JP3618506B2

JP3618506B2 - Angle measuring instrument

Info

Publication number: JP3618506B2
Application number: JP04242497A
Authority: JP
Inventors: 光則鈴木
Original assignee: Nihon Medix Co Ltd
Current assignee: Nihon Medix Co Ltd
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: JPH10239009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二要素間の角度を検出する角度計測器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
角度計測器には、第１ベ−スに第２ベ−スを連結手段としての可動ワイヤ（フレキシブルワイヤ）を介して連結し、その可動ワイヤ内に複数のストレ−ンゲ−ジ（センサ）を該可動ワイヤの延び方向において所定間隔毎に設け、その各ストレ−ンゲ−ジからの出力信号に基づき、第１ベ−スと第２ベ−スとの間の角度を検出するものがある。
このような角度計測器は、例えば人体の運動域（屈曲）を評価するために用いれられており、これにより、人体の運動機能の向上、低下を定量的に知ることができ、その結果を元にして、科学的に訓練、治療を施すことができることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記角度計測器にあっては、的確に角度を計測するためには、可動ワイヤを被計測物体（上記例では人体の測定個所）に沿わせた状態で使用しなければならず、可動ワイヤの取付け状態、使用状態等に常に注意を払わなければならない。
また、上記角度計測器にあっては、可動ワイヤの撓みに基づくひずみを検出することから、可動ワイヤに対する外力を除いたときに撓み前の状態に復帰できること（塑性変形しないこと）が前提として要求され、このため、ワイヤの撓み範囲、すなわち検出角度の範囲を大きくすることができない状態にある。
さらに、上記角度計測器にあっては、可動ワイヤの撓みに基づくひずみを検出することから、複数のストレ−ンゲ−ジ（センサ）として、高感度のものを用意し、さらには出力アンプをも用意しなければならず、計測器全体として高価なものとならざるを得ない。
しかも、上記ストレ−ンゲ−ジが故障した場合には、使用者が修理することは困難であり、専門家に修理を依頼せざるを得ない。
【０００４】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、角度計測に際しての取扱性を向上させることができると共に検出範囲を拡大することができ、しかも安価でメンテナンスが容易な角度計測器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明にあっては、
第１ベ−スに第２ベ−スが連結手段を介して連結され、前記第１ベ−スに対する前記第２ベ−スの角度状態が計測角度として出力される角度計測器において、
前記連結手段が、順次、揺動可能に連結される複数のリンクとされ、
前記複数のリンクには、各連結点及び両最外端において、相互に一体的に連動するように連係された等径のプ−リが相対回転可能にそれぞれ支持され、
前記第１ベ−スが、前記プ−リのうちの一方の最外端プ−リを計測プ−リとして支持する一方の最外方リンクに対して、該一方の最外端プ−リの回動軸心と同一軸心をもって揺動可能に連結され、
前記第２ベ−スが、前記プ−リのうちの他方の最外端プ−リに固定されている構成としてある。
【０００６】
また、請求項１の発明の好ましい態様としては、請求項２以下の記載の通りとなる。
【０００７】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明によれば、第２ベ−スを揺動させる場合にその第２ベ−スに固定されたプーリが自転することは勿論、各リンクをそのリンクに隣り合うリンクに対して揺動させる場合においても、その揺動に伴って、そのリンク揺動先端部におけるプーリが自転し（各リンクの揺動の場合には、そのリンク揺動先端部におけるプ−リはリンクに対して相対的に回転するのではなく、そのリンクの揺動に伴ってプ−リの位置姿勢が変更されることに基づいて生じる）、各プ−リは、相互に協働して、各揺動角を、計測プ−リとしての一方の最外端プ−リにそのまま伝達し、一方の最外端プ−リにおいては、第１ベ−スと第２ベ−スとの間において各隣り合う要素間の各揺動角の合算されたものが必ず回動されることになる。このことは、一方の最外端プ−リの回動角（回動量）が、第１ベ−スと第２ベ−スとの間における各リンクがどのような揺動状態であろうと、第１ベ−スに対する第２ベ−スの角度を示すことを意味し、第１ベ−スと第２ベ−スとを被計測物体の計測個所に当てさえすれば、その両者間の角度が得られることを意味する。このため、被計測物体の計測に際して、本計測器全体を被計測物体に沿わせた状態で使用する必要はなくなり、計測における取扱性を向上させることができることになる。
【０００８】
