JP2018159465A - リニアガイド装置及び動作補助装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】リニアガイド機構及びボールジョイントを組み合わせたリニアガイド装置の可動ブロックに作用する回転モーメントを低減してリニアガイド装置の破損を抑制可能な動作補助装置の制御装置及び動作補助装置を提供する。
【解決手段】リニアガイド装置は、両側部にガイド溝を有するガイドレール39と、ガイド溝内に転送自在に配置された複数の転送ボール43,44と、複数の転送ボールを介してガイドレール上を往復運動自在に組み付けられた可動ブロック45と、を備え、可動ブロックは略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、ガイドレールの少なくとも一部がボール部の略球状の外形の内部に位置する。
【選択図】図5
【解決手段】リニアガイド装置は、両側部にガイド溝を有するガイドレール39と、ガイド溝内に転送自在に配置された複数の転送ボール43,44と、複数の転送ボールを介してガイドレール上を往復運動自在に組み付けられた可動ブロック45と、を備え、可動ブロックは略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、ガイドレールの少なくとも一部がボール部の略球状の外形の内部に位置する。
【選択図】図5
Description
本発明は、ガイドレールに沿って可動ブロックをリニアにスライドさせるリニアガイド装置及び動作補助装置に関する。
種々の装置において、ガイドレールに複数の転送ボールを介して可動ブロックを組み付け、可動ブロックをガイドレールに沿って往復運動自在に構成したリニアガイド装置が利用されている。このようなリニアガイド装置として、可動ブロックが取り付けられる移動体に対して併進と回転の自由度をともに持たせるために、リニアガイド機構とボールジョイントとを組み合わせた装置がある。ガイドレールに組み付けられた可動ブロック上にボールジョイントが設けられると、高さ方向にスペースが必要になる。
これに対して特許文献1には、ガイドレールを挟むようにして配置された一対の可動ブロックを含み、一対の可動ブロックを移動体に固定することにより移動体をガイドレールに沿って往復運動させるリニアガイド装置が開示されている。特許文献1に記載されたリニアガイド装置によれば、ガイドレールの上面側から可動ブロックが省略される分、仮にボールジョイントを設けた場合であっても高さ方向に要するスペースが低減されると考えられる。
しかしながら、特許文献1に記載のリニアガイド装置を含む従来のリニアガイド装置では、ボールジョイントが可動ブロック上に設けられると、ボール部と可動ブロックとの距離が大きく離れることが考えられる。この場合、ボールジョイントからガイドレールに対して垂直方向(高さ方向)以外の成分を含む力が作用したときに、可動ブロックに対して回転モーメントが発生する。このため、可動ブロックに作用する回転モーメントが許容範囲を超えると、可動ブロックがガイドレールから外れる等の破損を生じるおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、リニアガイド機構及びボールジョイントを組み合わせたリニアガイド装置の可動ブロックに作用する回転モーメントを低減してリニアガイド装置の破損を抑制可能な、新規かつ改良された動作補助装置の制御装置及び動作補助装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、両側部にガイド溝を有するガイドレールと、ガイド溝内に転送自在に配置された複数の転送ボールと、複数の転送ボールを介してガイドレール上を往復運動自在に組み付けられた可動ブロックと、を備え、可動ブロックは略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、ガイドレールの少なくとも一部がボール部の略球状の外形の内部に位置する、リニアガイド装置が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ユーザの所定の関節の回転軸上に配置される関節部と、関節部を中心に回動自在に支持されたアーム部材と、アーム部材の回転トルクを生成するアクチュエータと、アーム部材をユーザの人体の所定の部位に取り付けるための装着部材と、アーム部材及び装着部材を所定の方向に沿ってスライド可能に連結するリニアガイド装置と、を備えた動作補助装置において、リニアガイド装置は、装着部材に固定され両側部にガイド溝を有するガイドレールと、ガイド溝内に転送自在に配置された複数の転送ボールと、アーム部材に固定され転送ボールを介してガイドレール上を往復運動自在に組み付けられた可動ブロックと、を備え、可動ブロックは略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、ガイドレールの少なくとも一部がボール部の略球状の外形の内部に位置する、動作補助装置が提供される。
