JP2016052702A - 上肢補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者の動作の自由度を損なうことなく作業者の上肢を支持する。
【解決手段】 本発明の上肢補助装置１は、作業者の腰部及び上肢にそれぞれ固定される腰部固定部２及び上肢支持部３を備える。上肢支持部３は、腰部固定部２に設けられた基体２１と、該基体２１に設けられた略垂直軸２２と、該略垂直軸２２の廻りに回動可能に支持された回動体２３と、両端部が略水平軸廻りに回動可能に支持される一対のリンク２４，２４により構成され、該一対のリンク２４，２４の基端部が回動体２３に取り付けられている平行リンク２４と、一対のリンク２４，２４の先端部に取り付けられることにより、回動体２３に対して昇降自在に設けられた昇降体２５と、平行リンク２４を介して、昇降体２５を上方へ付勢するように構成された付勢手段２６と、該昇降体２５に設けられ、作業者の上肢を支持する上肢支持体２８とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばぶどうや梨等の棚の下での作業のように、長時間上肢を上げたままで作業する際の負担を軽減するために、作業者の上肢を支持する上肢補助装置に関するものである。

第一の背景技術としては、特許文献１に記載されたブドウ栽培等の作業補助具を例示する。この作業補助具は、作業者の少なくとも一方の腕を、弾性力によって付勢することで上方へ上げた状態に支持するブドウ栽培等の作業補助具において、作業者の胴体に装着される胴体固定部と、作業者の腕を受けて支持する部分である腕受部と、超弾性の特性を備える形状記憶合金によって長尺状に形成され、下端側が胴体固定部に固定される共に、上端側が腕受部に固定されることで、胴体固定部と腕受部との間に配される長尺状弾性部材とを具備する。特許文献２に記載された腕支持具も特許文献１と同様に長尺状弾性部材を備えたものとなっている。

第二の背景技術としては、特許文献３に記載された作業用腕支持具を例示する。この作業用腕支持具は、作業者の胴体部の脇に沿って伸びる第１の棒状部材と、腕に沿って伸びる第２の棒状部材と、両部材の端部を回動可能に連結する連結手段と、連結手段の近傍に設けられた脇当て部と、第１の棒状部材の他端部に設けて胴体部に固定した胴体固定部と、第２の棒状部材の他端部に設けて上腕を支える腕受け部と、両部材の間に掛け渡して両部材を互いに開く方向に付勢するバネ部材とを備える構成となっている。

第三の背景技術としては、特許文献４に記載された肩掛け式腕支え補助装具を例示する。この肩掛け式腕支え補助装具は、きき手側の肩にかけた、肩掛け金具ときき手側の腰に当てる、腰当て板を帯を介して体に装着するようになっている。そして、体に装着した部分と、腕を乗せる部分は金属でつながっており、かつ、腕を乗せる部分は、バネで腕の重力と反対方向に作用させ、腕の上下方向の動きに合わせて、スイング機構を付けている。又、腕の横方向の動きに同期させるために、回転部分を設けている。

第四の背景技術としては、特許文献５〜９に記載された姿勢保持具を例示する。この姿勢保持具は、作業者の背面に取り付けられる本体部と、該本体部に支持され、作業者の肩関節部から延びる腕部に取り付けられるアーム部とを備える。そして、アーム部に取り付けられる作業者の腕部の動作に伴うアーム部の動作を許容する許容状態と、本体部に対してアーム部を所望の位置で保持する保持状態とに切換自在な保持機構を備えている。保持機構は、ソレノイドや電磁クラッチが用いられており、そのためのバッテリー又は電池を装備する必要がある。

特許第５１５０４４４号公報 特開２０１０−２８４０９４号公報 実用新案登録第３１８４２４５号公報 特開平７−１０７８６１号公報 特開２０１４−３３７７８号公報 特開２０１４−３３７７９号公報 特開２０１４−３３７８０号公報 特開２０１４−１１３３１７号公報 特開２０１４−１１３６６６号公報