また、複数のリンク等を他のリンク等に揺動可能に連結して、自由な態様を採り得るようにし、第１ベ−スと第２ベ−スとの間において各隣り合う要素間の各揺動角の合算されたものを一方の最外端プ−リに伝達することにより、第２ベ−スと第１ベ−スとの間の角度を計測するものであることから、複数のリンクの各姿勢を自由に変化させつつ角度計測を行うことができ、ひずみ検出を行う場合とは異なり、検出角度の範囲を格段に大きくすることができることになる。
【０００９】
さらに、機械的連係関係を利用して、実際の計測角度を、その計測角度に対応した一方の最外端プ−リの回動量として計測（検出）するものであることから、ワイヤのひずみを検出する場合に比べて検出量を大きく採って、第１ベ−スに対する第２ベ−スの角度を的確に検出することができることになる。このため、ひずみ検出の場合のように高感度のセンサ（例えばストレ−ンゲ−ジ）、さらには出力アンプ等の高価なものを用意する必要はなくなり、角度計測器を極めて安価に提供できることになる。
【００１０】
しかも、計測角度を、機械的連係関係を利用して計測するものであることから、容易に構成を把握することができ、故障したような場合であっても、使用者が修理することができることになる。このため、メンテナンスの容易化を図ることもできることになる。
【００１１】
請求項２に記載された発明によれば、一方の最外端プ−リに対して、ロ−タリポテンシオメ−タの入力軸が連動するように連係され、ロ−タリポテンシオメ−タの本体が第１ベ−スに固定されていることから、第１ベ−スに対する第２ベ−スの角度を、一方の最外端プ−リ、ロ−タリポテンシオメ−タを介して的確に出力できることになる。
【００１２】
請求項３に記載された発明によれば、一方の最外端プ−リに相互に連動関係を有する補助プ−リが備えられ、その補助プ−リがロ−タリポテンシオメ−タの入力軸に対して一体的に装着されていることから、一方の最外方リンクに支持された一方の最外端プ−リに直接的にロ−タリポテンシオメ−タの入力軸を装着する必要はなくなり、ロ−タリポテンシオメ−タの配置の自由度を高めることができることになる。
【００１３】
請求項４に記載された発明によれば、両最外端プ−リ間に、ひも部材が、緊張状態をもって少なくとも各連結点における各プ−リに対してそれぞれ巻回しつつエンドレス状に券回されて、各プ−リが相互に一体的に連動するように連係されていることから、第２ベ−ス、各リンクが揺動した場合には、その各揺動に伴って、その各揺動角に対応する分だけ、ひも部材が各プ−リと一体的に変位し、その変位は、一方の最外端プ−リに各揺動角分だけ回動として伝達されることになる。
すなわち、第２ベ−スが揺動した場合には、その第２ベ−スが固定されたプ−リの回動に伴って、ひも部材が、その巻回方向に変位することになり、その変位分だけが第２ベ−スの揺動角として一方の最外端プ−リを回動させることになる。各リンクが揺動した場合には、ひも部材がエンドレス状に巻回されていることから、そのリンクの揺動に伴って、そのリンクの揺動先端部におけるプ−リは該リンクと相対回転することなく一体的に揺動することになるが、その一体的な揺動によりプ−リがリンクの揺動角だけ自転されることになり、ひも部材は巻回方向に変位され、その変位分だけがリンクの揺動角として一方の最外端プ−リを回動させることになる。
このため、第２ベ−ス、各リンクの揺動角を一方の最外端プ−リにそれぞれ確実に伝達できることになり、前述の請求項１の作用効果を具体的に得ることができることになる。
【００１４】
請求項５に記載された発明によれば、ひも部材を緊張する方向に付勢する付勢手段が備えられていることから、第２ベ−ス、各リンク等の揺動に伴う各プ−リの回動をひも部材により確実に一方の最外端プ−リに伝達することができることになる。このため、角度計測を確実に行うことができることになる。
【００１５】
請求項６に記載された発明によれば、第２ベ−スと第１ベ−スとの間のいずれかに、回転センサが介在されていることから、角度計測だけでなく、同時にねじれ角をも計測できることになる。このため、例えば、身体計測用として用いるときには、複数の観点から身体状態を高度に評価できることになる。
【００１６】
請求項７に記載された発明によれば、第２ベ−スと第１ベ−スとの間における要素が可撓性筒体内に収納されていることから、第２ベ−スと第１ベ−スとの間におけるリンク、プ−リ等の要素にゴミ等が付着することを防いで、作動不良を生じることを防止できると共に、見栄えをも向上させることができることになる。
【００１７】
請求項８に記載された発明によれば、身体計測用であることから、自由度の高い取扱性（第１ベ−スと第２ベ−スとを被検出物体の計測個所に当てさえすれば、その間における各リンクがどのような揺動状態であろうと、角度計測が可能であること）を生かして、身体の多くの個所の角度計測を行うことができることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図１０に示す第１実施形態において、１は身体計測に用いられる本実施形態に係る角度計測器で、この角度計測器１は、図１〜図３に示すように、基本構成として、第１ベ−スとしての装着プレ−ト２に第２ベ−スとしての装着プレ−ト３が複数のリンク４を介して連結されることになっている。
【００１９】
上記装着プレ−ト２と３とは、略長方形状の板状とされ、その大きさは、身体に装着する観点から適宜決められることになっている。この装着プレ−ト２、３には装着バンド５が取付けられており、その装着バンド５により、体、すなわち足、腕等に装着プレ−ト２、３が保持できることになっている（図６〜図８参照）。
