WO2008068928A1 - 牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構 - Google Patents

牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構 Download PDF

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WO2008068928A1
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rope
pulley
load
load sensor
traction device
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Noboru Tanaka
Yoshiharu Ootomo
Toshimasa Sakagami
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Ito Co., Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/36—Guiding, or otherwise ensuring winding in an orderly manner, of ropes, cables, or chains
    • B66D1/38—Guiding, or otherwise ensuring winding in an orderly manner, of ropes, cables, or chains by means of guides movable relative to drum or barrel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/04—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints
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    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/48—Control devices automatic
    • B66D1/50—Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces

Definitions

  • the present invention relates to a traction device used as a treatment device that pulls the neck or waist of a human body, and a rope winding mechanism of the traction device.
  • FIGS. 5A and 5B shows a conventional mechanism used as a treatment device for traction of the neck or waist of a human body.
  • FIG. 5A shows a schematic configuration of the traction device.
  • FIG. 5B shows the traction device shown in FIG. 5A as viewed from the direction of arrow a.
  • a traction rope (also simply referred to as “rope”) 110 that pulls the neck or waist of the human body in the direction of arrow c includes pulley C143 and pulley B142. Then, it is guided to the winding drum 111 through the path of the pulley D144 and the pulley A141.
  • the rotation surface of the pulley D144 is arranged perpendicular to the rotation surfaces of the other pulleys A, B, and C.
  • the conventional traction device transmits the load applied to the traction rope 110 to the rope winding mechanism in which the load is complicatedly combined.
  • the load in the direction of arrow b applied to the pulley D144 acts on the coil spring 145 that is linearly displaced.
  • the coil spring 145 contracts in proportion to the load, and the displacement is detected as a voltage change of the potentiometer 146. Thereby, the load applied to the rope 110 is detected.
  • the winding drum 111 has a central shaft joined to a mainspring (spring) (not shown). Therefore, a constant tension is always applied to the rope 110, and the rope 110 is maintained in a horizontal position as shown in FIGS. 5A and 5B without dripping.
  • the rope 110 is bent several times by the plurality of pulleys.
  • the rope winding drum 111 is provided with a semicircular winding groove 11 la having a cross section of the rope on the winding surface.
  • the rope 110 is wound around the winding drum 111 along the winding groove 111a.
  • a traction device that has a load cell that detects traction force, and that is configured to detect traction force and use the detection signal for driving control of the motor that is the drive source of traction force (For example, see Patent Document 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-88540
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-118156
  • the rope 110 is bent several times by a plurality of pulleys.
  • this traction device detects a load applied to the rope 110 by using a coil spring 145 attached to the pulley 144.
  • the rope 110 had a structure in which the load was strong.
  • the winding surface of the winding drum 111 of the rope 110 is provided with a semicircular winding groove 11 la having a cross section of the rope.
  • the rope 110 rubbed at the edge of the winding groove 11 la, shortening the rope life. As the rope 110 rubs, the surface of the rope is scraped off and rope scraps are generated. There was a problem that this debris invaded the moving parts of the mechanism, causing failure.
  • the present invention has been made to solve such a problem.
  • the purpose is to simplify the rope winding mechanism that pulls the rope.
  • a traction device and a rope winding mechanism of the traction device in which the rope is not rubbed at the edge of the winding groove on the surface of the rope winding drum as in the conventional drum.
  • the traction device of the present invention for applying a desired traction force to a to-be-towed body includes a brace connected to the to-be-triggered body, a rope to which the brace is attached at one end, and the other end of the rope to which the other end is attached.
  • a traction mechanism including a winding drum that applies the traction force to the to-be-towed body by winding the rope, and a rope having a predetermined wrapping angle with respect to the rope to which the traction force is applied by being wound by the winding drum.
  • a first pulley to which a rope load is applied from the rope and a connecting plate to hold the first pulley rotatably and to which the rope load is applied from the first pulley.
  • a load sensor plate that holds the connecting plate at one end and is applied with the rope load from the connecting plate, an outer frame that fixes the other end of the load sensor plate, and the load sensor. And a load cell attached to the surface of the plate.
  • the first pulley to which the rope load is applied from the rope to which the traction force is applied is not directly attached to the outer frame, but is attached to the outer frame via the connecting plate and the load sensor plate.
  • a load cell is attached to the load sensor plate, and the load cell detects the strain of the load sensor plate due to the rope load.
  • the rope load applied to the pulley can be detected with a simple configuration.
  • the load applied to the towed body can be calculated from the detected value of the rope load.
  • the traction device described above may include a second pulley that engages with the rope closer to the brace than the first pulley.
  • the traction device can be configured using two pulleys.
  • the longitudinal direction of the sensor plate is such that the rope moves from the second pulley to the first pulley, and the rope moves from the first pulley.
  • the ropes may have directions equal to the second movement path of the rope to the take-up drum.
  • the rope may be engaged with the first pulley so that the first movement path and the second movement path are orthogonal to each other.
  • the load sensor plate is connected to the first movement path of the rope from the second pulley to the first pulley and the second movement path of the rope from the first pulley to the winding drum.
  • a rope load twice the traction force is applied from the direction that makes an angle of 45 degrees. For this reason, in the load sensor plate, the rope load can be detected more effectively.
  • the rope load may be a tensile load. With such a configuration, the tensile load is applied to the load sensor plate.
  • the traction device includes a load sensor mechanism including the first pulley, the connection plate, and the load sensor plate, and the load sensor mechanism is configured to wind the rope of the winding drum. You may comprise so that rotation is possible following a position.
  • the direction of the first pulley changes as the load sensor mechanism rotates following the rope winding position of the winding drum.