ところが、第一〜四の背景技術に係る補助装置は、いずれも、作業者の上肢及び胴体の表面に沿うように装着され、しかもそれら装置のほとんどが作業者の胴体の複数箇所に固定されるため、作業者の身体的な拘束が強く、動作の自由度が損なわれるという課題がある。そのため、例えば、作業者が転倒したときに受け身を取り難い。

また、第一〜第三の背景技術に係る補助具は、いずれも作業者に対する補助の程度を調節するには部品を交換する必要があるという課題がある。

また、第四の背景技術に係る姿勢保持具は、電源としてのバッテリー又は電池を搭載しているため、（ａ）装置の重量が重くなる、（ｂ）使用に際してバッテリーを充電したり、電池を交換したりしなければならない、（ｃ）連続使用時間に制限がある、という課題がある。

前記課題を解決するために、第一の発明の上肢補助装置は、
作業者の腰部に固定される腰部固定部と、該腰部固定部に設けられ、作業者の上肢を支持する上肢支持部とを備えており、
前記上肢支持部は、前記腰部固定部に設けられた基体と、
該基体に設けられ、作業者の肩関節の略下方に配設されるように構成されている略垂直軸と、
該略垂直軸廻りに回動可能に支持された回動体と、
両端部が略水平軸廻りに回動可能に支持される一対のリンクにより構成され、該一対のリンクの基端部が前記回動体に取り付けられている平行リンクと、
前記一対のリンクの先端部に取り付けられることにより、前記回動体に対して昇降自在に設けられた昇降体と、
前記平行リンクを介して、前記昇降体を上方へ付勢するように構成された付勢手段と、
該昇降体に設けられ、作業者の上肢を支持する上肢支持体と
を備えている。

この構成によれば、前記上肢支持部は、前記上肢支持体における上肢を支持する部位以外は、作業者の身体の表面から離れた位置にあり、しかも、腰部固定部は、作業者の腰部に固定されるので、作業者の動作の自由度を損なうことなく作業者の上肢を支持することができる。同じ理由で、上肢支持部に調節可能な部分を設けている場合に、その部分を目視し易く、調節がし易いので、操作性が良い。
また、前記略垂直軸が作業者の肩関節の略下方に配設されるように構成されているので、肩関節を中心とする上肢の略水平方向への回動にスムーズに追随することができる。
さらに、電源が不要なので、装置を軽量化でき、電源を準備する手間が不要で、連続使用時間に制限がない。

第２の発明の上肢補助装置としては、前記第１の発明において、
前記平行リンクは、前記一対のリンクの前記基端部が、前記作業者の肩関節の略下方に配設されている態様を例示する。

この構成によれば、肩関節を中心とする上肢の略垂直方向への回動にスムーズに追随することができる。

第３の発明の上肢補助装置としては、前記第１又は２の発明において、
前記付勢手段は、前記回動体に対して前記平行リンクを所定角度で静止させるとともに、前記平行リンクの先端部に掛かる下方への荷重に対して、前記所定角度に復帰させるように付勢する態様を例示する。

この構成によれば、作業者の上肢を所要高さに支持するとともに、その所要高さより低い高さへの動作を許容することができる。

第４の発明の上肢補助装置としては、前記第３の発明において、
前記所定角度を調節するための角度調節手段を備える態様を例示する。

この構成によれば、上記所定角度を調節することにより、作業者の上肢の支持高さを適宜調節することができる。また、休憩時等の一時的な不使用時に、前記昇降体及び前記上肢支持体が最下位になるように調節することもできる。

第５の発明の上肢補助装置としては、前記第１〜４のいずれかの発明において、
前記基体は、前記腰部固定部に対する前記略垂直軸の位置が調節可能に構成されている態様を例示する。