このうち、装着プレ−ト２の上面には、図３に示すように、角度検出手段としてのロ−タリポテンシオメ−タ６が固定されている。このロ−タリポテンシオメ−タ６は、装着バンド５よりも前端側（図１中、左端側）に配置され、その入力軸６ａは、装着プレ−ト２の幅方向（図１中、上下方向）中央部において、その軸心方向が該装着プレ−ト２の幅方向に向くようにされており、その入力軸６ａには入力プ−リ７（補助プ−リ）が装着されている。このロ−タリポテンシオメ−タ６は、入力軸６ａの回動量にに応じた角度信号を出力する機能を有しており、その出力端子６ｂは表示装置８に接続されている（図７、図８参照）。
【００２０】
上記複数のリンク４は、図１、図２に示すように、ゴミ等から保護すべく、上記ロ−タリポテンシオメ−タ６と共に、ゴムパイプ、アジロ状の繊維等からなる可撓性筒体（フレキシブルチュ−ブ）９内に収納されている。この複数のリンク４は、本実施形態においては、図３に示すように、チェ−ン状に揺動可能に連結されており、このため、各リンク４は、２枚の支持板１０をその長手方向両端部において軸１１をもって対向するように支持する構成とされ、その各軸１１は、他のリンク４の両支持板１０をも連結する構成とされている。
【００２１】
このような複数のリンク４には、その一方の最外方リンク４ａにおける最外端部において前記装着プレ−ト２前端部が軸１１ａをもって揺動可能に支持されており、複数のリンク４のうちの他方の最外方リンク４ｂには、その最外端部においてブラケット１２が軸１１ｂをもって揺動可能に支持され、そのブラケット１２は前記装着プレ−ト３の後端部に固定されている。この場合、ブラケット１２と軸１１ｂ両端部とは一体化され、軸１１ｂは他方の最外方リンク４ｂに対して相対回転可能に支持されており、これにより、装着プレ−ト３を揺動させたときには、それに伴って軸１１ｂが回動できることになっている。
【００２２】
前記各軸１１の外周には、図３〜図５に示すように、前記各リンク４における両支持板１０間においてプ−リ１３（滑車）が嵌合されている。各プ−リ１３は、前記入力プ−リ７と等径とされ、これらプ−リ１３は、入力プ−リ７と共に列をなして並ぶことになっている。この各プ−リ１３は、他方の最外方リンク４ｂの最外端の軸１１ｂを除き、軸１１外周に対して相対回転可能とされ、他方の最外方リンク４ｂの最外端の軸１１ｂに対してはプ−リ１３ｂ（他方の最外端プ−リ）は相対回転不能とされている。これらのうち、一方の最外方リンク４ａの最外端の軸１１ａに対するプ−リ１３ａ（一方の最外端プ−リ）が計測用プ−リとされている。
【００２３】
本実施形態においては、前記他方の最外端プ−リ１３ｂと前記一方の最外端プ−リ１３ａとの間にとどまらず、さらに拡張されて、他方の最外端プ−リ１３ｂと前記入力プ−リ７との間に、図３〜図５に示すように、ひも部材としてのワイヤ１４がエンドレス状に巻回されている。このワイヤ１４は、その変位路の一方側（例えば往路）と他方側（例えば復路）とでは、ワイヤ１４の配設状態が異なっており、本実施形態にあっては、ワイヤ１４は、変位路の一方側において、入力プ−リ７を除き、各プ−リ１３に同じ巻回方向をもって１回ずつ巻回され、変位路の他方側においては、ワイヤ１４は、他方の最外端プ−リ１３と入力プ−リ７との間に直接、掛け渡されることになっている。勿論、この変位路の他方側においても、ワイヤ１４を各プ−リ１３に１回ずつ同じ巻回方向をもって巻回してもよいが、その場合には、各プ−リ１３における巻回方向は、巻回に伴うワイヤ１４の交差部が、前記変位路の一方側と反対側（変位路の一方側におけるワイヤ１４の交差部がプ−リ１３の上側のときには、変位路の他方側におけるワイヤ１４の交差部はプ−リ１３の下側とする）となるようにする必要がある。各プ−リ１３の回転によりワイヤ１４が巻回方向に円滑に変位する必要があるからである。
【００２４】
尚、本実施形態においては、計測プ−リとしての一方の最外端プ−リ１３ａにロ−タリポテンシオメ−タ６の入力軸６ａを直接、装着せず、入力プ−リ７に装着しているが、これは、ロ−タリポテンシオメ−タ６の配置の自由度を高めたいからであり、ロ−タリポテンシオメ−タ６の入力軸６ａを一方の最外端プ−リ１３ａに装着してもよいことは言うまでもない。
勿論この場合、一方の最外端プ−リ１３ａと入力プ−リ７とは同じ装着プレ−ト２上に配設されることから、ワイヤ１４により一方の最外端プ−リ１３ａの回動状態がそのまま入力プ−リ７に反映される。
【００２５】
前記ブラケット１２には、図５に示すように、コイルスプリング１５が設けられている。このコイルスプリング１５は、前記ワイヤ１４を他方の最外端プ−リ１３ｂの外方に向けて引っ張っており、これにより、ワイヤ１４が常時緊張状態になることが確保されている。
【００２６】
このような角度計測器１の使用においては、図６、図７、図８に示すように、脚部関節部、手首部、ひじ部等の計測個所に対する所定の装着個所に装着プレ−ト２、３が装着バンド５を用いて装着される。そして、これらの各計測個所の運動状態（角度状態）が、両装着プレ−ト２、３間の角度として、一方の最外端プ−リ１３ａ、入力プ−リ７を介してロ−タリポテンシオメ−タ６により計測され、それが表示装置８により表示される。特に図８は、訓練評価室で、角度計測器１の出力信号を卓上コンピュ−タ（パソコン）１６で解析を行っている状態を示しており、これにより、運動状態の記録、解析、治療、方針等が瞬時に卓上コンピュ−タ１６に表示され、また、記録される。
