JP7487722B2 - 部品締結構造、及び装着具 - Google Patents

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Description

本開示は、部品締結構造、及び装着具に関する。
特許文献１には、訓練者の脚部に装着される歩行補助装置を備えた歩行訓練装置が開示されている。歩行補助装置は、大腿フレームと下腿フレームとを備えている。大腿フレームは訓練者の大腿に取付けられ、下腿フレームは訓練者の下腿に取付けられる。
特開２０１７－３５２２０号公報
このような歩行訓練装置では、様々な訓練者が歩行補助装置（脚装具又は装着具ともいう）を装着して訓練を行う。したがって、補助者が訓練者に応じて歩行補助装置を調整する必要がある。例えば、補助者が、訓練者の脚の長さに応じてフレーム長を調整する。このような場合、２つの部品（例えば、上フレームと下フレーム）を締結する部品締結構造が用いられる。つまり、部品締結構造で２つの部品を締結することで、フレームが形成される。
補助者がボルトとナットを緩めて、２つの部品を取り外すことで、フレーム長を調整することができる。つまり、補助者が、部品の締結位置を変えることで、脚長さに応じてフレーム長を調整する。よって、部品の取り付け及び取り外しを簡便かつ確実に行うことが望ましい。例えば、専用工具無しで脱着することが望まれる。さらに、使用中に緩まない構造が望まれる。
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、部品を簡便かつ確実に締結することができる部品締結構造を提供するものである。
本実施の形態における部品締結構造は、ボルトとナットとを用いて、部品を締結する部品締結構造であって、前記ボルトは、前記ボルトの周面に設けられた第１らせん溝と、前記ボルトの周面に設けられ、前記第１らせん溝よりも前記ボルトの先端側に設けられた第２らせん溝と、前記ボルトの周面に軸方向に沿って形成されたスリットであって、前記ボルトの先端から前記第２らせん溝を通じて前記第１らせん溝まで延びるスリットと、前記第２らせん溝の他端から先端側に延びた緩み防止溝と、を備え、前記ナットは、内周面から中心軸側に突出して前記第１らせん溝に挿入される第１ピンを有する第１ナット部材と、前記内周面から前記中心軸側に突出して前記第２らせん溝に挿入される第２ピンを有する第２ナット部材と、前記第１ナット部材と前記第２ナット部材との間に配置され、前記第１ナット部材を前記ボルトの頭部に向けて付勢する付勢部材と、を備えている。
上記の部品締結構造において、前記第１らせん溝が前記第２らせん溝よりも太く形成されており、前記第１ピンが前記第２ピンよりも太くなっており、前記第１ピンが前記第２らせん溝よりも太くなっていてもよい。
上記の部品締結構造において、前記第１ナット部材は、円筒部と、前記円筒部から外周側に突出した皿部と、を備え、前記第２ナット部材は、前記円筒部の外周側に配置されており、前記円筒部には、軸方向と直交する方向に貫通する貫通穴を備え、前記貫通穴が軸方向を長手方向とする長穴となっており、前記第２ピンが、前記貫通穴を貫通していてもよい。
上記の部品締結構造において、前記付勢部材が前記皿部と前記第２ナット部材との間に配置されていてもよい。
上記の部品締結構造において、前記第１ナット部材には、複数の前記第１ピンが周方向に離間して設けられており、前記第２ナット部材には、複数の前記第２ピンが周方向に離間して設けられており、前記第１らせん溝が、前記第１ピンに対応して複数設けられており、前記第２らせん溝が、前記第２ピンに対応して複数設けられており、前記第１らせん溝、及び前記第２らせん溝の周方向角度が１８０°未満になっていてもよい。
上記の部品締結構造において、前記ナットには、２つの前記第１ピンと、２つの前記第２ピンとが設けられており、前記２つの第２ピンが中心軸を挟んで対向配置されており、前記２つの第１ピンが中心軸を挟んで対向配置されていてもよい。
本実施の形態における脚装具は、ユーザに装着される装着具であって、複数の第１貫通穴を有する第１部品と、第２貫通穴を有する第２部品と、上記の部品締結構造と、を備え、前記ボルトが、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴とを挿通している。
本開示により、部品を簡便かつ確実に締結することができる部品締結構造、及び装着具を提供することができる。
部品締結構造による締結された２つの部品を示す斜視図である。 部品締結構造による締結された２つの部品を示す斜視図である。 部品締結構造の締結部分の側面図である。 部品締結構造の締結部分の断面図である。 ボルトの構成を示す斜視図である。 ナットの分解斜視図である ボルトとナットを取付ける前の状態を示す斜視図である。 ボルトとナットを取付けた状態を示す斜視図である。 部品締結構造を切断して示す断面図である。 部品締結構造を備えた装着具を示す概略斜視図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
