JP2760470B2

JP2760470B2 - 床反力計

Info

Publication number: JP2760470B2
Application number: JP6032646A
Authority: JP
Inventors: 敏仁奥田
Original assignee: Anima Corp
Current assignee: Anima Corp
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH07241281A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、整形外科やリハビリテ
ーション分野等において、患者等の被検体の歩行分析に
用いられている床反力計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、整形外科やリハビリテーション分
野等においては、患者等の被検体の歩行分析やバランス
機能訓練のために、床反力計を用いて、被検体の両足に
作用する荷重の変化やこれらの荷重中心の移動軌跡、お
よび、被検体の重心位置の動揺状態を検出することが行
なわれており、前記床反力計の一構造例として、図１に
示す構造のものが知られている。

【０００３】この床反力計１は、矩形状のベースプレー
ト２と、このベースプレート２の四隅に取り付けられた
３分力ロードセル３と、これらの３分力ロードセル３に
よって支持され、被検体の支持面を構成する矩形状のプ
ラットフォーム４とによって構成されている。前記各３
分力ロードセル３は、前記プラットフォーム４に作用す
る荷重の、前記プラットフォーム４の面方向に沿った直
交する２軸（以下、これらの２軸をＸ軸およびＹ軸とす
る）の各方向の分力を検出するＸ軸方向分力検出器とＹ
軸方向分力検出器、および、プラットフォーム４の面に
対して垂直な軸（以下、Ｚ軸とする）方向の分力を検出
するＺ軸方向分力検出器とを備えている。

【０００４】そして、この床反力計１は、各３分力ロー
ドセル３の各分力検出器からの検出結果や、各軸回りの
モーメントの情報により、歩行時における体重配分、駆
動力や制動力、体重の移行性（立位状態においては重心
の揺動状態）、捻転力、歩幅や歩行速度、歩行の安定
性、さらには、立位姿勢時のバランス等の情報を得るよ
うにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の床反力計１においては、つぎのような改善すべき
問題点が残されている。すなわち、前記床反力計１にお
いては、プラットフォーム４の四隅に３分力ロードセル
３を設ける必要があることから、全体として１２個の検
出器が必要となり、構成が複雑であるばかりでなく、初
期設定時におけるこれらの検出器の調整作業が煩雑であ
るといった問題点である。

【０００６】一方、プラットフォーム４に作用する荷重
の検出精度を高めるためには、プラットフォーム４の剛
性を高めることにより、このプラットフォーム４から各
分力検出器へ伝達される荷重の損失を極力小さくするこ
とが必要である。しかしながら、プラットフォーム４の
剛性を高めて各分力検出器への荷重伝達損失を抑さえる
と、例えばプラットフォーム４に熱変形が生じた場合、
特に、プラットフォーム４の面方向における変形力が、
その熱変形方向の前後に設けられている分力検出器の検
出方向と一致し、これらの分力検出器に直接作用してし
まい、各分力検出器の初期設定値やバランスが崩れてし
まうといった問題点が生じる。そして、このような不具
合が生じた場合、各分力検出器のバランス調整が一層煩
雑化してしまう。また、このような不具合の発生を防止
するために、床反力計１の設置場所における温度を厳し
く管理したり、あるいは、プラットフォーム４の熱変形
量が検出精度の誤差の範囲となるように、プラットフォ
ーム４の材料を選定するなどの処置が考えられる。しか
しながら、これらのいずれの処置においても、装置の煩
雑化や製造コストの高騰を招いてしまい、有効な解決手
段とはなり得ない。

【０００７】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、プラットフォームに作用する荷重の面
方向分力を検出する分力検出器の設置数を大幅に削減す
るとともに、プラットフォームの熱変形の影響を軽減す
ることのできる床反力計を提供することを目的とする。

