KR102095277B1 - 면하 장치 - Google Patents

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가나코 스즈키
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

면하 장치는 걸림 지지부(361)가 설치된 자유단과 해당 자유단의 반대측에 고정단을 갖는 와이어 케이블(36)과, 와이어 케이블(36)을 고정단측으로부터 권취하는 권취부(334)와, 권취부(334)와 걸림 지지부(361) 사이에 개재하여 와이어 케이블을 걸치는 풀리(335)와, 걸림 지지부(361)와 풀리(335) 사이에 개재하고, 풀리(335)의 적어도 일부를 덮도록 형성됨과 함께, 와이어 케이블(36)을 삽입 관통한 관통 구멍(338H)을 갖는 커버(336)를 구비한다. 또한, 관통 구멍(338H)은 풀리(335)의 회전축과의 상대 위치가 변화되도록 구성되어 있다.

Description

면하 장치 {LOAD-RELIEVING APPARATUS}
본 개시는 면하 장치에 관한 것이다.
뇌졸중 등에 의한 하지 마비의 재활 지원을 목적으로 한 지원 시스템이 개발되고 있다. 이러한 지원 시스템은, 예를 들어 하지 마비 환자의 보행 훈련을 행할 수 있다. 보행 훈련에서는 훈련자인 하지 마비 환자의 다리부에 보행 보조 장치를 장착한다. 보행 보조 장치는 마비측의 다리에 장착하여, 무릎의 굽히기 동작이나 펴기 동작을 보조한다. 보행 보조 장치를 장착한 훈련자는 지원 장치에 구비된 트레드밀 위를 보행한다. 이때, 보행 보조 장치 또는 보행 보조 장치를 장착한 다리부는 면하 장치에 의해 상부 전방 및 상부 후방으로 인장된다. 면하 장치는 훈련자의 상부 전방 및 상부 후방으로부터 와이어 케이블을 조출하거나 또는 인입함으로써, 보행 보조 장치의 무게를 지지함과 함께, 훈련자의 다리부의 동작을 보조한다.
이러한 면하 장치의 기술을 개시하는 것으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 제 2004-141517호 공보에 개시된 승강 장치는 일단부에 현수물을 매달기 위한 걸림 지지 수단을 장착한 와이어 케이블과, 이 와이어 케이블을 감아 올리기 위한 권취 드럼과, 권취 드럼을 권취 방향으로 회전 가압하는 권취 가압 수단을 구비한다. 또한, 이러한 승강 장치는 와이어 케이블이 삽입 관통된 삽입 관통용 너트 및 스토퍼가, 권취 드럼을 커버하는 기판에 설치되어 있고, 와이어 케이블의 자유단에 설치된 걸림 수단이 권취 드럼에 접촉하지 않도록 구성되어 있다.
이러한 면하 장치에 있어서, 와이어 케이블을 권취하는 부분이 직접 노출되는 부분이 존재하는 것은 안전성의 관점에서 바람직하지 않다. 그 때문에, 이러한 면하 장치는 와이어 케이블을 권취하는 부분의 노출을 방지하기 위한 커버를 구비한다. 동시에, 이러한 면하 장치는 와이어 케이블을 권취하거나, 혹은 인출하기 위해, 와이어 케이블이 삽입 관통된 관통 구멍을 커버 내에 마련하고 있다. 이러한 삽입 관통 구멍은 안전성의 관점에서, 작은 편이 바람직하다. 한편, 보행 보조 장치에 사용되는 면하 장치는 몸부의 전후 방향의 움직임(예를 들어, 다리부의 전후 방향의 스윙 동작)에 더하여, 좌우 방향의 동작을 보조하는 경우가 있다. 이 경우, 면하 장치의 와이어 케이블은 몸부의 전후 방향의 움직임(예를 들어, 다리부의 스윙 동작)에 대하여 평행한 방향에 더하여, 몸부의 전후 방향의 움직임(예를 들어, 다리부의 스윙 동작)에 대하여 수직인 방향으로도 인장된다. 그러나, 이러한 보행 훈련 장치에 대하여 특허문헌 1에 기재되어 있는 종래 기술을 사용한 경우, 권취 드럼의 커버에 와이어 케이블이 접촉한 상태 그대로, 와이어 케이블의 조출 및 인입이 반복되게 된다. 이와 같이 와이어 케이블이 커버에 접촉한 상태 그대로 조출 및 인입이 반복되면, 와이어 케이블은 마모될 우려가 있다. 와이어 케이블이 마모되면, 장치의 유지 비용이 높아질 우려가 있다.