図１～図４を用いて、第１部品１０と第２部品２０とを締結する部品締結構造１について説明する。第１部品１０と第２部品２０は、例えば、歩行訓練を行う訓練者の脚部に装着されるフレームを構成する。ここでは、第１部品１０及び第２部品２０が部品締結構造１により締結されることで、訓練者の下腿に沿って配置されるフレームとなる。訓練者を補助する補助者（ユーザとも言う）が訓練者に応じてフレームの長さを調整する。
図１は、締結前の状態を示す斜視図である。図２は、締結後の状態を示す斜視図である。図３は、締結後の状態を示す側面図である。図４は、部品締結構造を切断して示す図である。
第１部品１０、及び第２部品２０の一方が上側に配置され、他方が下側に配置される。ここでは、第１部品１０が膝側、第２部品２０が足首側に配置される。部品締結構造１は、脛の側方に配置される。もちろん、第１部品１０及び第２部品２０は、下腿フレームや脚装具に限られるものではない。さらに、第１部品１０及び第２部品２０の上下配置等は特に限定されるものではない。
部品締結構造１は、ボルト３０とナット６０とを備えている。部品締結構造１は、ボルト３０とナット６０とを用いて、第１部品１０と第２部品２０とを締結する。第１部品１０及び第２部品２０に設けられた貫通穴にボルト３０を通す。図１等において、ボルト３０の軸中心に沿った直線を中心軸ＡＸとして示している。ボルト３０又はナット６０を中心軸ＡＸ周り回転することで、ボルト３０とナット６０とが取付けられる。ボルト３０にナット６０を取付けることで第１部品１０と第２部品２０とが締結される。
第１部品１０と第２部品２０とは、下腿に沿った方向を長手方向とする部材である。図１では、第１部品１０と第２部品２０は、それぞれ溝形鋼（チャネル鋼）となっている。例えば、第１部品１０、及び第２部品２０はそれぞれアルミニウムなどの金属材料で形成される。中心軸ＡＸに沿った方向が第１部品１０及び第２部品２０の厚み方向となっている。
図１、図２に示されているように、第１部品１０には、複数の貫通穴１１を備えている。貫通穴１１は、第１部品１０の厚み方向に貫通している。複数の貫通穴１１が第１部品１０の長手方向に沿って１列に配置されている。ここでは、第１部品１０の長手方向に沿って複数の貫通穴１１が等間隔で形成されている。それぞれ貫通穴１１は、ボルト側の周り止めのため長穴形状となっている。複数の貫通穴１１は同じ大きさ、及び同じ形状となっている。
第２部品２０は１つの貫通穴２１を備えている。貫通穴２１は、第２部品２０の厚み方向に貫通している。第１部品１０と第２部品とが一部重なるように配置される。第２部品２０の貫通穴２１が第１部品１０の１つの貫通穴１１と重なるように、第１部品１０と第２部品とが配置される。第２部品２０の貫通穴２１と第１部品１０の貫通穴１１とボルト３０が挿通される。そして、貫通穴１１及び貫通穴２１に挿入されたボルト３０にナット６０が取付けられる。これにより、第１部品１０と第２部品２０とが固定される。ここでは、ボルト３０が第１部品１０と当接し、ナット６０が第２部品２０と当接している。
また、ボルト３０を挿入する貫通穴１１を変えることで第１部品１０と第２部品２０の重複部分の長さが変わる。よって、フレームの全長を調整することができる。例えば、複数の貫通穴１１のうち、図１のより左側の貫通穴１１にボルト３０を挿入することで、第１部品１０と第２部品２０の重複部分が短くなる。よって、フレーム長を長くすることができる。複数の貫通穴１１のうち、図１のより右側の貫通穴１１にボルト３０を挿入することで、第１部品１０と第２部品２０の重複部分が長くなる。よって、フレーム長を短くすることができる。このように、部品締結構造１による締結位置を変えることで、フレーム長を可変とすることができる。
次に、部品締結構造１について、図５～図９を用いて説明する。図５は、ボルト３０の構成を示す斜視図である。図６は、ナット６０の分解斜視図である。図７は、ボルト３０とナット６０とを取付ける前の状態の部品締結構造１を示す斜視図である。図８は、ボルト３０とナット６０とを取付けた状態の部品締結構造１を示す斜視図である。図９は、ボルト３０とナット６０とを取付けた状態の部品締結構造１を示す断面図である。
まず、図５等を参照して、ボルト３０の構成について説明する。ボルト３０は、軸部３１と頭部３２とを備えている。軸部３１は、おおむね円柱状の部分であり、図１等で示した貫通穴１１に挿入される部分である。図５などでは、軸部３１の中心を中心軸ＡＸとする。軸部３１の中心軸ＡＸと平行な方向を軸方向とする。軸方向は、貫通穴１１にボルト３０が挿入される方向となる。さらに、図５等に示すように、中心軸ＡＸ周りの方向を周方向とする。したがって、円筒座標系のように、周方向の位置は、基準位置（原点位置）を０°として、０～３６０°の角度で表される。図５に示すように、軸方向の頭部３２側を基端側とし、反対側を先端側とする。
軸部３１は、先端面３４と周面３３とを備えている。先端面３４は円柱の底面に対応し、周面は円柱の側面に対応する。先端面３４は、軸部３１の先端側に設けられている。先端面３４は、円柱状の軸部３１の先端側に位置する底面となる。先端面３４は、中心軸ＡＸと直交する平面となっている。