この構成によれば、作業者の体格に応じて前記略垂直軸の位置を適宜調節することができる。

第６の発明の上肢補助装置としては、前記第１〜５のいずれかの発明において、
前記上肢支持体は、前記昇降体に対する上肢の支持高さを調節可能に構成されている態様を例示する。

この構成によれば、作業者の体格、作業内容等に応じて、上肢の支持高さを適宜調節できる。

第７の発明の上肢補助装置としては、前記第１〜６のいずれかの発明において、
前記上肢支持体は、作業者の上肢に固定するための上肢固定ベルトを備えている態様を例示する。

この構成によれば、上肢の動きに前記上肢支持体を確実に追随させることができる。

第８の発明の上肢補助装置としては、前記第１〜７のいずれかの発明において、
前記腰部固定部は、腰部の略全体に当接するように形成された腰当てパネルと、該腰当てパネルを腰部に固定するための腰部固定ベルトとを備えており、該腰当てパネルに前記上肢支持部が支持されている態様を例示する。

この構成によれば、腰部固定ベルトだけで装置を作業者の身体に装着することができるので、装置の着脱を容易に行うことができる。

第９の発明の上肢補助装置としては、前記第８の発明において、
前記腰部固定部は、前記腰当てパネルの前記腰部への当接面側に、前記腰部に対する滑り止め手段が配設されている態様を例示する。

この構成によれば、前記上肢支持部に対し、下方向へ上肢の荷重がかかっても、腰部からずれ落ちずに、上肢を支持することができる。

本発明に係る上肢補助装置によれば、作業者の動作の自由度を損なうことなく作業者の上肢を支持することができるという優れた効果を奏する。

本発明を具体化した一実施形態に係る上肢補助装置を示す斜視図である。 同上肢補助装置の側面図である。 同上肢補助装置の背面図である。 同上肢補助装置の上肢支持部の要部の分解斜視図である。 同要部の側面図であり、（ａ）が６０°に、（ｂ）が０°に、（ｃ）が−６０°に、固定した状態又は調整中の状態をそれぞれ示す図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、（ａ）が平行リンクの角度を固定した状態、（ｂ）が平行リンクの角度を調節中の状態をそれぞれ示す図である。

図１〜図６は本発明を具体化した一実施形態の上肢補助装置１を示している。この上肢補助装置１は、図１に示すように、作業者の腰部に固定される腰部固定部２と、該腰部固定部２に設けられ、作業者Ｗの上肢を支持する上肢支持部３とを備えている。

腰部固定部２は、図１〜図３に示すように、腰部の略全体に当接するように形成された腰当てパネル１１と、該腰当てパネル１１を腰部に固定するための腰部固定ベルト１２とを備えている。腰当てパネル１１には、上肢支持部３が支持するための取付部１１ａが設けられている。腰当てパネル１１の前記腰部への当接面側には、クッション１４が配設されている。クッション１４の表面には、前記腰部に対する滑り止め手段１４ａとして滑り止め効果の高い素材を使用しており、装着中の装置のずれを防止するようになっている。また、クッション１４の両側には、クッション１４の表面と同じ素材からなるウエストサポータ１５が設けられており、クッション１４とともにコルセット形状を成すように構成されている。これにより、腰部固定ベルト１２の作業者Ｗの腹部への食いこみを軽減するようになっている。腰部固定ベルト１２は、腹部の略正面に位置するバックル１２ａがワンタッチで着脱可能に構成されている。

上肢支持部３は、図１〜図６に示すように、腰部固定部２に設けられた基体２１と、該基体２１に設けられ、作業者Ｗの肩関節の略下方に配設されるように構成されている略垂直軸２２と、該略垂直軸２２の廻りに回動可能に支持された回動体２３と、両端部が略水平軸廻りに回動可能に支持される一対のリンク２４ａ，２４ｂにより構成され、該一対のリンク２４ａ，２４ｂの基端部が回動体２３に取り付けられている平行リンク２４と、一対のリンク２４ａ，２４ｂの先端部に取り付けられることにより、回動体２３に対して昇降自在に設けられた昇降体２５と、平行リンク２４を介して、昇降体２５を上方へ付勢するように構成された付勢手段２６と、平行リンク２４の角度を調節する角度調節手段２７と、該昇降体２５に設けられ、作業者Ｗの上肢を支持する上肢支持体２８とを備えている。

