeffizient um eine Gelenkachse (die Antriebsachsenlinie 6J) ist, dann wird die Bewegungsgleichung des Oberschenkelschwenkarms 13 außerdem im Allgemeinen durch die folgende Gleichung (13) ausgedrückt. Es ist anzumerken, dass die folgende Gleichung (13) die zuvor beschriebenen τ, I und k2 verwendet und einen Schwenkwinkel als θ ausdrückt.

Figure DE102016104200A1_0007
If ρ is a coefficient of viscosity around a hinge axis (the drive axis line 6J ), then becomes the equation of motion of the femoral pivot arm 13 also generally expressed by the following equation (13). It should be noted that the following equation (13) uses the above-described τ, I and k2 and expresses a swing angle as θ.
Figure DE102016104200A1_0007

Das Schwenken eines Oberschenkelteils erzeugt nahezu eine Sinuskurve. Wenn diese in die obige Gleichung (13) als θ = A·sinωt eingesetzt wird, dann kann die folgende Gleichung (13A) erhalten werden. τ = –A·I·ω2·sinωt + A·ρ·ω·cosωt + A·k2·sinωt = A(k2 – I·ω2)·sinωt + A·ρ·ω·cosωt Gleichung (13A) The pivoting of a femoral part produces almost a sinusoid. If this is substituted into the above equation (13) as θ = A · sinωt, then the following equation (13A) can be obtained. τ = -A · I · ω 2 · sinwt + A · ρ · ω · cosωt + A · k2 · sinwt = A (k2 - I · ω 2) · sinwt + A · ρ · ω · cosωt equation (13A)

Wenn k2 = I·ω2 aufgestellt ist, das heißt wenn in der obigen Gleichung (13A) ein Resonanzzustand erzeugt wird, dann kann τ minimiert werden. Dementsprechend kann auch Energie, die das Produkt aus einem Drehmoment und einer Winkelverschiebung ist, minimiert werden.If k2 is set = I · ω 2, that is, when in the above equation (13A), a resonance condition is produced, then τ can be minimized. Accordingly, energy that is the product of torque and angular displacement can also be minimized.

In dem Beispiel von Fig. ist das Übersetzungsverhältnis n, das den Energieverbrauch des Elektromotors 11 minimiert, wenn der Oberschenkelschwenkarm 13 mit dem Schwenkwinkel θr in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“ schwenkt, das Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnis, und das Übersetzungsverhältnis n, das durch die obigen Gleichungen (13) und (9) erhalten wird, ist der Sollsteifigkeitsübersetzungsverhältnis. Außerdem kann durch die obigen Gleichungen (12) und (9) das Übersetzungsverhältnis n gemäß der Winkelfrequenz ω und dem Trägheitsmoment I (das Übersetzungsverhältnis n, bei dem die Resonanzfrequenz der Flachspiralfeder und die Schwenkfrequenz des Schwenkobjekts miteinander übereinstimmen) erhalten werden.In the example of FIG. 5, the gear ratio n is the power consumption of the electric motor 11 minimized when the femoral swivel arm 13 with the swing angle θr in the "counterclockwise direction", the target stiffness gear ratio, and the gear ratio n, the is obtained by the above equations (13) and (9), the target stiffness ratio is. In addition, by the above equations (12) and (9), the gear ratio n can be obtained according to the angular frequency ω and the moment of inertia I (the gear ratio n at which the resonance frequency of the flat coil spring and the swing frequency of the panning object coincide with each other).

Wie zuvor beschrieben ist, wird das Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 durch den Steuerungsabschnitt 50 so eingestellt, dass die Resonanzwinkelfrequenz (ω) der Flachspiralfeder 24 und die Schwenkfrequenz des Schwenkobjekts miteinander übereinstimmend gemacht werden, und zwar auf Grundlage der Schwenkfrequenz (f) des Oberschenkelschwenkarms 13 um das Antriebswellenelement 6, das Trägheitsmoment (I) um das Antriebswellenelement 6 in dem Schwenkobjekt, das den Oberschenkelschwenkarm 13 aufweist (alle Objekte, die die untere Gliedmaße eines Anwenders und den Oberschenkelschwenkarm 13 aufweisen und um die Antriebsachsenlinie 6J schwenken), der Federkonstante (k) der Flachspiralfeder 24 und dem Schwenkwinkel (θf) des Oberschenkelschwenkarms 13 in der Uhrzeigersinnrichtung oder dem Schwenkwinkel (θr) des Oberschenkelschwenkarms 13 in der „Gegenuhrzeigersinnrichtung“.As described above, the gear ratio (n) of the transmission becomes 25 through the control section 50 set so that the resonance angular frequency (ω) of the flat spiral spring 24 and the pitch frequency of the pivotal object are made coincident with each other based on the pivotal frequency (f) of the thigh pivot arm 13 around the drive shaft element 6 , the moment of inertia (I) around the drive shaft element 6 in the swivel object, the thigh swivel arm 13 (all objects containing the lower limb of a user and the femoral pivot arm 13 and around the drive axis line 6J pivoting), the spring constant (k) of the flat spiral spring 24 and the swivel angle (θf) of the femoral pivot arm 13 in the clockwise direction or the swing angle (θr) of the femoral pivot arm 13 in the "counterclockwise direction".