軸部３１の基端側には、頭部３２が設けられている。頭部３２は円盤状の皿部分である。頭部３２の外径は軸部３１の外径よりも大きくなっている。軸部３１の外径は貫通穴１１、２１に挿入されるよう、貫通穴１１、２１よりも小さくなっている。頭部３２の外径は、貫通穴１１、２１よりも大きくなっている。よって、頭部３２が第１部品１０に当接する。なお、頭部３２と第１部品１０との間にワッシャや皿バネなどが配置されていてもよい。
周面３３は、先端面３４から頭部３２までの部分である。つまり、周面３３は、ほぼ円柱状の軸部３１の側面（外周面）となる。周面３３には第１らせん溝４１と第２らせん溝４２とスリット４３と緩み防止溝４４とが形成されている。第２らせん溝４２は、第１らせん溝４１よりも先端側に設けられている。軸方向において、第２らせん溝４２は、先端面３４と第１らせん溝４１との間に配置される。つまり、第１らせん溝４１が頭部３２側に配置され、第２らせん溝４２が先端面３４側に配置されている。
第１らせん溝４１と第２らせん溝４２は、それぞれ周面３３にらせん状に形成された溝（凹部）である。周方向の位置（角度）に応じて、第１らせん溝４１は、先端面３４からの距離が変わる。第１らせん溝４１の一端は先端面３４側に配置され、他端は頭部３２側に配置されている。同様に、周方向の位置に応じて、第２らせん溝４２は、先端面３４からの距離が変わる。第２らせん溝４２の一端は先端面側に配置され、他端は頭部３２側に配置されている。第１らせん溝４１と第２らせん溝４２は互いに平行に形成されている。つまり、第１らせん溝４１と第２らせん溝４２との軸方向における間隔は一定になっている。例えば、周方向に９０°回転すると、第１らせん溝４１の位置が１ｍｍ軸方向にずれる。
さらに、ボルト３０の周面３３には、軸方向に沿って形成されたスリット４３が設けられている。スリット４３は、中心軸ＡＸ方向と平行な溝である。スリット４３は、先端面３４から第１らせん溝４１まで延びている。スリット４３は、第１らせん溝４１の先端面３４側の一端に接続されている。スリット４３は、第２らせん溝４２の先端面３４側の一端に接続されている。つまり、スリット４３は、先端面３４から第２らせん溝４２の一端を介して、第１らせん溝４１の一端まで到達している。
第２らせん溝４２には、緩み防止溝４４が接続されている。緩み防止溝４４は、軸方向に沿って周面３３に形成された溝である。緩み防止溝４４は、第２らせん溝４２の頭部３２側の他端から先端面３４側に向けて形成されている。緩み防止溝４４は、先端面３４まで到達していない。つまり、軸方向における緩み防止溝４４の長さは、先端面３４から第２らせん溝４２の他端までの距離よりも短くなっている。第２らせん溝４２の一端には、スリット４３が接続され、他端には緩み防止溝４４が形成されている。
さらに、本実施形態では、周面３３には、２つのスリット４３が形成されている。２つのスリット４３は、中心軸ＡＸを挟んで対向するように配置されている。同様に、周面３３には、２つの緩み防止溝４４が形成されている。２つの緩み防止溝４４は、中心軸ＡＸを挟んで対向するように配置されている。
一方のスリット４３の周方向の位置を０°と仮定すると、他方のスリット４３の周方向の位置は１８０°となる。つまり、２つのスリット４３は、中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。一方の緩み防止溝４４の周方向の位置をθ１と仮定すると、他方の緩み防止溝４４の周方向の位置は（θ１＋１８０°）となる。なお、θ１は１８０°未満となっている。つまり、２つの緩み防止溝４４は、中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。
同様に、周面３３には、２つの第１らせん溝４１と、２つの第２らせん溝４２と、が形成されている。周方向において、一方の第１らせん溝４１が他方の第１らせん溝４１と重複しないように形成されている。つまり、それぞれの第１らせん溝４１の周方向におけるサイズ（角度範囲）は、１８０°未満となるように形成されている。
具体的には、周方向において、一方の第１らせん溝４１が０°～θ１の範囲に形成されており、他方の第１らせん溝が１８０°～（θ１＋１８０°）の範囲に形成されている。２つの第１らせん溝４１は、中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。それぞれの第１らせん溝４１の周方向角度が１８０°未満になっている。
同様に、周方向において、一方の第２らせん溝４２が他方の第２らせん溝４２と重複しないように形成されている。つまり、それぞれの第２らせん溝４２の周方向におけるサイズ（角度範囲）は、１８０°未満となるように形成されている。
具体的には、周方向において、一方の第２らせん溝４２が０°～θ１の範囲に形成されており、他方の第２らせん溝４２が１８０°～（θ１＋１８０°）の範囲に形成されている。２つの第２らせん溝４２は、中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。それぞれの第２らせん溝４２の周方向角度が１８０°未満になっている。ここでは、周方向において、第１らせん溝４１と第２らせん溝４２とがほぼ同じ長さとなっている。
