JP6034178B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置に係り、特に、単一の駆動源によって複数の被駆動部を選択的に駆動するための動力伝達装置に関する。

従来、複数の被駆動部を駆動する機構を実現するために、単一の駆動源によって選択的に複数の被駆動部を駆動する装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、駆動用モータが、２つのポートに選択的に取り付けられる構成が記載されている。

また、特許文献２には、１つのモータに対して、クラッチで二動作を切り替える構成が記載されている。

さらに、例えば介護用ベッドの分野においては、床擦れを防止するために、ベッド上面の一部を可動として、駆動源からの動力によって当該可動部を駆動する技術が提案されている。

このような介護用ベッドにおいても、単一の駆動源によって複数の被駆動部を選択的に駆動するものがあり、例えば特許文献３には、駆動源を１つとしつつ、複数の動作点を選択する構成が記載されている。

特開２００２−１５９７７２号公報 特開平１−２４９０５４号公報 特開２００７−３７６８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成は、２つのポートのうちの一方に駆動モータを一旦取り付けたら、その固定状態が維持されるものであり、所望のポートを必要時に適宜選択できるというものではない。

また、特許文献２に記載の構成は、駆動系の途中からの流れをクラッチで切り替えるものであり、その構造が複雑である。

さらに、特許文献３に記載の構成は、駆動源として圧縮空気を必要とするものであり、その適用範囲が限定されている。特に介護用ベッドは、一般に病院や自宅で使用されるものであるため、駆動源として圧縮空気を利用できる環境にはない場合が多く、現場への導入は難しい。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて成されたものであって、単一の駆動源からの回転動力を、簡易な構成によって、複数の被駆動部に選択的に伝達することができる動力伝達装置を提供することを目的とする。

特に、本発明は、床擦れ防止機能を備えた介護用ベッドにおける動力の伝達に適した動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、回転駆動力を伝達するための動力伝達装置において、基端部及び先端部を有するロボットアームと、前記ロボットアームの前記先端部に装着された回転駆動体と、前記回転駆動体を回転させるための駆動源と、前記ロボットアームによって位置決めされた前記回転駆動体に対して接続される被回転駆動体と、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とを接続するための接続機構と、を備えたことを特徴とする。

また、好ましくは、前記接続機構は、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とが向き合った状態になるように前記回転駆動体と前記被回転駆動体とを接近させて両者を分離可能に接続するように構成されている。

また、好ましくは、前記接続機構は、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とをそれらの回転軸線に沿って接近させて両者を接続するように構成されている。

また、好ましくは、前記接続機構は、前記回転駆動体をその回転軸線に沿って前記ロボットアームの前記先端部から前記被回転駆動体に向けて進出させるように構成されている。

また、好ましくは、前記接続機構は、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とをそれらの回転軸線に直交する方向に沿って接近させて両者を接続するように構成されている。

また、好ましくは、複数の前記被回転駆動体が、共通の前記回転駆動体によって選択的に駆動されるように構成されている。

また、好ましくは、前記ロボットアームは、前記基端部及び前記先端部を含む１本のリンク部材によって構成されている。

また、好ましくは、前記ロボットアームは、前記基端部を含む基端側リンク部材と、前記先端部を含む先端側リンク部材とを有する。

また、好ましくは、前記被回転駆動体は、介護用ベッドの駆動機構の一部を構成している。

また、好ましくは、複数の前記介護用ベッドの複数の前記被回転駆動体が、共通の前記回転駆動体によって選択的に駆動されるように構成されている。

本発明による動力伝達装置によれば、単一の駆動源からの回転動力を、簡易な構成によって、複数の被駆動部に選択的に伝達することができる。特に、床擦れ防止機能を備えた介護用ベッドにおける動力の伝達に適している。