以上説明したように本発明によれば、リニアガイド機構及びボールジョイントを組み合わせたリニアガイド装置の可動ブロックに作用する回転モーメントを低減してリニアガイド装置の破損を抑制することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<1.動作補助装置の構成例>
まず、図1〜図2を参照して、本実施形態に係る動作補助装置1の構成例について説明する。図1は、動作補助装置1の構成例を示す正面図であり、図2は、動作補助装置1の構成例を示す側面図である。
まず、図1〜図2を参照して、本実施形態に係る動作補助装置1の構成例について説明する。図1は、動作補助装置1の構成例を示す正面図であり、図2は、動作補助装置1の構成例を示す側面図である。
本実施形態に係る動作補助装置1は、人体の股関節の左右の側方に配置された第1の関節部(能動関節部)30を有し、左右の下肢の前後運動の補助力を付与することで歩行動作又は階段昇降動作等を補助する装置として構成されている。動作補助装置1は、いわゆる外骨格ロボットとも呼ばれる。動作補助装置1は、装着具10と、アクチュエータ20と、制御ユニット22とを備える。本実施形態に係る動作補助装置1において、装着具10は、腰部フレーム31と、腰部固定ベルト13と、アーム部33と、基材41と、大腿部固定ベルト37と、リニアガイド装置100とを備える。
装着具10のうち、腰部フレーム31及びアーム部33は、例えばアルミニウム等の軽金属又は樹脂材料により形成され、所定程度の剛性を有する。したがって、腰部フレーム31及びアーム部33は、変形しにくくなっている。一方、腰部固定ベルト13及び大腿部固定ベルト37は、ユーザHの体格によって締め付け具合が変えられるように、織物、編物又は可撓性樹脂等により形成されて変形可能になっている。
腰部フレーム31は、ユーザHの人体の腰部に配置され、腰部固定ベルト13により固定される。腰部固定ベルト13は、例えばバックル又は面ファスナー等の図示しない連結具を有し、連結具を連結することにより腰部固定ベルト13が巻き付けられて腰部フレーム31が腰部に固定される。腰部フレーム31の下方側は、腰部の側方に位置する部位へと延びている。
腰部フレーム31のうち、人体の側部に位置する部分には第1の関節部30及び第2の関節部90を介してアーム部33が接続されている。このうち第1の関節部30は、アクチュエータ20により回転駆動される能動関節である。第1の関節部30は、ユーザHの人体の股関節の側方に位置するように配置され、人体の股関節の曲げ伸ばし動作に対応して腰部フレーム31と第2の関節部90を含むアーム部材33とを相対回転可能に連結する。つまり、第1の関節部30は、腰部フレーム31及びアーム部材33を人体の前後方向に沿って相対的に回動可能にする。
第2の関節部90は、ユーザHの動作に合わせて回転する受動関節である。第2の関節部90は、人体の股関節の内転動作及び外転動作に対応して腰部フレーム31及びアーム部材33を相対回転可能に連結する。つまり、第2の関節部90は、腰部フレーム31及びアーム部材33を人体の側方へと相対的に回動可能にする。なお、第2の関節部90は省略されていてもよいが、動作補助装置1が第1の関節部30と併せて第2の関節部90を有することにより、人体の股関節の動きに対応して動作する動作補助装置1の自由度が高められる。
アーム部33は、第1の関節部30からユーザHの大腿部に沿って下方に延びる。アーム部33の下方側には、リニアガイド装置100を介して基材41が接続されている。リニアガイド装置100は、アーム部33と基材41とを人体の大腿部の長さ方向へ相対的にスライド自在に連結する。基材41は、大腿部の前面側に配置され、大腿部固定ベルト37により固定される。基材41は、樹脂やアルミニウム等により構成されて所定の剛性を有し、リニアガイド装置100を安定的に支持する機能を有する。大腿部固定ベルト15は、バックル又は面ファスナー等の図示しない連結具を有し、連結具を連結することにより大腿部固定ベルト15が巻き付けられて基材41が大腿部に固定される。