このように、第１らせん溝４１、及び第２らせん溝４２の周方向角度が１８０°未満になっている。よって、周面３３に２つの第１らせん溝４１と２つの第２らせん溝４２を形成することができる。なお、スリット４３が形成されている周方向位置において、周面３３は平面となっていてもよい良い。ボルト３０は、鉄やステンレス鋼など金属材料によって形成されている。軸部３１の直径は７ｍｍ～８ｍｍ程度となっている。
次に、図６、及び図７等を参照して、ナット６０の構成について説明する。ナット６０は第１ナット部材６１と第２ナット部材６２とバネ６３とを備えている。第２ナット部材６２は、円筒状、又はリング状の部材である。つまり、第２ナット部材６２は、中心軸ＡＸに沿って設けられた中空部６２ａを有する部材である。中空部６２ａは、軸方向に沿った円柱状の空間である。第２ナット部材６２の中空部６２ａ側の面を内周面６２ｂとする。第２ナット部材６２の外周側の面を外周面６２ｃとする。
第２ナット部材６２は、第２ピン７２を有している。例えば、第２ナット部材６２には、第２ピン７２を固定するためのピン穴６２ｈが形成されている。ピン穴６２ｈは、外周面６２ｃから内周面６２ｂに到達する貫通穴である。
第２ピン７２は、外周面６２ｃ側からピン穴６２ｈに圧入される。第２ピン７２は、第２ナット部材６２の内周面６２ｂから中心軸ＡＸ側に突出している。第２ピン７２は、中心軸ＡＸを通る方向であって、かつ、中心軸ＡＸと直交する方向に沿って配置されている。第２ピン７２がピン穴６２ｈに挿入されることで、第２ナット部材６２が第２ピン７２を保持する。
図９に示すように、第２ピン７２はボルト３０の第２らせん溝４２に挿入される。ここでは、第２ナット部材６２には、２つの第２ピン７２と２つのピン穴６２ｈが設けられている。複数の第２ピン７２が周方向に離間して設けられている。２つの第２ピン７２は、中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。つまり、２つの第２ピン７２は、中心軸ＡＸと直交する同一直線上に配置されている。２つの第２ピン７２は２つの第２らせん溝４２に対応している。つまり、部品の締結時において、一方の第２ピン７２が一方の第２らせん溝４２に挿入され、他方の第２ピン７２が他方の第２らせん溝４２に挿入される。
図６等に示すように、第１ナット部材６１は、円筒部６５と、皿部６６とを備えている。円筒部６５は、中空部６５ａを有する円筒状の部材である。中空部６５ａは、軸方向に沿った円柱状の空間である。円筒部６５の外径は、第２ナット部材６２の中空部６２ａの径よりも小さくなっている。円筒部６５は、第２ナット部材６２の中空部６２ａ内に挿入される。円筒部６５の中空部６５ａ側の面を内周面６５ｂとする。円筒部６５の外周側の面を外周面６５ｃとする。外周面６５ｃは、第２ナット部材６２の内周面６２ｂと対向する面である。
皿部６６は円筒部６５の一端に形成されている。皿部６６は、円筒部６５の外周面６５ｃから外側に延びる鍔状（庇状）の部分である。つまり、皿部６６の外径は、円筒部６５の外径よりも大きくなっている。皿部６６の外径は、第２ナット部材６２の外径とほぼ同じ大きさとなっている。皿部６６は、第１ナット部材６１の頭部３２側の端部に形成されている（図８参照）。
中心軸ＡＸと直交する平面視において、円筒部６５、皿部６６、中空部６２ａ、中空部６５ａの中心は、中心軸ＡＸと一致している。中心軸ＡＸと直交する平面視において、円筒部６５、皿部６６、中空部６２ａ、中空部６５ａは円形となっている。中心軸ＡＸと直交する平面視において、円筒部６５、皿部６６、中空部６２ａ、中空部６５ａは同心の円形となる。
図８に示すように、軸方向において、皿部６６は、第２ナット部材６２と頭部３２との間に配置される。皿部６６の一方の面が頭部３２と向かい合い、他方の面が第２ナット部材６２と向かい合うように配置される。そして、図８，図９に示すように、皿部６６と頭部３２との間に第１部品１０及び第２部品２０が配置される空間Ｓが形成される。
図６に示されるように、第１ナット部材６１は、第１ピン７１を備えている。例えば、円筒部６５には、第１ピン７１を固定するためのピン穴６５ｈが形成されている。ピン穴６５ｈは、円筒部６５の外周面６５ｃから内周面６５ｂに到達する貫通穴である。
第１ピン７１は、外周面６５ｃ側からピン穴６５ｈに圧入される。第１ピン７１は、内周面６５ｂから中心軸ＡＸ側に突出している。第１ピン７１は、中心軸ＡＸを通る方向であって、かつ、中心軸ＡＸと直交する方向に沿って配置されている。第１ピン７１がピン穴６５ｈに挿入されることで、第１ナット部材６１が第１ピン７１を保持する。