  • the traction device includes a second pulley that engages with the rope closer to the brace than the first pulley, and the second pulley is used to rotate the load sensor. Along with the movement of the first movement path of the rope from the first pulley to the second pulley, it may be configured to be rotatable.
  • the second pulley rotates following the movement of the first movement path accompanying the movement of the second movement path of the rope according to the winding position of the winding drum.
  • the second pulley can be used to slide the first movement path to the third movement path.
  • the rope winding mechanism of the traction device in which a desired traction force is applied to the to-be-towed object by the equipment connected to the to-be-to-be-drawn body and the rope to which the equipment is attached to one end.
  • the other end of the rope is attached, and the winding drum applies the traction force to the to-be-towed body by winding the rope, and the winding drum
  • the first pulley to which the rope load is applied from the rope and the rope to which the traction force is applied is engaged with the rope to which the traction force is applied and the rope load is applied from the rope.
  • a second pulley that engages with the rope near a brace; a connection plate that rotatably holds the first pulley and is applied with the rope load from the first pulley; A load sensor plate that is held at the end and to which the rope load is applied from the connecting plate, an outer frame that fixes the other end of the load sensor plate, and a load cell that is attached to the surface of the load sensor plate A load sensor mechanism.
  • the first pulley to which the rope load generated from the rope is applied is not directly attached to the outer frame, but is attached to the outer frame via the connecting plate and the load sensor plate.
  • a load cell is attached to the load sensor plate, and the load cell detects the strain of the load sensor plate due to the rope load (strain due to the rope load).
  • the rope winding mechanism of the traction device is configured using two pulleys.
  • the rope load applied to the pulley can be detected with a simple configuration.
  • the load applied to the towed body can be calculated from the detected value of the rope load.
  • the longitudinal direction of the load sensor plate is the first movement path of the rope from the second pulley to the first pulley, and the first The second movement path of the rope from the pulley to the take-up drum may be in the same direction or at an angle.
  • the rope is engaged with the first pulley so that the first movement path and the second movement path are orthogonal to each other. Also good.
  • the load sensor plate can detect the rope load more effectively.
  • the rope load may be a tensile load.
  • the load sensor plate can detect the rope load more effectively.
  • the load sensor mechanism is configured to be able to rotate following the rope winding position of the winding drum
  • the second pulley includes You may comprise so that rotation is possible following the movement of the 1st movement path
  • the direction of the first pulley changes as the load sensor mechanism rotates following the rope winding position on the winding surface of the winding drum.
  • the second pulley rotates following the rotation of the first pulley according to the winding position of the winding drum, thereby providing a winding groove on the rope winding surface of the winding drum.
  • the movement of the rope from the first movement path to the third movement path of the rope which changes according to the winding position of the winding drum in the second pulley, can be controlled. I can do it.
  • the pulling device of the present invention can simplify the rope winding mechanism for pulling the rope.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a traction device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a view of the load sensor mechanism of the traction device shown in FIG. 1 as viewed from the X direction in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a rope winding mechanism according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing a rope winding mechanism according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a load detection circuit using a load cell according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a load detection circuit using a load cell according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of a conventional traction device.
  • FIG. 5B is a view of the conventional traction device shown in FIG. 5A as viewed from the direction a in FIG. 5A.
  • FIG. 1 shows an example of a traction device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the traction device 1
  • FIG. 2 is a diagram of the load sensor mechanism of the traction device 1 shown in FIG.
  • the rope 10 is connected to the pulled body 2 connected to the fixture 3 of the fixing portion 4 via the appliance 5.
  • the towed body 2 is a force patient's neck or waist shown schematically in FIG.
  • a to-be-to-be-towed object 2 (towed body such as a patient's neck or waist) is attached to one end of a tow rope 10 (also simply referred to as “rope”) via a brace 5.
  • the rope 10 is connected via a second pulley 13 and a first pulley 12 to a rope take-up drum 11 that holds the other end of the traction rope 10.
  • the rope 10 is pulled by the pulling force generated by rotating the winding drum 11 in the direction of arrow B in FIG. 1 by a motor (not shown).
  • the movement path of the rope from one end of the rope 10 attached to the brace 5 connected to the to-be-towed body 2 to the other end of the rope 10 attached to the winding drum 11 is called the whole movement path.
  • This total travel route consists of a first travel route, a second travel route, and a third travel route.
  • the first movement path refers to the movement path of the rope from the second pulley 13 to the first pulley 12.
  • the second movement path refers to the movement path of the rope from the first pulley 12 to the winding drum 11.
  • the third movement path refers to the movement path of the rope from one end where the brace 5 of the rope 10 is attached to the second pulley 13.
  • the first pulley 12 is fixed to the pair of connecting plates 21 by bolts 7A.
  • the connecting plate 21 is attached to the load sensor plate 22 with bolts 7B.
  • the load sensor plate 22 is fixed to the outer frame 15 with bolts 7C. That is, the pulley 12 is not directly attached to the outer frame 15, but is attached to the outer frame 15 via the connecting plate 21 and the load sensor plate 22.
  • the load applied to the rope 10 is applied to the pulley 12 attached to the outer frame 15.
  • Pulley 12 is loaded horizontally leftward (in the direction of arrow H) and vertically upward (in the direction of arrow V). Therefore, the pulley 12 is connected to the load Because it is connected to the sensor plate 22, a load is applied to the pulley 12 on the load sensor plate 22 to which the load cell 23 is attached.
  • the longitudinal direction of the load sensor plate 22 is set in the direction of 45 degrees (the angle of arrow D) with the horizontal direction H (second movement path) and the vertical direction V (first movement path).