【０００８】また、本発明の他の目的は、プラットフォ
ームに作用する荷重の面方向分力を検出する分力検出器
の設置数を削減しつつ、プラットフォームの支持を安定
して行なうことのできる床反力計を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の床反力計は、前述した第１の目的を達成するために、
荷重が作用させられるプラットフォームの四隅部をベー
スプレート上に支持し、前記荷重の、前記プラットフォ
ームの面に沿ったＸ方向の分力を各々検出する複数のＸ
方向分力検出器と、前記プラットフォームの面に沿って
前記Ｘ方向と直交するＹ方向の分力を各々検出する複数
のＹ方向分力検出器と、を備えた床反力計であって、前
記プラットフォームの前記Ｘ方向に沿った一対の辺の中
間点に前記Ｘ方向分力検出器がそれぞれ配置されるとと
もに、前記プラットフォームの前記Ｙ方向に沿った一対
の辺の中間点に前記Ｙ方向分力検出器がそれぞれ配設さ
れていることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の請求項２に記載の床反力計
は、前述した他の目的を達成するために、請求項１にお
いて、前記プラットフォームの前記四隅部に、前記荷重
の前記プラットフォームの面に垂直なＺ方向の分力を各
々検出する複数のＺ方向分力検出器がそれぞれ配設され
ていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１に記載の床反力計によれば、
プラットフォームに作用する荷重の、プラットフォーム
の面方向に沿ったＸ方向の分力が、そのＸ方向に沿った
一対の辺の中間点にそれぞれ配設したＸ方向分力検出器
によって各々検出されるとともに、Ｘ方向と直交するＹ
方向の分力が、そのＹ方向に沿った一対の辺の中間点に
それぞれ配設したＹ方向分力検出器によって各々検出さ
れる。これによって、プラットフォームの面方向の直交
する２方向の分力検出が、４個の分力検出器によって行
なわれる。

【００１２】また、Ｘ方向分力検出器およびＹ方向分力
検出器が、その分力検出方向におけるプラットフォーム
の各々一対の辺の中間点にそれぞれ配設されていること
により、プラットフォームに熱変形が生じると、その変
形が、各分力検出器を中心として、それぞれの分力検出
方向両側に発生する。したがって、プラットフォームの
熱変形時において、各分力検出器に対してそれぞれの検
出方向からの荷重が作用することが防止される。

【００１３】また、請求項２に記載の床反力計によれ
ば、プラットフォームの面方向にほぼ十字状に配設され
るＸ・Ｙ方向分力検出器間となる四隅部に、プラットフ
ォームの面に垂直なＺ方向の分力を各々検出するＺ方向
分力検出器がそれぞれ配設されることにより、プラット
フォームの支持が開放されるＸ・Ｙ方向分力検出器間と
なる四隅部が、Ｚ方向分力検出器によって各々支持され
ることにより、プラットフォームの支持が安定して行な
われる。また、プラットフォームの面と垂直なＺ方向の
分力が各々検出されることにより、３次元の分力測定が
可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図２ない
し図５を参照して説明する。図２中符号１０は、本実施
例に係わる床反力計を示し、この床反力計１０は、矩形
状のベースプレート１１と、このベースプレート１１に
対向配置された矩形状のプラットフォーム１２と、これ
らの間に介装され、前記プラットフォーム１２に作用す
る荷重の、プラットフォーム１２の面方向における直交
するＸ方向およびＹ方向の分力をそれぞれ検出するＸ方
向分力検出器１３およびＹ方向分力検出器１４とを備
え、図３に示すように、前記Ｘ方向分力検出器１３およ
びＹ方向分力検出器１４が一対設けられているととも
に、これらのＸ方向分力検出器１３およびＹ方向分力検
出器１４が、それぞれの分力検出方向におけるプラット
フォーム１２の長さの中間位置に配設された概略構成と
なっている。

【００１５】ついで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記プラットフォーム１２は、相似形の一対の上部
プレート１２ａおよび下部プレート１２ｂと、これらの
プレート１２ａ・１２ｂを相互に平行状態で接続する複
数のリブ１５とによって構成されているとともに、本実
施例においては、前記両プレート１２ａ・１２ｂの短辺
方向がＸ方向となされ、長辺方向がＹ方向となされ、ま
た、上部プレート１２ａの面に対する垂直方向がＺ方向
となされている。