【００２７】
このような角度計測器１の作動について、図９、図１０の模式図に基づき具体的に説明する。
この角度計測器１においては、エンドレス状のワイヤ１４により各プ−リ１３ａ、１３ｂ、１３ｃが相互に一体的に連動するように連係されており、装着プレ−ト３を揺動させる場合は勿論、各リンク４ａ、４ｂをそのリンクに隣り合うリンクに対して揺動させても、その揺動状態（揺動角）は一方の最外端プ−リ１３ａにそのまま伝達されることになっている。
【００２８】
先ず、図９に示すように、装着プレ−ト２に対してリンク４ａが揺動角ｘだけ揺動する場合について説明する。この場合には、ワイヤ１４がエンドレス状に巻回されていることから、そのリンク４ａの揺動に伴って、そのリンク４ａの揺動先端部におけるプ−リ１３ｃは該リンク４と相対回転することなく一体的に揺動することになるが、その一体的な揺動により、図１０に示すように、プ−リ１３ｃは、リンク４の揺動角ｘだけ自転することになり（図１０中のＰ１の位置変化参照）、そのプ−リ１３ｃの自転分（プ−リ１３ｃの半径をｒとすれば、ｘｒ）だけワイヤ１４は巻回方向に変位され、その変位に基づき一方の最外端プ−リ１３ａは、リンク４ａの揺動角ｘだけ回動されることになる。
【００２９】
図９に示すように、リンク４ａに対してリンク４ｂが揺動角ｙだけ揺動する場合も同様であり、この場合には、そのリンク４ｂの揺動先端部におけるプ−リ１３ｂは該リンク４ｂと相対回転することなく一体的に揺動することになるが、その一体的な揺動により、プ−リ１３ｂは、リンク４の揺動角ｙだけ自転することになり、そのプ−リ１３ｂの自転分（プ−リ１３ｂの半径をｒとすれば、ｙｒ）だけワイヤ１４は巻回方向に変位され、その変位に基づき一方の最外端プ−リ１３ａは、リンク４ｂの揺動角ｙだけ回動されることになる。
【００３０】
図９に示すように、リンク４ｂに対して装着プレ−ト３を揺動角ｚだけ揺動する場合には、その装着プレ−ト３が固定されたプ−リ１３の回動に伴って、ワイヤ１４が、その巻回方向に変位することになり、その変位に基づき一方の最外端プ−リ１３ａは、揺動角ｚだけ回動されることになる。
【００３１】
このため、一方の最外端プ−リ１３ａにおいては、装着プレ−ト２と装着プレ−ト３との間において各隣り合う要素（リンク４、装着プレ−ト２、３）間の各揺動角ｘ、ｙ、ｚの合算されたものが必ず回動されることになり、その合算された揺動角は、図９からも明らかなように、装着プレ−ト２に対する装着プレ−ト３の角度αを示すことになる。したがって、装着プレ−ト２と３とを身体の計測個所に当てさえすれば、その間における各リンク４がどのような揺動状態であろうと、各隣り合う要素間の各揺動角ｘ、ｙ、ｚが相殺しあって最終的には、装着プレ−ト２に対する装着プレ−ト３の角度αを的確に示すことになり、それをロ−タリポテンシオメ−タ６が、一方の最外端プ−リ１３ａ、入力プ−リ７を介して検出し、その内容が表示装置８により表示される。これにより、本計測器１を用いて身体の角度計測を行う場合には、本計測器全体を身体に沿わせた状態で使用する必要はなくなる。
【００３２】
図１１は第２実施形態を示すものである。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
この第２実施形態に係る角度計測器１においては、装着プレ−ト３と複数のリンク４との間に回転センサ１７が介在されており、角度計測だけでなく、同時にねじれ角をも計測できることになる。これにより、屈曲角とねじれ角の両者から身体状態を高度に評価できることになる。
【００３４】
以上実施形態について説明したが本発明にあっては次のようなものを包含する。
▲１▼リンク４の延び方向長さをすべて等しくすることなく、各リンク４毎に変えること。
▲２▼リンク４、プ−リ１３の数を適宜設定すること。
▲３▼身体計測用に限らず、角度を計測するあらゆる分野において用いること。
▲４▼各プ−リ１３に、ワイヤ１４の巻回方法に応じて、１又は２のワイヤ案内溝を形成すること。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る角度計測器を示す平面図。
【図２】図１の側面図。
【図３】第１実施形態に係る角度計測器の基本構造を示す斜視図。
【図４】複数のリンクの構造を示す部分拡大斜視図。
【図５】複数のリンクのうちの他方の最外方リンク付近の構造を示す説明図。
【図６】第１実施形態に係る角度計測器を脚部関節運動の計測に使用した状態を示す図。
【図７】第１実施形態に係る角度計測器を手首運動の計測に使用した状態を示す図。
【図８】第１実施形態に係る角度計測器をひじ関節運動の計測に使用した状態を示す図。
【図９】角度計測器の基本原理を説明する説明図。
【図１０】角度計測器の基本原理を説明する説明図。
【図１１】第２実施形態に係る角度計測器を示す斜視図。
【符号の説明】
１角度計測器
２装着プレ−ト
３装着プレ−ト
４リンク
４ａ一方の最外方リンク
４ｂ他方の最外方リンク
６ロ−タリポテンシオメ−タ
６ａ入力軸
７入力プ−リ
９可撓性筒体
１３プ−リ
１３ａ一方の最外端プ−リ
１３ｂ他方の最外端プ−リ
１４ワイヤ
１５コイルスプリング
１７回転センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an angle measuring device that detects an angle between two elements.