본 개시는 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 와이어 케이블의 마모를 억제한 면하 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 일 양태에 있어서의 면하 장치는, 걸림 지지부가 설치된 자유단과 해당 자유단의 반대측에 고정단을 갖는 와이어 케이블과, 상기 와이어 케이블을 상기 고정단측으로부터 권취하는 권취부와, 상기 권취부와 상기 걸림 지지부 사이에 개재하여 상기 와이어 케이블을 걸치는 풀리와, 상기 걸림 지지부와 상기 풀리 사이에 개재하고, 상기 풀리의 적어도 일부를 덮도록 형성됨과 함께, 상기 와이어 케이블을 삽입 관통한 관통 구멍을 갖는 커버를 구비하는 면하 장치이며, 상기 커버(상기 관통 구멍)는 상기 풀리의 회전축과의 상대 위치가 변화되도록(가변으로) 구성되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 커버가 풀리(풀리의 회전축)에 대하여 상대 위치가 변화되도록 가동하기 때문에, 커버는 와이어 케이블의 움직임에 추종하는 것이 가능해진다. 환언하면, 커버의 관통 구멍은 와이어 케이블의 움직임에 추종하는 것이 가능해진다.
본 개시에 의해, 와이어 케이블의 마모를 억제한 면하 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 단지 예시의 방식으로 아래에 주어진 상세한 설명 및 주어진 첨부 도면으로부터 보다 완전히 이해되는 것이며, 따라서 이로써 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 상면도이다.
도 3은 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 측면도이다.
도 4는 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 정면도이다.
도 5는 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 단면도이다.
도 6은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 상면도이다.
도 7은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 측면도이다.
도 8은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 상면도이다.
도 9는 면하 장치의 와이어 케이블의 피치 방향 움직임을 설명하는 모식도이다.
도 10은 면하 장치의 와이어 케이블의 피치 방향 움직임을 설명하는 모식도이다.
도 11은 면하 장치의 와이어 케이블의 롤 방향의 움직임을 설명하는 정면도이다.
도 12는 실시 형태 2에 관한 면하 장치의 상면도이다.
<실시 형태 1>
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태 1에 대하여 설명한다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 본 실시 형태에 관한 보행 훈련 시스템(1)은, 예를 들어 뇌졸중 편마비 환자 등의 훈련자 U의 보행 훈련을 행하기 위한 시스템이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 보행 훈련 시스템(1)은 훈련자 U의 다리부에 장착된 보행 보조 장치(2)와, 훈련자 U의 보행 훈련을 행하는 훈련 장치(3)를 구비하고 있다.
보행 보조 장치(2)는, 예를 들어 보행 훈련을 행하는 훈련자 U의 환각(도 1에서는 훈련자 U의 우측 다리)에 장착되어, 훈련자 U의 보행을 보조한다. 보행 보조 장치(2)는 마비측의 다리에 장착하여, 무릎의 굽히기 동작이나 펴기 동작을 보조하는 장치이다. 보행 보조 장치(2)는 허벅다리 프레임과, 허벅다리 프레임에 무릎 관절부를 통해 연결된 종아리 프레임과, 종아리 프레임에 발목 관절부를 통해 연결된 발바닥 프레임을 갖고 있다. 또한, 보행 보조 장치(2)는 구동부를 갖고 있고, 무릎 관절부 또는 발목 관절부를 회전 구동한다.
훈련 장치(3)는 트레드밀(31)과, 프레임 본체(32)와, 제1 면하 장치(33) 및 제2 면하 장치(34)와, 검출 수단으로서의 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41) 및 제2 와이어 케이블 길이 검출부(42)와, 제어 장치(35)를 갖고 있다.