Wie dies zuvor beschrieben ist, ist das Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes 25 derart eingestellt, dass die Resonanzwinkelfrequenz (ω) der Flachspiralfeder 24 mit der Schwenkfrequenz des Schwenkobjekts (des gesamten Objekts, das um das Antriebswellenelement 6 schwenkt) einschließlich des Oberschenkelschwenkarms 13 übereinstimmt. Somit kann die von dem Elektromotor 11 verbrauchte Energie minimiert werden. Es ist anzumerken, dass das Übersetzungsverhältnis nicht gemäß der obigen Gleichung berechnet werden muss, sondern gemäß anderen Verfahren berechnet werden kann. Das heißt, in einem anderen Verfahren wird das Übersetzungsverhältnis geringfügig geändert und die verbrauchte Energie des Elektromotors 11 für einen vorgeschriebenen Zyklus wird bei dem Übersetzungsverhältnis gemessen. Danach wird das Übersetzungsverhältnis wieder geringfügig geändert und der Energieverbrauch des Elektromotors 11 für den vorbeschriebenen Zyklus wird gemessen. Durch wiederholtes Messen des Energieverbrauchs des Elektromotors 11 auf diese Weise kann das Übersetzungsverhältnis berechnet werden, das zu dem minimalen Energieverbrauch führt. Außerdem ist es durch Verstärken des Schwenkwinkels des Oberschenkelschwenkarms 13 mittels des Getriebes 25 und durch Eingeben des verstärkten Schwenkwinkels in die Flachspiralfeder 24 möglich, eine kleine Flachspiralfeder zu verwenden, die eine relativ kleine Federkonstante hat. Außerdem ist es ferner möglich, einen kleinen Elektromotor, der ein kleineres Drehmoment hat, als den Elektromotor 21 zu verwenden.As described above, the transmission ratio (n) of the transmission is 25 set such that the resonance angular frequency (ω) of the flat spiral spring 24 with the swivel frequency of the swivel object (of the entire object surrounding the drive shaft element 6 pivots) including the femoral pivot arm 13 matches. Thus, that of the electric motor 11 consumed energy can be minimized. It should be noted that the gear ratio need not be calculated according to the above equation but may be calculated according to other methods. That is, in another method, the gear ratio is slightly changed and the consumed power of the electric motor 11 for a prescribed cycle is measured at the gear ratio. Thereafter, the gear ratio is again slightly changed and the power consumption of the electric motor 11 for the above-described cycle is measured. By repeatedly measuring the power consumption of the electric motor 11 In this way, the gear ratio that results in the minimum power consumption can be calculated. In addition, it is by reinforcing the swing angle of the thigh pivot arm 13 by means of the gearbox 25 and by inputting the amplified swing angle into the flat coil spring 24 possible to use a small flat spiral spring, which has a relatively small spring constant. Moreover, it is also possible to have a small electric motor having a smaller torque than the electric motor 21 to use.

Die Schwenkgelenkvorrichtung 1 des zuvor beschriebenen siebten Ausführungsbeispiels wird für das linke Bein eines Anwenders verwendet. Jedoch kann die Steuerungseinheit 5 die Betätigung des Gehens (oder Laufens) beider Beine eines Anwenders durch die Hinzufügung eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 und dergleichen angegeben sind), eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind), und eines Unterschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 und dergleichen angegeben sind) unterstützen.The pivoting device 1 of the seventh embodiment described above is used for the left leg of a user. However, the control unit 5 the operation of walking (or running) both legs of a user by the addition of a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 11 . 12 . 14 . 14B . 15 . 13 . 19 and the like), a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like), and a lower leg pivoting section for the right leg (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals 31 . 32 . 32P . 32B . 33 . 34 . 35 . 36 . 39 and the like).

Im weiteren Verlauf wird eine Schwenkgelenkvorrichtung eines achten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung des achten Ausführungsbeispiels ist eine solche, in welcher der Elektromotor 11 (und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S), der Bügel 12, die Riemenscheibe 14 und der Riemen 14B von der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des in 17 bis 20 gezeigten siebten Ausführungsbeispiels entfernt sind und ein Drehwinkelerfassungsabschnitt, der in der Lage ist, einen Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 zu erfassen, zu der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des siebten Ausführungsbeispiels hinzugefügt ist. In dem achten Ausführungsbeispiel kann die Bewegung eines Oberschenkelteils nicht durch einen Elektromotor unterstützt werden, wenn ein Anwender geht (oder läuft), aber die Bewegung eines Unterschenkelteils kann durch den Elektromotor 31 unterstützt werden. Da außerdem die Schwenkgelenkvorrichtung den Steifigkeitseinstellungsabschnitt aufweist, der durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben ist, ist es möglich, das Übersetzungsverhältnis (n) des Getriebes auf ein geeignetes Übersetzungsverhältnis einzustellen, um jederzeit einen Resonanzzustand zu erzeugen. Somit kann ein Bewegungsbetrag des Oberschenkelteils eines Anwenders auf geeignete Weise verringert werden.Hereinafter, a pivotal joint device of an eighth embodiment will be described. The pivotal joint device of the eighth embodiment is one in which the electric motor 11 (and the rotation angle detection section 11S ), the coat hanger 12 , the pulley 14 and the belt 14B from the swivel device 1 of in 17 to 20 7 and a rotational angle detecting portion capable of detecting a pivoting angle of the femoral pivoting arm 13 to detect the pivoting joint device 1 of the seventh embodiment is added. In the eighth embodiment, the movement of a thigh part can not be assisted by an electric motor when a user walks (or runs), but the movement of a lower leg part can be performed by the electric motor 31 get supported. In addition, since the pivotal joint device has the rigidity adjusting portion indicated by reference numerals 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like, it is possible to set the gear ratio (n) of the transmission to an appropriate gear ratio so as to always produce a resonance state. Thus, an amount of movement of the thigh portion of a user can be appropriately reduced.

Wie in dem Fall des siebten Ausführungsbeispiels kann die Steuerungseinheit 5 außerdem die Betätigung des Gehens (oder des Laufens) beider Beine eines Anwenders durch Hinzufügen eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 13, 19 und dergleichen angegeben sind), einen Steifigkeitseinstellungsabschnitt für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind), und einen Unterschenkelschwenkabschnitt für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 31, 32, 32P, 32B, 33, 34, 35, 36, 39 und dergleichen angegeben sind) unterstützen.As in the case of the seventh embodiment, the control unit 5 also, the operation of walking (or running) both legs of a user by adding a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 13 . 19 and the like), a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective ones Elements indicated by reference numerals 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like), and a lower leg pivoting section for the right leg (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals 31 . 32 . 32P . 32B . 33 . 34 . 35 . 36 . 39 and the like).