【００１６】そして、前記複数のリブ１５は、前記両プ
レート１２ａ・１２ｂの面の中心に同軸状に配設された
円筒リブ１５ａと、図３に示すように、両プレート１２
ａ・１２ｂの長辺の中間位置（長辺の長さをＬとする
と、長辺の一端からＬ／２の位置）に、前記Ｘ方向と平
行に配設された一対の第１リブ１５ｂと、両プレート１
２ａ・１２ｂの短辺の中間位置（短辺の長さをＷとする
と、短辺の一端からｗ／２の位置）に、前記Ｙ方向と平
行に配設された一対の第２リブ１５ｃと、前記両プレー
ト１２ａ・１２ｂの各角部から中心へ向けて配設された
４本の第３リブ１５ｄとによって構成されている。

【００１７】そして、これらの各リブ１５ａ〜１５ｄ
は、図４および図５にその一部を示すように、前記両プ
レート１２ａ・１２ｂにボルト１６によって一体に取り
付けられて、全体として、剛構造のプラットフォーム１
２となされている。プラットフォーム１２をこのような
構成とするのは、プラットフォーム１２の計量化を図り
つつ剛性を高めるために採られた処置である。

【００１８】一方、前記第１リブ１５ｂは、プラットフ
ォーム１２の外周側の端部において、図３に示すよう
に、前記ベースプレート１１に設けられた固定手段１７
を介してベースプレート１１に固定されているととも
に、図４に示すように、前記プラットフォーム１２の両
プレート１２ａ・１２ｂから離間させられている。ま
た、この第１リブ１５ｂの、前記プラットフォーム１２
から切り離された部分で、前記固定手段１７との接続部
分よりも内側には、図３に示すように、Ｙ方向両側部に
切り欠き１８が設けられ、さらに、Ｚ方向の両側（すな
わち上下方向）から、所定の内径を有する孔１９が所定
深さに形成されることにより、内部に、前記プラットフ
ォーム１２の面と平行な荷重検出壁２０が形成されてい
る。これによって、前記第１リブ１５ｂの一端部が、前
述した切り欠き１８や孔１９によって設定される形状
や、前記荷重検出壁２０の厚み等に基づいて、所定のば
ね定数の下に弾性変形させられるようになっている。

【００１９】そして、前記荷重検出壁２０に、この荷重
検出壁２０のＹ方向の歪を検出する歪ゲージ（図示略）
が取り付けられることにより、前記Ｙ方向分力検出器１
４が構成されている。

【００２０】一方、前記第２リブ１５ｃの一端部は、前
記第１リブ１５ｂの一端部に対する相対位置が面方向に
９０°ずれた関係となされている以外は、第１リブ１５
ｂと同様の構成となされているとともに、同一構造の固
定手段１７によって前記ベースプレート１１に固定され
ている。そして、第２リブ１５ｃの荷重検出壁２０に、
この荷重検出壁２０のＸ方向の歪を検出する歪ゲージ
（図示略）が取り付けられることにより、前記Ｘ方向分
力検出器１３が構成されている。

【００２１】したがって、前記構成により、前記各Ｘ方
向分力検出器１３が、プラットフォーム１２の側縁部
に、そのＸ方向の幅の中間位置に取り付けられ、また、
各Ｙ方向分力検出器１４が、Ｙ方向の幅の中間位置に取
り付けられる。

【００２２】また、前記固定手段１７は、本実施例にお
いては、図２および図３に示すように、前記ベースプレ
ート１１に固定されたＵ字ブロック２１と、このＵ字ブ
ロック２１の両端部に立設された脚部２１ａを貫通して
設けられた支持ボルト２２と、この支持ボルト２２に螺
着された複数のナット２３とによって構成されている。

【００２３】そして、図３に示すように、前記Ｕ字ブロ
ック２１の両脚部２１ａ間に、前記第１リブ１５ｂある
いは第２リブ１５ｃの一端部が位置させられるととも
に、前記支持ボルト２２が挿通されることにより、前記
第１リブ１５ｂあるいは第２リブ１５ｃがＵ字ブロック
２１に支持され、また、前記支持ボルト２２に螺着され
ている各ナット２３によって、前記各脚部２１ａおよび
第１リブ１５ｂあるいは第２リブ１５ｃが挟持されるこ
とにより、これらの固定がなされている。また、前記第
１リブ１５ｂあるいは第２リブ１５ｃの挟持をなすナッ
ト２３の位置を変更することにより、ベースプレート１
１に対する第１リブ１５ｂおよび第２リブ１５ｃの、Ｙ
方向およびＸ方向における相対位置の調整が可能となっ
ている。