트레드밀(31)은 훈련자 U가 보행하기 위한 회전 가능한 링상의 벨트 컨베이어(311)를 갖는다. 훈련자 U는 벨트 컨베이어(311) 위에 타고, 벨트 컨베이어(311)의 이동에 따라 보행을 행한다.
프레임 본체(32)는 트레드밀(31) 위에 기립 설치된 2쌍의 기둥 프레임(321)과, 각 기둥 프레임(321)에 접속되어 전후 방향으로 연장되는 한 쌍의 전후 프레임(322)과, 각 전후 프레임(322)에 접속되어 좌우 방향으로 연장되는 전방 좌우 프레임(323)과, 후방 좌우 프레임(324)을 갖고 있다. 또한, 프레임 본체(32)의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 프레임 본체(32)는 제1 면하 장치(33) 및 제2 면하 장치(34)를 적절하게 고정할 수 있으면, 임의의 프레임 구성이어도 된다.
제1 면하 장치(33)는 훈련자의 상부 전방으로부터 와이어를 조출하거나 또는 인입함으로써, 보행 보조 장치의 무게를 지지함과 함께, 훈련자의 다리부의 동작을 보조한다. 제1 면하 장치(33)는 훈련자 U의 상방이고 또한 진행 방향의 전방에 설치되어 있다. 예를 들어, 제1 면하 장치(33)는 훈련자 U의 상방이고 또한 진행 방향 전방에 있는 전방 좌우 프레임(323)에 설치되어 있다. 제1 면하 장치(33)는 훈련자 U의 보행 보조 장치(2)를 장착한 다리부를, 제1 와이어 케이블(36)을 통해 상방이고 또한 전방으로 인장한다. 제1 면하 장치(33)는 배선 등을 통해 후술하는 제어 장치(35)에 접속되어 있다. 제1 면하 장치(33)의 상세에 대해서는 후술한다.
제1 와이어 케이블(36)의 일단은 제1 면하 장치(33)로부터 현수되어 있고, 훈련자 U의 다리부에 직접적 또는 간접적으로 설치된다. 예를 들어, 제1 와이어 케이블(36)의 일단은 훈련자 U의 다리부에 장착된 보행 보조 장치(2)에 설치되어 있다. 제1 와이어 케이블(36)의 타단은 제1 면하 장치(33)에 지지되고, 권취 기구에 감겨 있다.
제2 면하 장치(34)는 훈련자의 상부 후방으로부터 와이어 케이블을 조출하거나 또는 인입함으로써, 보행 보조 장치의 무게를 지지함과 함께, 훈련자의 다리부의 동작을 보조한다. 제2 면하 장치(34)는 훈련자 U의 상방이고 또한 진행 방향의 후방에 설치되어 있다. 예를 들어, 훈련자 U의 상방이고 또한 진행 방향 후방에 있는 후방 좌우 프레임(324)에 설치되어 있다. 제2 면하 장치(34)는 훈련자 U의 보행 보조 장치(2)를 장착한 다리부를, 제2 와이어 케이블(37)을 통해 상방이고 또한 후방으로 인장한다. 제2 면하 장치(34)는, 예를 들어 제2 와이어 케이블(37)을 권취 및 되감는 드럼 등의 권취 기구, 해당 권취 기구를 구동하는 모터 등으로 구성되어 있다. 제2 면하 장치(34)는 배선 등을 통해 후술하는 제어 장치(35)에 접속되어 있다. 제2 면하 장치(34)는 제1 면하 장치와 동일한 구성을 갖고 있다. 제2 면하 장치(34)의 상세에 대해서는, 후술한다.
제2 와이어 케이블(37)의 일단은 제2 면하 장치(34)로부터 아래로 늘어져 있고, 훈련자 U의 다리부에 직접적 또는 간접적으로 설치된다. 예를 들어, 제2 와이어 케이블(37)의 일단은 훈련자 U의 다리부에 장착된 보행 보조 장치(2)에 설치되어 있다. 제2 와이어 케이블(37)의 타단은 제2 면하 장치(34)에 지지되고, 권취 기구에 권취되어 있다.
