JP5155392B2 - 前腕回転機構および該機構を含む矯正器 - Google Patents
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Description
2つの構成要素であって、1つが固定され、他方が移動することができ、ロッドによって連結され、ロッドは長さ方向に剛直であり、ロッドの両端で玉継手または等価の連結手段を使用して関節式になされて曲げモーメントの大きさのバランスをとり、
湾曲した移動部分が操作者の手関節の保持に適しており、移動部分が円弧形状のガイドトラックを含む、2つの構成要素と、
せん断力の大きさを低減する支柱とを含むことができ、支柱の一端は固定部分に剛体的に固定され、支柱の他端はころ軸受によって移動部分に接続され、ころ軸受は移動部分上で円弧を形成するガイドトラックと少なくとも転がり接触状態の1組の3つのころからなり、移動部分を案内円弧の概念的な中心の周りで回転運動させる。
移動部分に連結された歯付セグメントおよび支柱に固定された軸受内で回転するピニオンで形成された平行の歯車駆動伝動装置、
好ましくは、上流の横方向の関節に向かってオフセットされて、この軸に加えられる重力による慣性およびトルクを最小限に抑えるように配置され、軽いシャフトおよび必要に応じて可撓性カップリングによってピニオンを駆動するモータを含む。
振動がユーザに知覚されない状態のままであり、
ころと移動ステーの間に動作の遊びが必要であることが判明した場合に、振動によって閉塞されないようにし、
たとえば歯車駆動装置が使用される場合に幾何学的条件が厳密に満たされるように、ころと移動ステーの間にプレストレシングが必要な場合に、振動によって機構に過剰な応力が加えられないようにする。その場合、ころ軸受と支柱の間に、ころ軸受と支柱を低応力下で接触状態に保持することができるようにする、たとえば玉継手または等価の可撓性構成要素など玉継手型デバイスが考えられる。
人の前腕と同等の角変位と組み合わせた人の前腕と運動的に等価の前腕を実現することができる。さらに、長手方向の構成が開放されており、人の解剖学的構造の観点から別個のものである。
扱いにくい突起が全くない円錐形状が人の肢に合う。
アクチュエータの固有の性質により実際的な力フィードバックが提供される。
3つのモータがひじの軸の近くに配置されるため、前腕の横軸、すなわちひじの軸に影響を与える質量(重力および動的結合)が比較的小さい。
2つの可動手関節モータが非常に低速であるため、長手方向軸への慣性が非常に小さい。この利点は、モータが固定される場合、図9で示したように、シリンダへの伝達が可撓性シャフト、または可撓性カップリングを有する剛直なシャフトによって行われる場合にさらに向上する。
2 移動ステー
2.1 内面
2.2 ガイドトラック
4 固定ステー
6、6' 支柱
8 ころ
10 トラック
12、17 ロッド
14、32 関節式リンク
15 駆動手段
16 歯付ピニオン
18、24 モータ
19、106 カップリング
20 中空のねじ付ロッド
22 ケーブル
26 矯正器
27 肩
29 肩―腕の関節の軸
30、50 プレート
32 リンク
34、58 ケーブル
36、37、38、39、60、62、63、64、72、94、95、96、97、98、100、102 プーリ
40、70 ケーブルアクチュエータ
42 第1のセグメント
44 第2のセグメント
46 ハンドル
48 ヨーク
52 ナット
53 中空ねじ
56 切欠き付ベルト
66 第3のセグメント
74 可撓性シャフト
76 剛直なシャフト
78 保護カバー
81 接合片
82 スプラインシャフト
84 モータシャフト
85 ナット
86 歯付きベルト
88 ねじ
90 第1のケーブルストランド
92 第2のケーブルストランド
104 ブッシュ
Claims (25)
- 手関節を支持するように設計された移動ステー(2)であって、円弧形状の少なくとも1つのガイドトラックを含む移動ステー(2)と、前腕の後端を支持するように設計された固定ステー(4)と、長さ方向に剛直なロッド(12)であって、前記移動ステー(2)と前記固定ステー(4)を接続し、前記移動ステー(2)が回転可能な関節式リンク(14、32)によって長手方向軸(Z)の周りで前記固定ステー(4)に対して回転することができるようにするロッド(12)と、端部の1つで前記固定ステー(4)に剛体的に接続され、他方の端部でころ軸受に接続された支柱(6、6')とを含み、前記ころ軸受のころ(8)は前記移動ステー(2)の少なくとも1つのガイドトラックと転がり接触状態であり、前記ころ(8)が前記移動ステー(2)を長手方向軸(Z)の周りで旋回させ、前記長手方向軸(Z)の方向が一方で前記ガイドトラックの前記円弧の中心を通り、他方で前記固定ステーに接続されたロッドの端部によって画定される円の中心を通る、前腕用回転機構。
- 各ロッド上の少なくとも1つの関節式リンクが、玉継手リンク、旋回リンクと組み合わせた玉継手、たとえばカルダン継手の中心と一致する旋回リンクと組み合わせたカルダン継手など3軸の周りの3つの回転からなる等価のリンク、または任意の他のリンク、あるいは等価のリンクの組み合わせであり、各ロッドの他の関節式リンクが1点で交わる、もしくは交わらない2本の直交軸の周りの少なくとも2つの回転を可能にするリンクである、請求項1に記載の機構。
- 関節式に回転し、前記ロッド(12)を前記移動ステー(2)または前記固定ステー(4)の1つに連結する前記リンクが、玉継手リンク、旋回リンクと組み合わせた玉継手リンク、たとえばカルダン継手の中心と一致する旋回リンクと組み合わせたカルダン継手など3軸の周りの3つの回転からなる等価のリンク、または任意の他のリンク、あるいは等価のリンクの組み合わせであり、前記ロッド(12)を前記固定ステー(4)または前記移動ステー(2)の他のものに連結する前記関節式リンクが1点で交わる、または交わらない2本の直交軸の周りの少なくとも2つの回転を可能にするリンクである、請求項2に記載の機構。