Im weiteren Verlauf wird eine Schwenkgelenkvorrichtung eines neunten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels ist eine solche, in der der Elektromotor 31, der Bügel 32, die Riemenscheibe 32P, der Riemen 32B, der Unterschenkelschwenkarm 33, der Unterschenkelweitergabearm 34, der Unterschenkelarm 35, der Fußhalteabschnitt 36 und der Unterschenkelanbringungsabschnitt 39 von der Schwenkgelenkvorrichtung 1 des in 17 bis 20 gezeigten siebten Ausführungsbeispiels entfernt sind. In dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Bewegung eines Oberschenkelteils durch den Elektromotor 11 unterstützt, wenn ein Anwender geht (oder läuft), jedoch wird die Bewegung eines Unterschenkelteils nicht unterstützt. Da die Schwenkgelenkvorrichtung den durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 23, 25 und dergleichen angegebenen Steifigkeitseinstellungsabschnitt aufweist, ist anzumerken, dass es möglich ist, das Übersetzungsverhältnis auf ein geeignete das Übersetzungsverhältnis einzustellen, um zu jeder Zeit einen Resonanzzustand zu erzeugen. Somit kann der Energieverbrauch des Elektromotors 11 weiter verringert werden.Hereinafter, a pivotal joint device of a ninth embodiment will be described. The pivotal joint device of the ninth embodiment is one in which the electric motor 31 , the coat hanger 32 , the pulley 32P , the belt 32B , the lower leg pivot arm 33 , the lower leg extension arm 34 , the lower leg 35 , the foot holding section 36 and the lower leg attachment portion 39 from the swivel device 1 of in 17 to 20 shown seventh embodiment are removed. In the third embodiment, the movement of a thigh part by the electric motor 11 Supports when a user walks (or runs), but the movement of a lower leg part is not supported. As the pivoting joint device by the reference numerals 21 . 22 . 23 . 23 . 25 and the like, it is to be noted that it is possible to set the gear ratio to an appropriate gear ratio to generate a resonance state at all times. Thus, the power consumption of the electric motor 11 be further reduced.

Wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann die Steuereinheit 5 außerdem die Betätigung des Gehens (oder Laufens) beider Beine eines Anwenders durch Hinzufügung eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 11, 12, 14, 14B, 15, 13, 19 und dergleichen angegeben sind), und eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind) unterstützen.As in the case of the first embodiment, the control unit 5 in addition, the operation of walking (or running) both legs of a user by adding a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 11 . 12 . 14 . 14B . 15 . 13 . 19 and the like), and a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like).

Im weiteren Verlauf wird eine Schwenkgelenkvorrichtung eines zehnten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwenkgelenkvorrichtung des zehnten Ausführungsbeispiels ist eine solche, in der der Elektromotor 11 (und der Drehwinkelerfassungsabschnitt 11S), der Bügel 12, die Riemenscheibe 14 und der Riemen 14B von der Schwenkgelenkvorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels entfernt sind, und ein Drehwinkelerfassungsabschnitt, der in der Lage ist, einen Schwenkwinkel des Oberschenkelschwenkarms 13 zu erfassen, zu der Schwenkgelenkvorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels hinzugefügt ist. In dem zehnten Ausführungsbeispiel kann die Bewegung eines Unterschenkelteils nicht unterstützt werden, wenn ein Anwender geht (oder läuft). Außerdem kann die Bewegung eines Oberschenkelteils eines Anwenders nicht durch einen Elektromotor unterstützt werden. Da die Schwenkgelenkvorrichtung jedoch den Steifigkeitseinstellungsabschnitt aufweist, der durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben ist, ist es möglich, das Übersetzungsverhältnis auf ein geeignetes Übersetzungsverhältnis festzulegen, um zu jeder Zeit einen Resonanzzustand zu erzeugen. Somit kann ein Bewegungsbetrag des Oberschenkelteils eines Anwenders auf geeignete Weise verringert werden. Hereinafter, a pivotal joint device of a tenth embodiment will be described. The pivotal joint device of the tenth embodiment is one in which the electric motor 11 (and the rotation angle detection section 11S ), the coat hanger 12 , the pulley 14 and the belt 14B are removed from the pivotal joint device of the ninth embodiment, and a rotation angle detection portion capable of a pivot angle of the thigh pivot arm 13 to be added to the pivotal joint device of the ninth embodiment. In the tenth embodiment, the movement of a lower leg part can not be supported when a user walks (or runs). In addition, the movement of a thigh part of a user can not be supported by an electric motor. However, since the pivotal joint device has the rigidity adjusting portion indicated by reference numerals 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like, it is possible to set the gear ratio to an appropriate gear ratio to generate a resonance state at all times. Thus, an amount of movement of the thigh portion of a user can be appropriately reduced.

Wie es bei dem siebten Ausführungsbeispiel der Fall ist, kann die Steuerungseinheit 5 zusätzlich die Betätigung des Gehens (oder Laufens) beider Beine eines Anwenders durch Hinzufügung eines Basisabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu dem Basisabschnitt 2), eines Oberschenkelschwenkabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 13, 19 und dergleichen angegeben sind), und eines Steifigkeitseinstellungsabschnitts für das rechte Bein (symmetrisch zu den jeweiligen Elementen, die durch Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25 und dergleichen angegeben sind) unterstützen. As is the case with the seventh embodiment, the control unit 5 in addition, the operation of walking (or running) both legs of a user by adding a base portion for the right leg (symmetrical to the base portion 2 ), a thigh pivot portion for the right leg (symmetrical to the respective elements, denoted by reference numerals 13 . 19 and the like), and a right leg rigidity adjustment section (symmetrical to the respective elements indicated by reference numerals) 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and the like).

Es ist möglich, verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Auslassungen an der Schwenkgelenkvorrichtung der Erfindung vorzunehmen, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.It is possible to make various modifications, additions and omissions to the hinge device of the invention without departing from the scope of the invention.

Die in den Ausführungsbeispielen beschriebene Anwendung der Schwenkgelenkvorrichtung ist nicht auf das Unterstützen der Schwenkbewegung, (etwa des Gehens (oder Laufens) der unteren Gliedmaße eines Anwenders beschränkt, sondern die Schwenkgelenkvorrichtung kann auf verschiedene Objekte angewandt werden, die eine zyklische Schwenkbewegung durchführen. The application of the swivel device described in the embodiments is not limited to assisting the pivotal movement (such as walking (or running) of the lower limb of a user, but the swivel device can be applied to various objects that perform a cyclic pivotal movement.