【００２４】さらに、本実施例においては、前記各第３
リブ１５ｄのプラットホーム１２の側縁部側の端部に、
このプラットホーム１２に作用する荷重の、その面と垂
直方向の分力を検出するＺ方向分力検出器２４がそれぞ
れ設けられている。

【００２５】このＺ方向分力検出器２４について詳述す
れば、前記各第３リブ１５ｄの前記端部は、図５に示す
ように、プラットフォーム１２の上下のプレート１２ａ
・１２ｂから離間させられているとともに、ベースプレ
ート１１に垂直方向に植設された支持ボルト２５に一対
のナット２６によって挟持されるようにして固定されて
いる。

【００２６】そして、前記支持ボルト２５よりも内側に
は、プラットホーム１２の面方向に沿った両側から所定
の内径を有する孔２７が所定深さに形成されて、内部に
荷重検出壁２８が形成されておりいるとともに、Ｚ方向
両側から（すなわち上下方向から）所定深さの切り欠き
２９が形成されていることにより、前記孔２７と切り欠
き２９とによって形成される形状と、前記荷重検出壁２
８の厚み等によって決まるばね定数のもとに弾性変形さ
せられるようになっている。このように構成された第３
リブ１５ｄの端部の前記荷重検出壁２８にＺ方向の荷重
を検出する歪ゲージ（図示略）が取り付けられることに
より、前記Ｚ方向分力検出器２４が構成されている。

【００２７】また、これらの各Ｚ方向荷重検出器２４
は、これらを前記支持ボルト２５に固定する両ナット２
６の位置調整を行なうことにより、その固定部分の前記
ベースプレート１１に対するＺ方向の位置調整が行なわ
れるようになっている。

【００２８】このように構成された本実施例の床反力計
１０は、プラットホーム１２上に被検体が乗った際にプ
ラットフォーム１２に作用させられる荷重が、Ｘ方向、
Ｙ方向、および、Ｚ方向の分力毎に、各分力検出器１３
・１４・２４によって検出され、種々の分析や訓練に用
いられる。

【００２９】そして、本実施例においては、プラットフ
ォーム１２の面方向におけるＸ方向ならびにＹ方向にお
ける分力の検出が、それぞれ一対、合計４個の分力検出
器１３・１４によって行なわれる。したがって、従来に
比して半分の面方向の分力検出器１３・１４で済み、検
出器の設置数が大幅に削減される。この結果、初期設定
時等における各分力検出器１３・１４の調整作業が簡便
になる。

【００３０】そして、前記プラットフォーム１２がＸ・
Ｙ方向において、このプラットフォーム１２の長さ方向
の中間位置でそれぞれＸ方向分力検出器１３およびＹ方
向分力検出器１４によって支持されていることにより、
設置環境温度の変化等によりプラットフォーム１２に熱
による面方向の変形が生じた場合においても、プラット
フォーム１２の熱変形が、前記各分力検出器１３・１４
を中心として、その分力検出方向の両側に向かって発生
することから、前記熱変形に基づいてこれらの各分力検
出器１３・１４に作用する荷重が大幅に軽減される。し
たがって、設置環境温度の変化による影響が軽減され
て、安定した計測が行なわれるとともに、床反力計１０
の設置時や計測開始前における初期設定時等における調
整作業が簡便なものとなる。

【００３１】また、この床反力計１０においては、各面
方向の分力検出器が、プラットフォーム１２の中心点を
通る直交した２軸線に沿って十字状に配設されているこ
とから、プラットフォーム１２の角部に荷重が作用する
とプラットフォーム１２が不安定になるおそれがある。
しかしながら、本実施例においては、前述した４つの角
部に第３リブ１５ｄを介しＺ方向分力検出器２４が配設
され、これらの各Ｚ方向分力検出器２４を介して前記プ
ラットフォーム１２がベースプレート１１に支持されて
いることにより、前記プラットフォーム１２が安定した
状態に保持される。したがって、この点からも安定した
測定が可能となる。