  • the horizontal force and the vertical force are equal in magnitude. Therefore, the resultant force of the horizontal force and the vertical force becomes a load in the direction A in FIG.
  • the resultant rope load on the load sensor plate 22 is twice the load applied to the rope 10.
  • the rope load refers to a load applied from the rope 10 to the first pulley 12.
  • the rope load is proportional to the traction force applied to the to-be-drawn body. This proportionality constant is calculated from the relationship between the direction of the first movement path and the direction of the second movement path applied from the rope 10 via the first pulley 12 and the longitudinal direction of the load sensor plate 22 as described above.
  • the lower end portion of the load sensor plate 22 is connected to the outer frame 15 with bolts 7C.
  • the outer frame 15 is rotatably installed on the case base 17 through a rotating bearing 16.
  • the outer frame 15 is configured to be rotatable in the direction indicated by the arrow by a rotation mechanism using a rotary bearing 16. Therefore, the outer frame 15 can be rotated in accordance with the winding position of the rope 10 on the winding surface of the winding drum 11. As the second movement path of the rope 10 moves following the winding position of the winding drum 11, the outer frame 15 rotates. By rotating the outer frame 15 in this way, the rope 10 can be wound in an orderly manner from the end of the rope winding drum 11 having a cylindrical winding surface without a winding groove. As described above, in this embodiment, a winding drum having a linear winding cross section without a winding groove can be used. For this reason, unlike the conventional drum, the rope 10 is not rubbed at the edge of the winding groove for winding the rope.
  • the first pulley 12 As a component of the load sensor mechanism 6 rotates. This rotation also moves the first movement path of the rope 10. By this movement of the first movement route, the third movement route of the rope 10 also moves.
  • the second pulley 13 moves the rope 10 from the third movement path force to the first movement path.
  • This pulley 13 is connected to the rotating bearing 14 It can be rotated in the direction of arrow E. Therefore, the pulley 13 can rotate according to the movement of the first movement path and the third movement path. By this rotation, the rope 10 can be smoothly moved from the third movement path to the first movement path in the pulley 13.
  • a load in a 45 degree direction (direction A in FIG. 1) applied from the traction rope 10 is first applied to the pulley 12.
  • the rope load applied from this rope is applied to the connecting plate 21 via the bolt 7A.
  • the connecting plate 21 is connected to the load sensor plate 22 by bolts 7B.
  • the load generated on the traction rope 10 is applied to the load sensor plate 22.
  • the load cell 23 is stuck on the surface of the load sensor plate 22, a strain corresponding to the rope load is generated in the load cell 23. This strain is converted into a resistance change in the load cell 23.
  • This change in resistance (change in load) of the load cell 23 is detected as a change in voltage by the power source and the amplifier connected to the load cell 23.
  • the bolt 7C is connected to the outer frame 15. Accordingly, the bore load applied to the load sensor plate 22 pulls the load sensor plate 22 in the opposite directions to the Bonole 7B, Bonore 7C, and force S. As a result, the load sensor plate 22 is distorted by tensile stress.
  • FIG. 3 is a view showing a rope winding mechanism according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view of the traction device 1 shown in FIG.
  • the load sensor mechanism 6 includes a first pulley 12 and a mechanism for detecting a load applied to the pulley 12 by a load cell 23.
  • Load sensor mechanism 6 is a rotary bearing 1 Rotate by 6.
  • the load sensor mechanism 6 is indicated by the arrow R according to the position where the rope 10 on the winding surface of the take-up drum 11 is wound around the drum (for example, the position indicated by the arrow P and the position indicated by the arrow Q). Rotate in the direction. In this way, it is possible to wind the rope 10 on the winding drum 11 in an orderly manner without climbing onto the adjacent rope.
  • the winding start of the rope 10 on the winding drum 11 is at the right end of the winding drum surface.
  • FIG. 4 shows a configuration example of a load detection circuit using a load cell according to the present embodiment.
  • a rope load proportional to the load applied to the traction rope 10 is applied to the load sensor plate 22 as a pulling direction force.
  • the load sensor 23 bonded to the load sensor plate 22 constitutes a bridge circuit 34 as shown in FIG.
  • the strain generated by pulling the load sensor plate 22 is transmitted to the load cell 23.
  • a power supply circuit 31 for supplying a stable and constant voltage to the bridge circuit 34 is provided.
  • the power supply circuit 31 normally supplies a voltage of about 10 V to the bridge circuit 34.
  • a power supply having a current capacity sufficient to cover the current flowing through the circuit is used.
  • the present invention relates to a traction device used as a treatment device that pulls the neck or waist of a human body. You can power to apply. According to this towing device, the rope winding mechanism for towing the rope can be simplified.