図９に示すように、第１ピン７１は第１らせん溝４１に挿入される。ここでは、第１ナット部材６１には、２つの第１ピン７１と２つのピン穴６５ｈが設けられている。複数の第１ピン７１が周方向に離間して設けられている。２つの第１ピン７１は、中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。つまり、２つの第１ピン７１は、中心軸ＡＸと直交する同一直線上に配置されている。２つの第１ピン７１は２つの第１らせん溝４１に対応している。つまり、一方の第１ピン７１が一方の第１らせん溝４１に挿入され、他方の第１ピン７１が他方の第１らせん溝４１に挿入される。
軸方向において、第１ピン７１は、皿部６６と第２ピン７２との間に配置される。周方向において、第１ピン７１と第２ピン７２の位置は一致している。周方向における２つの第１ピン７１の間隔は１８０°となる。周方向における２つの第２ピン７２の間隔は１８０°となる。
図６、図９に示すように、円筒部６５には、第２ピン７２を挿入するための長穴６５ｄが形成されている。長穴６５ｄは円筒部６５の外周面６５ｃから内周面６５ｂに到達する貫通穴である。長穴６５ｄは、中心軸ＡＸと直交する方向に沿って、円筒部６５を貫通している。長穴６５ｄの断面形状は、軸方向を長手方向とする長穴形状となっている。
円筒部６５には２つの長穴６５ｄが形成されている。２つの長穴６５ｄは２つの第２ピン７２に対応している。つまり、一方の長穴６５ｄに一方の第２ピン７２が挿入され、他方の長穴６５ｄに他方の第２ピン７２が挿入される。長穴６５ｄのサイズは、第２ピン７２の径よりも大きくなっている。したがって、第２ピン７２は、長穴６５ｄの長手方向に沿って変位する。つまり、第２ピン７２は、長穴６５ｄ内において、軸方向に移動する。軸方向において、長穴６５ｄの長手方向のサイズが、第１ピン７１に対する第２ピン７２の変位量（ストローク）を規定する。つまり、長穴６５ｄのサイズだけ、第１ピン７１と第２ピン７２との軸方向の間隔が変化する。
第２ナット部材６２と第１ナット部材６１との間には、バネ６３が設けられている。例えば、第２ナット部材６２には、バネ６３を配置するための凹部等が設けられている。バネ６３は例えば、コイルバネであり、軸方向に沿って配置されている。バネ６３は軸方向に伸縮する。
バネ６３は、第２ナット部材６２と皿部６６との間に配置される。バネ６３の一端は第２ナット部材６２に当接し、他端は皿部６６に当接する。バネ６３は、図８の矢印Ｂに示す付勢方向に皿部６６を付勢する。つまり、バネ６３は、皿部６６を第２ナット部材６２から離すように、軸方向に沿った付勢力を生じる。
従って、図８に示すように、バネ６３によって、皿部６６と第２ナット部材６２との間に隙間Ｇが生じる。このように、バネ６３は、第２ナット部材６２と第１ナット部材６１との間に配置されている。バネ６３は、第１ナット部材６１をボルト３０の頭部３２に向けて付勢する付勢部材となる。換言すると、バネ６３は、第２ナット部材６２を頭部３２から離れる方向に付勢する。もちろん、付勢部材はバネ６３に限らず、樹脂などの弾性体を用いてもよい。
バネ６３は、例えば、外径３ｍｍで、自然長１０ｍｍとなっている。バネ定数ｋ＝０．３Ｎ／ｍｍとなる。取付時のバネの長さは７ｍｍとなり、取付荷重は０．９Ｎとなっている。バネ６３の最大伸縮量は５ｍｍで、最大荷重は１．５Ｎとなる。なお、バネ６３が５ｍｍ～７ｍｍの範囲で伸縮するため、長穴６５ｄの長手方向のサイズは２ｍｍとなる。
第２ナット部材６２と第１ナット部材６１との取付方法について説明する。まず、第１ピン７１が取付けられている第１ナット部材６１を用意する。具体的には、第１ピン７１は、外周面６５ｃ側から、ピン穴６５ｈに挿入されている。第１ピン７１がピン穴６５ｈに圧入されることで、第１ピン７１が第１ナット部材６１に固定される。第１ピン７１は、内周面６５ｂから中心軸ＡＸに向けて突出している。また、第２ピン７２が取付けられていない第２ナット部材６２を用意する。
第１ナット部材６１と第２ナット部材６２との間にバネ６３を配置する。そして、円筒部６５を第２ナット部材６２の中空部６２ａに挿入する。ここでは、長穴６５ｄとピン穴６２ｈとの周方向位置が一致するように、第１ナット部材６１と第２ナット部材６２との相対位置を調整する。これにより、長穴６５ｄとピン穴６２ｈが繋がる。外周面６２ｃ側から第２ピン７２をピン穴６５ｈと長穴６５ｄに挿入する。第２ピン７２がピン穴６５ｈに圧入されることで、第２ピン７２が第２ナット部材６２に固定される。
これにより、図７～図９等に示すように、第２ナット部材６２と第１ナット部材６１とが固定される。第２ピン７２が、円筒部６５の内周面６５ｂから中心軸ＡＸに向けて突出しているため、第２ナット部材６２と第１ナット部材６１とが取り外されなくなる。
上記のように、円筒部６５には、軸方向に延びる長穴６５ｄが設けられている。そして、第２ピン７２は、長穴６５ｄ内で軸方向に沿って移動可能になっている。バネ６３の伸縮によって、軸方向における第１ピン７１と第２ピン７２の間隔が変化する。換言すると、長穴６５ｄは、バネ６３の伸縮長を規定している。軸方向における長穴６５ｄの長さに対応する距離だけ、第１ピン７１と第２ピン７２との間隔が変化する。
ここでは、２つのバネ６３が第２ナット部材６２と第１ナット部材６１との間に配置されている。周方向において、２つのバネ６３が中心軸ＡＸに対して対称に配置されている。具体的には、周方向において、第１ピン７１、バネ６３、第１ピン７１、バネ６３が９０°間隔で配置されている。また、周方向において、第１ピン７１と第２ピン７２の位置が一致している。