また、動作補助装置1は、筋電位信号等のユーザの生体信号を検出する図示しない生体信号センサを備える。生体信号センサは、人体の大腿部の皮膚に直接装着される接触式のセンサであってもよく、あるいは、衣服等を介して大腿部の表面に設置される非接触式のセンサであってもよい。生体信号センサは、動作補助装置1が補助する筋力に対応する運動単位(筋肉)の位置に合わせて設置される。本実施形態に係る動作補助装置1は、ユーザHの左右の下肢の前後運動を補助する装置であり、生体信号センサの表面電極(検出電極)は、例えばユーザHの左右の大腿四頭筋の筋電位を検出可能な位置に配置される。
腰部フレーム31の背中側にはケース5が備えられる。ケース5内にはアクチュエータ20及び制御ユニット22が収容されている。またケース5内には図示しないバッテリユニットが収容されている。制御ユニット22は、生体信号センサにより検出される筋電位信号等の生体信号の情報を取得して演算処理を行い、アクチュエータ20に供給する電流を制御する。制御ユニット22は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサ及び記憶素子等の電子部品を備えて構成され、生体信号センサ及びアクチュエータ20に対して電気的に接続される。制御ユニット22と、生体信号センサ又はアクチュエータ20とは、無線の通信手段によって接続されてもよい。
本実施形態に係る動作補助装置1において、アクチュエータ20は、第1の関節部30から離れた位置に設けられている。アクチュエータ20としては、例えばステッピングモータ又はブラシレスモータからなるロータリモータが用いられる。アクチュエータ20は、アクチュエータ20が出力する回転を減速する減速機を有していてもよい。アクチュエータ20は、回転式のロータリモータに限られず、リニアモータと回転機構とを組み合わせたアクチュエータであってもよい。アクチュエータ20が出力する回転トルクは、プーリ及び可撓性ケーブル等を含む動力伝達機構を介して第1の関節部30に伝達されて、第1の関節部30の回動駆動が制御される。これにより、第1の関節部30を中心にアーム部33が回動し、アーム部33が固定されたユーザHの大腿部の前後方向の動きが補助される。アクチュエータ20は、第1の関節部30内に設けられていてもよい。
かかる動作補助装置1では、ユーザHの動作意思に伴って生成される筋電位信号等の生体信号の情報が生体信号センサにより検出され、制御ユニット22が当該生体信号の情報に基づき第1の関節部30あるいはアクチュエータ20の要求トルクを算出する。また、制御ユニット22は、算出した要求トルクに基づいてアクチュエータ20の制御量(例えば供給電流)を決定し、アクチュエータ20の駆動を制御する。これにより、アクチュエータ20が回転駆動し、アーム部33が回転することによって、ユーザHの下肢の前後動作に対する補助力が生成される。
<2.リニアガイド装置の構成例>
次に、図3〜図5を参照して、リニアガイド装置100の構成の一例を説明する。図3は、アーム部33と基材41とをスライド自在に連結するリニアガイド装置100の斜視図である。図4は、リニアガイド装置100をガイドレール39の延在方向に沿って見た図であって、図3中の矢印X方向にリニアガイド装置100を見た図に相当する。図5は、リニアガイド装置100の断面図であって、ガイドレール39の延在方向に直交する断面を示している。
次に、図3〜図5を参照して、リニアガイド装置100の構成の一例を説明する。図3は、アーム部33と基材41とをスライド自在に連結するリニアガイド装置100の斜視図である。図4は、リニアガイド装置100をガイドレール39の延在方向に沿って見た図であって、図3中の矢印X方向にリニアガイド装置100を見た図に相当する。図5は、リニアガイド装置100の断面図であって、ガイドレール39の延在方向に直交する断面を示している。
なお、ガイドレール39の延在方向とはガイドレール39の長手方向であって可動ブロック45のスライド方向に相当する。また、本明細書において、基材41上に固定されたガイドレール39の基材41側を下側、基材41側とは反対側を上側といい、その上下の方向を高さ方向ともいう。また、ガイドレール39の延在方向及び高さ方向にそれぞれ直交する方向を幅方向ともいう。
リニアガイド装置100は、ガイドレール39と、複数の転送ボール43,44と、可動ブロック45と、ボールジョイント40とを備える。ガイドレール39は、幅方向の両側部にガイド溝39a,39bを有する。一方のガイド溝39aには複数の転送ボール43が転送自在に配置されて、他方のガイド溝39bには複数の転送ボール44が転送自在に配置されている。可動ブロック45は、複数の転送ボール43,44を介してガイドレール39上を往復運動自在に組み付けられている。ガイド溝39a,39bのガイドレール39の延在方向に直交する断面形状は、溝底部を頂部とする三角形状に形成され、転送ボール43,44はガイド溝39a,39bに対して2点で接触するようになっている。ガイド溝39a,39bの断面形状は三角形に限られるものではなく、例えばアーチ状であってもよく、矩形状であってもよい。