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Abstract

　被牽引体に所望の牽引力を印加する本発明の牽引装置は、被牽引体に連結された装具、前記装具が一端に取り付けられたロープ、およびロープの他端が取り付けられロープを巻き取りによって被牽引体に牽引力を印加する巻き取りドラムを含む牽引機構と、巻き取りドラムによって巻き取られることにより牽引力が印加されるロープに所定の巻付け角度をもって係合すると共に、ロープからロープ荷重が印加される第１のプーリと、第１のプーリを回転可能に保持すると共に、第１のプーリをからロープ荷重が印加される連結板と、連結板を一方の端部で保持すると共に、連結板からロープ荷重が印加される荷重センサ板と、荷重センサ板の他方の端部を固定する外枠と、荷重センサ板の表面に貼付されるロードセルと、を含む。

Description

明 細 書
牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構
技術分野
[0001] 本発明は、人体の頸部または腰部を牽引する治療器として使用される牽引装置、 および牽引装置のロープ巻き取り機構に関する。
背景技術
[0002] 図 5Aおよび図 5Bの牽引装置は人体の頸部または腰部を牽引する治療器として使 用される従来の機構を示す。図 5Aは牽引装置の概略構成を示す。図 5Bは、図 5A に示す牽引装置を矢印 a方向から見た図を示している。
[0003] 図 5Aおよび図 5Bに示す従来の牽引装置において、矢印 cの方向に人体の頸部ま たは腰部を牽引する牽引ロープ（単に「ロープ」ともいう） 110は、プーリ C143、プーリ B142、プーリ D144、およびプーリ A141の経路を通り、巻き取りドラム 111まで導か れる。プーリ D144の回転面は、他のプーリ A、 B、 Cの回転面に対して垂直に配置さ れている。
[0004] このように、従来の牽引装置は、牽引ロープ 110にかかる荷重を複雑に組み合わせ たロープ巻き取り機構に伝達させる。プーリ D144にかかる矢印 bの方向の荷重は、 直線変位するコイルばね 145に作用する。コイルばね 145は、荷重に比例して縮み、 その変位はポテンショメータ 146の電圧変化として検出される。これにより、ロープ 11 0に懸る荷重が検出される。巻き取りドラム 111は、中心軸が図示しないぜんまい (発 条）と接合さている。そのため、ロープ 110に常に一定の張力が懸かり、ロープ 110は 垂れることなく図 5Aおよび図 5Bに示すように水平位置が保たれている。
[0005] 上述したように、従来の牽引装置において、ロープ 110は複数のプーリによって幾 度も屈曲する。
[0006] ロープの巻き取りドラム 111は整然とロープ 110を巻くために、巻き取り面にロープ の断面の半円形状の巻き溝 11 laが設けられている。ロープ 110は、この巻き溝 111 aに沿って巻き取りドラム 111に巻き取られる。
[0007] この種の牽引装置として、患者の腋の下を吊る吊り上げ装置と腿を固定する固定具 を有する座部とを備え、座部（患者の上半身）を上下に牽引することによって、腰椎等 を治療する座位牽引装置が提案されている (例えば、特許文献 1を参照）。
[0008] 従来の牽引装置として、牽引力を検出するロードセルを有し、牽引力を検出すると ともに、その検出信号を牽引力の駆動源であるモータの駆動制御に使用するように 構成された牽引装置が提案されている (例えば、特許文献 2を参照）。
特許文献 1 :特開 2003— 88540号公報
特許文献 2：特開昭 59 - 118156号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 上述した従来の牽引装置は、ロープ 110を複数のプーリによって幾度も屈曲させる 。また、この牽引装置はロープ 110に懸力、る荷重を、プーリ 144に取り付けられたコィ ルばね 145を用いて検出していた。そのために、ロープ 110に負担が力、かる構造に なっていた。また、ロープ 110の巻き取りドラム 111の巻き取り面にはロープの断面の 半円形状の巻き溝 1 1 laが設けられている。この巻き溝 11 laのエッジでロープ 110が 擦れ、ロープ寿命を短くしていた。ロープ 110が擦れることにより、ロープの表面が削 れて、ロープの屑が発生してしまう。この屑が機構の可動部分に侵入して、故障の原 因になる問題があった。
[0010] 本発明はこのような問題を解決するためになされた。その目的は、ロープを牽引す るロープ巻き取り機構を簡略化することにある。さらに、本発明の実施形態によれば、 従来のドラムのようにロープ巻き取りドラムの表面の巻き溝のエッジでロープが擦れる ことがない、牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構を提供することができ 課題を解決するための手段
[0011] 被牽引体に所望の牽引力を印加する本発明の牽引装置は、前記被牽引体に連結 された装具、前記装具が一端に取り付けられたロープ、および前記ロープの他端が 取り付けられ前記ロープを巻き取りによって前記被牽引体に前記牽引力を印加する 巻き取りドラムを含む牽引機構と、前記巻き取りドラムによって巻き取られることにより 前記牽引力が印加される前記ロープに所定の巻付け角度をもって係合すると共に、 前記ロープからロープ荷重が印加される第 1のプーリと、前記第 1のプーリを回転可 能に保持すると共に、前記第 1のプーリをから前記ロープ荷重が印加される連結板と
、前記連結板を一方の端部で保持すると共に、前記連結板から前記ロープ荷重が印 加される荷重センサ板と、前記荷重センサ板の他方の端部を固定する外枠と、前記 荷重センサ板の表面に貼付されるロードセルと、を含む。