[0002]
[Prior art]
In the angle measuring instrument, a second base is connected to a first base via a movable wire (flexible wire) as a connecting means, and a plurality of strain gauges (sensors) are provided in the movable wire. There is one which is provided at predetermined intervals in the extending direction of the movable wire and detects an angle between the first base and the second base based on an output signal from each of the strain gauges.
Such an angle measuring instrument is used, for example, to evaluate the motion range (flexion) of the human body, and thereby, it is possible to know quantitatively the improvement and decrease in the motor function of the human body. Thus, scientific training and treatment can be performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to accurately measure the angle, the angle measuring instrument must be used with the movable wire placed along the object to be measured (in the above example, the measurement point of the human body). Attention should always be paid to the state of wire installation and use.
In addition, since the above-mentioned angle measuring device detects strain based on the bending of the movable wire, it is required on the premise that it can return to the state before bending when the external force on the movable wire is removed (no plastic deformation). For this reason, the wire bending range, that is, the detection angle range cannot be increased.
Furthermore, in the above angle measuring device, since a strain based on the bending of the movable wire is detected, a plurality of strain gauges (sensors) are prepared with high sensitivity, and further an output amplifier is provided. It must be prepared and the entire measuring instrument must be expensive.
In addition, when the strain gauge fails, it is difficult for the user to repair it, and an expert has to ask for repair.
[0004]
The present invention has been made in consideration of the circumstances as described above, and its purpose is to improve the handleability during angle measurement, to expand the detection range, and to be inexpensive and easy to maintain. It is to provide an angle measuring instrument.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention of claim 1,
An angle measuring device in which a second base is connected to the first base via connecting means, and an angle state of the second base with respect to the first base is output as a measurement angle;
The connecting means is a plurality of links sequentially connected so as to be swingable,
In each of the plurality of links, at each connecting point and both outermost ends, equal-diameter pulleys linked so as to be interlocked integrally with each other are respectively supported so as to be relatively rotatable,
The first base is connected to one outermost link that supports one outermost pulley of the pulleys as a measurement pulley. Is pivotably connected with the same axis as the pivot axis of
The second base is fixed to the other outermost end pulley of the pulleys.
[0006]
The preferred embodiment of the invention of claim 1 is as described in claim 2 and below.
[0007]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the second base is swung, the pulley fixed to the second base rotates, and each link is adjacent to the link. In the case of swinging with respect to the link, the pulley at the link swinging tip rotates along with the swinging (when each link swings, the pulley at the link swinging tip is The pulleys do not rotate relative to the link, but are based on the position and orientation of the pulley being changed as the link swings). Each oscillation angle is transmitted as it is to one outermost end pulley as a measurement pulley, and in one outermost end pulley, the first base and the second base In the meantime, the sum of the swing angles between the adjacent elements is always rotated. This means that the rotation angle (rotation amount) of one outermost pulley is such that each link between the first base and the second base is in any swing state. It means that the angle of the second base relative to the first base is indicated. If the first base and the second base are brought into contact with the measurement location of the object to be measured, the angle between the two Is obtained. For this reason, when measuring the object to be measured, it is not necessary to use the entire measuring instrument along the object to be measured, and the handling in measurement can be improved.
[0008]
In addition, a plurality of links and the like are slidably connected to other links and the like so that a free mode can be adopted, and between adjacent elements between the first base and the second base. Since the sum of each swing angle is transmitted to one outermost pulley, the angle between the second base and the first base is measured. The angle can be measured while freely changing the posture of each link, and the range of the detected angle can be significantly increased unlike the case of performing strain detection.
[0009]
Furthermore, since the actual measurement angle is measured (detected) as the amount of rotation of one of the outermost pulleys corresponding to the measurement angle using the mechanical linkage relationship, the strain of the wire is reduced. Compared to the case of detection, a larger detection amount can be used to accurately detect the angle of the second base with respect to the first base. For this reason, it is not necessary to prepare a high-sensitivity sensor (for example, a strain gauge) or an expensive output amplifier or the like as in the case of strain detection, and an angle measuring instrument can be provided at a very low cost. .