Die Schwenk- und Drehbewegung des Elektromotors 11 und des Elektromotors 31 wird in den Ausführungsbeispielen durch die Riemenscheiben und die Riemen zu dem Oberschenkelschwenkarm 13 und dem Unterschenkelschwenkarm 33 übertragen, jedoch können sie unter Verwendung von Zahnrädern, eines Verbindungsmechanismus und dergleichen anstelle der Riemenscheiben und der Riemen übertragen werden. The pivoting and rotating movement of the electric motor 11 and the electric motor 31 In the embodiments, the pulleys and the belts become the femoral pivot arm 13 and the lower leg pivot arm 33 however, they may be transmitted using gears, a linkage mechanism and the like instead of the pulleys and belts.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • JP 2004-344304 A [0002, 0005, 0005, 0005, 0006] JP 2004-344304 A [0002, 0005, 0005, 0005, 0006]
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Claims (21)

Schwenkgelenkvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Antriebswellenelement (6); einen ersten Ausgabeabschnitt (13), der um eine Antriebsachse schwenkt, die als eine Achse des Antriebswellenelements (6) dient; einen elastischen Körper, der ein vorspannendes Drehmoment erzeugt, das einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Ausgabeabschnitts (13) ist; einen Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit, der eine scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) verändert; einen ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst; und einen Steuerungsabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit gemäß dem durch den ersten Winkelerfassungsabschnitt erfassten ersten Schwenkwinkel steuert, um die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) einzustellen.Swivel joint device, characterized by a drive shaft element ( 6 ); a first output section ( 13 ), which pivots about a drive axis, which as an axis of the drive shaft member ( 6 ) serves; an elastic body that generates a biasing torque that corresponds to a first pivoting angle that is a pivoting angle of the first output section (12); 13 ); a variable-stiffness portion that exhibits an apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first output portion (FIG. 13 ) changed; a first angle detection section that detects the first tilt angle; and a control section that controls the variable-apparent-stiffness portion according to the first swing angle detected by the first angle-detecting portion to determine the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first output portion (US Pat. 13 ). Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der elastische Körper eine Flachspiralfeder (24) aufweist; die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder (24) gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) aufweist; und der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Steifigkeit, der die scheinbare Steifigkeit des elastischen Körpers gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) verändert, einen Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante aufweist, der die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder (24) gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) verändert. Swivel joint device according to claim 1, wherein the elastic body is a flat spiral spring ( 24 ) having; the apparent rigidity of the elastic body as seen from the first output section (FIG. 13 ) an apparent spring constant of the flat spiral spring ( 24 ) seen from the first output section ( 13 ) having; and the variable-rigidity portion that shows the apparent rigidity of the elastic body as viewed from the first output portion (FIG. 13 ), a section of variable, apparent spring constant having the apparent spring constant of the flat spiral spring ( 24 ) seen from the first output section ( 13 ) changed. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei ein Federbefestigungselement, das ein befestigtes Ende der Flachspiralfeder (24) stützt, an einer der Flachspiralfeder (24) benachbarten Position angeordnet ist; ein freies Ende, das als ein Ende der Flachspiralfeder (24) dient, mit einem Federeingabewellenelement (25A) verbunden ist, das bei einem dem ersten Schwenkwinkel des ersten Ausgabeabschnitts (13) entsprechenden Winkel schwenkt; das befestigte Ende, das als das andere Ende der Flachspiralfeder (24) dient, mit einem Federstützkörper verbunden ist, der an einer von der Antriebsachse entfernten Position an dem Federbefestigungselement vorgesehen ist; und der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante durch das Federbefestigungselement, das so gestützt ist, dass es um die Antriebsachse drehbar ist, und das dazu gebracht wird, sich mit einem vorbestimmten Drehwinkel um die Antriebsachse zu drehen, um eine Position des Federstützkörpers relativ zu der Antriebsachse um die Antriebsachse um den vorbestimmten Drehwinkel zu bewegen, und durch ein Steifigkeitseinstellelement (21) gebildet ist, das das Federbefestigungselement um die Antriebsachse drehen lässt, um eine Position des befestigten Endes der Flachspiralfeder (24) zu verändern.A pivot joint device according to claim 2, wherein a spring attachment member having a fixed end of the flat coil spring ( 24 ), on one of the flat spiral spring ( 24 ) is arranged adjacent position; a free end acting as an end of the flat coil spring ( 24 ), with a spring input shaft element ( 25A ), which is at a first pivot angle of the first output section ( 13 ) pivots corresponding angle; the fixed end, which serves as the other end of the flat coil spring ( 24 ) is connected to a spring support body which is provided at a position remote from the drive axis position on the spring attachment member; and the variable apparent spring constant portion is urged by the spring fixing member, which is supported so as to be rotatable about the drive axis, and which is caused to rotate at a predetermined rotation angle about the drive axis to a position of the spring support relative to the Drive axis about the drive axis to move by the predetermined angle of rotation, and by a stiffness adjustment ( 21 ) is formed, which causes the spring fixing element to rotate about the drive axis to a position of the attached end of the flat coil spring ( 24 ) to change. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei ein Getriebe (25) zwischen dem ersten Ausgabeabschnitt (13) und der Flachspiralfeder (24) vorgesehen ist; und das Getriebe (25) das Federeingabewellenelement (25A) aufweist, und wenn der erste Ausgabeabschnitt (13) bei dem ersten Schwenkwinkel schwenkt, schwenkt das Federeingabewellenelement (25A) bei einem Schwenkwinkel, der durch Ändern des ersten Schwenkwinkels auf Grundlage eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses erhalten wird.Swivel joint device according to claim 3, wherein a transmission ( 25 ) between the first output section ( 13 ) and the flat spiral spring ( 24 ) is provided; and the gearbox ( 25 ) the spring input shaft element ( 25A ), and when the first output section ( 13 ) pivots at the first pivoting angle, pivots the spring input shaft element ( 25A ) at a swing angle obtained by changing the first swing angle based on a predetermined gear ratio. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei dann, wenn die Position des Federstützkörpers, an der die Flachspiralfeder (24) das vorspannende Drehmoment nicht erzeugt, falls der erste Schwenkwinkel Null beträgt, als eine Bezugsposition festgelegt ist, der Steuerungsabschnitt das Steifigkeitseinstellungselement (21) steuert, um einen Drehwinkel des Federbefestigungselements zum Einstellen der Position des Federstützkörpers relativ zu der Bezugsposition gemäß dem ersten Schwenkwinkel des ersten Ausgabeabschnitts (13) steuert, wodurch die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder (24) gesehen von dem ersten Ausgabeabschnitt (13) eingestellt wird. Pivot joint device according to claim 3 or 4, wherein, when the position of the spring support body on which the flat spiral spring ( 24 ) does not generate the biasing torque, if the first swing angle is zero, than a reference position is set, the control portion controls the rigidity adjustment member (11) 21 ) is controlled to a rotation angle of the spring fixing member for adjusting the position of the spring support body relative to the reference position according to the first pivot angle of the first output portion ( 13 ), whereby the apparent spring constant of the flat spiral spring ( 24 ) seen from the first output section ( 13 ) is set. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner mit: einem ersten Antriebsabschnitt (11), der den ersten Ausgabeabschnitt (13) um die Antriebsachse auf Grundlage eines Steuersignals von dem Steuerungsabschnitt schwenkt. A pivot joint device according to any one of claims 2 to 5, further comprising: a first drive section (14); 11 ), the first output section ( 13 ) pivots about the drive axis based on a control signal from the control section. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner mit: einem zweiten Ausgabeabschnitt (33), der so gestützt ist, dass er um die Antriebsachse schwenkbar ist; einem zweiten Winkelerfassungsabschnitt (31S), der einen zweiten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des zweiten Ausgabeabschnitts (33) ist; einem zweiten Antriebsabschnitt (31), der den zweiten Ausgabeabschnitt (33) auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse schwenkt; und einem Schwenkverbindungselement (34, 35), das mit dem ersten Ausgabeabschnitt (13) und dem zweiten Ausgabeabschnitt (33) verbunden ist und auf Grundlage des ersten Schwenkwinkels des ersten Ausgabeabschnitts (13) und des zweiten Schwenkwinkels des zweiten Ausgabeabschnitts (33) arbeitet.A pivot joint device according to any one of claims 2 to 6, further comprising: a second output section (16); 33 ) supported so as to be pivotable about the drive axis; a second angle detection section ( 31S ), which detects a second pivot angle, which is a pivot angle of the second output section ( 33 ); a second drive section ( 31 ), the second output section ( 33 ) pivots about the drive axis based on a control signal from the control section; and a pivotal connection element ( 34 . 35 ) connected to the first output section ( 13 ) and the second output section ( 33 ) and based on the first pivot angle of the first output section ( 13 ) and the second pivot angle of the second output section (FIG. 33 ) is working. Gehunterstützungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Schwenkgelenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.Walking support device, characterized by a pivoting joint device according to one of claims 1 to 7. Fördervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Fördervorrichtung folgendes aufweist: das Antriebswellenelement, ein Ritzel, das als der erste Ausgabeabschnitt dient, der sich in einer hin- und herbewegenden Art dreht, um um die Antriebsachse des Antriebswellenelements zu schwenken; einen Arm, der einen Zahnstangenabschnitt aufweist, der mit dem Ritzel in Eingriff ist und sich gemäß einem Schwenkwinkel, der ein Hin-und-Her-Drehwinkel des Ritzels ist, linear hin und her bewegt, wobei der Arm so konfiguriert ist, dass er ein Werkstück hält und freigibt, einen Ritzelantriebsabschnitt, der das Ritzel dreht und antreibt, den ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst, der der Schwenkwinkel des Ritzels ist, die Flachspiralfeder (24), die Energie speichert, wenn der Ritzelantriebsabschnitt das Ritzel dreht und antreibt, und die das Ritzel dreht und antreibt, wenn die gespeicherte Energie freigegeben wird, den Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der das Federbefestigungselement und das Steifigkeitseinstellungselement (21) aufweist, und den Steuerungsabschnitt, der den Ritzelantriebsabschnitt und das Steifigkeitseinstellungselement (21) steuert; und wobei die Fördervorrichtung das Werkstück durch lineares Hin- und Herbewegen des Arms zum Halten und Freigeben des Werkstücks bewegt.A conveying apparatus characterized by a pivoting joint device according to claim 3, wherein the conveying device comprises: the drive shaft member; a pinion serving as the first output portion rotating in a reciprocating manner to pivot about the drive shaft of the drive shaft member; an arm having a rack portion engaging with the pinion and reciprocating linearly in accordance with a swing angle that is a reciprocating rotation angle of the pinion, the arm being configured to engage Holding and releasing workpiece, a pinion drive section that rotates and drives the pinion, the first angle detection section that detects the first pivot angle that is the pivot angle of the pinion, the flat coil spring (FIG. 24 ) which stores energy when the pinion drive section rotates and drives the pinion and rotates and drives the pinion, when the stored energy is released, the variable-rate apparent spring constant section comprising the spring attachment element and the stiffness adjustment element (FIG. 21 ), and the control portion including the pinion drive portion and the rigidity adjustment member (Fig. 21 ) controls; and wherein the conveyor moves the workpiece by linearly reciprocating the arm to hold and release the workpiece. Manipulator, gekennzeichnet durch die Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Manipulator Folgendes aufweist: das Antriebswellenelement, einen Schwenkabschnitt, der als der erste Ausgabeabschnitt dient, der um die Antriebsachse des Antriebswellenelements schwenkt, einem Schwenkabschnittantriebsabschnitt, der den Schwenkabschnitt schwenkt, den ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des Schwenkabschnitts