本発明の一実施形態による動力伝達装置を備えた介護用ベッドを示した斜視図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の各駆動力入力ポートの機能を説明するための側面図。 図１に示した介護用ベッドを模式的に示した上面図。 図１に示した介護用ベッドの腰部及び肩部に関する動力伝達装置の駆動機構を説明するための斜視図。 図４に示した動力伝達装置の駆動機構において上下動用入力回転時の様子を示した斜視図。 図４に示した動力伝達装置の駆動機構において左右動用入力回転時の様子を示した斜視図。 図１に示した介護用ベッドの足部領域に関する動力伝達装置の駆動機構を説明するための斜視図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の駆動力入力ポートに対して回転動力を接続する様子を示した側面図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の駆動力入力ポートに対して回転動力を接続する様子を示した正面図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置のロボットアームの内部構造を示した断面図。 図１０に示したロボットアームの先端部を拡大して示した断面図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置において、駆動力入力ポートとロボットアーム先端の回転駆動体とが接続された状態を示した斜視図。 図１２に示した介護用ベッドの動力接続部の組立て図。 図１２に示した介護用ベッドの動力接続部において接続時のガタ（偏心など）を吸収する様子を示した説明図。 図１に示した介護用ベッドの腰部及び肩部に関する動力伝達装置の駆動機構の一変形例を示した斜視図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の駆動力入力ポート及びロボットアームの一変形例を示した側面図。 図１６に示した駆動力入力ポート及びロボットアームの正面図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の動力接続部の一変形例を示した斜視図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の動力接続部の一変形例を示した斜視図。 図１に示した介護用ベッドの動力伝達装置の一変形例として、１台のロボットによって２台の介護用ベッドの各駆動力入力ポートを駆動するようにした構成を示した断面図。

以下、本発明の一実施形態による動力伝達装置を備えた介護用ベッドについて、図面を参照して説明する。

図１に示したように、本実施形態における介護用ベッド１は、長手方向の寸法Ｌ及び幅方向の寸法Ｗを有している。長手方向寸法Ｌ及び幅方向寸法Ｗは、被介護者が横臥するベッド上面２を形成する上面形成部材３の長手方向寸法及び幅方向寸法に対応している。

上面形成部材３は、ベッド基台４の上方に配置されており、ベッド基台４には、上面形成部材３の少なくとも一部を水平方向に移動させるための駆動機構５が設けられている。

そして、本実施形態による介護用ベッド１においては、ベッド上面２が、全体として、幅方向Ｗにおいて下向きに湾曲した湾曲面で構成されている。この湾曲面は、長手方向に沿って延びる中心軸線を持つ仮想の円筒面の一部を構成する円弧面である。

図１及び図２に示したように、ベッド基台４に設けられた駆動機構５は、ロボットアーム６と、このロボットアームの先端部が選択的に接続される複数の駆動力入力ポート（被回転駆動体）７を備えている。複数の駆動力入力ポート７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ）のそれぞれが、後述する上面形成部材３における互いに異なる移動動作に対応している。

図１及び図３に示したように、介護用ベッドの上面形成部材３は、長手方向に沿って、頭部領域８、肩部領域９、腰部領域１０、及び足部領域１１に区分されている。

上面形成部材３の頭部領域８は、一連一体の板状の方形部材１２によって形成されている。

上面形成部材３の長手方向の中央部にあたる肩部領域９及び腰部領域１０は、それぞれ、幅方向に延びる複数の可動細長片１３を長手方向に並置して構成されている。

肩部領域９は、長手方向に沿って一つ置きに配置された複数の可動細長片１３によって構成される肩Ａグループと、肩Ａグループに属する可動細長片１３同士の間に配置された複数の可動細長片１３によって構成される肩Ｂグループとから構成されている。

肩Ａグループに属する複数の可動細長片１３は、駆動機構５によって、上下方向及び水平方向に一体に駆動され、同様に、肩Ｂグループに属する複数の可動細長片１３は、駆動機構５によって、上下方向及び水平方向に一体に駆動される。また、肩Ａグループと肩Ｂグループとは、駆動機構５によって互いに独立に駆動することができる。

また、腰部領域１０は、長手方向に沿って一つ置きに配置された複数の可動細長片１３によって構成される腰Ａグループと、腰Ａグループに属する可動細長片１３同士の間に配置された複数の可動細長片１３によって構成される腰Ｂグループとから構成されている。

腰Ａグループに属する複数の可動細長片１３は、駆動機構５によって、上下方向及び水平方向に一体に駆動され、同様に、腰Ｂグループに属する複数の可動細長片１３は、駆動機構５によって、上下方向及び水平方向に一体に駆動される。また、腰Ａグループと腰Ｂグループとは、駆動機構５によって互いに独立に駆動することができる。

足部領域１１は、右足に対応する部分と左足に対応する部分とから成る。右足に対応する部分は、長手方向に並置された一対の可動矩形片１４によって構成されており、左足に対応する部分も、同じく長手方向に並置された一対の可動矩形片１４によって構成されている。

足部領域１１の右足に対応する部分及び左足に対応する部分は、それぞれ、駆動機構５によって中央の部分が押し上げられて、図１に示したように隆起して山形形状に変形する。これにより、被介護者の右足又は左足を、その膝裏から押し上げて屈曲させることができる。

