JP2016067699A - 姿勢保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アーム部の回転規制を解除する際に作業者に掛かる負担を抑えることのできる姿勢保持装置を提供する。【解決手段】本体部と、本体部に対して回転自在に取り付けられるアーム部１７と、アーム部１７に連結され、アーム部１７の回転軸線となる回転軸３２を中心として回転するウォームギア４６と、アーム部１７とウォームギア４６との間に介在し、ウォームギア４６に対するアーム部１７の相対回転方向を第１の回転方向に規制するワンウェイクラッチ３３と、本体部に対してウォームギア４６を回転させる駆動力をウォームギア４６に伝達するモーター４４であって、ウォームギア４６を回転させる方向が第１の回転方向とは反対方向となる第２の回転方向であるモーター４４と、モーター４４によるウォームギア４６の回転と停止とを切り替えるモーター制御部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、作業者の姿勢を保持する姿勢保持装置に関する。

従来から、この種の姿勢保持装置として、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。この装置では、作業者の腕部に取り付けられるアーム部が円板状の回転板とともに回転し、かつ、アーム部の先端が基板の上方および下方に変位するように構成されている。また、基板には、ソレノイドへの通電の有無に応じて回転板の径方向に進退するストッパーが設けられている。このストッパーは、ソレノイドが非通電状態にあるときには回転板の径方向内側に進入して回転板に形成された凸部に当接することによりアーム部の回転を規制する。そして、回転規制されたアーム部によって作業者の腕部の高さが保持される。その一方で、ストッパーは、ソレノイドが通電状態にあるときには回転板の径方向外側に退避して凸部から離間することによりアーム部に対する回転規制を解除する。

また、この装置では、アーム部を基板に締結するボルトが、回転板の周方向に長く延びる長孔に挿通されている。そのため、この長孔内でのボルトの挿通位置を変更すると、ストッパーが回転板の凸部に当接するときの回転板の回転角度が変化するため、この回転板と一体となって回転するアーム部の回転範囲を調整することが可能となる。

特開２０１４−１１３３１７号公報

ところで、上記文献に記載の装置では、回転板に形成された長孔の範囲内でしかボルトの挿通位置を変更することができないため、アーム部の回転範囲の調整量にも自ずと制約があり、アーム部を任意の位置で固定することができないという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーム部を任意の位置で固定することのできる姿勢保持装置を提供することにある。

上記課題を解決する姿勢保持装置は、本体部と、前記本体部に対して回転自在に取り付けられるアーム部と、前記アーム部に連結され、前記アーム部の回転軸線を中心として回転するギア部と、前記アーム部と前記ギア部との間に介在し、前記ギア部に対する前記アーム部の相対回転方向を第１の回転方向に規制するワンウェイクラッチと、前記本体部に対して前記ギア部を回転させる駆動力を前記ギア部に伝達する駆動部であって、前記ギア部を回転させる方向が前記第１の回転方向とは反対方向となる第２の回転方向である前記駆動部と、前記駆動部による前記ギア部の回転と停止とを切り替える制御部と、を備える。

この構成によれば、ギア部を回転させる駆動部の動作が停止しているとき、アーム部の回転方向は第１の回転方向のみに規制される。すなわち、第２の回転方向に沿ったアーム部の回転は、駆動部によるギア部の回転によって可能となるものの、駆動部によるギア部の回転が停止すると、第２の回転方向に沿ったアーム部の回転は規制される。また、駆動部の動作が開始されると、ギア部の第２の回転方向への回転も開始されて、アーム部の回転規制が解除される。そのため、アーム部の回転を規制する位置を調整し直すことが可能となる。すなわち、駆動部によるギア部の回転と停止とを切り替えることにより、アーム部を任意の位置で固定することができる。

上記姿勢保持装置は、前記本体部に対する前記アーム部の回転角度が所定の角度にあることを検知して検知信号を出力する検知部を更に備え、前記制御部は、前記検知部から検知信号が入力されたことを条件に、前記駆動部の動作を停止させることが好ましい。