次に、図７～図９等を参照して、ボルト３０とナット６０との取付方法について説明する。ボルト３０の軸部３１にナット６０を挿入する。つまり、中空部６５ａに軸部３１が挿入される。ここで、周方向における第１ピン７１と第２ピン７２の位置が、スリット４３と一致しいている。つまり、第１ピン７１と第２ピン７２がスリット４３に沿って移動するように、ボルト３０にナット６０を挿入する。ボルト３０に挿入するにしたがって、第１ピン７１と第２ピン７２がスリット４３内を軸方向に移動する。そして、ボルト３０が奥まで挿入されると、第１ピン７１が第１らせん溝４１に到達する。ここで、ばね６３を縮める力を付与してさらに部材６２を押し込むと、第２ピン７２が第２らせん溝４２に到達する。
次に、ボルト３０又はナット６０を軸周りに回転させる。つまり、ナット６０に対して、ボルト３０を軸周りに相対的に回転する。これにより、第１ピン７１が第１らせん溝４１に沿って移動し、かつ、第２ピン７２が第２らせん溝４２に沿って移動する。つまり、第１ピン７１が第１らせん溝４１内をらせん状に移動し、かつ、第２ピン７２が第２らせん溝４２内をらせん状に移動する。つまり、ボルト３０の回転に伴い、第１ピン７１が第１らせん溝４１の一端から他端まで、軸方向及び周方向に移動する。同様に第２ピン７２が第２らせん溝４２の一端から他端まで軸方向及び周方向に移動する。このように、ボルト３０又はナット６０を周方向に回転していくことで、ボルト３０とナット６０とが螺合する。
第２ピン７２が、第２らせん溝４２の他端まで移動すると緩み防止溝４４に到達する。バネ６３は、第２ナット部材６２を皿部６６から離れる方向に付勢している。よって、第２ピン７２が、緩み防止溝４４に到達すると、緩み防止溝４４に沿って、先端面３４側に移動する。つまり、第２ピン７２がボルト３０の先端面３４側に押し戻される。これにより、第２ピン７２は、緩み防止溝４４の先端面３４側の端部に移動する。したがって、軸方向において、皿部６６と第２ナット部材６２との間の隙間Ｇが広くなる。
このようにすることで、ボルト３０とナット６０とが固定される。つまり、ボルト３０の頭部３２とナット６０の皿部６６との間に空間Ｓに、図１等で示した第１部品１０及び第２部品２０が締結される。
バネ６３が第２ナット部材６２を頭部３２から離れる方向に付勢しているため、第２ピン７２が緩み防止溝４４内で先端側に移動する。これにより、第２ピン７２が第２らせん溝４２に沿って移動することが規制されるため、ボルト３０とナット６０の緩みが防止される。つまり、第２ピン７２が第２らせん溝４２の緩み防止溝４４側の他端からスリット４３側の一端に戻ることを防ぐことができる。よって、締結時には、ボルト３０とナット６０との間の相対的な回転が規制され、第２ピン７２がスリット４３まで移動されなくなる。このため、軸方向に沿ってボルト３０がナット６０から抜けることを防ぐことができる。
次に、ボルト３０とナット６０の取り外し方法について説明する。ボルト３０とナット６０が固定されている状態では、上記のように、第２ピン７２が緩み防止溝４４に挿入されている。つまり、第２ピン７２が緩み防止溝４４の先端面３４側に位置している。ユーザが第２ナット部材６２を頭部３２の方向に押し込む。つまり、ユーザが、第２ナット部材６２を皿部６６に近づけるように、第２ナット部材６２に軸方向の力を与える。ユーザの力によってばね６３が縮むため、第２ピン７２が緩み防止溝４４に沿って頭部３２側に移動する。第２ピン７２が緩み防止溝４４の頭部３２側の端部に到達するまで、ユーザが第２ナット部材６２を押し込む。これにより、第２ピン７２が第２らせん溝４２に到達するため、ナット６０が軸周りに回転可能になる。
そして、ユーザが第２ナット部材６２を押し込んだ状態で、ナット６０を軸周りに回転させる。このようにすることで、第２ピン７２が第２らせん溝４２に沿って移動する。第２ピン７２が第２らせん溝４２の他端から一端まで移動すると、スリット４３に到達する。同様に、第１ピン７１が第１らせん溝４１に沿って移動する。第１ピン７１が第１らせん溝４１の他端から一端まで移動すると、スリット４３に到達する。
これにより、ボルト３０からナット６０を引き抜くことができるようになる。つまり、ボルト３０の頭部３２からナット６０の皿部６６が離れるように、ナット６０を軸方向に移動する。第１ピン７１と第２ピン７２がスリット４３に沿って先端面３４側に移動する。したがって、ユーザがボルト３０からナット６０を抜くことが可能になる。
このように、ボルト３０の軸部３１の周面３３には、第１らせん溝４１と、第２らせん溝４２と、スリット４３と、緩み防止溝４４とが設けられている。また、ナット６０は、第１らせん溝４１に沿って移動する第１ピン７１と、第２らせん溝４２に沿って移動する第２ピン７２とを備えている。