【００３２】なお、前記実施例において示した各構成部
材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づ
き種々変更可能である。たとえば、前記実施例において
は、プラットフォーム１２を、一対のプレート１２ａ・
１２ｂと、これらの両プレート１２ａ・１２ｂを連結す
る複数のリブ１５とによって構成した例について示した
が、これに代えて、前記プラットフォーム１２を一枚の
プレートによって構成するようにしてもよいものであ
る。また、前記リブ１５をいずれか一方のプレート１２
ａ（１２ｂ）に一体に設けることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の床反力計は、ベースプレート上に四隅部を支持
されるプラットフォームに作用する荷重について、Ｘ方
向の分力を各々検出するＸ方向分力検出器を、プラット
フォームのＸ方向に沿った一対の辺の中間点にそれぞれ
配置するとともに、Ｙ方向の分力を各々検出するＹ方向
分力検出器を、プラットフォームのＹ方向に沿った一対
の辺の中間点にそれぞれ配設したことを特徴とするもの
で、つぎのような優れた効果を奏する。

【００３４】プラットフォームを、Ｘ・Ｙ方向におい
て、このプラットフォームの各々一対の辺の中間点にそ
れぞれ配設されたＸ方向分力検出器およびＹ方向分力検
出器によって支持することにより、プラットフォームに
熱による面方向の変形が生じた場合においても、プラッ
トフォームの熱変形を、前記各分力検出器を中心とし
て、その分力検出方向の両側に向かって発生させること
により、前記熱変形に基づき各分力検出器に作用する荷
重を大幅に軽減することができる。また、従来の床反力
計に比して、面方向の分力検出のための検出器の設置数
を大幅に軽減することができる。この結果、設置環境温
度の変化による影響を軽減して、安定した計測を行なう
ことができるとともに、各分力検出器の調整作業を簡素
化することができる。

【００３５】また、本発明の請求項２に記載の床反力計
は、さらに、Ｚ方向の分力を各々検出するＺ方向分力検
出器を、プラットフォームの四隅部にそれぞれ配設した
ことを特徴とするもので、Ｘ方向およびＹ方向の各分力
検出に加えたＺ方向の分力検出により、３次元の分力測
定が可能となり、Ｘ方向荷重検出器およびＹ方向荷重検
出器の設置位置を前記請求項１に示す位置としてその設
置数を削減した場合においても、これらの各Ｘ方向荷重
検出器およびＹ方向荷重検出器間において、プラットフ
ォームをその四隅部にそれぞれ配設したＺ方向分力検出
器によって各々支持することにより、プラットフォーム
を安定して支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の床反力計の概略を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例に係わる床反力計の概略を示
すもので、一部を省略した外観斜視図である。

【図３】本発明の一実施例に係わる床反力計の概略を示
すもので、一部を省略した平面図である。

【図４】本発明の一実施例に係わる床反力計を示すもの
で、Ｘ方向分力検出器あるいはＹ方向分力検出器の縦断
面側面図である。

【図５】本発明の一実施例に係わる床反力計を示すもの
で、Ｚ方向分力検出器の縦断面側面図である。

【符号の説明】

１０床反力計１１ベースプレート１２プラットフォーム１２ａ上部プレート１２ｂ下部プレート１３Ｘ方向分力検出器１４Ｙ方向分力検出器１５リブ１５ａ円筒リブ１５ｂ第１リブ１５ｃ第２リブ１５ｄ第３リブ１７固定手段２４Ｚ方向分力検出器２５支持ボルト２６ナット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】荷重が作用させられるプラットフォーム
の四隅部をベースプレート上に支持し、前記荷重の、前
記プラットフォームの面に沿ったＸ方向の分力を各々検
出する複数のＸ方向分力検出器と、前記プラットフォー
ムの面に沿って前記Ｘ方向と直交するＹ方向の分力を各
々検出する複数のＹ方向分力検出器と、を備えた床反力
計であって、前記プラットフォームの前記Ｘ方向に沿っ
た一対の辺の中間点に前記Ｘ方向分力検出器がそれぞれ
配置されるとともに、前記プラットフォームの前記Ｙ方
向に沿った一対の辺の中間点に前記Ｙ方向分力検出器が
それぞれ配設されていることを特徴とする床反力計。
【請求項２】前記プラットフォームの前記四隅部に、
前記荷重の前記プラットフォームの面に垂直なＺ方向の
分力を各々検出する複数のＺ方向分力検出器がそれぞれ
配設されていることを特徴とする請求項１に記載の床反
力計。