この構成によれば、アーム部の回転操作に連動して、アーム部の回転規制が無い状態からアーム部の回転規制が有る状態へ切り替わる。そのため、アーム部の回転角度を簡易な操作を通じて所定の角度に保持することができる。

上記姿勢保持装置において、前記検知部及び該検知部の検知対象となる被検知部のうち、一方の部材は、前記アーム部の回転軸線を中心とした周方向における位置が前記本体部に対して固定され、他方の部材は、前記アーム部に連動して前記回転軸線を中心とした周方向に周回することが好ましい。
この構成によれば、アーム部の回転操作に連動して回転軸線を中心とした周方向における検知部及び被検知部の相対位置が変化する。そして、この相対位置の変化が検知部を通じて検知されることにより、アーム部の回転角度が所定の角度に達したか否かを検知することができる。

上記姿勢保持装置において、前記他方の部材は、前記アーム部に対して係合する係合状態と、前記アーム部に対して係合しない非係合状態との間で切替可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、検知部及び被検知部のうちの何れかを、アーム部に対する係合状態を解除した状態で回転軸線を中心とした周方向に周回させることにより、アーム部の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部の回転角度を調整することができる。

上記姿勢保持装置において、前記他方の部材は、前記姿勢保持装置の外装の外側から操作可能な操作部を有することが好ましい。
この構成によれば、姿勢保持装置を分解等することなく、アーム部の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部の回転角度を簡易に調整することができる。

上記姿勢保持装置において、前記操作部は、前記アーム部の回転径方向において前記回転軸線よりも前記アーム部の先端側に位置することが好ましい。
この構成によれば、作業者が姿勢保持装置を装着したときに、アーム部の先端側に支持された作業者の肘部の近傍に操作部が配置される。そのため、作業者が姿勢保持装置を装着した状態で操作部を操作しやすくなることから、アーム部の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部の回転角度を円滑に調整することができる。

本発明によれば、アーム部を任意の位置で固定することができる。

姿勢保持装置の一実施の形態の全体構成を示す斜視図。 同実施の形態の姿勢保持装置における保持機構の分解斜視図。 同実施の形態の姿勢保持装置における保持機構の分解斜視図。 （ａ）は、設定子が回転プレートに対して係合状態にあるときの保持機構の一部の構成を示す斜視図、（ｂ）は、設定子が回転プレートに対して非係合状態にあるときの保持機構の一部の構成を示す斜視図。 保持機構の側面図。 モーターの駆動が停止しているときのアーム部の回転操作方向を示す側面図。 モーターが駆動しているときのアーム部の回転操作方向を示す側面図。 保持機構の動作図であって、（ａ）は、アーム部が上方に持ち上げられた状態を示し、（ｂ）は、図８（ａ）に示す状態からアーム部の下方への回転が規制された状態を示し、（ｃ）は、図８（ｂ）に示す状態から設定子が上方に回転操作された状態を示し、（ｄ）は、図８（ｃ）に示す状態からアーム部の下方への回転が規制された状態を示し、（ｅ）は、図８（ｂ）に示す状態から設定子が下方に回転操作された状態を示し、（ｆ）は、図８（ｅ）に示す状態からアーム部の下方への回転が規制された状態を示す。

以下、姿勢保持装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、姿勢保持装置は、下側本体部１１と、下側本体部１１に対して縦フレーム（図示略）を介して上下に連結された上側本体部１２とを備えている。下側本体部１１は、作業者の腰部に対して着脱自在に装着されるベルト１３を有している。また、下側本体部１１は、作業者の背部及び肩部に対して後方から掛装される掛装シート１４を有している。また、掛装シート１４の前面側には、使用者の背部と掛装シート１４との間に介在するパッド１５が固定されている。また、上側本体部１２の両端には左右一対の保持機構１６が連結されるとともに、これら一対の保持機構１６にはアーム部１７が回転可能に保持されている。アーム部１７は、作業者の肘部から肩部にかかる上腕部の一部を下方から支持している。