可動ブロック45は全体として略球状の外形を有し、下方を向く面にガイドレール39がスライド自在に配置されるスライド溝45cを有する。可動ブロック45は、スライド溝45cのうちガイドレール39のガイド溝39aに対向する内面にボール転送面45aを有し、ガイドレール39のガイド溝39bに対向する内面にボール転送面45bを有する。ボール転送面45a,45bのガイドレール39の延在方向に直交する断面形状は、アーチ状に形成され、転送ボール43,44はボール転送面45a,45bに対して2点で接触するようになっている。
複数の転送ボール43は、ガイドレール39のガイド溝39aと可動ブロック45のボール転送面45aとの間を転送する。また、複数の転送ボール44は、ガイドレール39のガイド溝39bと可動ブロック45のボール転送面45bとの間を転送する。可動ブロック45は、ボール転送面45a,45bを転送し終えた転送ボール43,44を循環させるための循環路48a,48bが形成されている。転送ボール43,44が循環路48a,48bを介して無限循環することで可動ブロック45はガイドレール39に沿って連続的に移動可能になっている。
本実施形態に係るリニアガイド装置100において、可動ブロック45は略球状の外形を有する。この略球状の外形の可動ブロック45は、ボールジョイント40のボール部46としての機能を有する。なお、可動ブロック45がボールジョイント40のボール部46を含むことには、可動ブロック45の全体がボール部46として機能する場合も含まれる。このボール部46としての可動ブロック45にはソケット部47が組付けられる。ソケット部47は、アーム部33の下端側に設けられている。例えばソケット部47は、アーム部33に設けられた開口34内に嵌め込まれて接合されることで固定されていてもよい。本実施形態に係る動作補助装置1においては、アーム部33の下端はユーザHの大腿部の長さ方向に対して交差する方向に延びている。つまりアーム部33の下端はガイドレール39の幅方向側からガイドレール39上に延びてリニアガイド装置100に連結されている。
ソケット部47は、例えば円柱状の外形を有し、略球状の外形の可動ブロック45の上方から組み付けられる。ソケット部47は、下方側に開口する略円柱状のボール挿入部47aを有する。ボール挿入部47aの開口側の端部の直径は可動ブロック45のボール部46の直径よりもやや小さくなっている。したがって、可動ブロック45がソケット部47のボール挿入部47a内に圧入されることにより、ソケット部47が可動ブロック45に組み付けられる。
また、円柱状の外形のソケット部47のうち、ガイドレール39の延在方向の両側に位置する部分には、ガイドレール39の高さ方向に後退した凹み部47bが設けられている。ソケット部47をガイドレール39の延在方向に沿って見たときに、凹み部47bは、ガイドレール39及び可動ブロック45のスライド溝45cを覆うように形成されており、ソケット部47が回動した場合にソケット部47とガイドレール39とが接触しないようになっている。これにより、ソケット部47とガイドレール39との接触によりソケット部47の可動範囲が制限されないようになっている。
可動ブロック45がボール挿入部47a内に圧入された状態で、可動ブロック45はボール挿入部47aの外周の壁面に線接触するとともに、ボール挿入部47aの底面(図の上面)に点接触する。これにより、ソケット部47は、可動ブロック45を中心に回動自在になっている。つまり、アーム部33は、ガイドレール39に沿って往復運動が自在になるとともに、基材41に対して回動自在になる。なお、ソケット部47の外形は円柱状に限られるものではなく他の形状であってもよい。ただし、ソケット部47の外形が円柱状であることにより、ソケット部47が回動する方向にかかわらずソケット部47の下端が基材41に接触するまでの回動範囲が均等になり、可動範囲が制限されにくくなる。
リニアガイド装置100のガイドレール39の一部は、ボールジョイント40のボール部46としての可動ブロック45における略球状の外形の内部に位置している。このため、ボールジョイント40にかかる負荷の作用点が、可動ブロック45及びガイドレール39に近い位置となっている。特に、本実施形態に係るリニアガイド装置100では、可動ブロック45における略球状の外形の中心Cの位置が、ガイドレール39の上面の位置よりも下方に位置し、ボールジョイント40にかかる負荷の作用点が、可動ブロック45及びガイドレール39により近接している。