基体２１は、平面視で腰当てパネルから側方に延出された後、折曲され前方へ延出されてなるアーム状に形成されており、その先端部に略垂直軸２２が設けられている。基体２１の基端部には、図３に示すように、左右方向に延びる長穴２１ａが形成されており、該長穴２１ａを介して固定手段としてのノブ付きボルト１６で腰当てパネル１１の取付部１１ａに固定されている。これにより、腰部固定部２に対する略垂直軸２２の左右方向への位置が調節可能に構成されている。この調節により、略垂直軸２２が作業者の肩関節の略下方に配設可能に構成されている。

回動体２３は、略垂直軸２２に回動自在に支持されている。回動体２３における略垂直軸２２の近傍には、一対のリンク２４ａ，２４ｂの基端部が、それぞれ略水平軸廻りに回動可能に支持されている。これにより、略垂直軸２２とともに、一対のリンク２４ａ，２４ｂの前記基端部が、作業者Ｗの肩関節の略下方に配設されるようになっている。

平行リンク２４は、本例では、図５に示すように、水平方向を０°として、−６０°〜６０°の角度で回動可能に構成されている。

昇降体２５には、一対のリンク２４ａ，２４ｂの先端部が、それぞれ略水平軸廻りに回動可能に支持されている。昇降体２５における一対のリンク２４ａ，２４ｂの先端部の近傍には、上肢支持体２８を取り付ける取付部としての取付穴２５ａが設けられている。

付勢手段２６は、回動体２３に対して平行リンク２４を所定角度で静止させるとともに、平行リンク２４の先端部に掛かる下方への荷重に対して、前記所定角度に復帰させるように付勢する。本例では、付勢手段２６として、ねじりコイルバネを採用している。図４〜図６に示すように、このねじりコイルバネは、リンク２４ａの基端部を支持する略水平軸に外挿されるとともに、略水平軸の略径方向に延設された一端部がリンク２４ａの下面に当接し、略水平軸の軸方向に延設された他端部が角度調節手段２７に係合するように配設される。

角度調節手段２７は、付勢手段２６により静止される平行リンク２４の前記所定角度を調節するように構成されており、本例では、図４〜図６に示すように、次のように構成されている。回動体２３には、リンク２４ａの基端部を支持する略水平軸３１が、その軸方向にスライド可能に支持されている。略水平軸３１の一端部に、スプライン軸３１ａを延設するとともに、該スプライン軸３１ａが噛合するスプライン穴２３ａを回動体２３に設けている。略水平軸３１の他端部には、スプライン軸３１ａがスプライン穴２３ａに噛合するように付勢する付勢手段としてのスプリング３２が設けられている。また、スプライン軸３１ａの先端には、角度調節ノブ３３が固定されている。角度調節ノブ３３には、略水平軸３１の軸方向と平行に延びる穴３３ａが設けられており、該穴３３ａには、付勢手段２６としてのねじりコイルバネの前記他端部が該軸方向へスライド可能に挿入されている。

角度調節手段２７により角度を調節するには、まず、スプリング３２の付勢力に反して角度調節ノブ３３を引っぱり、図６（ｂ）に示すように、スプライン穴２３ａからスプライン軸３１ａを離脱させる。その状態のまま、平行リンク２４が所要角度になるように、角度調節ノブ３３を回転させる。次いで、角度調節ノブ３３を離し、図６（ａ）に示すように、スプライン穴２３ａにスプライン軸３１ａを噛合させ、両者が相対回転しないようにすると、調節操作が完了する。