- 少なくとも3本の関節式ロッド(12)が存在する、請求項1から3の一項に記載の機構。
- 前記支柱(6)が軽いバーのメッシュを使用して作成され、その剛性が移動部分の振れによってユーザが知覚できる望ましくない角運動が生じないものである、請求項1から4の一項に記載の機構。
- 前記固定ステー(4)が前記移動ステー(2)の半径よりも半径が大きい円の弧の一部であって、円錐台形状を有する機構を画定し、円錐台形状の母線がロッド(12)である、請求項1から5の一項に記載の機構。
- 前記移動ステー(2)の前記長手方向軸(Z)の周りの回転を駆動する作動システムをさらに含む、請求項1から6の一項に記載の機構。
- 前記作動システムが前記移動ステー(2)に強固に固定された歯付セグメントと係合するピニオンを含み、前記ピニオンが電動モータによって駆動される、請求項7に記載の機構。
- 前記作動システムが、一方でピニオンと係合し、他方で前記移動ステー(2)に強固に固定された歯付セグメントと係合するベルトを含み、前記ピニオンが電動モータによって駆動される、請求項7に記載の機構。
- 前記作動システムが電動モータで駆動される可逆のケーブルアクチュエータを含む、請求項7に記載の機構。
- 前記モータが前記固定ステー(4)に近接するように取り付けられる、請求項7から10の一項に記載の機構。
- 前記支柱(6')が、2本の横方向のロッドおよび1本の中心ロッドであって、3本が全て1つの長手方向の端部で前記固定ステー(4)に、他方の端部で前記ころ軸受を支承する接合プレート(81)に連結され、前記中心ロッドがスプラインシャフト(82)であり、前記ケーブルアクチュエータが前記固定ステー(4)に固定されたモータ(18)を含むロッドと、前記スプラインシャフト(82)に概ね平行であるねじ(88)と、前記ねじに取り付けられたナット(85)と、前記ねじ(88)および前記移動部分(2)に固定されたケーブルであって、前記ナット(85)が前記電動モータ(18)によって回転されるようになされたケーブルと、前記スプラインシャフト(82)上で摺動するように設計されたブッシュ(104)とを含み、前記ブッシュが前記ねじ(88)に強固に固定されてねじの回転が阻止される、請求項10または11と組み合わせた請求項1から4の一項に記載の機構。
- 前記ブッシュ(104)と前記ねじ(88)の強固な取り付けが弾性型のものである、請求項1から12に記載の機構。
- 前記モータ(18)が前記スプラインシャフト(82)の周囲を通る歯付きベルト(86)によって前記ナット(85)を駆動する、請求項12または13に記載の機構。
- 前記ころ軸受が前記接合プレート(81)上に突き出て、前記長手方向軸(Z)に対して横方向にオフセットされる、請求項12から14の一項に記載の機構。
- 前記移動部分(2)が前記ケーブルの端部を案内するための溝を含み、前記溝の形態が前記移動部分(2)の固有の長手方向の並進運動を補償するようになされる、請求項12から15の一項に記載の機構。
- 前記移動部分(2)が前記ケーブルの端部を案内するための溝を含み、前記移動部分(2)が横軸(X)の周りで関節式になされて、前記移動部分(2)の固有の長手方向の並進運動を補償する、請求項12から15の一項に記載の機構。
- 前記手関節の2つの関節を再現するように設計された2つの追加の横方向回転の関節を含み、前記関節が前記移動ステー(2)に配置される、請求項1から17の一項に記載の機構。
- 直交する軸を有する2つの旋回リンクによって前記移動ステー(2)に接続され、玉継手リンク、旋回リンクと組み合わせた玉継手、または、たとえばカルダン継手の中心と一致する旋回リンクと組み合わせたカルダン継手など3軸の周りの3つの回転からなる等価のリンク、あるいは任意の他のリンク、もしくは等価のリンクの組み合わせなどによって前記固定ステー(4)に接続されたプレート(30)を含み、前記プレート(30)が第1のセグメントを前記手関節の横軸(X)の周りで回転させることができる第1のアクチュエータ(40)、および第2のセグメントを前記手関節の横軸(Y)の周りで回転させることができる第2のアクチュエータを支持し、前記第2のセグメントが前記第1のセグメント上で担持される、請求項18に記載の機構。
- 前記第1(40)および第2のアクチュエータが、それぞれループに形成され、それぞれ前記第1および第2のセグメントに対して回転するように強固に固定されたガイドプーリまで前記プレートに沿って通るケーブル(34、58)を含む可逆のケーブルシリンダである、請求項19に記載の機構。
- 前記ケーブルシリンダ(40)が前記固定ステーにできるだけ近接するように前記プレート上に配置されたモータによって作動される、請求項20に記載の機構。
- 前記ケーブルシリンダが前記固定ステー(4)に固定されたモータによって作動され、各モータがそれぞれ可撓性シャフトまたは伸長に耐えるように設計されたカップリングが装備されたシャフトによって前記各シリンダに接続される、請求項20に記載の機構。
- 前記旋回部の1つの軸と同じ軸を有するガイドプーリを含む、請求項19から22の一項に記載の機構。
- 腕に沿って走るように設計されたセグメントに連結された、請求項1から23の一項に記載の機構を含む5本の回転軸を有する腕矯正器。
- 腕に沿って走るように設計されたセグメントに連結された、請求項1から23の一項に記載の機構を含む7本の回転軸を有する腕矯正器。
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