JP6671721B2 - 支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、被支持物を所望の空間位置に支持する支持装置に関する。

従来、この種の支持装置として、複数のアーム部と、隣り合うアーム部同士を相互に回転可能に連結する関節部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このものでは、各関節部には、隣り合うアーム部同士を連結するボールジョイントが採用されており、アーム部相互間で軸周り及び角度が変位し得るように構成されている。

各関節部として採用されているボールジョイントはボール部と該ボール部を受けるボール受け部とで構成され、ボール受け部の内部でボール部を拡径させることにより関節部の屈曲を固定（ロック）する。このときのボール部の拡径は、ボール部に装着された軸部材をアクチュエータ等で進退させることにより行われる。

特開２０１２−５６４６号公報

しかし、上記従来の支持装置は、アーム部同士の関節部に上記構成のボールジョイントを採用していることにより、関節部のロックは、ボール部外面とボール受け部内面との摩擦係合により維持される。このため、関節部のロック強度が十分に得られず、被支持物に外力が加わった場合、被支持物が変位するおそれがある。

かかる不都合に鑑み、本発明は、被支持物を所望の位置に支持させたときの関節部のロックを強固に維持することができ、しかも当該ロックを容易に解除することができる支持装置を構造簡単に提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、第１の発明は、複数のアーム部と、隣り合う前記アーム部同士を相互に回動可能に連結する複数の関節部とを備えて、最先端部に位置するアーム部に取り付けた被支持物を所望位置で支持する支持装置であって、各関節部は、該関節部により連結される一方アーム部に設けられた回動軸と、他方のアーム部に設けられて前記回動軸を回転自在に支持する軸受枠部と、該軸受枠部に対する回動軸の回動をロックするロック手段と、前記軸受枠部に設けられて前記ロック手段によるロックを解除するロック解除手段とを備え、前記ロック手段は、前記回動軸と一体に回動するラチェット歯車と、前記軸受枠部に搖動自在に設けられ、前記ラチェット歯車の歯溝に係合して該ラチェット歯車の正転を規制する第１爪部材と、前記軸受枠部に搖動自在に設けられて前記第１爪部材の対向位置から前記ラチェット歯車の他の歯溝に係合して該ラチェット歯車の逆転を規制する第２爪部材と、前記第１爪部材と前記第２爪部材とを前記ラチェット歯車に係合する方向に付勢する付勢手段とを備え、前記ロック解除手段は、前記付勢手段の付勢に抗して前記第１爪部材を前記ラチェット歯車への係合が解除される方向に搖動させるための操作レバーと、該操作レバーによる前記第１爪部材の搖動に同期して前記第２爪部材を前記ラチェット歯車への係合が解除される方向に搖動させる同期手段とを備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、第１爪部材がラチェット歯車の歯溝に係合してラチェット歯車の正転を規制する。同時に、第２爪部材がラチェット歯車の歯溝に係合してラチェット歯車の逆転を規制する。第１爪部材と第２爪部材とは付勢手段によりラチェット歯車に係合する方向に付勢される。これによって、ラチェット歯車が正転と逆転の何れの方向にも回動することがなく、被支持物を所望の位置に支持させたときの関節部のロックを強固に維持することができる。

そして、ロック解除手段の操作レバーを操作すると、第１爪部材がラチェット歯車に係合した状態が解除され、同期手段により、第１爪部材と同時に、第２爪部材がラチェット歯車に係合した状態が解除される。これによって、ラチェット歯車を正転と逆転の何れの方向にも回動させることが可能となり、関節部のロックを容易に解除して被支持物を所望の位置に移動させることができる。

また、第２の発明として、第１の発明において、各関節部のうちの何れか１つの関節部は軸線が鉛直方向に延びる前記回動軸を備えて、前記ロック解除手段によって前記ロック手段によるロックが解除されたとき、前記被支持物が水平方向に旋回自在となり、他の関節部は軸線が水平方向に延びる前記回動軸を備えて、前記ロック解除手段によって前記ロック手段によるロックが解除されたとき、前記被支持物が昇降自在となることが好ましい。