第１ピン７１と第２ピン７２がスリット４３の周方向位置にある場合、ユーザがボルト３０に対してナット６０を軸方向に沿って相対移動することができる。第１ピン７１と第２ピン７２をスリット４３に挿入して、ナット６０を回転させるだけで、ボルト３０とナット６０とを固定することができる。また、第１ピン７１と第２ピン７２がスリット４３の周方向位置にある場合、ボルト３０からナット６０を差し抜くことができる。第１ピン７１と第２ピン７２がスリット４３の周方向位置からずれると、ボルト３０に対して、ナット６０を脱着させることができなくなる。
そして、第２ピン７２が第２らせん溝４２の一端から他端まで移動すると、バネ６３が第２ナット部材６２を頭部３２から離れる方向に付勢する。よって、第２ピン７２が緩み防止溝４４の先端側の端部に移動する。ボルト３０に対するナット６０の移動及び回転が制限される。つまり、ナット６０が軸周りに回転できなくなり、かつ軸方向に沿って移動できなくなる。
換言すると、ユーザが第２ナット部材６２を頭部３２側に押し込まなければ、ボルト３０からナット６０が外れなくなる。これにより、ボルト３０とナット６０とを確実に固定することができる。ナット６０の緩みを防止することができ、２つの部品を確実に締結することができる。つまり、部品締結時にボルト３０からナット６０が外れることを防止することができる。
また、ナット６０を押し込んだ状態で軸周りに回転するだけで、ボルト３０とナット６０とを取り外すことができる。よって、簡便な脱着が可能となる。取付け及び取り外しのための専用工具などが不要となる。つまり、ユーザ自身の手又は指での脱着が可能となる。さらに、耐久性及び作業性を向上することができる。
さらに、ナット６０には、２つの第１ピン７１と２つの第２ピン７２とが設けられている。ボルト３０の周面３３には、２つの第１らせん溝４１と、２つの第２らせん溝４２と、２つのスリット４３と、２つの緩み防止溝４４が形成されている。これにより、より確実にナット６０の緩みを防止することができる。
この場合、周方向において、１つの第１らせん溝４１の形成範囲を１８０°未満にすればよい。これにより、一対の第１らせん溝４１を中心軸ＡＸに対して対称に形成することができる。同様に、１つの第２らせん溝４２の形成範囲を１８０°未満にすればよい。これにより、一対の第２らせん溝４２を中心軸ＡＸに対して対称に形成することができる。よって、より確実かく簡便に装着することができる。
なお、第１らせん溝４１が第２らせん溝４２よりも太く形成されていてもよい。例えば、第１らせん溝４１の溝幅を約１．５ｍｍとし、第２らせん溝４２の溝幅を約１．２ｍｍとすることができる。第１ピン７１が第２ピン７２よりも太く形成されていてもよい。そして、第１ピン７１が第２らせん溝４２よりも太くなり、かつ第１らせん溝４１よりも細くなるようにしてもよい。このようにすることで、第２らせん溝４２に第１ピン７１が誤って入ることを防ぐことができる。これにより、軸方向におけるスリット４３のストロークの途中でユーザがナット６０を回転させた場合でも、第１ピン７１が先端側の第２らせん溝４２に誤って入ることを防ぐことができる。よって、誤装着を防ぐことができる。
また、ボルト３０の頭部３２と皿部６６との間の空間ＳにウェーブワッシャやＥリングなどを挟んだ状態で、部品を締結してもよい。
図１０は、部品締結構造１を用いた装着具に一例を示す図である。図１０は、ユーザに装着される装着具１２０を模式的に示す斜視図である。装着具１２０は、主に、制御ユニット１２１と、患脚の各部を支える複数のフレームと、足裏に掛かる荷重を検出するための荷重センサ２２２と、を備える。装着具１２０は、駆動部や制御ユニットを有する歩行補助装置として機能する。
制御ユニット１２１は、装着具１２０の制御を行う補助制御部２２０を含み、また、膝関節の伸展運動及び屈曲運動を補助するための駆動力を発生させる不図示のモータを含む。患脚の各部を支えるフレームは、大腿フレーム１２２と、大腿フレーム１２２に回動自在に連結された下腿フレーム１２３と、を含む。また、このフレームは、下腿フレーム１２３に回動自在に連結された足平フレーム１２４と、前側連結フレーム１２７と、後側連結フレーム１２８と、を含む。
大腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３は、図示するヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に回動する。制御ユニット１２１のモータは、補助制御部２２０の指示に従って回転して、大腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。制御ユニット１２１に収められた角度センサ２２３は、例えばロータリエンコーダであり、ヒンジ軸Ｈａ周りの大腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出する。下腿フレーム１２３と足平フレーム１２４は、図示するヒンジ軸Ｈｂ周りに相対的に回動する。相対的に回動する角度範囲は、調整機構１２６によって事前に調整される。
大腿フレーム１２２は、大腿ベルト１２９を備える。大腿ベルト１２９は、大腿フレームに一体的に設けられたベルトであり、患脚の大腿部に巻き付けて大腿フレーム１２２を大腿部に固定する。これにより、装着具１２０の全体が訓練者の脚部に対してずれることを防止している。