次に、保持機構１６の構成について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、左右一対の保持機構１６は共通の構成を有していることから、以下の説明では左側の保持機構１６を例に挙げて説明する。

図２及び図３に示すように、保持機構１６は、上カバー２１及び下カバー２２が開口端同士を重ね合わせた状態で固定ボルト２３によって締結されることにより、中空状の外装カバー２４が構成されている。

上カバー２１の前端部には、略半円弧状に湾曲した鍔部２５が形成されている。この鍔部２５は、上カバー２１の外側面に回転可能に取り付けられた開閉カバー２１Ａによって外側から覆われている。また、下カバー２２には円形状の開口部２６が形成されており、この開口部２６を外装カバー２４の外側から閉塞するように回転子２７が設けられている。回転子２７は、開口部２６を閉塞する円板状の底板部２７Ａと、底板部２７Ａから開口部２６を通じて外装カバー２４の内側に挿入される円筒状の筒部２７Ｂ（図２）とを有している。筒部２７Ｂの内側には軸受け部２８が固定されている。

回転子２７の底板部２７Ａの外側面には、アーム部１７の回転中心となる基部１７Ａが重ね合わされている。また、外装カバー２４の内側には、円板状の回転プレート２９が回転子２７に対して互いの径中心を重ね合わせた状態で収容されている。回転プレート２９における回転子２７とは反対の裏面側には、回転プレート２９の外周に沿う環状ギア部３０（図２）が形成されている。そして、回転プレート２９、回転子２７、及びアーム部１７の基部１７Ａが重ね合わされた状態で、固定ボルト３１が外装カバー２４の内側から外側に貫通することにより、回転プレート２９が回転子２７及びアーム部１７に対して固定されている。

また、回転プレート２９と回転子２７との間に締結された軸受け部２８には、回転プレート２９側から回転軸３２の第１端部が挿入されている。なお、回転軸３２の第１端部と軸受け部２８との間にはワンウェイクラッチ３３が介設されており、このワンウェイクラッチ３３が回転軸３２に対する回転子２７の相対回転方向を一方向のみに規制している。

回転軸３２の外周側には、設定子３４が配置されている。設定子３４は、回転軸３２が挿通される円形状の掛止孔３５を有する環状部３６と、環状部３６から外側に向けて直線状に延出される延出部３７とを有している。
延出部３７における回転プレート２９との対向面には、回転プレート２９の環状ギア部３０に沿って円弧状に延びる第１凸部３８が突設されている。また、第１凸部３８の先端面には環状ギア部３０に対して回転軸３２を中心とした周方向に噛み合う噛合爪３９（図３）が形成されている。

また、延出部３７における第１凸部３８よりも先端側には、回転軸３２を中心とした周方向に沿って円弧状に延びる第２凸部４０が突設されている。下カバー２２には、回転検知基板４２が固定ボルト４１によって固定されている。第２凸部４０と回転軸３２との間の距離は、回転検知基板４２と回転軸３２との間の距離と等しい。また、第２凸部４０の先端面にはマグネット４３（図３）が埋設されている。
そして、回転検知基板４２に搭載された磁気センサが回転軸３２の軸線方向においてマグネット４３に対して対向する位置に配置されると、モーター４４に内蔵されたモーター制御部４５（図６）に検知信号が入力されてモーター４４の回転が停止される。なお、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３から外れた位置に配置されている間は、モーター制御部４５を通じてモーター４４の回転が維持される。

なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、掛止孔３５は回転軸３２よりも一回り大きく形成されており、掛止孔３５と回転軸３２との間には隙間が確保されている。そのため、設定子３４は、この隙間の分だけ回転軸３２に対して軸線方向と交差する方向に位置をずらすことが可能となっている。

そして、図４（ａ）に示すように、設定子３４は、掛止孔３５における延出部３７側の孔縁を回転軸３２に接近させた状態では、第１凸部３８に形成された噛合爪３９が回転プレート２９の環状ギア部３０に対して噛み合うことによりアーム部１７に対して係合し、アーム部１７と連動して回転するようになる。