次に、本実施形態による介護用ベッド１の駆動機構５の内部構造について説明する。

図４に示したように、駆動機構５は、上面形成部材３（の一部）がその上端に設けられた支持基部１５を備えている。なお、図４においては、複数の可動細長片１３から成る上面形成部材３（の一部）を模式的に一体物として示している。

支持基部１５の下端部が、直動支持部材（リニアガイド）１６で支持されており、これにより、支持基部１５は、ベッド左右方向において水平方向に移動可能とされている。支持基部１５を支持する直動支持部材１６は、可動支持板１７の上端に設けられている。可動支持板１７は、上下方向に延設された一対の直動支持部材（リニアガイド）１８によって、上下動可能に支持されている。

可動支持板１７の一方の側端部にはラック１９が上下方向に延設されており、このラック１９にピニオン２０が噛み合っている。このピニオン２０は接続軸２１の一端に設けられており、接続軸２１の他端にはウォームギア２２のホイールが設けられている。このウォームギア２２のホイールは、ウォームギア２２のウォームと噛み合っており、このウォームは、先端部が駆動力入力ポート７を形成する入力軸２３に形成されている。この駆動力入力ポート７は、上面形成部材３を上下動させるための回転動力の入力部である。

支持基部１５の下端部にはラック２４が設けられており、このラック２４にはピニオン２５が噛み合っている。このピニオン２５は接続軸２６の上端に設けられており、接続軸２６の下端にはべベルギア２７が設けられている。このべベルギア２７は、可動支持板１７に回転可能に設けられたべベルギア２８と噛み合っている。

可動支持板１７に設けられたべベルギア２８には、プーリ２９が一体的に形成されており、このプーリ２９にはベルト３０が掛けられている。このベルト３０は、他のプーリ３１に掛けられており、このプーリ３１は接続軸３２の一端に設けられており、接続軸３２の他端にはウォームギア３３のホイールが設けられている。ウォームギア３３のホイールは、ウォームギア３３のウォームに噛み合っている。

ウォームギア３３のウォームが形成された接続軸３４の端部にはピニオン３５が設けられており、このピニオン３５は、上下方向に延設されたラック３６に噛み合っている。このラック３６は、上下方向に延設された直動支持部材（リニアガイド）３７によって上下動可能に支持されている。この直動支持部材３７には、ラック３６と一体的に他のラック３８が上下動可能に支持されており、このラック３８がピニオン３９と噛み合っている。

このピニオン３９は入力軸４０の一端に設けられており、この入力軸の他端は駆動力入力ポート７を形成している。この駆動力入力ポート７は、上面形成部材３を左右方向に水平移動させるための回転動力の入力部である。

次に、介護用ベッド１の上面形成部材３を上下動させる際の動作について、図５を参照して説明する。

上下動用の駆動力入力ポート７Ｂを回転させると、この回転動力がウォームギア２２を介して接続軸２１に伝達される。すると、接続軸２１と一体にピニオン２０が回転し、このピニオン２０の回転により、ラック１９が上下方向に移動する。ラック１９は可動支持板１７に固定されているので、ラック１９と共に可動支持板１７が上下方向に移動する。これにより、支持基部１５と共に上面形成部材３が上下方向に移動する。

なお、可動支持板１７と一体に接続軸３４が上下に移動するので、ラック３６も同時に上下に移動する。このとき、左右動用の駆動力入力ポート７Ｃが回転してしまうが、この左右動用の駆動力入力ポート７Ｃはフリーなので、回転しても問題ない。

また、ウォームギア２２は出力側から回転させることができない構造であるため、上下動用の駆動力入力ポート７Ｂの印加トルクが除去されても、その時の姿勢を保持することができる。

次に、介護用ベッド１の上面形成部材３を左右方向に水平移動させる際の動作について、図６を参照して説明する。

左右動用の駆動力入力ポート７Ｃを回転させると、この回転力がラック３８に伝達され、他方のラック３６と共に上下方向に移動する。ラック３６の上下動によってピニオン３５が回転し、この回転力がウォームギア３３を介してプーリ３１に伝達される。

プーリ３１が回転すると、ベルト３０を介して同時に他方のプーリ２９が回転する。これにより、プーリ２９に一体に設けられたべベルギア２８が回転し、このべベルギア２８に噛み合ったべベルギア２７が回転する。

べベルギア２７が回転すると同時にピニオン２５が回転し、このピニオン２５の回転によりラック２４が左右方向に移動する。その結果、支持基部１５と共に上面形成部材３が左右方向に水平移動する。