<3.リニアガイド装置の作用>
次に、本実施形態に係るリニアガイド装置100の作用について説明する。
次に、本実施形態に係るリニアガイド装置100の作用について説明する。
図6は、参考例に係るリニアガイド装置130のガイドレール139の幅方向の断面図であって、ボールジョイント140から可動ブロック145に対してガイドレール139の高さ方向以外の成分を含む力が作用した状態を示す説明図である。
参考例に係るリニアガイド装置130は、ボールジョイント140を組み合わせたリニアガイド装置130であり、複数の転送ボール143,144を介してガイドレール139に組み付けられた可動ブロック145の上面に、略球状の外形のボール部146を含むジョイント部材142が固定されている。ボール部146にはソケット部147が上方から組み付けられ、ソケット部147はボール部146を中心に回動可能になっている。
参考例に係るリニアガイド装置130は、ボールジョイント140を組み合わせたリニアガイド装置130であり、複数の転送ボール143,144を介してガイドレール139に組み付けられた可動ブロック145の上面に、略球状の外形のボール部146を含むジョイント部材142が固定されている。ボール部146にはソケット部147が上方から組み付けられ、ソケット部147はボール部146を中心に回動可能になっている。
参考例に係るリニアガイド装置130において、ボール部146の略球状の外形の中心C’の位置がガイドレール39の上面の位置よりも上方に位置し、ガイドレール39はボール部146の略球状の外形の外側に位置している。このため、ボールジョイント140にかかる負荷の作用点が、本実施形態に係るリニアガイド装置100に比べて、可動ブロック145及びガイドレール139から離れた位置となっている。したがって、ボールジョイント140から可動ブロック145及びガイドレール139に対してガイドレール139の高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合には、可動ブロック145及びガイドレール139の幅方向の一方側に対して作用する力が他方側に対して作用する力よりも大きくなる。これにより、矢印Mで示した可動ブロック145に発生する回転モーメントが大きくなって、可動ブロック145がガイドレール139から外れたり、基材141が変形したりする等、リニアガイド装置130が破損するおそれがあった。
これに対して、図7は、本実施形態に係るリニアガイド装置100において、ボールジョイント40から可動ブロック45に対してガイドレール39の高さ方向以外の成分を含む力が作用した状態を示す説明図である。
本実施形態に係るリニアガイド装置100において、ガイドレール39の一部は、ボール部46としての可動ブロック45の略球状の外形の内部に位置し、ボールジョイント40にかかる負荷の作用点が、可動ブロック45及びガイドレール39に近い位置となっている。このため、ボールジョイント40から可動ブロック45及びガイドレール39に対してガイドレール39の高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合に、可動ブロック45及びガイドレール39の幅方向の全体に対して同方向の力が作用しやすくなる。これにより、可動ブロック45に発生する回転モーメントが低減され、可動ブロック45がガイドレール39から外れたり、基材41が変形したりする等、リニアガイド装置100が破損することを抑制することができる。また、本実施形態に係るリニアガイド装置100は、リニアガイド機構の可動ブロック45がボール部46を含む構成となっているために、ガイドレール39の高さ方向に要するスペースを低減することができる。
例えば上述した動作補助装置1において、アーム部33と基材41とを連結するリニアガイド装置100のガイドレール39は、ユーザHの大腿部の前面に配置され、ガイドレール39の高さ方向がユーザHの前後方向に略一致するようになっている。このため、腰部フレーム31とアーム部33とを回動自在に連結する第1の関節部30がユーザHの股関節の側方に正確に位置している場合には、アーム部33の回転トルクがリニアガイド装置100に対してガイドレール39の高さ方向に沿って作用する。