各関節部は、単一軸であるため、関節部が連結するアーム部は単一軸回りに回動するが、各関節部のうちの何れか１つの関節部の回動軸を軸線が鉛直方向に延びる姿勢とし、他の関節部の回動軸を軸線が水平方向に延びる姿勢として設けることにより、上下方向に搖動可能とした各アーム部に水平方向に旋回する動作を付与することができ、被支持物の移動範囲を拡大することができる。

また、第３の発明として、第２の発明において、前記各関節部の前記ロック解除手段は、前記操作レバーを介して前記第１爪部材を前記ラチェット歯車への係合が解除される方向に搖動させるアクチュエータと、各関節部のアクチュエータの駆動を操作する複数の操作スイッチとを備え、複数の前記操作スイッチのうち、何れか１つの操作スイッチを単独で操作したとき、軸線が鉛直方向に延びる前記回動軸を備える前記関節部の前記ロック手段によるロックのみが解除され、複数の前記操作スイッチのうち、少なくとも２つの操作スイッチを同時に操作したとき、全ての前記関節部の前記ロック手段によるロックが解除されるようにすることが好ましい。

これによれば、何れか１つの操作スイッチを単独で操作したとき、軸線が鉛直方向に延びる前記回動軸を有する関節部のみのロックが解除されて、被支持物を、水平方向に移動させることができ、少なくとも２つの操作スイッチを同時に操作したとき、全ての関節部のロックが解除されて、被支持物を、水平方向と上下方向とで自由に移動させることができる。

そして、第３の発明の構成は第４の発明の構成を採用することで一層効果的なものとなる。即ち、第４の発明として、第３の発明において、前記被支持物を、各種情報を表示可能な情報表示端末としたとき、最先端部に位置する前記アーム部は、前記情報表示端末を保持する端末保持部を備え、前記端末保持部は、情報表示端末を保持したときに該情報表示端末の両側に一対の把持部を備え、両把持部の夫々に、複数の前記操作スイッチのうちの何れかが、少なくとも１つずつ設けられていることが好ましい。

使用者が、各把持部を右手と左手とで夫々把持するとき、両把持部に設けられた両操作スイッチを同時に操作すると、全関節部のロックが解除される。このとき、両把持部を介して端末保持部が、使用者の両手で支えられた状態となっているので、全関節部のロックが解除されても、情報表示端末を保持した端末保持部が自重で下方に移動することがない。

使用者が、一方の把持部の操作スイッチのみを一方の手で操作すると、軸線が鉛直方向に延びる前記回動軸を有する関節部のみのロックが解除されるから、情報表示端末を保持した端末保持部は、旋回動作のみを行うことができるようになる。この際、他方の把持部を使用者が把持していなくても、軸線が水平方向に延びる回動軸を備える関節部はロック状態が維持されるので、情報表示端末を保持した端末保持部が自重で下方に移動することがない。

本発明の一実施形態の支持装置を示す説明的斜視図。 関節部のロック手段及びロック解除手段の構成を示す説明図。 ロック解除手段の作動を示す説明図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す本実施形態の支持装置１は、医療用のモニタ（情報表示端末）であるタブレット２（被支持物）を所望の空間位置に移動し固定するためのものである。

支持装置１は、図１に示すように、複数のアーム部（第１直立アーム部３、第２直立アーム部４、第１搖動アーム部５、第２搖動アーム部６）を備えている。各アーム部は、複数の関節部（基端関節部７、中間関節部８、先端関節部９）により連結されている。

第１直立アーム部３は、直立して鉛直方向に延びる棒状に形成されており、その下端がクランプ１０を介して手術台１１に固定される。第１直立アーム部３の上端には、水平方向に配列された一対の水平連結部（第１水平連結部１２、第２水平連結部１３）を介して第２直立アーム部４が連結されている。第１水平連結部１２と第２水平連結部１３とは基端関節部７により連結されている。