なお、ウォームギア３３は出力側から回転させることができない構造であるため、左右動用の駆動力入力ポート７Ｃの印加トルクが除去されても、その時の姿勢を保持することができる。

図７は、足部領域１１を構成する可動矩形片１４を下方から押し上げるための足部用の駆動機構を示している。この足部用の駆動機構においては、足部用の駆動力入力ポート７Ａ（７）を回転させると、この駆動力入力ポート７Ａが先端部に形成された入力軸４１が回転する。

この入力軸４１には、ウォームギア４２を構成するウォームが形成されており、同じくウォームギア４２を構成するホイールに動力が伝達される。ウォームギア４２のホイールは接続軸４３の一端に設けられており、この接続軸４３の他端にはピニオン４４が設けられている。

ピニオン４４はラック４５と噛み合っており、ラック４５は可動支持板１７の側端部に設けられている。可動支持板１７は、上下方向に延設された一対の直動支持部材（リニアガイド）４６によって、上下動可能に支持されている。

ピニオン４４の回転によってラック４５が上下動し、これにより可動支持板１７が上下動する。可動支持板１７の上端部には押上部材４７の下端部が固定されており、この押上部材４７の上端部によって、可動矩形片１４がその下方から押し上げられる。

次に、ロボットアーム６及び駆動力入力ポート７を含んで構成される動力伝達装置５０について説明する。この動力伝達装置５０は、介護用ベッドの駆動機構の一部を構成している。

図８及び図９に示したように、ロボットアーム６は基端部６ａと先端部６ｂを有しており、ロボットアーム６の基端部６ａは、ロボット主軸５１の上端部に装着されている。ロボットアーム６の先端部６ｂには、回転駆動体５２が回転可能に設けられている。

ロボットアーム６は、基端側リンク部材５３及び先端側リンク部材５４を備えており、基端側リンク部材５３の基端部がロボットアームの基端部６ａを構成し、先端側リンク部材５４の先端部がロボットアーム６の先端部６ｂを構成している。基端側リンク部材５３の先端部と先端側リンク部材５４の基端部とが、互いに回転可能に接続されている。

図１０に示したように、ベッド基台４の内部には、ロボット主軸５１用の駆動モータ５５が設けられており、この駆動モータ５５によってロボット主軸５１が、第１軸線Ｌ１周りに回転駆動される。

基端側リンク部材５３の内部には、先端側リンク部材５３用の駆動モータ５６が設けられており、この駆動モータ５６によって先端側リンク部材５４が第２軸線Ｌ２周りに回転駆動される。

先端側リンク部材５４の内部には、回転駆動体５２用の駆動モータ５７が設けられており、この駆動モータ５７によって回転駆動体５２が第３軸線Ｌ３周りに回転駆動される。

なお、第１軸線Ｌ１、第２軸線Ｌ２、及び第３軸線Ｌ３は、互いに平行である。

各駆動モータ５５、５６、５７は、ロボット制御部５８によってその回転が制御される。ロボット制御部５８には、被介護者に対してその人に固有の床擦れ防止動作を実現できるように、当該介護者に固有のプログラムを記憶させることができる。

図１１に示したように、駆動モータ５７側のべベルギア５９と回転駆動体５２側のべベルギア６０とが噛み合っている。回転駆動体５２側のべベルギア６０の中央部にはスプライン溝を含む貫通孔６１が形成されており、この貫通孔６１に回転駆動軸６２が、第３軸線Ｌ３に沿って移動可能に挿通されている。この回転駆動軸６２は、べベルギア６０の貫通孔に対してスプライン嵌合しており、これにより回転駆動軸６２は、べベルギア６０に対して、第３軸線Ｌ３周りの回転が阻止されると共に、第３軸線Ｌ３に沿った直動動作が許容される。

回転駆動軸６２の一方の端部には回転駆動体５２が装着されており、回転駆動軸６２の他方の端部には、エアシリンダ６３のピストン６４の先端部が、ベアリング６５を介して接続されている。エアシリンダ６３を駆動してピストン６４を進出させることにより、回転駆動軸６２と共に回転駆動体５２が第３軸線Ｌ３に沿って前進する。

駆動モータ５７を駆動すると、その回転駆動力が、駆動モータ５７側のべベルギア５９から回転駆動体５２側のべベルギア６０に伝達される。回転駆動体５２の回転駆動軸６２とべベルギア６０とはスプライン嵌合しているので、べベルギア６０の回転駆動力が回転駆動軸６２に伝達され、回転駆動軸６２と一体に回転駆動体５２が回転する。