ただし、第1の関節部30を、ユーザHに装着されて利用されている間にユーザHの股関節の側方に正確に保持させることは現実的には困難である。例えば、ユーザHの動作に伴って人体の股関節と膝関節との間の距離が変化するため、第1の関節部30の位置とユーザHの股関節の位置とを常に一致させておくことは容易ではない。第1の関節部30の位置がユーザHの股関節の側方からずれた状態でアーム部33を回動させた場合には、アーム部材33のリニアガイド装置100に対してガイドレール39の高さ方向以外の成分を含む力が作用することとなる。本実施形態に係るリニアガイド装置100は、このような場合において、リニアガイド装置100の破損を抑制することができる。また、大腿部の前面に位置するリニアガイド装置100のガイドレール39の高さ方向に要するスペースを低減することができる。
なお、図7及び図6においては、ボールジョイント40からガイドレール39に対してガイドレール39側に向かう方向(矢印Fの方向)の負荷がかかる例を示しているが、ガイドレール39から離れる方向の負荷がかかる場合においても、上記の説明と同様の作用によりリニアガイド装置100の破損を抑制することができる。また、ガイドレール39の高さ方向に要するスペースを低減することができる。
<4.変形例>
本実施形態に係る動作補助装置1に備えられたリニアガイド装置100は、種々の変形が可能である。以下、変形例に係るリニアガイド装置110について説明する。
本実施形態に係る動作補助装置1に備えられたリニアガイド装置100は、種々の変形が可能である。以下、変形例に係るリニアガイド装置110について説明する。
図8は、変形例に係るリニアガイド装置110をガイドレール39の延在方向に沿って見た図であり、上述した図3に対応する図である。変形例に係るリニアガイド装置110は、ボールジョイント40のボール部116としての可動ブロック115に組み付けられる部材が上記実施形態に係るリニアガイド装置100とは異なっている。転送ボール43,44を介して可動ブロック115がガイドレール39に組み付けられる構成は、上記実施形態に係るリニアガイド装置100と同一である。また、可動ブロック115の基本的な構成は上記実施形態に係るリニアガイド装置100と同一である。
変形例に係るリニアガイド装置110において、可動ブロック115は略球状の外形を有する。この略球状の外形の可動ブロック115は、ボールジョイント40のボール部116としての機能を有する。このボール部116としての可動ブロック115には、内周面でボール部116としての可動ブロック115を保持する環状の軸受部117が組付けられる。軸受部117は、例えばアーム部33の下端側の先端に接続されたロッド部113に設けられている。例えばロッド部113は、ユーザHの大腿部の長さ方向に対して交差する方向に延びている。つまりロッド部113は、ガイドレール39の延在方向に交差し、かつ、ガイドレール39の厚さ方向に交差する方向に延びている。
軸受部117の内周面は、例えば略球状の外形の可動ブロック115の外周面に対応する円弧状に形成されている。このため、環状の軸受部117の開口のエッジの直径は可動ブロック115のボール部116の直径よりもやや小さくなっている。したがって、可動ブロック115が軸受部117の開口内に圧入されることにより、軸受部117が可動ブロック115に組み付けられる。可動ブロック115が軸受部117の開口内に圧入された状態で、可動ブロック115は軸受部117の内周面に面接触し、軸受部117は可動ブロック115を中心に回動自在になっている。つまり、アーム部33は、ガイドレール39に沿って往復運動が自在になるとともに、基材41に対して回動自在になる。
変形例に係るリニアガイド装置110のガイドレール39の一部は、ボールジョイント40のボール部116としての可動ブロック115における略球状の外形の内部に位置している。このため、ボールジョイント40にかかる負荷の作用点が、可動ブロック115及びガイドレール39に近い位置となっている。変形例に係るリニアガイド装置110では、可動ブロック115における略球状の外形の中心C1の位置が、ガイドレール39の上面の位置よりも上方に位置している。ただし、ガイドレール39の一部が可動ブロック115の略球状の外形の内部に位置するために、ボールジョイント40から可動ブロック115及びガイドレール39に対してガイドレール39の高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合に、可動ブロック115及びガイドレール39の幅方向の全体に対して同方向の力が作用しやすくなる。