荷重センサ２２２は、足平フレーム１２４に埋め込まれた荷重センサである。荷重センサ２２２は、訓練者の足裏が受ける垂直荷重の大きさと分布を検出し、例えばＣＯＰ（Center Of Pressure：荷重中心）を検出するように構成することもできる。荷重センサ２２２は、例えば、電極がマトリックス状に配置された抵抗変化検出型の荷重検出シートである。
下腿フレーム１２３は図１で示した第１部品１０と第２部品２０とを備えている。そして、第１部品１０と第２部品２０とが部品締結構造１を介して連結されている。つまり、ユーザが部品締結構造１により第１部品１０と第２部品２０をと取り付けている。よって、装着具１２０を装着するユーザに脚長に応じて、下腿フレーム１２３の長さを調整することができる。ユーザは簡便かつ確実に下腿フレーム１２３の第１部品１０と第２部品２０とを締結することができる。よって、ユーザがフレーム長の調整を容易に行うことができる。なお、部品締結構造１が締結する部品数は３以上であってもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
１ 部品締結構造
１０ 第１部品
１１ 貫通穴
２０ 第２部品
２１ 貫通穴
３０ ボルト
３１ 軸部
３２ 頭部
３３ 周面
３４ 先端面
４１ 第１らせん溝
４２ 第２らせん溝
４３ スリット
４４ 緩み防止溝
６０ ナット
６１ 第１ナット部材
６２ 第２ナット部材
６２ａ 中空部
６２ｂ 内周面
６２ｃ 外周面
６２ｈ ピン穴
６３ バネ
６５ 円筒部
６５ａ 中空部
６５ｂ 内周面
６５ｃ 外周面
６５ｄ 長穴
６５ｈ ピン穴
６６ 皿部
７１ 第１ピン
７２ 第２ピン
１２０ 装着具
１２１ 制御ユニット
１２２ 大腿フレーム
１２３ 下腿フレーム
１２４ 足平フレーム

Claims (7)

  1. ボルトとナットとを用いて、部品を締結する部品締結構造であって、
    前記ボルトは、
    前記ボルトの周面に設けられた第１らせん溝と、
    前記ボルトの周面に設けられ、前記第１らせん溝よりも前記ボルトの先端側に設けられた第２らせん溝と、
    前記ボルトの周面に軸方向に沿って形成されたスリットであって、前記ボルトの先端から前記第２らせん溝を通じて前記第１らせん溝まで延びるスリットと、
    前記第２らせん溝の他端から先端側に延びた緩み防止溝と、
    を備え、
    前記ナットは、
    内周面から中心軸側に突出して前記第１らせん溝に挿入される第１ピンを有する第１ナット部材と、
    前記内周面から前記中心軸側に突出して前記第２らせん溝に挿入される第２ピンを有する第２ナット部材と、
    前記第１ナット部材と前記第２ナット部材との間に配置され、前記第１ナット部材を前記ボルトの頭部に向けて付勢する付勢部材と、を備えた部品締結構造。
  2. 前記第１らせん溝が前記第２らせん溝よりも太く形成されており、
    前記第１ピンが前記第２ピンよりも太くなっており、
    前記第１ピンが前記第２らせん溝よりも太くなっている請求項１に記載の部品締結構造。
  3. 前記第１ナット部材は、
    円筒部と、
    前記円筒部から外周側に突出した皿部と、を備え、
    前記第２ナット部材は、前記円筒部の外周側に配置されており、
    前記円筒部には、軸方向と直交する方向に貫通する貫通穴を備え、
    前記貫通穴が軸方向を長手方向とする長穴となっており、
    前記第２ピンが、前記貫通穴を貫通している請求項１、又は２に記載の部品締結構造。
  4. 前記付勢部材が前記皿部と前記第２ナット部材との間に配置されている請求項３に記載の部品締結構造。
  5. 前記第１ナット部材には、複数の前記第１ピンが周方向に離間して設けられており、
    前記第２ナット部材には、複数の前記第２ピンが周方向に離間して設けられており、
    前記第１らせん溝が、前記第１ピンに対応して複数設けられており、
    前記第２らせん溝が、前記第２ピンに対応して複数設けられており、
    前記第１らせん溝、及び前記第２らせん溝の周方向角度が１８０°未満になっている請求項１～４のいずれか１項に記載の部品締結構造。
  6. 前記ナットには、２つの前記第１ピンと、２つの前記第２ピンとが設けられており、
    前記２つの第２ピンが中心軸を挟んで対向配置されており、
    前記２つの第１ピンが中心軸を挟んで対向配置されている請求項１～５のいずれか１項に記載の部品締結構造。
  7. ユーザに装着される装着具であって、
    複数の第１貫通穴を有する第１部品と、
    第２貫通穴を有する第２部品と、
    請求項１～６のいずれか１項に記載の部品締結構造と、を備え、
    前記ボルトが、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴とを挿通している装着具。
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