次に、図１２乃至図１４を参照して、ベッド基台４側の駆動力入力ポート７とロボットアーム６側の回転駆動体５２とを接続するための接続機構について説明する。

エアシリンダ６３を駆動して、ロボットアーム６先端の回転駆動体５２を、ベッド基台４側の駆動力入力ポート７に接続する際には、回転駆動体５２の駆動力入力ポート７への位置決め誤差や、回転駆動体５２及び駆動力入力ポート７の機械公差分のズレ（偏心など）を吸収する必要があり、これをカップリングで行う必要がある。

そこで、本実施形態においては、図１２及び図１３に示したように、オルダムカップリングを採用することにより、このズレを吸収するようにしている。即ち、オルダムカップリングにおいては、そのハブ６６、６７の突起がスライダ６８の溝を滑ることでズレが吸収される（図１４参照）。なお、ハブ６６及びスライダ６８が回転駆動体５２を構成し、ハブ６７が駆動力入力ポート７を構成している。

ここで、本実施形態における動力伝達装置５０においては、駆動側と被駆動側との脱着のため、スライダ６８は、ロボットアーム６側のハブ６６に水平方向をフリーにして取り付け、カップリング時の軸方向の衝撃を緩和するために、ロボットアーム６側のハブ６６とスライダ６８との間にバネ６９を介装している。

次に、本実施形態による介護用ベッド１の動力伝達装置５０の動作例について説明する。

ロボットアーム６を駆動してアーム先端の回転駆動体５２を、所望の駆動力入力ポート７に対して向き合った状態となるように接近させて位置決めする。ロボットアーム６先端にあるエアシリンダ６３を駆動して、第３軸線Ｌ３に沿って回転駆動体５２を駆動力入力ポート７に向けて前進させ、両者を噛み合わせる。このとき、エアシリンダ６３のストローク長を検出して、回転駆動体５２と駆動力入力ポート７とが正常に噛み合ったことを確認する。

続いて、ロボットアーム６先端にある駆動モータ５７を駆動して、回転駆動体５２を回転させる。回転駆動体５２は駆動力入力ポート７に接続されているので、回転駆動体５２からの回転力が駆動力入力ポート７に伝達される。その結果、当該駆動力入力ポート７に対応する上面形成部材３の部位が所定の動作を行う。

所定量だけ駆動力入力ポート７を回転させたら、駆動モータ５７を停止する。エアシリンダ６３を駆動して回転駆動体５２を後退させて、回転駆動体５２と駆動力入力ポート７とを切り離す。ロボットアーム６を駆動して、回転駆動体５２を次の駆動力入力ポート７に移動して位置決めする。

次に、本実施形態による介護用ベッドの動作例について説明する。

ロボットアーム６先端の回転駆動体５２を、１番目の駆動力入力ポート７Ａ（右膝に対応）に接続し、駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の右膝に対応する部位の駆動系に伝達される。その結果、右膝に対応する部位が山形形状に変形する。

駆動モータ５７の回転を止めた後、エアシリンダ６３を駆動して動力接続部（回転駆動体５２及び駆動力入力ポート７）を切り離し、ロボットアーム６を駆動して、２番目の駆動力入力ポート７Ｂ（腰Ａグループ上下に対応）にロボットアーム６先端の回転駆動体５２を接続する。

この状態で駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の腰Ａグループに対応する部位の上下駆動系に伝達される。その結果、腰Ａグループに対応する部位が上昇する。

駆動モータ５７の回転を止めた後、エアシリンダ６３を駆動して動力接続部を切り離し、ロボットアーム６を駆動して、３番目の駆動力入力ポート７Ｃ（腰Ａグループ水平に対応）にロボットアーム６先端の回転駆動体５２を接続する。

この状態で駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の腰Ａグループに対応する部位の水平駆動系に伝達される。その結果、腰Ａグループに対応する部位が水平動作する。

駆動モータ５７の回転を止めた後、エアシリンダ６３を駆動して動力接続部を切り離し、ロボットアーム６を駆動して、４番目の駆動力入力ポート７Ｄ（肩Ａグループ上下に対応）にロボットアーム６先端の回転駆動体５２を接続する。

この状態で駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の肩Ａグループに対応する部位の上下駆動系に伝達される。その結果、肩Ａグループに対応する部位が上昇する。

駆動モータ５７の回転を止めた後、エアシリンダ６３を駆動して動力接続部を切り離し、ロボットアーム６を駆動して、５番目の駆動力入力ポート７Ｅ（肩Ａグループ水平に対応）にロボットアーム６先端の回転駆動体５２を接続する。