図9は、変形例に係るリニアガイド装置110において、ボールジョイント40から可動ブロック115に対してガイドレール39の高さ方向以外の成分を含む力が作用した状態を示す説明図である。変形例に係るリニアガイド装置110においても、ボールジョイント40にかかる負荷の作用点が、図6に示した参考例に係るリニアガイド装置140と比較して、可動ブロック115及びガイドレール39に近い位置となっている。このため、ボールジョイント40から可動ブロック115及びガイドレール39に対してガイドレール39の高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合に、可動ブロック115及びガイドレール39の幅方向の全体に対して同方向の力が作用しやすくなる。これにより、可動ブロック115に発生する回転モーメントが低減され、可動ブロック115がガイドレール39から外れたり、基材41が変形したりする等、リニアガイド装置110が破損することを抑制することができる。また、ガイドレール39の高さ方向に要するスペースを低減することができる。
なお、図9においては、ボールジョイント40からガイドレール39に対してガイドレール39側に向かう方向(矢印Fの方向)の負荷がかかる例を示しているが、ガイドレール39から離れる方向の負荷がかかる場合においても、上記の説明と同様の作用によりリニアガイド装置110の破損を抑制することができる。また、ガイドレール39の高さ方向に要するスペースを低減することができる。
<5.効果>
以上説明したとおり、本実施形態に係るリニアガイド装置は、可動ブロックが略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、ガイドレールの少なくとも一部がボール部の略球状の外形の内部に位置している。これにより、ボールジョイントにかかる負荷の作用点を、可動ブロック及びガイドレールに近づけることができる。このため、ボールジョイントから可動ブロック及びガイドレールに対してガイドレールの高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合であっても、可動ブロックに対して生じる回転モーメントを抑制することができる。したがって、本実施形態に係るリニアガイド装置は、この回転モーメントによるリニアガイド装置の破損を低減することができる。
以上説明したとおり、本実施形態に係るリニアガイド装置は、可動ブロックが略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、ガイドレールの少なくとも一部がボール部の略球状の外形の内部に位置している。これにより、ボールジョイントにかかる負荷の作用点を、可動ブロック及びガイドレールに近づけることができる。このため、ボールジョイントから可動ブロック及びガイドレールに対してガイドレールの高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合であっても、可動ブロックに対して生じる回転モーメントを抑制することができる。したがって、本実施形態に係るリニアガイド装置は、この回転モーメントによるリニアガイド装置の破損を低減することができる。
また、本実施形態に係るリニアガイド装置において、ボール部の略球状の外形の中心の位置がガイドレールの上面の位置よりも下方に位置することにより、ボールジョイントにかかる負荷の作用点を、可動ブロック及びガイドレールにより近づけることができる。したがって、ボールジョイントから可動ブロック及びガイドレールに対してガイドレールの高さ方向以外の成分を含む力が作用した場合に、可動ブロックに対して生じる回転モーメントをより抑制することができる。
また、本実施形態に係る動作補助装置は、このようなリニアガイド装置を備えるために、腰部フレームとアーム部材とを回動自在に連結する第1の関節部の位置がユーザHの股関節の側方からずれた状態でアーム部を回動させた場合であっても、リニアガイド装置の破損を抑制することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、動作補助装置が、ユーザの両脚の前後運動を補助する装置として構成されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば動作補助装置は、ユーザの片脚の前後運動を補助する装置であってもよい。この場合、第1の腰部関節部、第2の腰部関節部、膝部関節部、腰部フレーム、大腿部アーム部材、下腿部アーム部材、基材及び下腿部装着部は、左右のいずれか一方にのみ設けられる。また、動作補助装置は、例えばユーザの両腕の動作を補助する装置であってもよい。