上肢支持体２８は、略垂直に延びる支持棒３５と、該支持棒３５の上端部に取り付けられた上肢受け３６とにより構成されており、支持棒３５の下端部が昇降体２５に着脱可能に取り付けられるようになっている。支持棒３５は、図３に示すように、入れ子状に構成された内筒３５ａ及び外筒３５ｂにより、伸縮可能になっているとともに、内筒３５ａ及び外筒３５ｂの伸縮状態を固定する固定手段３７を備えている。本例の固定手段３７は、内筒３５ａにその軸方向に間隔をおいて設けられた穴３７ａと、外筒３５ｂに設けられた固定ネジ３７ｂとを備えており、固定ネジ３７ｂの先端部をいずれかの穴３７ａに嵌入させることにより、内筒３５ａ及び外筒３５ｂの伸縮状態を固定するようになっている。この構成により、昇降体２５に対する上肢の支持高さを調節可能になっている。上肢受け３６は、断面円弧状の樋状に形成されており、内周面には、クッション材３８が配設されている。

上肢支持体２８は、作業者Ｗの上肢に固定するための上肢固定ベルト２９を備えている。本例の上肢固定ベルト２９は、上肢に対し、面ファスナー３９で着脱可能に構成されている。なお、作業者が、より拘束されない状態での作業を望む場合は、上肢固定ベルト２９を外したまま、上肢補助装置１を使用することもできる。

以上のように構成された本例の上肢補助装置１によれば、上肢支持部３は、上肢受け３６以外は、作業者Ｗの身体の表面から離れた位置にあり、しかも、腰部固定部２は、作業者Ｗの腰部に固定されるので、作業者Ｗの動作の自由度を損なうことなく上肢を支持することができる。同じ理由で、上肢支持部３における調節可能な部分を目視し易く、調節がし易いので、操作性が良い。
また、略垂直軸２２が作業者Ｗの肩関節の略下方に配設されるように構成されているので、肩関節を中心とする上肢の略水平方向への回動にスムーズに追随することができる。
さらに、電源が不要なので、装置を軽量化でき、電源を準備する手間が不要で、連続使用時間に制限がない。

また、平行リンク２４は、一対のリンク２４ａ，２４ｂの基端部が、作業者Ｗの肩関節の略下方に配設されているので、肩関節を中心とする上肢の略垂直方向への回動にスムーズに追随することができる。

また、付勢手段２６は、回動体２３に対して平行リンク２４を所定角度で静止させるとともに、平行リンク２４の先端部に掛かる下方への荷重に対して、前記所定角度に復帰させるように付勢するので、作業者Ｗの上肢を所要高さに支持するとともに、その所要高さより低い高さへの動作を許容することができる。

また、前記所定角度を調節するための角度調節手段２７を備えるので、作業者Ｗの上肢の支持高さを適宜調節することができる。また、休憩時等の一時的な不使用時に、昇降体２５及び上肢支持体２８が最下位になるように調節することもできる。

また、基体２１は、腰部固定部２に対する略垂直軸２２の位置が調節可能に構成されているので、作業者Ｗの体格に応じて略垂直軸２２の位置を適宜調節することができる。

また、上肢支持体２８は、昇降体２５に対する上肢の支持高さを調節可能に構成されているので、作業者Ｗの体格、作業内容等に応じて、上肢の支持高さを適宜調節できる。

また、上肢支持体２８は、作業者Ｗの上肢に固定するための上肢固定ベルト２９を備えているので、上肢の動きに上肢支持体２８を確実に追随させることができる。

また、腰部固定部２は、腰部の略全体に当接するように形成された腰当てパネル１１と、該腰当てパネル１１を腰部に固定するための腰部固定ベルト１２とを備えており、該腰当てパネル１１に上肢支持部３が支持されているので、腰部固定ベルト１２だけで装置を作業者Ｗの身体に装着することができるので、装置の着脱を容易に行うことができる。