このような構成により、牽引力が印加されたロープからロープ荷重が印加される第 1 のプーリを、外枠に直接には取り付けず、連結板および荷重センサ板を介して外枠 に取り付ける。また、荷重センサ板にロードセルを貼付し、このロードセルによりロープ 荷重による荷重センサ板のひずみ量を検出する。
これにより、簡易な構成によりプーリに印加されるロープ荷重を検出することができ る。このロープ荷重の検出値から、被牽引体に印加さている荷重を算出することがで きる。
このため、牽引装置のロープ巻き取り機構を簡略化できる。
[0012] また、前述の牽引装置は、前記第 1のプーリよりも前記装具の近くで前記ロープに 係合する第 2のプーリを含むように構成してもよい。
これにより、 2つのプーリを使用して牽引装置を構成することができる。
このため、牽引装置のロープ巻き取り機構を簡略化できる。
[0013] また、前述の牽引装置において、前記センサ板の長手方向は、前記第 2のプーリか ら前記第 1のプーリまでの前記ロープの第 1移動経路と、前記第 1のプーリから前記 巻き取りドラムまでの前記ロープの第 2移動経路とそれぞれ等しい角度をなす方向に してもよい。
このような構成により、第 1のプーリからのロープ荷重力 荷重センサ板の長手方向 に平行に加わる。
このため、荷重センサ板において、ロープ荷重を効果的に検出することができる。
[0014] また、前述の牽引装置において、前記第 1のプーリには、前記第 1移動経路と、前 記第 2移動経路とを直交させるように前記ロープが係合してもよい。
このような構成により、荷重センサ板は、第 2のプーリから第 1のプーリまでのロープ の第 1移動経路と、第 1のプーリから巻き取りドラムまでのロープの第 2移動経路とそ れぞれ 45度の角度をなす方向から牽引力の^ 2倍のロープ荷重が印加される。 このため、荷重センサ板において、ロープ荷重をより効果的に検出することができる
[0015] また、前述の牽引装置において、前記ロープ荷重は、引っ張り荷重であってもよい このような構成により、荷重センサ板に引っ張り荷重が懸かる。
このため、荷重センサ板において、ロープ荷重をより効果的に検出することができる
[0016] また、前述の牽引装置は、前記第 1のプーリと、前記連結板と、前記荷重センサ板と を含む荷重センサ機構を有し、前記荷重センサ機構は前記巻き取りドラムのロープ 巻き取り位置に追従して回動可能に構成してもよい。
このような構成により、巻き取りドラムのロープ巻き取り位置に追従して、荷重センサ 機構が回動することにより第 1のプーリの向きが変わる。
これにより、巻き取りドラムの巻き取り面上に巻き溝を設けることなぐロープを整然と 巻き取ること力 Sできる。このため、従来の牽引装置で生じていた、巻き取りドラムの表 面の巻き溝のエッジでロープが擦れるという問題をなくすことができる。
[0017] また、前述の牽引装置は、前記第 1のプーリよりも前記装具の近くで前記ロープに 係合する第 2のプーリを含み、前記第 2のプーリは、前記荷重センサの回動にともなう 前記第 1のプーリから前記第 2のプーリまでの前記ロープの第 1移動経路の移動に追 従して回動可能に構成してもよい。
このような構成により、第 2のプーリは、巻き取りドラムの巻き取り位置に応じたロー プの第 2移動経路の移動にともなう第 1移動経路の移動に追従して回動する。
これにより、第 2のプーリにおいて、第 1移動経路から第 3移動経路への移動を滑ら 力 こすることカでさる。
[0018] また、被牽引体に、前記被牽引体に連結された装具、および前記装具が一端に取 り付けられたロープにより所望の牽引力を印加する本発明おける牽引装置のロープ 巻き取り機構は、前記ロープの他端が取り付けられ、前記ロープを巻き取ることによつ て前記被牽引体に前記牽引力を印加する巻き取りドラムと、前記巻き取りドラムによ つて巻き取られることにより前記牽引力が印加される前記ロープに所定の巻付け角度 をもって係合すると共に、前記ロープからロープ荷重が印加される第 1のプーリと、前 記第 1のプーリよりも前記装具の近くで前記ロープに係合する第 2のプーリと、前記第 1のプーリを回転可能に保持すると共に前記第 1のプーリから前記ロープ荷重が印加 される連結板、前記連結板を一方の端部で保持する共に前記連結板から前記ロー プ荷重が印加される荷重センサ板、前記加重センサ板の他方の端部を固定する外 枠、および前記荷重センサ板の表面に貼付されるロードセルを有する荷重センサ機 構と、を含む。
このような構成により、ロープから発生するロープ荷重が印加される第 1のプーリを、 外枠に直接には取り付けず、連結板および荷重センサ板を介して外枠に取り付ける 。また、荷重センサ板にロードセルを貼付し、このロードセルによりロープ荷重による 荷重センサ板のひずみ（ロープ荷重によるひずみ）を検出する。また、 2つのプーリを 使用して牽引装置のロープ巻取り機構が構成される。
これにより、簡易な構成によりプーリに印加されるロープ荷重を検出することができ る。このロープ荷重の検出値から、被牽引体に印加さている荷重を算出することがで きる。
これにより、牽引装置のロープ巻き取り機構を簡略化できる。
[0019] また、前述の牽引装置のロープ巻き取り機構において、前記荷重センサ板の長手 方向は、前記第 2のプーリから前記第 1のプーリまでの前記ロープの第 1移動経路と 、前記第 1のプーリから前記巻き取りドラムまでの前記ロープの第 2移動経路とそれぞ れ等しレ、角度をなす方向であってもよレ、。
このような構成により、第 1のプーリからロープ荷重が、荷重センサ板の長手方向に 平行に加わる。
これにより、荷重センサ板において、ロープ荷重を効果的に検出することができる。
[0020] また、前述の牽引装置のロープ巻き取り機構において、前記第 1のプーリには、前 記第 1移動経路と、前記第 2移動経路とを直交させるように前記ロープが係合しても よい。