この状態で駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の肩Ａグループに対応する部位の水平駆動系に伝達される。その結果、肩Ａグループに対応する部位が水平動作する。

駆動モータ５７の回転を止めた後、エアシリンダ６３を駆動して動力接続部を切り離し、ロボットアーム６を駆動して、３番目の駆動力入力ポート７Ｃ（腰Ａグループ水平に対応）にロボットアーム６先端の回転駆動体５２を接続する。

この状態で駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の腰Ａグループに対応する部位の水平駆動系に伝達される。その結果、腰Ａグループに対応する部位が、さらに水平動作する。

駆動モータ５７の回転を止めた後、エアシリンダ６３を駆動して動力接続部を切り離し、ロボットアーム６を駆動して、５番目の駆動力入力ポート７Ｅ（肩Ａグループ水平に対応）にロボットアーム６先端の回転駆動体５２を接続する。

この状態で駆動モータ５７を回転させる。これにより、回転駆動体５２からの回転駆動力が、介護用ベッド１の上面形成部材３の肩Ａグループに対応する部位の水平駆動系に伝達される。その結果、肩Ａグループに対応する部位が、さらに水平動作する。

以上のようにロボットに教示して、被介護者に合った床ずれ防止動作をプログラミングする。上記の動作例は、肩部と腰部の体幹を左にずらす場合であるが、さらにこれから右に体幹をずらし換えるには、上記の手順を逆にして、一旦体幹を真っ直ぐに戻し、さらに左膝に対応する駆動力入力ポートを選択して体位変更を行う。

なお、上下動作の上と下の方向、及び水平動作の右方向と左方向の切換えは、駆動モータ５７の正転・逆転で切り替える。

以上述べたように、本実施形態による動力伝達装置５０を備えた介護用ベッド１によれば、被介護者の体をベッド上面２の湾曲面で下から支持した状態で、被介護者の体を水平方向に移動させるようにしたので、被介護者の体を自然な状態で優しくずらしていくことができるので、体幹のベッドへの重心点を変えることができ、結果的に自然な状態で体幹の優しい回転も期待できる。これにより、寝返り動作に近い自然な動きを実現して、体位変更時の被介護者の体への負担を極力抑制しつつ、床擦れを防止することができる。

また、ロボット制御部５８に予め組み込まれたプログラムによってロボットアーム６を駆動して、所定の床擦れ防止動作を自動的に行うようにしたので、深夜などに介護者が定期的に作業を行う必要がなく、介護者の精神的・肉体的な負担が解消され、被介護者にとっても、介護者に対する精神的な負担から解放される。

また、ロボットアーム６の位置決めにより、共通の回転駆動体５２によって、複数の駆動力入力ポート７へ選択的に回転駆動力を伝達するようにしたので、複数の異なる動作を実現するための駆動源が一つで済み、構成を簡素化することができる。

また、ロボットへの教示内容を変更することにより、駆動力の供給点（駆動力入力ポート７）の指定順序（シーケンス）を容易に変更することができるので、複数の異なる動作を実現する上での柔軟性を高めることができる。

また、複数の駆動力入力ポート７に対する動力伝達の切替え機能を、ロボットアーム６自体が果たしているので、従来のような動力伝達先の切替えのためのクラッチ機構を不要とすることができる。

次に、上記実施形態による介護用ベッド１の一変形例としては、肩部領域９及び腰部領域１０の部分の上面形成部材３の左右方向への移動を、水平方向ではなく、上面形成部材３の湾曲面（ベッド上面２）に沿って行うようにしても良い。

具体的には、図１５に示したように、上端に上面形成部材３が設けられた支持基部１５の下端部に、上面形成部材３の湾曲面と同じ曲率を持つ湾曲ラック２４Ａを設ける。この湾曲ラック２４Ａには、接続軸２６Ａの上端に設けられたべベルギア４８が噛み合っている。

支持基部１５の下端部は、上面形成部材３の湾曲面（ベッド上面２）と同じ曲率で湾曲しており、例えば可動支持板１７の上端に設けた複数のローラ部材（図示せず）によって、支持基部１５の下端部をその湾曲面に沿って移動可能に支持する。

この変形例においては、べベルギア４８を回転させることにより、上面形成部材３の湾曲面（ベッド上面２）に沿ってラック２４Ａが左右方向に移動する。これにより、上面形成部材３のベッド上面２が、その湾曲面に沿って左右方向に移動する。