第２直立アーム部４は、直立して鉛直方向に延びる棒状に形成されており、その下端が第２水平連結部１３に連結されている。第２直立アーム部４の上端には、中間関節部８を介して第１搖動アーム部５が連結されている。

第１搖動アーム部５は、棒状に形成されており、その下端が中間関節部８に連結されていることにより第２直立アーム部４に対して搖動可能となっている。第１搖動アーム部５の上端には、先端関節部９を介して第２搖動アーム部６が連結されている。

第２搖動アーム部６は、棒状に形成されており、その下端が中間関節部８に連結されていることにより第１搖動アーム部５に対して搖動可能となっている。第２搖動アーム部６の先端には、タブレット２を保持するためのタブレットホルダ１４（端末保持部）が設けられている。

タブレットホルダ１４は、タブレット２を保持した状態での左右位置に、一対の把持部（左把持部１５、右把持部１６）を備えている。左把持部１５は使用者が左手で把持する（握る）ものであり、右把持部１６は使用者が右手で把持する（握る）ものである。

左把持部１５には、使用者が左手で左把持部１５を把持したときに押圧操作可能となる左押釦スイッチ１７（操作スイッチ）が設けられている。右把持部１６には、使用者が右手で右把持部１６を把持したときに押圧操作可能となる右押釦スイッチ１８（操作スイッチ）が設けられている。

左押釦スイッチ１７と右押釦スイッチ１８とは、電磁弁コントローラ１９に対して指示信号を送るものであり、左押釦スイッチ１７は左押釦スイッチ信号線２０を介して、右押釦スイッチ１８は右押釦スイッチ信号線２１を介して電磁弁コントローラ１９に接続されている。

電磁弁コントローラ１９は、垂直解除用エア電磁弁２２と水平解除用エア電磁弁２３とを制御する。垂直解除用エア電磁弁２２は、垂直解除用エアチューブ２４を介して中間関節部８のエアシリンダ２５及び先端関節部９のエアシリンダ２５に接続されている。水平解除用エア電磁弁２３は、水平解除用エアチューブ２６を介して基端関節部７のエアシリンダ２５に接続されている。

垂直解除用エア電磁弁２２と水平解除用エア電磁弁２３とは、圧縮エアボンベ２７（又は、図示しないエアコンプレッサ等の圧縮エア供給装置）に接続される。垂直解除用エア電磁弁２２を開弁させると、圧縮エア供給手段の圧縮エアが中間関節部８のエアシリンダ２５及び先端関節部９のエアシリンダ２５に供給される。水平解除用エア電磁弁２３を開弁させると、圧縮エア供給手段の圧縮エアが基端関節部７のエアシリンダ２５に供給される。

ここで、基端関節部７、中間関節部８、及び先端関節部９に採用されている関節部の構成を図２を参照して詳説する。基端関節部７、中間関節部８、及び先端関節部９は同様の構成を有している。

基端関節部７、中間関節部８、及び先端関節部９に採用されている関節部は、図２に示すように、回動軸２８を回動自在に支持する軸受フレーム２９（軸受枠部）と、回動軸２８と一体に回動する回動フレーム３０とを備えている。

回動軸２８及び軸受フレーム２９には、回動フレーム３０の回動をロックするロック手段が設けられており、軸受フレーム２９には、ロック手段によるロックを解除するロック解除手段が設けられている。

ロック手段は、ラチェット歯車３１、第１爪部材３２、第２爪部材３３、及びバネ３４（付勢手段）を備えて構成されている。ラチェット歯車３１は、回動軸２８と一体に回動する。第１爪部材３２は、ラチェット歯車３１の歯溝に係合する第１係合爪３５を備え、軸受フレーム２９に第１搖動軸３６を介して搖動自在に設けられている。第２爪部材３３は、ラチェット歯車３１の他の歯溝に係合する第２係合爪３７を備え、軸受フレーム２９の第１爪部材３２と左右対称位置に第２搖動軸３８を介して搖動自在に設けられている。バネ３４は、第１爪部材３２と第２爪部材３３とに架け渡すようにして設けられ、第１係合爪３５と第２係合爪３７とが夫々ラチェット歯車３１の各歯溝に同時に係合する方向に、第１爪部材３２と第２爪部材３３とを付勢する。