このような構成により、第 2のプーリから第 1のプーリまでのロープの第 1移動経路と 、第 1のプーリから巻き取りドラムまでのロープの第 2移動経路とそれぞれ 45度の角 度をなす方向から、荷重センサ板の長手方向に牽引力の^ 2倍のロープ荷重が印 加される。
これにより、荷重センサ板において、ロープ荷重をより効果的に検出することができ
[0021] また、前述の牽引装置のロープ巻き取り機構において、前記ロープ荷重は、引っ張 り荷重であってもよい。
このような構成により、荷重センサ板に引っ張り荷重が懸かる。
これにより、荷重センサ板において、ロープ荷重をより効果的に検出することができ
[0022] また、前述の牽引装置のロープ巻き取り機構において、前記荷重センサ機構は、 前記巻き取りドラムのロープ巻き取り位置に追従して回動可能に構成し、前記第 2の プーリは、前記荷重センサの回動にともなう前記第 1のプーリから前記第 2のプーリま での前記ロープの第 1移動経路の移動に追従して回動可能に構成してもよい。 このような構成により、巻き取りドラムの巻き取り面のロープ巻き取り位置に追従して 、荷重センサ機構が回動することにより第 1のプーリの向きが変わる。また、第 2のプ ーリは、巻き取りドラムの巻き取り位置に応じた第 1のプーリの回動に追従して回動す これにより、巻き取りドラムのロープ巻き取り面に巻き溝を設けることなぐロープを整 然と巻き取ること力できる。このため、従来の牽引装置で生じていた、巻き取りドラムの 表面の巻き溝のエッジでロープが擦れるという問題をなくすことができる。
また、第 2のプーリが回動できることにより、第 2のプーリにおいて巻き取りドラムの巻 き取り位置に応じて変化するロープの第 1移動経路からロープの第 3移動経路への 移動を滑ら力 こすることカできる。
発明の効果
[0023] 本発明の牽引装置は、ロープを牽引するロープ巻き取り機構を簡略化できる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]本発明の実施形態に係る牽引装置の構成例を示す図である。 [図 2]図 1に示された牽引装置の荷重センサ機構を図 1の X方向から見た図である。
[図 3]図 1に示された本発明の実施形態に係るロープ巻き取り機構を示す図である。
[図 4]図 1に示された本発明の実施形態に係るロードセルによる荷重検出回路を示す 図である。
[図 5A]従来の牽引装置の例を示す図である。
[図 5B]図 5Aに示された従来の牽引装置を図 5Aの a方向から見た図である。
符号の説明
1 牽引装置
2 被牽引体
3 固定具
4 固定部
5 装具
6 荷重センサ機構
7A、 7B、 7C ボルト
10 牽引ロープ
11 巻き取りドラム
12 第 1のプーリ
13 第 2のプーリ
15 外枠
16 回転ベアリンク
17 土台
21 結板
22 荷重センサ板
23 ロード、セル
31 電源回路
33 直流増幅器
34 ブリッジ回路
35 荷重出力電圧 発明を実施するための最良の形態
[0026] 図 1は本発明の実施形態に係る牽引装置の一例を示す。
図 1に示す牽引装置 1は人体の頸部または腰部を牽引する治療器として使用され る。図 1は、牽引装置 1の概略構成を示す図であり、図 2は、図 1に示す牽引装置 1の 荷重センサ機構を矢印 Xの方向から見た図である。
[0027] 図 1に示す牽引装置 1では、固定部 4の固定具 3に繋がる被牽引体 2に、装具 5を 介してロープ 10が連結される。被牽引体 2は、図 1では模式的に示している力 患者 の頸部または腰部等である。
[0028] この牽引装置 1では、牽引ロープ 10 (単に「ロープ」ともいう）の一端に装具 5を介し て被牽引体 2 (患者の頸部または腰部等の牽引体）が取り付けられる。ロープ 10は第 2のプーリ 13および第 1のプーリ 12を介して、牽引ロープ 10の他端を保持するロー プ巻き取りドラム 11に連結されている。ロープ 10は、巻き取りドラム 11をモータ（図示 せず）により図 1の矢印 Bの方向に回転して生ずる牽引力により牽引される。
被牽引体 2に連結された装具 5に取り付けられたロープ 10の一端から巻き取りドラ ム 11に取り付けられたロープ 10の他端までのロープの移動経路を全移動経路と呼 ぶ。この全移動経路は、第 1移動経路、第 2移動経路、および第 3移動経路からなる 。第 1移動経路は、第 2のプーリ 13から第 1のプーリ 12までのロープの移動経路を指 す。第 2移動経路は、第 1のプーリ 12から巻き取りドラム 11までのロープの移動経路 を指す。第 3の移動経路は、ロープ 10の装具 5が取り付けられた一端から、第 2のプ ーリ 13までのロープの移動経路を指す。
[0029] 第 1のプーリ 12は、ボルト 7Aにより一対の連結板 21に固定されている。連結板 21 はボルト 7Bにより荷重センサ板 22に取り付けられている。荷重センサ板 22はボルト 7 Cにより外枠 15に固着されている。すなわち、プーリ 12は外枠 15に直接取り付けら れるのではなく連結板 21および荷重センサ板 22介して外枠 15に取り付けられてい