上記の通り本変形例においては、上面形成部材３のベッド上面２を、その湾曲面に沿って左右方向に移動するようにしたので、被介護者の体をベッド上面２の湾曲面で下から支持した状態で、局所的な応力の発生を抑制しつつ、被介護者の体をより一層自然な状態で回転させながら、優しくずらしていくことができる。これにより、寝返り動作により近い自然な動きを実現して、体位変更時の被介護者の体への負担を極力抑制しつつ、床擦れを防止することができる。

上記実施形態の他の変形例としては、ロボットアーム６を、基端部６ａ及び先端部６ｂを含む１本のリンク部材によって構成することもできる。即ち、図１６及び図１７に示したように、１本のリンク部材４９の基端部がロボット主軸５１の上端部に装着されており、同リンク部材４９の先端部に回転駆動体５２が設けられている。

また、複数の駆動力入力ポート７は、ロボット主軸５１の回転軸線（第１軸線Ｌ１）を中心とした仮想円上に配置されている。この構成においては、ロボット主軸５１の回転によってロボットアーム６が旋回し、ロボットアーム６の先端部の回転駆動体５２を所望の駆動力入力ポート７の正面に位置決めすることができる。

なお、本変形例においても、回転駆動体５２と駆動力入力ポート７との接続機構は、上述した実施形態と同様である。

上記実施形態の他の変形例としては、図１８に示したように、駆動力入力ポート７において、十字状の接続用凹部７ａを形成すると共に、回転駆動体５２において、十字状の接続用凸部５２ａを形成する。接続用凹部７ａと接続用凸部５２ａは、互いに緩やかに嵌り合う寸法及び形状を有している。

また、図１８に示したように接続用凸部５２ａは、先細形状を有しており、一方、接続用凹部７ａは、接続用凸部５２ａの先細形状に対応する傾斜形状を有している。

この接続方式においては、駆動力入力ポート７に形成された接続用凹部７ａに対して、その正面から回転駆動体５２の接続用凸部５２ａを嵌め入れる。このとき、接続用凸部５２ａの先細形状と接続用凹部７ａの傾斜形状とが係合することにより、回転駆動体５２の駆動力入力ポート７への位置決め誤差等を吸収する方向への位置決め機能が発揮され、自然な嵌合を達成することができる。

上記実施形態の他の変形例としては、回転駆動体５２と駆動力入力ポート７との接続方式に関して、それらの接続を、回転軸線（第３軸線Ｌ３）に直交する方向に沿って両者を接近させて接続するように構成しても良い。

具体的には、図１９に示したように、駆動力入力ポート７において、その直径方向に沿って接続用凹部７ａを形成すると共に、回転駆動体５２において、その直径方向に沿って接続用凸部５２ａを形成する。接続用凹部７ａと接続用凸部５２ａは、互いに緩やかに嵌り合う寸法及び形状を有している。

この接続方式においては、図１９に示したように駆動力入力ポート７に形成された接続用凹部７ａに対して、その側面から回転駆動体５２の接続用凸部５２ａを嵌め入れることができる。このため、駆動力入力ポート７への接続に際して、回転駆動体５２をその回転軸線（第３軸線Ｌ３）方向に進出させる必要がなく、エアシリンダ６３等を省略して構造を簡素化することができる。

上記実施形態の他の変形例としては、２台の介護用ベッド１の複数の駆動力入力ポート７を、共通のロボットアーム６の回転駆動体５２によって選択的に駆動するように構成しても良い。

即ち、本変形例においては、図２０に示したように、介護用ベッド１の上面形成部材３と、その駆動機構（ロボットアーム部分を除く）とが、それぞれ二つずつ配置されている。ロボット主軸５１が垂直方向に配置されており、各駆動力入力ポート７も、べベルギア７０を介して垂直方向に配置されている。

そして、本変形例においては、ロボットアーム６を水平方向に回転駆動して所望の駆動力入力ポート７に位置決めすることにより、一方の介護用ベッド１の複数の駆動力入力ポート７と、他方の介護用ベッド１の複数の駆動力入力ポート７とを、共通のロボットアーム６の回転駆動体５２によって選択的に回転駆動することができる。

上記実施形態の他の変形例としては、ロボットアーム６先端の回転駆動体５２を進退させるための機構として、アーム先端にエアシリンダを設ける機構に代えて、ロボット主軸５１をその回転軸線に沿って移動させる機構を設けて、ロボット主軸５１の進出動作によってロボットアーム６全体を動かすようにしても良い。