[0010]
Moreover, since the measurement angle is measured using a mechanical linkage, the configuration can be easily grasped, and the user can repair it even in the case of failure. become. For this reason, the maintenance can be facilitated.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, the input shaft of the rotor potentiometer is linked to one outermost pulley so that the main body of the rotor potentiometer is the first. Since it is fixed to the base, the angle of the second base with respect to the first base can be accurately output via one outermost pulley and the rotor potentiometer.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, an auxiliary pulley having an interlocking relationship is provided at one of the outermost end pulleys, and the auxiliary pulley is provided on the input shaft of the rotor potentiometer. Therefore, it is not necessary to directly attach the input shaft of the rotor potentiometer to one outermost end pulley supported by one outermost link. -The freedom degree of arrangement | positioning of a talipotentiometer can be raised.
[0013]
According to the invention described in claim 4, between the two outermost pulleys, the string member is wound in an endless manner while being wound around each pulley at least at each connecting point in a tension state. Since each pulley is linked so as to be integrally linked to each other, when the second base and each link swing, each of the links is accompanied with each swing. The string member is displaced integrally with each pulley by an amount corresponding to the swing angle, and the displacement is transmitted to one outermost pulley as a rotation by the swing angle. Become.
That is, when the second base is swung, the string member is displaced in the winding direction as the pulley to which the second base is fixed rotates. Only that amount of displacement causes one of the outermost pulleys to rotate as the swing angle of the second base. When each link swings, the string member is wound in an endless manner, so that the pulley at the swing tip of the link rotates relative to the link as the link swings. However, the pulley is rotated by the swing angle of the link by the integral swing, and the string member is displaced in the winding direction. Only one minute turns one outermost pulley as the link swing angle.
For this reason, the second base and the swing angle of each link can be reliably transmitted to one of the outermost pulleys, and the operational effect of claim 1 can be specifically obtained. Become.
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, since the biasing means for biasing the string member in the tensioning direction is provided, each of the profiles associated with the swing of the second base, each link, and the like is provided. The rotation of the roller can be reliably transmitted to one of the outermost pulleys by the string member. For this reason, angle measurement can be performed reliably.
[0015]
According to the invention described in claim 6, since the rotation sensor is interposed between the second base and the first base, not only the angle measurement but also the twist angle at the same time. Can also be measured. For this reason, for example, when used for body measurement, the body state can be highly evaluated from a plurality of viewpoints.
[0016]
According to the seventh aspect of the present invention, since the elements between the second base and the first base are accommodated in the flexible cylinder, the second base and the first base It is possible to prevent dust and the like from adhering to the elements such as the link and pulley between the base and the occurrence of malfunction, and also improve the appearance.
[0017]
According to the eighth aspect of the present invention, since it is for body measurement, it is easy to handle (the first base and the second base can be applied to the measurement location of the detected object). In other words, it is possible to measure the angle of many parts of the body by taking advantage of the fact that the angle can be measured regardless of the swinging state of each link in the meantime.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In 1st Embodiment shown in FIGS. 1-10, 1 is the angle measuring device which concerns on this embodiment used for a body measurement, As this angle measuring device 1 is shown in FIGS. The mounting plate 3 as the second base is connected to the mounting plate 2 as the first base via a plurality of links 4.
[0019]
The mounting plates 2 and 3 are substantially rectangular plate shapes, and the size is appropriately determined from the viewpoint of mounting on the body. An attachment band 5 is attached to the attachment plates 2 and 3, and the attachment plates 5 can hold the attachment plates 2 and 3 on the body, that is, the legs, arms, and the like (FIG. 6). To FIG. 8).
Among these, as shown in FIG. 3, a rotor potentiometer 6 as an angle detecting means is fixed on the upper surface of the mounting plate 2. The rotor potentiometer 6 is disposed on the front end side (left end side in FIG. 1) of the mounting band 5, and its input shaft 6a is in the width direction of the mounting plate 2 (vertical direction in FIG. 1). In the central portion, the axial center direction is directed to the width direction of the mounting plate 2, and the input pulley 7 (auxiliary pulley) is mounted on the input shaft 6a. The rotor potentiometer 6 has a function of outputting an angle signal corresponding to the amount of rotation of the input shaft 6a, and its output terminal 6b is connected to the display device 8 (FIGS. 7 and 8). reference).
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of links 4 are made of a flexible cylinder (flexible tube) made of rubber pipes, azimuth-like fibers, etc., together with the rotary potentiometer 6, in order to protect them from dust. -B) It is stored in 9. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the plurality of links 4 are connected so as to be swingable in a chain shape. For this reason, each link 4 has two support plates 10 attached thereto. It is set as the structure which supports so that it may oppose with the axis | shaft 11 in a longitudinal direction both ends, Each axis | shaft 11 is set as the structure which also connects both the support plates 10 of the other link 4. FIG.
[0021]
In such a plurality of links 4, the front end portion of the mounting plate 2 is supported so as to be swingable around a shaft 11 a at the outermost end portion of one of the outermost links 4 a, and A bracket 12 is supported at the outermost end of the other outermost link 4b so as to be swingable with a shaft 11b. The bracket 12 is fixed to the rear end of the mounting plate 3. . In this case, the bracket 12 and both ends of the shaft 11b are integrated, and the shaft 11b is supported so as to be relatively rotatable with respect to the other outermost link 4b, thereby swinging the mounting plate 3. When this occurs, the shaft 11b can rotate accordingly.