[0030] 上記構成において、ロープ 10に印加される荷重は外枠 15に取り付けられたプーリ 12に加わる。プーリ 12には、水平方向左向き（矢印 Hの方向）の荷重と垂直方向上 向き（矢印 Vの方向）に荷重が加わる。従って、プーリ 12が連結板 21を介して荷重セ ンサ板 22と連結されているため、ロードセル 23が貼付された荷重センサ板 22にプー リ 12に懸力、る荷重が加わる。この荷重センサ板 22の長手方向が水平方向 H (第 2移 動経路）と垂直方向 V (第 1移動経路）とそれぞれ 45度（矢印 Dの角度）をなす方向に 設置されている。この水平方向の力と垂直方向の力の大きさは等しい。したがって、 この水平方向の力と垂直方向の力の合力は、図 1の Aの方向の荷重となる。この合力 である荷重センサ板 22にかかるロープ荷重はロープ 10に印加される荷重の^ 2倍と なる。ここで、ロープ荷重とは、第 1のプーリ 12にロープ 10から加えられる荷重を指す 。ロープ荷重は、被牽引体に印加された牽引力に比例する。この比例定数は、上記 のように第 1のプーリ 12を介してロープ 10から加わる第 1移動経路の方向および第 2 移動経路の方向と、荷重センサ板 22の長手方向との関係から算出することができる
[0031] 荷重センサ板 22の下端部分は外枠 15にボルト 7Cで連結されている。外枠 15は回 転ベアリング 16を通じてケース土台 17に回動可能に設置されている。荷重センサ板 22に貼られたロードセル 23にロープ荷重によるひずみが生じると、このひずみ量が、 ロードセル 23に接続された電源と増幅器を通じて電圧信号に変換される。
[0032] この牽引装置 1において、外枠 15は回転ベアリング 16による回動機構で矢印じの 方向に回動可能に構成されている。したがって、巻き取りドラム 11の巻き取り面上の ロープ 10の巻き取り位置に合わせて外枠 15が回動することができる。ロープ 10の第 2移動経路が巻き取りドラム 11の巻取り位置に追従して移動することにより、外枠 15 が回動する。このように外枠 15が回動することにより、巻き溝のない円筒状巻き取り 面を有するロープ巻き取りドラム 11の端からロープ 10を整然と巻くことができる。上記 のように、本実施形態では、巻き溝のない直線状巻き取り断面を有する巻き取りドラ ムを用いることができる。このため、従来のドラムのようにロープ巻き取り用の巻き溝の エッジでロープ 10が擦れることがない。
外枠 15の回動に合わせて、荷重センサ機構 6の構成要素の第 1のプーリ 12が回動 する。この回動によりロープ 10の第 1移動経路も移動する。この第 1移動経路の移動 により、ロープ 10の第 3移動経路も移動する。ここで、第 2のプーリ 13は第 3移動経路 力、ら第 1移動経路へとロープ 10を移動させる。このプーリ 13は、回転ベアリング 14に より矢印 Eの方向に回動可能となっている。したがって、プーリ 13は、上記の第 1移動 経路と第 3移動経路の移動に応じて回動することができる。この回動により、プーリ 13 においてロープ 10を第 3移動経路から第 1移動経路に滑らかに移動させることができ
[0033] 巻き取りドラム 11の中心軸は図示しないぜんまい (発条）と接合されている。このぜ んまいにより、ロープ 10に常に一定の張力が懸カ、るので、ロープ 10は垂れる事なく 図 1に示すように水平位置が保たれて!/、る。
[0034] 図 2を参照して、牽引ロープ 10に生じた荷重がロードセル 23に印加されるまでの経 路を説明する。
[0035] 図 2において、まず牽引ロープ 10から加えられた 45度方向（図 1の A方向）の荷重 はプーリ 12に印加される。このロープから印加されたロープ荷重が、ボルト 7Aを介し て連結板 21に印加される。この連結板 21はボルト 7Bにより荷重センサ板 22に連結 されている。このため、牽引ロープ 10に生じた荷重は荷重センサ板 22に印加される 。荷重センサ板 22の表面にはロードセル 23が貼付されているので、このロードセル 2 3にロープ荷重に対応したひずみが生じる。このひずみがロードセル 23の抵抗変化 に変換される。このロードセル 23の抵抗の変化（荷重の変化）を、ロードセル 23に接 続された電源と増幅器より電圧の変化として検出する。
[0036] 荷重センサ機構 6の外枠 15の側面にはボルト 7Aおよびボルト 7Bの貫通する部分 にボルト 7A、 7Bの外形より大きな穴が形成されている。したがって、ボルト 7A、 7Bが 外枠 15に接触していない。このため、プーリ 12に加わる荷重がボルト 7A、 7Bより外 枠 15に分散されない。
[0037] ボルト 7Cは外枠 15と連結されている。したがって、荷重センサ板 22に印加された口 ープ荷重により、ボノレト 7Bとボノレト 7Cと力 S互いに逆方向に、荷重センサ板 22を引つ 張り合う。その結果、荷重センサ板 22に引っ張り応力によるひずみが生じる。
[0038] 図 3は、本発明の実施形態に係るロープ巻き取り機構を示す図である。図 3は、図 1 に示す牽引装置 1を矢印 Y方向から見た図である。
[0039] 図 3において、荷重センサ機構 6は、第 1のプーリ 12と、このプーリ 12に加わる荷重 をロードセル 23により検出する機構からなる。荷重センサ機構 6は、回転ベアリング 1 6により回動する。図 3に示すように巻き取りドラム 11の巻き取り面上のロープ 10がド ラムに巻かれる位置 (例えば、矢印 Pの位置、矢印 Qの位置）に応じて荷重センサ機 構 6が矢印 Rの方向に回動する。このようにして、ロープ 10を隣り合うロープに乗り上 げることなく、整然と巻き取りドラム 11上に巻くことができる。巻き取りドラム 11におけ るロープ 10の巻き始めは、巻き取りドラム面の右端にある。この右端には、ロープを 通す穴が巻き取りドラムの中心に向かって設けられている。巻き取りドラム 11の内部 は、パイプ状の空洞である。この空洞でロープを通す穴から揷入されたロープの一端 に結び目を作る。この結び目によりロープ 10がモータ駆動により牽引されたときに口 ープが抜けるのを防止してレ、る。