また、図４（ｂ）に示すように、設定子３４は、掛止孔３５における延出部３７とは反対側の孔縁を回転軸３２に接近させた状態では、第１凸部３８に形成された噛合爪３９が回転プレート２９の環状ギア部３０から外れてアーム部１７に対する係合が解除されることにより、アーム部１７とは連動して回転しなくなる。そのため、図５に示すように、設定子３４は、開閉カバー２１Ａが開いた状態で上カバー２１の鍔部２５と下カバー２２との間の隙間を通じて外装カバー２４の外側に露出した延出部３７の先端部３７Ａ（操作部）をスライド操作することにより、回転軸３２を中心とした周方向に回転操作することが可能となる。なお、設定子３４の延出部３７の先端部３７Ａは、アーム部１７の回転径方向において回転軸３２よりもアーム部１７の先端側に位置しており、アーム部１７の可動角度範囲と、設定子３４の延出部３７の先端部３７Ａの可動角度範囲は重なっている。

図６に示すように、回転軸３２の第２端部はウォームギア４６に対して嵌合されている。そして、本実施の形態では、回転軸３２及びウォームギア４６により、アーム部１７の回転軸線を中心として回転するギア部が構成されている。また、ウォームギア４６の外周に形成されたギア歯４６Ａには、モーター４４の出力軸４７の先端に形成されたギア歯４７Ａが噛合している。そして、モーター４４の駆動が停止した状態では、ウォームギア４６の回転も停止しており、回転軸３２の回転も停止している。そのため、アーム部１７は、回転軸３２を中心として回転する方向であって、アーム部１７の先端を上げる方向である第１の回転方向Ｒ１には回転可能であるものの、アーム部１７の先端を下げる方向である第２の回転方向Ｒ２には回転不能となる。

その一方で、図７に示すように、モーター４４の駆動に伴って出力軸４７が回転すると、その回転駆動力がウォームギア４６に伝達されてウォームギア４６が第２の回転方向Ｒ２に回転し、ウォームギア４６の回転に伴って回転軸３２も第２の回転方向Ｒ２に回転する。そのため、アーム部１７は、回転軸３２を中心として回転する方向であって、アーム部１７の先端を上げる方向である第１の回転方向Ｒ１に回転可能であるだけでなく、アーム部１７の先端を下げる方向である第２の回転方向Ｒ２にも回転可能となる。

次に、本実施の形態の姿勢保持装置の動作について図面を参照して説明する。
図８（ａ）に示すように、アーム部１７が上方に持ち上げられた状態では、設定子３４の延出部３７が回転軸３２を中心とした周方向において回転検知基板４２から外れた位置に配置されている。そのため、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３から外れた位置に配置されることとなり、モーター４４は回転駆動される。そして、アーム部１７は、回転軸３２を中心として上方及び下方の何れにも回転可能となる。

また、図８（ｂ）に示すように、アーム部１７に対する下方からの支持を解除すると、アーム部１７はウォームギア４６と共に回転する回転軸３２の回転速度と等しい速度で下方に回転する。そして、アーム部１７の回転角度が所定の角度Ａ１に達すると、設定子３４の延出部３７が回転軸３２を中心とした周方向において回転検知基板４２に重なる位置に配置される。そして、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３に対向するようになる。すると、モーター４４の駆動が停止されて、アーム部１７は回転軸３２を中心として下方には回転不能となることから、アーム部１７の回転角度が所定の角度Ａ１に保持される。

ここで、外装カバー２４の外側に露出した設定子３４の延出部３７の先端部３７Ａを上方に引き上げた状態で外側に引っ張ると、第１凸部３８に形成された噛合爪３９が回転プレート２９の環状ギア部３０から外れるため、設定子３４の回転操作が可能となる。