上記実施形態の他の変形例としては、回転駆動体５２と駆動力入力ポート７との接続機構に関して、回転駆動体５２を駆動力入力ポート７に対して進退駆動する方式に代えて、駆動力入力ポート７側にエアシリンダ等を設け、回転駆動体５２に対して駆動力入力ポート７を進退駆動するように構成することもできる。

上記実施形態の他の変形例としては、動力接続部（駆動力入力ポート７及び回転駆動体５２）の接続方式に関して、上述したように凹部と凸部とを嵌合させる方式に代えて、ロボットアーム６先端の回転駆動体５２に摩擦板を設けると共に、駆動力入力ポート７にも摩擦板を設けても良い。

この変形例においては、回転駆動体５２を回転させながら駆動力入力ポート７に押し付けることにより、両方の摩擦板を係合させて接続状態を達成する。このようにすれば、接続時に摩擦板同士の間に滑りがあるので、動力の伝達が滑らかになる。このため、上面形成部材３の動作も滑らかとなり、被介護者への負荷をより一層軽減することができる。

また、動力接続部（駆動力入力ポート７及び回転駆動体５２）の他の接続方式としては、回転駆動体５２と駆動力入力ポート７とを磁力により接続する方式を採用しても良い。

１ 介護用ベッド
２ ベッド上面
３ 上面形成部材
４ ベッド基台
５ 駆動機構
６ ロボットアーム
６ａ ロボットアームの基端部
６ｂ ロボットアームの先端部
７ 駆動力入力ポート
８ 頭部領域
９ 肩部領域
１０ 腰部領域
１１ 足部領域
１２ 方形部材
１３ 可動細長片
１４ 可動矩形片
１５ 支持基部
１６、１８、３７、４６ 直動支持部材（リニアガイド）
１７ 可動支持板
１９、２４、２４Ａ、３６、３８、４５ ラック
２０、２５、３５、３９、４４ ピニオン
２１、２６、３２、３４、４３ 接続軸
２２、３３、４２ ウォームギア
２３、４０、４１ 入力軸
２７、２８、４８、５９、６０、７０ べベルギア
２９、３１ プーリ
３０ ベルト
４７ 押上部材
４９ リンク部材
５０ 動力伝達装置
５１ ロボット主軸
５２ 回転駆動体
５３ 基端側リンク部材
５４ 先端側リンク部材
５５、５６、５７ 駆動モータ
５８ ロボット制御部
６１ 貫通孔
６２ 回転駆動軸
６３ エアシリンダ
６４ ピストン
６５ ベアリング
６６、６７ オルダムカップリングのハブ
６８ オルダムカップリングのスライダ
６９ バネ
Ｌ１ 第１軸線
Ｌ２ 第２軸線
Ｌ３ 第３軸線

Claims (10)

1. 回転駆動力を伝達するための動力伝達装置において、
   基端部及び先端部を有するロボットアームと、
   前記ロボットアームの前記先端部に装着された回転駆動体と、
   前記回転駆動体を回転させるための駆動源と、
   前記ロボットアームによって位置決めされた前記回転駆動体に対して接続される被回転駆動体と、
   前記回転駆動体と前記被回転駆動体とを接続するための接続機構と、を備えた動力伝達装置。
2. 前記接続機構は、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とが向き合った状態になるように前記回転駆動体と前記被回転駆動体とを接近させて両者を分離可能に接続するように構成されている、請求項１記載の動力伝達装置。
3. 前記接続機構は、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とをそれらの回転軸線に沿って接近させて両者を接続するように構成されている、請求項２記載の動力伝達装置。
4. 前記接続機構は、前記回転駆動体をその回転軸線に沿って前記ロボットアームの前記先端部から前記被回転駆動体に向けて進出させるように構成されている、請求項３記載の動力伝達装置。
5. 前記接続機構は、前記回転駆動体と前記被回転駆動体とをそれらの回転軸線に直交する方向に沿って接近させて両者を接続するように構成されている、請求項２記載の動力伝達装置。
6. 複数の前記被回転駆動体が、共通の前記回転駆動体によって選択的に駆動されるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
7. 前記ロボットアームは、前記基端部及び前記先端部を含む１本のリンク部材によって構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
8. 前記ロボットアームは、前記基端部を含む基端側リンク部材と、前記先端部を含む先端側リンク部材とを有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
9. 前記被回転駆動体は、介護用ベッドの駆動機構の一部を構成している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
10. 複数の前記介護用ベッドの複数の前記被回転駆動体が、共通の前記回転駆動体によって選択的に駆動されるように構成されている、請求項９記載の動力伝達装置。
    

Images