第１係合爪３５がラチェット歯車３１の歯溝に係合した状態では、ラチェット歯車３１の正転（本実施形態では時計回りの回転）が規制される。第２係合爪３７がラチェット歯車３１の歯溝に係合した状態では、ラチェット歯車３１の逆転（本実施形態では反時計回りの回転）が規制される。そして、第１係合爪３５と第２係合爪３７とがラチェット歯車３１の各歯溝に同時に係合した状態は、バネ３４によって確実に維持される。このように、上記構成のロック手段によれば、ラチェット歯車３１を介して回動軸２８の回転を強固にロックすることができる。

ロック解除手段は、バネの付勢に抗して第１爪部材３２と第２爪部材３３とを搖動させることによりロック手段によるロックを解除する。ロック解除手段は、ロック解除レバー３９（操作レバー）、駆動ギヤ４０、及び従動ギヤ４１を備えて構成されている。そして、軸受フレーム２９には、ロック解除レバー３９を作動させるためのエアシリンダ２５（アクチュエータ）がシリンダ保持部材４２を介して保持されている。

ロック解除レバー３９は、軸受フレーム２９にレバー搖動軸４３を介して搖動自在に設けられている。駆動ギヤ４０は、レバー搖動軸４３に設けられており、ロック解除レバー３９の搖動操作により回動する。従動ギヤ４１は、第１爪部材３２の第１搖動軸３６に設けられていると共に、駆動ギヤ４０に噛合している。

第１爪部材３２は、第２爪部材３３に向かって突出するカム部４４を備えている。第２爪部材３３は、第２爪部材３３に向かって突出するカム受け部４５を備えている。カム受け部４５は、第１爪部材３２がラチェット歯車３１への係合を解除する方向に回転したときにカム部４４の押圧を受ける側に位置し、カム部４４に当接する。カム部４４とカム受け部４５とは、本発明の同期手段を構成するものである。

エアシリンダ２５は、そのピストンロッド４６がロック解除レバー３９に当接している。エアシリンダ２５のピストンロッド４６が伸長すると、ピストンロッド４６がロック解除レバー３９を図中上方に向かって押し上げる。ロック解除レバー３９は使用者による手動で操作可能であり、また、エアシリンダ２５によってロック解除レバー３９を作動させることも可能となっている。

ロック解除手段の作動を説明する。ロック解除レバー３９が、使用者による手動操作或いはエアシリンダ２５のピストンロッド４６の伸長により、図中上方に向かって回転すると、駆動ギヤ４０が反時計回りに回転する。これに伴い、駆動ギヤ４０に噛合している従動ギヤ４１が時計回りに回転する。従動ギヤ４１が時計回りに回転したことにより、第１搖動軸３６を介して第１爪部材３２が同方向に回転し、第１係合爪３５がラチェット歯車３１の歯溝から離反して係合が解除される。

第１爪部材３２が時計回りに回転すると、カム部４４がカム受け部４５を押圧する。これによって、第２爪部材３３が第１爪部材３２に同期して反時計回りに回転し第１係合爪３５がラチェット歯車３１の歯溝から離反して係合が解除される。

こうして、図３に示すように、第１係合爪３５と第２係合爪３７とが同時にラチェット歯車３１の歯溝から離反してラチェット歯車３１のロックが解除され、回動軸２８が回動自在となる。このように、ロック手段により回動軸２８の回動が確実にロックされる構成でありながら、ロック解除レバー３９を操作するだけで、簡単且つ迅速に回動軸２８のロックを解除することができる。