ist, die Flachspiralfeder (24), die Energie speichert, wenn der Schwenkabschnittantriebsabschnitt den Schwenkabschnitt schwenkt, und die den Schwenkabschnitt schwenkt, wenn die gespeicherte Energie freigegeben wird, wobei der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante das Federbefestigungselement und das Steifigkeitseinstellungselement (21) aufweist, und den Steuerabschnitt, der den Schwenkabschnittantriebsabschnitt und das Steifigkeitseinstellungselement (21) steuert. The manipulator characterized by the pivot joint device according to claim 3, wherein the manipulator comprises: the drive shaft member, a pivot portion serving as the first output portion pivoting about the drive shaft of the drive shaft member, a pivot portion driving portion pivoting the pivot portion, the first angle detection portion detects the first pivot angle, which is a pivot angle of the pivot section, the flat coil spring ( 24 ) which stores energy when the pivot portion driving portion pivots the pivot portion, and which pivots the pivot portion when the stored energy is released, wherein the variable apparent spring constant portion, the spring attachment member and the rigidity adjustment element ( 21 ), and the control portion including the pivot portion driving portion and the rigidity adjusting member (12). 21 ) controls. Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung, die eine Unterstützungskraft zum Bewegen einer unteren Gliedmaße eines Anwenders aufbringt, gekennzeichnet durch einen bauchseitigen Anbringungsabschnitt (2), der an einem bauchseitigen Abschnitt des Anwenders angebracht wird; einen ersten Schwenkarm (13), der eine längliche Form hat und der an einer Querseite eines Oberschenkelteils des Anwenders angeordnet ist, wobei der erste Schwenkarm (13) eines von einem vorragenden Abschnitt und einem vertieften Abschnitt hat, die sich an einem oberen Abschnitt des ersten Schwenkarms (13) befinden, und wobei der eine von dem vorragenden Abschnitt und dem vertieften Abschnitt als eine Schwenkachse des ersten Schwenkarms (13) dienen; einen Oberschenkelanbringungsabschnitt, der an dem ersten Schwenkarm (13) angebracht ist, sodass er auf den Oberschenkelteil des Anwenders gelegt wird; ein Antriebswellenelement (6), das das eine von dem vorragenden Abschnitt und dem vertieften Abschnitt stützt, der als die Schwenkachse des ersten Schwenkarms (13) dient, wobei das Antriebswellenelement (6) den ersten Schwenkarm (13) derart stützt, dass der erste Schwenkarm in einer Vorne-Hinten-Richtung des Anwenders relativ zu dem bauchseitigen Anbringungsabschnitt (2) schwenkbar ist; einen Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit, der eine Steifigkeit verändert, die eine Kraft wiedergibt, die zum Schwenken des ersten Schwenkarms (13) erforderlich ist, der um eine Antriebsachse schwenkt, die als eine Achse des Antriebswellenelements (6) dient; und einen Steuerabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit steuert, um die Steifigkeit des ersten Schwenkarms (13) zu steuern, der um die Antriebsachse schwenkt, wobei der Abschnitt mit veränderlicher Steifigkeit durch eine Flachspiralfeder (24), ein Federbefestigungselement und ein Steifigkeitseinstellungsdrehelement (21) gebildet ist; wobei die Flachspiralfeder (24), das Federbefestigungselement und das Steifigkeitseinstellungsdrehelement (21) so angeordnet sind, dass sie koaxial zu der Antriebsachse sind; wobei ein Federbefestigungselement, das ein befestigtes Ende der Flachspiralfeder (24) stützt, an einer der Flachspiralfeder (24) benachbarten Position angeordnet ist; wobei ein freies Ende, das als ein Ende der Flachspiralfeder (24) dient, mit einem Federeingabewellenelement (25A) verbunden ist, das mit einem Winkel schwenkt, der einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms (13) ist; wobei das befestigte Ende, das als das andere Ende der Flachspiralfeder (24) dient, mit einem Federstützkörper verbunden ist, der an dem Federbefestigungselement an einer von der Antriebsachse entfernten Position vorgesehen ist; und das Steifigkeitseinstellungsdrehelement (21) die Steifigkeit durch Drehen des Federbefestigungselements um die Antriebsachse einstellt, um eine Position des befestigten Endes der Flachspiralfeder (24) auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt zu bewegen.A walking ability supporting apparatus that applies an assisting force for moving a lower limb of a user, characterized by a abdomen-side attachment portion (FIG. 2 ), which is attached to a belly-side portion of the user; a first pivot arm ( 13 ), which has an elongate shape and which is arranged on a transverse side of a thigh part of the user, wherein the first pivot arm ( 13 ) has one of a protruding portion and a recessed portion located at an upper portion of the first swing arm (FIG. 13 ), and wherein the one of the protruding portion and the recessed portion as a pivot axis of the first pivot arm (FIG. 13 ) serve; a thigh attachment portion attached to the first pivot arm (FIG. 13 ) is placed so that it is placed on the thigh part of the user; a drive shaft element ( 6 ) supporting the one of the protruding portion and the recessed portion which is the pivotal axis of the first pivotal arm (FIG. 13 ), wherein the drive shaft element ( 6 ) the first pivot arm ( 13 ) such that the first pivot arm in a front-to-back direction of the user relative to the abdomen-side attachment portion ( 2 ) is pivotable; a variable stiffness portion that changes a stiffness representing a force that is used to pivot the first pivoting arm ( 13 ), which pivots about a drive axis, which as an axis of the drive shaft member ( 6 ) serves; and a control section that controls the variable stiffness section to control the rigidity of the first swing arm (FIG. 13 ) which pivots about the drive axis, the variable stiffness portion being controlled by a flat spiral spring (US Pat. 24 ), a spring attachment member, and a rigidity adjustment rotation member (FIG. 21 ) is formed; the flat spiral spring ( 24 ), the spring attachment element and the stiffness adjustment rotating element ( 21 ) are arranged so that they are coaxial with the drive axle; a spring attachment element having a fixed end of the flat spiral spring ( 24 ), on one of the flat spiral spring ( 24 ) is arranged adjacent position; a free end acting as an end of the flat coil spring ( 24 ), with a spring input shaft element ( 25A ) which pivots at an angle which corresponds to a first pivoting angle which is a pivoting angle of the first pivoting arm ( 13 ); the fixed end acting as the other end of the flat coil spring ( 24 ) is connected to a spring support body which is provided on the spring attachment member at a position remote from the drive axis position; and the stiffness adjustment rotary element ( 21 ) sets the rigidity by rotating the spring fixing member about the drive axis to a position of the fixed end of the flat coil spring ( 24 ) based on a control signal from the control section. Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei ein Getriebe (25) zwischen dem ersten Schwenkarm (13) und der Flachspiralfeder (24) vorgesehen ist, und das Getriebe (25) das Federeingabewellenelement (25A) aufweist, und wenn der erste Schwenkarm (13) mit dem ersten Schwenkwinkel schwenkt, schwenkt das Federeingabewellenelement (25A) bei einem Schwenkwinkel, der durch Ändern des ersten Schwenkwinkels auf Grundlage eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses erhalten wird.The ambulance support device of claim 11, wherein a transmission ( 25 ) between the first pivot arm ( 13 ) and the flat spiral spring ( 24 ), and the transmission ( 25 ) the spring input shaft element ( 25A ), and when the first pivot arm ( 13 ) pivots at the first pivot angle, the spring input shaft element pivots ( 25A ) at a swing angle obtained by changing the first swing angle based on a predetermined gear ratio. Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, ferner gekennzeichnet durch einen ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms (13) erfasst, wobei der Steuerungsabschnitt das Steifigkeitseinstellungsdrehelement (21) steuert, um einen Drehwinkel des Federbefestigungselements gemäß dem durch den ersten Winkelerfassungsabschnitt erfassten ersten Schwenkwinkel einzustellen, und eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder (24) gesehen von dem ersten Schenkarm (13) einstellt, um die Steifigkeit einzustellen.The ambulance support apparatus according to claim 11 or 12, further characterized by a first angle detecting portion that detects the first pivot angle of the first pivot arm (16). 13 ), wherein the control section controls the rigidity adjusting rotary member (10). 21 ) to adjust a rotation angle of the spring fixing member according to the first swing angle detected by the first angle detection portion, and an apparent spring constant of the flat coil spring (FIG. 24 ) seen from the first gift arm ( 13 ) to adjust the stiffness. Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Steuerungsabschnitt den Drehwinkel des Federbefestigungselement derart einstellt, dass eine Resonanzfrequenz der Flachspiralfeder (24) mit einer Schwenkfrequenz eines Schwenkobjekts übereinstimmt, und zwar auf Grundlage der Schwenkfrequenz und dem ersten Schwenkwinkel (13) des ersten Schwenkarms (13) um die Antriebsachse, eines Trägheitsmoments um die Antriebsachse in dem Schwenkobjekt, das den ersten Schwenkarm (13) aufweist, und einer Federkonstante der Flachspiralfeder (24).The ambulance support device according to claim 13, wherein the control section adjusts the rotation angle of the spring attachment member such that a resonance frequency of the flat coil spring (FIG. 24 ) coincides with a pivoting frequency of a pivoting object, based on the pivoting frequency and the first pivoting angle (FIG. 13 ) of the first pivot arm ( 13 ) about the drive axis, an inertia moment about the drive axis in the pivoting object, the first pivot arm ( 13 ), and a spring constant of the flat spiral spring ( 24 ). Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, ferner gekennzeichnet durch einen ersten Antriebsabschnitt (11), der den ersten Schwenkarm (13) um die Antriebsachse auf Grundlage des Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt schwenkt.The ambulance support device according to any one of claims 11 to 14, further characterized by a first drive section (12). 11 ), the first swivel arm ( 13 ) pivots about the drive axis based on the control signal from the control section. Gehfähigkeitsunterstützungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, ferner gekennzeichnet durch einen zweiten Schwenkarm (33), der so gestützt ist, dass er um die Antriebsachse schwenkbar ist; einen zweiten Winkelerfassungsabschnitt (31S), der einen zweiten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms (33) ist; einen zweiten Antriebsabschnitt (31), der den zweiten Schwenkarm (33) auf Grundlage des Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse schwenkt; ein Schwenkverbindungselement (34, 35), das mit dem ersten Schwenkarm (13) und dem zweiten Schwenkarm (33) verbunden ist und auf Grundlage des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms (13) und des zweiten Schwenkwinkels des zweiten Schwenkarms (33) arbeitet; und einen Unterschenkelanbringungsabschnitt, der an dem zweiten Schwenkarm (33) angebracht ist, um auf ein Unterschenkelteil des Anwenders gelegt zu werden.The ambulance support device according to any one of claims 11 to 15, further characterized by a second swing arm ( 33 ) supported so as to be pivotable about the drive axis; a second angle detection section ( 31S ), which detects a second pivoting angle, the pivot angle of the second pivoting arm ( 33 ); a second drive section ( 31 ), the second pivot arm ( 33 ) pivots about the drive axis based on the control signal from the control section; a pivotal connection element ( 34 . 35 ), with the first swivel arm ( 13 ) and the second pivot arm ( 33 ) and based on the first pivot angle of the first pivot arm ( 13 ) and the second pivot angle of the second pivot arm ( 33 ) is working; and a lower leg attachment portion attached to the second pivot arm (FIG. 33 ) to be placed on a lower leg part of the user. Schwenkgelenkvorrichtung, gekennzeichnet durch: ein Antriebswellenelement (6); einen ersten Schwenkarm (13), der so gestützt ist, dass er um eine Antriebsachse verschwenkbar ist, die als eine Achse des Antriebswellenelements (6) dient; eine Flachspiralfeder (24), die ein vorspannendes Drehmoment erzeugt, das einem ersten Schwenkwinkel entspricht, der ein Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms (13) ist; einen Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante, der eine scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder (24) gesehen von dem ersten Schwenkarm (13) verändert; einen ersten Winkelerfassungsabschnitt, der den ersten Schwenkwinkel erfasst; und einen Steuerungsabschnitt, der den Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante gemäß dem durch den ersten Winkelerfassungsabschnitt erfassten ersten Schwenkwinkel steuert, wobei der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante ein Getriebeabschnitt ist, in welchem ein Übersetzungsverhältnis einstellbar ist, wobei der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante in einem Schwenkwinkelübertragungspfad angeordnet ist, durch welchen der erste Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms (13) auf die Flachspiralfeder (24) übertragen wird, und der Abschnitt mit veränderlicher, scheinbarer Federkonstante den ersten Schwenkwinkel des ersten Schwenkarms (13) in einen