1・・・動作補助装置、20・・・アクチュエータ、30・・・第1の関節部、31・・・腰部フレーム、33・・・アーム部材、39・・・ガイドレール、39a,39b・・・ガイド溝、40・・・ボールジョイント、41・・・基材、43,44・・・転送ボール、45・・・可動ブロック、46・・・ボール部、47・・・ソケット部、47a・・・ボール挿入部、47b・・・凹み部、100・・・リニアガイド装置
Claims (6)
- 両側部にガイド溝を有するガイドレールと、
前記ガイド溝内に転送自在に配置された複数の転送ボールと、
前記複数の転送ボールを介して前記ガイドレール上を往復運動自在に組み付けられた可動ブロックと、を備え、
前記可動ブロックは略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、前記ガイドレールの少なくとも一部が前記ボール部の前記略球状の外形の内部に位置する、リニアガイド装置。 - 前記ボール部の前記略球状の外形の中心の位置が前記ガイドレールの上面の位置よりも下方に位置する、請求項1に記載のリニアガイド装置。
- 前記ボールジョイントは、
前記ボール部に組み付けられるソケット部と、
前記ソケット部に接続され、前記ガイドレールの延在方向に交差し、かつ、前記ガイドレールの高さ方向に交差する方向に延びるアーム部と、を含み、
前記ソケット部と前記アーム部との接続部分の少なくとも一部が前記ガイドレールの上面の位置よりも下方に位置する、請求項2に記載のリニアガイド装置。 - 前記ソケット部は、前記ガイドレールの延在方向の両側に前記ガイドレールの高さ方向に後退した凹み部を有する、請求項3に記載のリニアガイド装置。
- 前記ボールジョイントは、
内周面に前記ボール部を保持する環状の軸受部と、
前記軸受部に接続され、前記ガイドレールの延在方向に交差し、かつ、前記ガイドレールの高さ方向に交差する方向に延びるロッド部と、を含む、請求項1に記載のリニアガイド装置。 - ユーザの所定の関節の回転軸上に配置される関節部と、前記関節部を中心に回動自在に支持されたアーム部材と、前記アーム部材の回転トルクを生成するアクチュエータと、前記アーム部材を前記ユーザの人体の所定の部位に取り付けるための装着部材と、前記アーム部材及び前記装着部材を所定の方向に沿ってスライド可能に連結するリニアガイド装置と、を備えた動作補助装置において、
前記リニアガイド装置は、
前記装着部材に固定され両側部にガイド溝を有するガイドレールと、
前記ガイド溝内に転送自在に配置された複数の転送ボールと、
前記アーム部材に固定され前記転送ボールを介して前記ガイドレール上を往復運動自在に組み付けられた可動ブロックと、を備え、
前記可動ブロックは略球状の外形を有するボールジョイントのボール部を含み、前記ガイドレールの少なくとも一部が前記ボール部の前記略球状の外形の内部に位置する、動作補助装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017058533A JP2018159465A (ja) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | リニアガイド装置及び動作補助装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017058533A JP2018159465A (ja) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | リニアガイド装置及び動作補助装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2018159465A true JP2018159465A (ja) | 2018-10-11 |
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ID=63795047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017058533A Pending JP2018159465A (ja) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | リニアガイド装置及び動作補助装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2018159465A (ja) |
-
2017
- 2017-03-24 JP JP2017058533A patent/JP2018159465A/ja active Pending
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