基端関節部７、中間関節部８、及び先端関節部９は、上記構成による関節部が採用されているが、図１に示すように、基端関節部７は回動軸２８が鉛直方向に延びる姿勢に取り付けられており、中間関節部８と先端関節部９とは何れも回動軸２８が水平方向に延びる姿勢に取り付けられている。

これによって、第２直立アーム部４が第１直立アーム部３に対して水平方向に回転可能とされ、タブレット２を水平方向に旋回させて画面を所望の方向に向けることができる。また、第１搖動アーム部５は第２直立アーム部４に対して上下方向に回転可能とされ、第２搖動アーム部６は第１搖動アーム部５に対して上下方向に回転可能とされる。そして、これらの動きは、ロック解除レバー３９の操作によって容易に行うことができ、タブレット２が所望の位置で所望の向きとなったところでロック解除レバー３９を開放することで、タブレット２の位置を固定することができる。

更に、本実施形態においては、タブレット２の位置の移動を、左押釦スイッチ１７と右押釦スイッチ１８との操作に応じた電磁弁コントローラ１９の制御により容易に行うことができるようになっている。

即ち、左押釦スイッチ１７と右押釦スイッチ１８とが同時に押し操作され、左押釦スイッチ１７の押し操作によるＯＮ信号と右押釦スイッチ１８の押し操作によるＯＮ信号とが同時に電磁弁コントローラ１９に入力されると、電磁弁コントローラ１９の制御により、垂直解除用エア電磁弁２２と水平解除用エア電磁弁２３とが開弁する。

これにより、基端関節部７、中間関節部８、及び先端関節部９の全てのエアシリンダ２５が作動してロックが解除されるので、タブレットホルダ１４が保持した状態でタブレット２の位置を自由に変更することができる。このように、基端関節部７、中間関節部８、及び先端関節部９の全てのロックが解除されると、タブレット２を保持したタブレットホルダ１４は、自重で下方に移動しようとする。しかし、左押釦スイッチ１７と右押釦スイッチ１８とを同時に押し操作するときには、使用者が、タブレットホルダ１４の左把持部１５を左手で把持し、右把持部１６を右手で把持した状態で、両手で確実にタブレットホルダ１４を保持した状態にある。これによって、タブレットホルダ１４の不用意な移動が防止されるので、例えば、自重で勢いよく下方に移動したタブレットホルダ１４が手術台１１や手術台１１に横たわる患者に衝突する等の事態を防止することができる。

また、左押釦スイッチ１７と右押釦スイッチ１８との何れか一方のみが押し操作され、左押釦スイッチ１７の押し操作によるＯＮ信号と右押釦スイッチ１８の押し操作によるＯＮ信号との何れか一方のみが、電磁弁コントローラ１９に入力されると、電磁弁コントローラ１９の制御により、水平解除用エア電磁弁２３のみが開弁する。

これにより、基端関節部７のエアシリンダ２５のみが作動して基端関節部７のロックが解除されるので、タブレットホルダ１４を水平方向に旋回させてタブレット２の画面の左右方向の向きを自由に変更することができる。

このように、基端関節部７のみのロックが解除されると、タブレット２を保持したタブレットホルダ１４の高さ位置を変えることなくタブレット２の向きを変えることができるので、タブレットホルダ１４を両手で支える等の動作が不要となる。

そして、この時の操作は、タブレットホルダ１４を所望の旋回方向に対応する方向から何れか一方のスイッチ１７，１８を押し操作すればよいので、その操作が極めて簡単である。

なお、本実施形態においては、４つのアーム部３，４，５，６と、３つの関節部７，８，９を有する支持装置１について説明したが、アーム部と関節部の数はこれに限定されない。また、本実施形態においては、被支持物をタブレット２とした支持装置１について説明したが、被支持物は、タブレット２に限らない。