[0022]
As shown in FIGS. 3 to 5, pulleys 13 (pulleys) are fitted between the two support plates 10 of each link 4 on the outer periphery of each shaft 11. Each pulley 13 has the same diameter as the input pulley 7, and these pulleys 13 are arranged in a row with the input pulley 7. Each pulley 13 is rotatable relative to the outer periphery of the shaft 11 except for the outermost shaft 11b of the other outermost link 4b, and the outermost shaft of the other outermost link 4b. For 11b, the pulley 13b (the other outermost pulley) is not relatively rotatable. Among these, a pulley 13a (one outermost pulley) for the outermost shaft 11a of one outermost link 4a is a measuring pulley.
[0023]
In the present embodiment, the second outermost end pulley 13b and the one outermost end pulley 13a are not limited to be further expanded, and the other outermost end pulley 13b Between the input pulley 7, as shown in FIGS. 3 to 5, a wire 14 as a string member is wound endlessly. In the wire 14, the arrangement state of the wire 14 is different on one side (for example, the forward path) and the other side (for example, the return path) of the displacement path. In this embodiment, the wire 14 is the displacement path. On one side of the wire, except for the input pulley 7, each pulley 13 is wound once with the same winding direction, and on the other side of the displacement path, the wire 14 is connected to the other outermost pulley. It is to be directly bridged between the relay 13 and the input pulley 7. Of course, the wire 14 may be wound around each pulley 13 with the same winding direction on the other side of the displacement path, but in this case, the winding direction of each pulley 13 is The crossing portion of the wire 14 accompanying winding is opposite to the one side of the displacement path (when the crossing portion of the wire 14 on one side of the displacement path is above the pulley 13, the wire on the other side of the displacement path) 14 should be located below the pulley 13). This is because the wire 14 needs to be smoothly displaced in the winding direction by the rotation of each pulley 13.
[0024]
In this embodiment, the input shaft 6a of the rotor potentiometer 6 is not directly attached to one outermost end pulley 13a as a measurement pulley, but is attached to the input pulley 7. However, this is because the degree of freedom of arrangement of the rotor lipotensiometer 6 is desired to be increased, and the input shaft 6a of the rotor lipotensiometer 6 may be mounted on one outermost pulley 13a. Needless to say.
Of course, in this case, since one outermost end pulley 13a and the input pulley 7 are disposed on the same mounting plate 2, the wire 14 rotates the one outermost end pulley 13a. The moving state is reflected on the input pulley 7 as it is.
[0025]
The bracket 12 is provided with a coil spring 15 as shown in FIG. The coil spring 15 pulls the wire 14 toward the outside of the other outermost end pulley 13b, thereby ensuring that the wire 14 is always in tension.
[0026]
In the use of such an angle measuring instrument 1, as shown in FIGS. 6, 7, and 8, a mounting plate 2 is attached to a predetermined mounting position with respect to measurement positions such as a leg joint, wrist, and elbow. 3 is mounted using the mounting band 5. Then, the movement state (angle state) of each of these measurement locations is the angle between the two mounting plates 2 and 3, and the rotor lipotensiometry through one outermost end pulley 13 a and the input pulley 7. -Measured by the data 6 and displayed on the display device 8. In particular, FIG. 8 shows a state in which the output signal of the angle measuring instrument 1 is analyzed by a desktop computer (personal computer) 16 in the training evaluation room, thereby recording, analyzing, treating, The policy and the like are instantly displayed on the desktop computer 16 and recorded.
[0027]
The operation of the angle measuring instrument 1 will be specifically described based on the schematic diagrams of FIGS. 9 and 10.
In this angle measuring instrument 1, the pulleys 13 a, 13 b, 13 c are linked together by an endless wire 14 so as to be integrally linked to each other, and of course when the mounting plate 3 is swung. Even if each link 4a, 4b is swung with respect to the link adjacent to the link, the swung state (swing angle) is transmitted as it is to one outermost end pulley 13a. Yes.
[0028]
First, as shown in FIG. 9, the case where the link 4a swings by the swing angle x with respect to the mounting plate 2 will be described. In this case, since the wire 14 is wound in an endless shape, the pulley 13c at the swinging tip of the link 4a rotates relative to the link 4 as the link 4a swings. As shown in FIG. 10, the pulley 13c rotates by the swing angle x of the link 4 as shown in FIG. The wire 14 is displaced in the winding direction by an amount corresponding to the rotation of the pulley 13c (if the radius of the pulley 13c is r, xr). The outer end pulley 13a is rotated by the swing angle x of the link 4a.
[0029]
As shown in FIG. 9, the same applies to the case where the link 4b swings by the swing angle y with respect to the link 4a. In this case, the pulley 13b at the swing tip of the link 4b is connected to the link 4a. The pulley 13b swings integrally without rotating relative to 4b, but the pulley 13b rotates by the swing angle y of the link 4 due to the integral swing. The wire 14 is displaced in the winding direction by the amount of rotation of 13b (if the radius of the pulley 13b is r, yr), and on the basis of the displacement, one outermost end pulley 13a It is rotated by the angle y.