검출 수단은 제1 와이어 케이블(36) 및 제2 와이어 케이블(37)의 조출 길이를 검출한다. 예를 들어, 검출 수단은 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41) 및 제2 와이어 케이블 길이 검출부(42)로 구성된다. 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41)는, 예를 들어 제1 면하 장치(33)의 권치 기구의 권회축에 설치되어 권회축의 회전각을 검출하는 로터리 인코더 등의 센서이다. 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41)의 검출 신호로부터, 권치 기구가 제1 와이어 케이블(36)을 권취한 길이(권취량)를 산출하고, 기지인 제1 와이어 케이블(36)의 전체 길이로부터 당해 권취량을 뺌으로써, 제1 와이어 케이블(36)의 길이를 검출한다. 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41)는 배선 등을 통해 후술하는 제어 장치(35)에 접속되어 있다.
제2 와이어 케이블 길이 검출부(42)는, 예를 들어 제2 면하 장치(34)의 권치 기구의 권회축에 설치되어 권회축의 회전각을 검출하는 로터리 인코더 등의 센서이다. 제2 와이어 케이블 길이 검출부(42)의 검출 신호로부터, 권치 기구가 제2 와이어 케이블(37)을 권취한 길이(권취량)를 산출하고, 기지인 제2 와이어 케이블(37)의 전체 길이로부터 당해 권취량을 뺌으로써, 제2 와이어 케이블(37)의 길이를 검출한다. 제2 와이어 케이블 길이 검출부(42)는 배선 등을 통해 후술하는 제어 장치(35)에 접속되어 있다. 또한, 상기 검출 수단은 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41) 및 제2 와이어 케이블 길이 검출부(42)로 구성되는 것에 한정되지 않는다. 제1 와이어 케이블(36) 및 제2 와이어 케이블(37)의 조출 길이를 검출할 수 있는 것이라면, 어떤 것이어도 된다. 예를 들어, 와이어 케이블의 외관 정보(위치)를 검출하는 카메라 등의 촬상 수단이어도 된다.
제어 장치(35)는 제1 면하 장치(33) 및 제2 면하 장치(34)가 와이어 케이블을 각각 인장하는 인장력과, 보행 보조 장치(2)의 동작을 각각 제어한다. 제어 장치(35)는, 예를 들어 훈련자 U의 보행 보조 장치(2)를 장착한 다리부가 이지(離地)나 또는 착지한 것을 검지한다. 즉, 접지 센서의 센서 데이터로부터, 보행 보조 장치(2)를 장착한 훈련자의 다리부가, 입각으로부터 유각으로 이행하는 타이밍 및 유각으로부터 입각으로 이행하는 타이밍을 검지할 수 있다. 제어 장치(35)는 입각으로부터 유각으로 이행하는 타이밍을 검지하면, 그 타이밍에 맞추어 보행 보조 장치가 갖고 있는 모터 유닛의 제어를 개시한다.
제어 장치(35)는, 예를 들어 연산 처리, 제어 처리 등과 행하는 CPU(Central Processing Unit), CPU에 의해 실행되는 연산 프로그램, 제어 프로그램 등이 기억된 ROM(Read Only Memory), 각종 데이터 등을 기억하는 RAM(Random Access Memory), 외부와 신호의 입출력을 행하는 인터페이스부(I/F) 등으로 이루어지는 마이크로 컴퓨터를 중심으로 하여, 하드웨어 구성되어 있다. CPU, ROM, RAM 및 인터페이스부는 데이터 버스 등을 통해 서로 접속되어 있다.
이어서, 도 2 내지 도 4를 참조하면서, 제1 면하 장치(33) 및 제2 면하 장치(34)의 상세에 대하여 설명한다. 제1 면하 장치(33)와 제2 면하 장치(34)란, 걸림 결합하는 프레임이 상이한 점을 제외하고, 동일한 구성을 갖고 있다. 이후의 설명은 제1 면하 장치(33)에 대하여 설명하지만, 동일한 내용이 제2 면하 장치(34)에도 적용된다.