そして、図８（ｃ）に示すように、設定子３４を上方に回転操作すると、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３から外れた位置に配置されることとなり、モーター４４は駆動される。そのため、アーム部１７は、回転軸３２を中心として上方及び下方の何れにも回転可能となる。

そして、図８（ｄ）に示すように、アーム部１７を所定の角度Ａ２まで下方に回転させると、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３に対向するようになる。すると、モーター４４の駆動が停止されて、アーム部１７は回転軸３２を中心として下方には回転不能となることから、アーム部１７の回転角度が所定の角度Ａ２に保持される。このとき、所定の角度Ａ２は、図８（ｂ）に示す状態における所定の角度Ａ１よりも小さくなる。

また、図８（ｅ）に示すように、設定子３４を下方に回転操作すると、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３から外れた位置に配置されることとなり、モーター４４は駆動される。そのため、アーム部１７は、回転軸３２を中心として上方及び下方の何れにも回転可能となる。

そして、図８（ｆ）に示すように、アーム部１７を所定の角度Ａ３まで上方に回転させると、回転検知基板４２に搭載された磁気センサがマグネット４３に対向するようになる。すると、モーター４４の駆動が停止されて、アーム部１７は回転軸３２を中心として下方には回転不能となることから、アーム部１７の回転角度が所定の角度Ａ３に保持される。このとき、所定の角度Ａ３は、図８（ｂ）に示す状態における所定の角度Ａ１よりも大きくなる。

したがって、上記実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）モーター４４の駆動を停止させたときには、回転軸３２の回転が停止してアーム部１７の回転方向が上方のみに規制される。すなわち、アーム部１７の回転角度が変更操作されるものの、その変更操作が一旦解除されるとそのときの回転角度を保持しつつ回転規制される。また、モーター４４の駆動が開始されると、回転軸３２の回転も開始されて、アーム部１７の回転規制が解除される。そのため、アーム部１７の回転を規制する位置を調整し直すことが可能となる。すなわち、モーター４４による回転軸３２の回転と停止とを切り替えることにより、アーム部１７を任意の位置で固定することができる。

（２）アーム部１７の回転操作に連動してアーム部１７の回転規制の有無が切り替わる。そのため、アーム部１７の回転角度を簡易な操作を通じて所定の角度に保持することができる。

（３）アーム部１７の回転操作に連動して回転軸３２を中心とした周方向における回転検知基板４２及び設定子３４の相対位置が変化する。そして、この相対位置の変化が回転検知基板４２を通じて検知されることにより、アーム部１７の回転角度が所定の角度に達したか否かを簡易な構成で検知することができる。

（４）設定子３４を、アーム部１７に対する係合状態を解除した状態で回転軸３２を中心とした周方向に周回させることにより、アーム部１７の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部１７の回転角度を調整することができる。

（５）設定子３４の延出部３７の先端部３７Ａは、外装カバー２４の外側から操作可能となっている。そのため、姿勢保持装置を分解等することなく、アーム部１７の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部１７の回転角度を簡易に調整することができる。

（６）設定子３４の延出部３７の先端部３７Ａは、アーム部１７の回転径方向において回転軸３２よりもアーム部１７の先端側に位置している。そのため、作業者が姿勢保持装置を装着したときに、アーム部１７の先端側に支持された作業者の肘部の近傍に先端部３７Ａが配置される。そのため、作業者が姿勢保持装置を装着した状態で先端部３７Ａを操作しやすくなることから、アーム部１７の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部１７の回転角度を円滑に調整することができる。

（７）アーム部１７の回転規制が解除されると、アーム部１７が回転軸３２の回転速度と等速度で下方に回転可能となる。すなわち、アーム部１７の回転規制が解除されたとしても、アーム部１７はワンウェイクラッチ３３を介して回転軸３２に支持されつつ下方に回転可能となり、回転軸３２の回転速度を上回る速度で下方に回転可能となることはない。そのため、アーム部１７の回転規制を解除したとしても、作業者に対して瞬発的に過大な負担が掛かることを抑えることができる。