１…支持装置、２…タブレット（被支持物、情報表示端末）、３…第１直立アーム部（アーム部）、４…第２直立アーム部（アーム部）、５…第１搖動アーム部（アーム部）、６…第２搖動アーム部（アーム部）７…基端関節部（関節部）、８…中間関節部（関節部）、９…先端関節部（関節部）、１４…タブレットホルダ（端末保持部）、１５…左把持部（把持部）、１６…右把持部（把持部）１７…左押釦スイッチ（操作スイッチ）、１８…右押釦スイッチ（操作スイッチ）、２５…エアシリンダ（アクチュエータ）、２８…回動軸、２９…軸受フレーム（軸受枠部）、３１…ラチェット歯車、３２…第１爪部材、３３…第２爪部材、３４…バネ（付勢手段）、３９…ロック解除レバー（操作レバー）、４４…カム部（同期手段）、４５…カム受け部（同期手段）。

Claims (4)

1. 複数のアーム部と、隣り合う前記アーム部同士を相互に回動可能に連結する複数の関節部とを備えて、最先端部に位置するアーム部に取り付けた被支持物を所望位置で支持する支持装置であって、
   各関節部は、該関節部により連結される一方アーム部に設けられた回動軸と、他方のアーム部に設けられて前記回動軸を回転自在に支持する軸受枠部と、該軸受枠部に対する回動軸の回動をロックするロック手段と、前記軸受枠部に設けられて前記ロック手段によるロックを解除するロック解除手段とを備え、
   前記ロック手段は、前記回動軸と一体に回動するラチェット歯車と、前記軸受枠部に搖動自在に設けられ、前記ラチェット歯車の歯溝に係合して該ラチェット歯車の正転を規制する第１爪部材と、前記軸受枠部に搖動自在に設けられて前記第１爪部材の対向位置から前記ラチェット歯車の他の歯溝に係合して該ラチェット歯車の逆転を規制する第２爪部材と、前記第１爪部材と前記第２爪部材とを前記ラチェット歯車に係合する方向に付勢する付勢手段とを備え、
   前記ロック解除手段は、前記付勢手段の付勢に抗して前記第１爪部材を前記ラチェット歯車への係合が解除される方向に搖動させるための操作レバーと、該操作レバーによる前記第１爪部材の搖動に同期して前記第２爪部材を前記ラチェット歯車への係合が解除される方向に搖動させる同期手段とを備えることを特徴とする支持装置。
2. 請求項１記載の支持装置において、
   各関節部のうちの何れか１つの関節部は軸線が鉛直方向に延びる前記回動軸を備えて、前記ロック解除手段によって前記ロック手段によるロックが解除されたとき、前記被支持物が水平方向に旋回自在となり、他の関節部は軸線が水平方向に延びる前記回動軸を備えて、前記ロック解除手段によって前記ロック手段によるロックが解除されたとき、前記被支持物が昇降自在となることを特徴とする支持装置。
3. 請求項２記載の支持装置において、
   前記各関節部の前記ロック解除手段は、前記操作レバーを介して前記第１爪部材を前記ラチェット歯車への係合が解除される方向に搖動させるアクチュエータと、各関節部のアクチュエータの駆動を操作する複数の操作スイッチとを備え、
   複数の前記操作スイッチのうち、１つの操作スイッチを単独で操作したとき、軸線が鉛直方向に延びる前記回動軸を備える前記関節部の前記ロック手段によるロックのみが解除され、
   複数の前記操作スイッチのうち、少なくとも２つの操作スイッチを同時に操作したとき、全ての前記関節部の前記ロック手段によるロックが解除されることを特徴とする支持装置。
4. 請求項３記載の支持装置において、
   前記被支持物を、各種情報を表示可能な情報表示端末としたとき、最先端部に位置する前記アーム部は、前記情報表示端末を保持する端末保持部を備え、
   前記端末保持部は、情報表示端末を保持したときに該情報表示端末の両側に一対の把持部を備え、
   両把持部の夫々に、複数の前記操作スイッチのうちの何れかが、少なくとも１つずつ設けられていることを特徴とする支持装置。

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