[0030]
As shown in FIG. 9, when the mounting plate 3 is swung with respect to the link 4b by the swing angle z, the pulley 13 to which the mounting plate 3 is fixed is rotated. The wire 14 is displaced in the winding direction, and one outermost end pulley 13a is rotated by the swing angle z based on the displacement.
[0031]
For this reason, in one outermost end pulley 13a, each swing between adjacent elements (link 4, mounting plate 2, 3) between mounting plate 2 and mounting plate 3 is performed. The sum of the moving angles x, y, and z is always rotated, and the summed swing angle is apparent from FIG. 9 as the mounting plate 2 with respect to the mounting plate 2. An angle α of 3 is indicated. Therefore, as long as the mounting plates 2 and 3 are brought into contact with the measurement points of the body, the swing angles x and y between the adjacent elements are not affected regardless of the swing state of the links 4 between them. , Z cancels each other, and finally the angle α of the mounting plate 3 with respect to the mounting plate 2 is accurately indicated, and this is indicated by the rotor potentiometer 6 on one of the outermost ends. -Detected via the relay 13a and the input pulley 7, and the contents thereof are displayed on the display device 8. Thereby, when measuring the angle of the body using this measuring device 1, it is not necessary to use the whole measuring device in a state of being along the body.
[0032]
FIG. 11 shows a second embodiment. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0033]
In the angle measuring instrument 1 according to the second embodiment, the rotation sensor 17 is interposed between the mounting plate 3 and the plurality of links 4 so that not only the angle measurement but also the twist angle can be measured simultaneously. become. Thereby, a body state can be highly evaluated from both a bending angle and a twist angle.
[0034]
Although the embodiment has been described above, the present invention includes the following.
(1) Change the length of each link 4 for each link 4 without making all the lengths in the extending direction of the links 4 equal.
(2) Set the number of links 4 and pulleys 13 as appropriate.
(3) Use not only for body measurement but also in all fields that measure angles.
(4) One or two wire guide grooves are formed in each pulley 13 according to the winding method of the wire 14.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an angle measuring instrument according to a first embodiment.
FIG. 2 is a side view of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the basic structure of the angle measuring instrument according to the first embodiment.
FIG. 4 is a partially enlarged perspective view showing the structure of a plurality of links.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a structure in the vicinity of the other outermost link among a plurality of links.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the angle measuring instrument according to the first embodiment is used for measurement of leg joint motion.
FIG. 7 is a view showing a state in which the angle measuring instrument according to the first embodiment is used for wrist movement measurement.
FIG. 8 is a view showing a state in which the angle measuring instrument according to the first embodiment is used for measurement of elbow joint movement.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the basic principle of an angle measuring device.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the basic principle of an angle measuring device.
FIG. 11 is a perspective view showing an angle measuring instrument according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Angle measuring device 2 Mounting plate 3 Mounting plate 4 Link 4a One outermost link 4b The other outermost link 6 Rotor potentiometer 6a Input shaft 7 Input pulley 9 Flexible cylinder 13 pulley 13a one outermost end pulley 13b other outermost end pulley 14 wire 15 coil spring 17 rotation sensor

Claims

An angle measuring device in which a second base is connected to the first base via connecting means, and an angle state of the second base with respect to the first base is output as a measurement angle;
The connecting means is a plurality of links sequentially connected so as to be swingable,
In each of the plurality of links, at each connecting point and both outermost ends, equal-diameter pulleys linked so as to be interlocked integrally with each other are respectively supported so as to be relatively rotatable,
The first base is connected to one outermost link that supports one outermost pulley of the pulleys as a measurement pulley. Is pivotably connected with the same axis as the pivot axis of
The second base is fixed to the other outermost pulley of the pulleys;
An angle measuring instrument characterized by that.

In claim 1,
An input shaft of a rotor potentiometer is linked to the one outermost pulley so as to be linked,
A body of the rotor potentiometer is fixed to the first base;
An angle measuring instrument characterized by that.

In claim 2,
An auxiliary pulley having an interlocking relationship with each other is provided on the one outermost edge pulley,
The auxiliary pulley is integrally mounted on the input shaft of the rotor lipotensometer;
An angle measuring instrument characterized by that.

In claim 1,
Between the outermost end pulleys, a string member is wound in an endless manner while being wound around each pulley at least at each connection point in a tension state, and the respective pulleys are mutually connected. Linked to work together,
An angle measuring instrument characterized by that.

In claim 4,
An urging means for urging the string member in a tensioning direction is provided.
An angle measuring instrument characterized by that.

In claim 1,
A rotation sensor is interposed between the second base and the first base so that the second base and the first base can rotate relative to each other in the torsional direction. An angle measuring instrument characterized by being made.

In any one of Claims 1-6,
At least an element between the second base and the first base is housed in a flexible cylinder;
An angle measuring instrument characterized by that.

In any one of Claims 1-7,
For body measurements,
An angle measuring instrument characterized by that.