[0040] 図 4は、本実施形態に係る、ロードセルによる荷重検出回路の構成例を示す。前述 したように、荷重センサ板 22に、牽引ロープ 10に懸かる荷重に比例したロープ荷重 が引っ張り方向の力となって加わる。この荷重センサ板 22に接着されているロードセ ノレ 23は図 4に示すようにブリッジ回路 34を構成している。荷重センサ板 22が引っ張 られることにより生じたひずみがロードセル 23に伝わる。このブリッジ回路 34を動作さ せるために、ブリッジ回路 34に安定した一定の電圧を供給する電源回路 31が設けら れている。この電源回路 31により通常 10V程度の電圧がブリッジ回路 34に供給され る。例えば、ブリッジ回路 34の入力抵抗 350オームである場合に、この回路に流す電 流を十分に賄えるだけの電流容量を持つ電源が使用される。
[0041] ロードセル 23にひずみが生じるとブリッジ回路 34の出力電圧 35が変化する。この 電圧の変化が直流増幅器 33に入力される。この入力は、オフセット電圧と増幅度が 任意に設定され、荷重出力と対応した電圧信号に変換されてから出力される。この電 圧信号により、巻き取りドラム 11を回転駆動するモータを制御する。このようにして、 目標とする牽引力を得ることができる。
[0042] 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の牽引装置は、上述及び 図示例にのみ限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲内において 種々変更を加え得ることは勿論である。
産業上の利用可能性
[0043] 本発明は、人体の頸部または腰部を牽引する治療器として使用される牽引装置に 適用すること力できる。この牽引装置によれば、ロープを牽引するロープ巻き取り機 構を簡略化できる。

Claims

請求の範囲
[1] 被牽引体に所望の牽引力を印加する牽引装置であって、
前記被牽引体に連結された装具、前記装具が一端に取り付けられたロープ、およ び前記ロープの他端が取り付けられ前記ロープを巻き取りによって前記被牽引体に 前記牽引力を印加する巻き取りドラムを含む牽引機構と、
前記巻き取りドラムによって巻き取られることにより前記牽引力が印加される前記口 ープに所定の巻付け角度をもって係合すると共に、前記ロープからロープ荷重が印 カロされる第 1のプーリと、
前記第 1のプーリを回転可能に保持すると共に、前記第 1のプーリをから前記ロー プ荷重が印加される連結板と、
前記連結板を一方の端部で保持すると共に、前記連結板から前記ロープ荷重が印 加される荷重センサ板と、
前記荷重センサ板の他方の端部を固定する外枠と、前記荷重センサ板の表面に 貼付されるロードセルと、
を含む牽引装置。
[2] 前記第 1のプーリよりも前記装具の近くで前記ロープに係合する第 2のプーリを含む 請求項 1に記載の牽引装置。
[3] 前記センサ板の長手方向は、前記第 2のプーリから前記第 1のプーリまでの前記口 一プの第 1移動経路と、前記第 1のプーリから前記巻き取りドラムまでの前記ロープの 第 2移動経路とそれぞれ等しい角度をなす方向である請求項 2に記載の牽引装置。
[4] 前記第 1のプーリには、前記第 1移動経路と、前記第 2移動経路とを直交させるよう に前記ロープが係合する請求項 3に記載の牽引装置。
[5] 前記ロープ荷重は、引っ張り荷重である請求項 1に記載の牽引装置。
[6] 前記第 1のプーリと、前記連結板と、前記荷重センサ板とを含む荷重センサ機構を 有し、前記荷重センサ機構は前記巻き取りドラムのロープ巻き取り位置に追従して回 動可能に構成される請求項 1に記載の牽引装置。
[7] 前記第 1のプーリよりも前記装具の近くで前記ロープに係合する第 2のプーリを含み
、前記第 2のプーリは、前記荷重センサの回動にともなう前記第 1のプーリから前記第 2のプーリまでの前記ロープの第 1移動経路の移動に追従して回動可能に構成され る請求項 6に記載の牽引装置。
[8] 被牽引体に、前記被牽引体に連結された装具、および前記装具が一端に取り付け られたロープにより所望の牽引力を印加する牽引装置のロープ巻き取り機構であつ て、
前記ロープの他端が取り付けられ、前記ロープを巻き取ることによって前記被牽引 体に前記牽引力を印加する巻き取りドラムと、
前記巻き取りドラムによって巻き取られることにより前記牽引力が印加される前記口 ープに所定の巻付け角度をもって係合すると共に、前記ロープからロープ荷重が印 カロされる第 1のプーリと、
前記第 1のプーリよりも前記装具の近くで前記ロープに係合する第 2のプーリと、 前記第 1のプーリを回転可能に保持すると共に前記第 1のプーリから前記ロープ荷 重が印加される連結板、前記連結板を一方の端部で保持する共に前記連結板から 前記ロープ荷重が印加される荷重センサ板、前記加重センサ板の他方の端部を固 定する外枠、および前記荷重センサ板の表面に貼付されるロードセルを有する荷重 センサ機構と、
を含む牽引装置のロープ巻き取り機構。
[9] 前記荷重センサ板の長手方向は、前記第 2のプーリから前記第 1のプーリまでの前 記ロープの第 1移動経路と、前記第 1のプーリから前記巻き取りドラムまでの前記ロー プの第 2移動経路とそれぞれ等しい角度をなす方向である請求項 8に記載の牽引装 置のロープ巻き取り機構。
[10] 前記第 1のプーリには、前記第 1移動経路と、前記第 2移動経路とを直交させるよう に前記ロープが係合する請求項 9に記載の牽引装置のロープ巻き取り機構。
[11] 前記ロープ荷重は、引っ張り荷重である請求項 8に記載の牽引装置のロープ巻き 取り機構。
[12] 前記荷重センサ機構は、前記巻き取りドラムのロープ巻き取り位置に追従して回動 可能に構成され、
前記第 2のプーリは、前記荷重センサの回動にともなう前記第 1のプーリから前記第 2のプーリまでの前記ロープの第 1移動経路の移動に追従して回動可能に構成され る請求項 8に記載の牽引装置のロープ巻き取り機構。
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