Federschwenkwinkel umwandelt, der dem durch den Steuerungsabschnitt eingestellten Übersetzungsverhältnis entspricht, und den Federschwenkwinkel auf die Flachspiralfeder (24) überträgt; und der Steuerungsabschnitt das Übersetzungsverhältnis des Getriebeabschnitts gemäß dem ersten Schwenkwinkel einstellt, um die scheinbare Federkonstante der Flachspiralfeder (24) gesehen von dem ersten Schwenkarm (13) einzustellen. Pivoting joint device, characterized by a drive shaft element ( 6 ); a first pivot arm ( 13 ) which is supported so as to be pivotable about a drive axis, which as an axis of the drive shaft member ( 6 ) serves; a flat spiral spring ( 24 ) which generates a prestressing torque corresponding to a first pivoting angle which is a pivoting angle of the first pivoting arm ( 13 ); a section of variable apparent spring constant representing an apparent spring constant of the flat coil spring ( 24 ) seen from the first pivot arm ( 13 ) changed; a first angle detection section that detects the first tilt angle; and a control section that controls the variable apparent spring constant portion in accordance with the first swing angle detected by the first angle detection portion, the variable apparent spring rate portion being a transmission portion in which a gear ratio is adjustable, wherein the variable apparent spring rate portion is arranged in a pivoting angle transmission path, by which the first pivot angle of the first pivot arm ( 13 ) on the flat spiral spring ( 24 ), and the variable apparent spring constant portion transmits the first swing angle of the first swing arm (FIG. 13 ) is converted into a spring pivot angle corresponding to the gear ratio set by the control section, and the spring swing angle to the flat coil spring (FIG. 24 ) transmits; and the control section sets the gear ratio of the gear section according to the first swing angle to obtain the apparent spring constant of the flat coil spring ( 24 ) seen from the first pivot arm ( 13 ). Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei ein Federstützkörper, der ein befestigtes Ende der Flachspiralfeder (24) stützt, an einer der Flachspiralfeder (24) benachbarten Position angeordnet ist; der Getriebeabschnitt zwei Eingabe-/Ausgabewellen hat; wenn die Eingabe-/Ausgabewelle an einer Seite dazu gebracht wird, bei einem vorbestimmten Schwenkwinkel zu schwenken, schwenkt die Eingabe-/Ausgabewelle an einer anderen Seite bei einem Schwenkwinkel, der erhalten wird, indem der vorbestimmte Schwenkwinkel mit n multipliziert wird, welches das eingestellte Übersetzungsverhältnis wiedergibt; wobei dann, wenn die Eingabe-/Ausgabewelle an der anderen Seite dazu gebracht wird, bei dem vorbestimmten Schwenkwinkel zu schwenken, schwenkt die Eingabe-/Ausgabewelle an der anderen Seite bei einem Schwenkwinkel, der erhalten wird, indem der vorbestimmte Schwenkwinkel mit 1/n multipliziert wird; wobei die Eingabe-/Ausgabewelle an der einen Seite mit dem ersten Schwenkarm (13) verbunden ist; und die Eingabe-/Ausgabewelle an der anderen Seite mit einem freien Ende der Flachspiralfeder (24) verbunden ist. A pivot joint device according to claim 17, wherein a spring support body having a fixed end of the flat coil spring ( 24 ), on one of the flat spiral spring ( 24 ) is arranged adjacent position; the transmission section has two input / output shafts; When the input / output shaft on one side is caused to pivot at a predetermined swing angle, the input / output shaft pivots on another side at a swing angle obtained by multiplying the predetermined swing angle by n, which is the set swing angle Transmission ratio; wherein, when the input / output shaft on the other side is caused to pivot at the predetermined swing angle, the input / output shaft on the other side pivots at a swing angle obtained by incrementing the predetermined swing angle by 1 / n is multiplied; wherein the input / output shaft on one side with the first pivot arm ( 13 ) connected is; and the input / output shaft on the other side with a free end of the flat coil spring ( 24 ) connected is. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Übertragungsabschnitt durch einen Übersetzungsverhältniseinstellmotor (21), der das Übersetzungsverhältnis auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt einstellt, und ein Getriebe (25) gebildet ist, das zwei Eingabe-/Ausgabewellen hat; und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (25) durch den Übersetzungsverhältniseinstellmotor (21) eingestellt wird. A pivot joint device according to claim 18, wherein said transmission section is constituted by a gear ratio adjusting motor (10). 21 ) setting the gear ratio based on a control signal from the control section, and a transmission ( 25 ) having two input / output waves; and the transmission ratio of the transmission ( 25 ) by the gear ratio adjusting motor ( 21 ) is set. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner gekennzeichnet durch einen ersten Antriebsabschnitt (11), der den ersten Schwenkarm (13) auf Grundlage eines Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse schwenkt.Swivel joint device according to one of claims 17 to 19, further characterized by a first drive section ( 11 ), the first swivel arm ( 13 ) pivots about the drive axis based on a control signal from the control section. Schwenkgelenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, ferner gekennzeichnet durch einen zweiten Schwenkarm (33), der so gestützt ist, dass er um die Antriebsachse schwenkbar ist; einen zweiten Winkelerfassungsabschnitt (31S), der einen zweiten Schwenkwinkel erfasst, der ein Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms (33) ist; einen zweiten Antriebsabschnitt (31), der den zweiten Schwenkarm (33) auf Grundlage des Steuerungssignals von dem Steuerungsabschnitt um die Antriebsachse schwenkt; und ein Schwenkverbindungselement (34, 35), das mit dem ersten Schwenkarm (13) und dem zweiten Schwenkarm (33) verbunden ist und auf Grundlage des ersten Schwenkwinkels des ersten Schwenkarms (13) und des zweiten Schwenkwinkels des zweiten Schwenkarms (33) arbeitet.Swivel joint device according to one of claims 17 to 20, further characterized by a second swivel arm ( 33 ) supported so as to be pivotable about the drive axis; a second angle detection section ( 31S ), which detects a second pivoting angle, the pivot angle of the second pivoting arm ( 33 ); a second drive section ( 31 ), the second pivot arm ( 33 ) pivots about the drive axis based on the control signal from the control section; and a pivotal connection element ( 34 . 35 ), with the first swivel arm ( 13 ) and the second pivot arm ( 33 ) and based on the first pivot angle of the first pivot arm ( 13 ) and the second pivot angle of the second pivot arm ( 33 ) is working.
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