また、腰部固定部２は、腰当てパネル１１の前記腰部への当接面側に、前記腰部に対する滑り止め手段１４ａが配設されているので、上肢支持部３に対し、下方向へ上肢の荷重がかかっても、腰部からずれ落ちずに、上肢を支持することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）腰部固定部の形態を適宜変更すること。例えば、腰部固定部を、２本以上のベルトで作業者の腰部に固定するように構成することが挙げられる。
（２）腰部固定部２に対する略垂直軸２２の左右方向への位置の調節に加え、又は同調節に代えて、前後方向への位置の調節を可能に構成すること。

１ 上肢補助装置
２ 腰部固定部
３ 上肢支持部
１１ 腰当てパネル
１１ａ 取付部
１２ 腰部固定ベルト
１２ａ バックル
１４ クッション
１４ａ 滑り止め手段
１５ ウエストサポータ
１６ ノブ付きボルト
２１ 基体
２１ａ 長穴
２２ 略垂直軸
２３ 回動体
２３ａ スプライン穴
２４ 平行リンク
２４ａ リンク
２４ｂ リンク
２５ 昇降体
２５ａ 取付穴
２６ 付勢手段
２７ 角度調節手段
２８ 上肢支持体
２９ 上肢固定ベルト
３１ 略水平軸
３１ａ スプライン軸
３２ スプリング
３３ 角度調節ノブ
３３ａ 穴
３５ 支持棒
３５ａ 内筒
３５ｂ 外筒
３６ 上肢受け
３７ 固定手段
３７ａ 穴
３７ｂ 固定ネジ
３８ クッション材
３９ 面ファスナー
Ｗ 作業者

Claims (9)

1. 作業者の腰部に固定される腰部固定部と、該腰部固定部に設けられ、作業者の上肢を支持する上肢支持部とを備えており、
   前記上肢支持部は、前記腰部固定部に設けられた基体と、
   該基体に設けられ、作業者の肩関節の略下方に配設されるように構成されている略垂直軸と、
   該略垂直軸廻りに回動可能に支持された回動体と、
   両端部が略水平軸廻りに回動可能に支持される一対のリンクにより構成され、該一対のリンクの基端部が前記回動体に取り付けられている平行リンクと、
   前記一対のリンクの先端部に取り付けられることにより、前記回動体に対して昇降自在に設けられた昇降体と、
   前記平行リンクを介して、前記昇降体を上方へ付勢するように構成された付勢手段と、
   該昇降体に設けられ、作業者の上肢を支持する上肢支持体と
   を備えている上肢補助装置。
2. 前記平行リンクは、前記一対のリンクの前記基端部が、前記作業者の肩関節の略下方に配設されている請求項１記載の上肢補助装置。
3. 前記付勢手段は、前記回動体に対して前記平行リンクを所定角度で静止させるとともに、前記平行リンクの先端部に掛かる下方への荷重に対して、前記所定角度に復帰させるように付勢する請求項１又は２に記載の上肢補助装置。
4. 前記所定角度を調節するための角度調節手段を備える請求項３記載の上肢補助装置。
5. 前記基体は、前記腰部固定部に対する前記略垂直軸の位置が調節可能に構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の上肢補助装置。
6. 前記上肢支持体は、前記昇降体に対する上肢の支持高さを調節可能に構成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の上肢補助装置。
7. 前記上肢支持体は、作業者の上肢に固定するための上肢固定ベルトを備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載の上肢補助装置。
8. 前記腰部固定部は、腰部の略全体に当接するように形成された腰当てパネルと、該腰当てパネルを腰部に固定するための腰部固定ベルトとを備えており、該腰当てパネルに前記上肢支持部が支持されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の上肢補助装置。
9. 前記腰部固定部は、前記腰当てパネルの前記腰部への当接面側に、前記腰部に対する滑り止め手段が配設されている請求項８記載の上肢補助装置。

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