なお、上記実施の形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記実施の形態において、設定子３４の延出部３７が先端部３７Ａも含めて外装カバー２４の内側に収まる構成であってもよい。このような構成にあっても、外装カバー２４を分解等すれば、設定子３４を回転操作することが可能となる。

・上記実施の形態において、アーム部１７の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部１７の回転角度を調整しないのであれば、設定子３４が回転プレート２９に対して常時係合する構成であってもよい。

・上記実施の形態において、設定子３４が外装カバー２４に対して固定して配置される一方で、回転検知基板４２がアーム部１７と連動して回転軸３２を中心として回転する構成であってもよい。

・上記実施の形態において、アーム部１７の回転角度を検知するロータリーエンコーダを回転軸３２等に設けてもよい。このような構成にあっては、アーム部１７の回転角度が所定の値に達したときに、ロータリーエンコーダーからモーター制御部４５に検知信号を入力することによりモーター４４の駆動を停止させてもよい。

・上記実施の形態において、モーター４４によるウォームギア４６の回転と停止を手動で切替操作する構成であってもよい。
・上記実施の形態において、ワンウェイクラッチ３３は、回転軸３２とウォームギア４６との間に介設される構成であってもよい。また、ワンウェイクラッチ３３は、軸受け部２８と回転子２７の筒部２７Ｂとの間に介設される構成であってもよい。また、ワンウェイクラッチ３３は、回転子２７とアーム部１７の基部１７Ａとの間に介設される構成であってもよい。

・上記実施の形態において、回転軸３２がウォームギア４６又は回転子２７と一体形成される構成であってもよい。

１１…下側本体部、１２…上側本体部、１７…アーム部、３２…ギア部を構成する回転軸、３３…ワンウェイクラッチ、３７…被検知部としての設定子、３７Ａ…操作部としての先端部、４２…検知部としての回転検知基板、４４…駆動部としてのモーター、４５…制御部としてのモーター制御部、４６…ギア部を構成するウォームギア、Ａ１〜Ａ３…所定の角度、Ｒ１…第１の回転方向、Ｒ２…第２の回転方向。

Claims (6)

1. 本体部と、
   前記本体部に対して回転自在に取り付けられるアーム部と、
   前記アーム部に連結され、前記アーム部の回転軸線を中心として回転するギア部と、
   前記アーム部と前記ギア部との間に介在し、前記ギア部に対する前記アーム部の相対回転方向を第１の回転方向に規制するワンウェイクラッチと、
   前記本体部に対して前記ギア部を回転させる駆動力を前記ギア部に伝達する駆動部であって、前記ギア部を回転させる方向が前記第１の回転方向とは反対方向となる第２の回転方向である前記駆動部と、
   前記駆動部による前記ギア部の回転と停止とを切り替える制御部と、
   を備える姿勢保持装置。
2. 前記本体部に対する前記アーム部の回転角度が所定の角度にあることを検知して検知信号を出力する検知部を更に備え、
   前記制御部は、前記検知部から検知信号が入力されたことを条件に、前記駆動部の動作を停止させる
   請求項１に記載の姿勢保持装置。
3. 前記検知部及び該検知部の検知対象となる被検知部のうち、一方の部材は、前記アーム部の回転軸線を中心とした周方向における位置が前記本体部に対して固定され、他方の部材は、前記アーム部に連動して前記回転軸線を中心とした周方向に周回する
   請求項２に記載の姿勢保持装置。
4. 前記他方の部材は、前記アーム部に対して係合する係合状態と、前記アーム部に対して係合しない非係合状態との間で切替可能に構成されている
   請求項３に記載の姿勢保持装置。
5. 前記他方の部材は、前記姿勢保持装置の外装の外側から操作可能な操作部を有する
   請求項４に記載の姿勢保持装置。
6. 前記操作部は、前記アーム部の回転径方向において前記回転軸線よりも前記アーム部の先端側に位置する
   請求項５に記載の姿勢保持装置。

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