도 2는 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 상면도이다. 도 3은 실시 형태 1에 관한 제1 면하 장치의 측면도이다. 도 4는 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 정면도이다. 도 2는 면하 장치(33)의 상면도와 함께, 오른손 좌표계 xyz 좌표를 나타내고 있다. 즉, 도면의 연직 방향은 xyz 좌표의 z축 방향을 나타내고, 전방측이 z축 플러스 방향이다. 도면의 좌우 방향은 xyz 좌표의 x축 방향을 나타내고, 우측이 x축 플러스 방향이다. 도면의 상하 방향은 xyz 좌표의 y축 방향을 나타내고, 상측이 y축 플러스 방향이다. 또한, 도 2 내지 도 11에 도시한 오른손 좌표계 xyz 좌표는 구성 요소의 위치 관계를 설명하기 위한 편의적인 것이다. 도 2의 z축 방향과 도 3 내지 도 11의 z축 방향은 일치하고 있다.
또한, 이후의 설명에 있어서, 와이어 케이블 등의 요동 방향 또는 물체의 회전 방향을 다음과 같이 정의하여 설명한다. 화살표 P로 나타내고 있는 x축을 중심으로 회전하는 방향을 피치 방향이라고 한다. 화살표 R로 나타내고 있는 y축을 중심으로 회전하는 방향을 롤 방향이라고 한다. 화살표 Y로 나타내고 있는 z축을 중심으로 회전하는 방향을 요 방향이라고 한다.
제1 면하 장치(33)는 제1 와이어 케이블(36), 와이어 걸림 지지부(361), 지지판(331), 장치 고정부(332), 구동부(333), 권취부(334), 풀리(335) 및 커버(336)를 주된 구성으로서 갖고 있다.
제1 와이어 케이블(36)은 와이어 걸림 지지부(361)가 설치된 자유단과, 해당 자유단의 반대측에 고정단을 갖는다. 제1 와이어 케이블(36)의 자유단은 제1 면하 장치(33)로부터 아래로 늘어져 있고, 와이어 걸림 지지부(361)가 훈련자 U의 다리부에 직접적 또는 간접적으로 설치된다. 제1 와이어 케이블(36)의 고정단은 권취부(334)에 고정되어 있다. 또한, 제1 와이어 케이블(36)은 권취부(334)에 권취되어 있다.
와이어 걸림 지지부(361)는 제1 와이어 케이블(36)의 자유단에 설치된 걸림 지지 부재이다. 와이어 걸림 지지부(361)는 와이어 걸림 지지부(361)를 보행 보조 장치(2)에 걸림 지지하기 위한 구멍 또는 훅 등의 걸림편(362)을 갖고 있다.
지지판(331)은 면하 장치의 각 구성을 지지하고 있는 지지 부재이다. 보다 구체적으로는, 지지판(331)은 구동부(333), 권취부(334) 및 풀리(335)를 지지하고 있다.
지지판(331)은 장치 고정부(332)를 갖고 있다. 장치 고정부(332)는 전방 좌우 프레임(323)에 걸림 결합하여, 임의의 고정 수단(도시하지 않음)에 의해 전방 좌우 프레임(323)과 지지판(331)이 상대적으로 움직이지 않도록 고정된다.
지지판(331)은 커버 스토퍼(331S)를 갖고 있다. 커버 스토퍼(331S)는 커버(336)의 회전을 규제하기 위한 부재이다. 커버 스토퍼(331S)는 커버(336)가 대응하는 맞닿음부(336S)와 맞닿음으로써 커버(336)의 회전 방향 움직임을 정지시켜, 커버(336)가 1회전 이상 하지 않도록 설치되어 있다.
구동부(333)는 권취부(334)에 연결하여, 권취부(334)를 회전시킨다. 구동부(333)는 모터를 포함하는 구동 수단에 의해 구성된다. 구동부(333)는 제어 장치(35)에 의해 제어되어 있고, 상술한 바와 같은 제1 와이어 케이블(36)의 조출 또는 인입을 행하기 위해, 권취부(334)를 회전시킨다. 또한, 구동부(333)는 모터 대신에, 인장 코일 스프링이나 소용돌이 스프링 등을 사용한 가압 수단이어도 된다.
권취부(334)는 제1 와이어 케이블(36)의 고정단측을 권취하는 드럼 형상의 부재이다. 권취부(334)는 구동부(333)에 연결하여, 구동부(333)에 의해 드럼 형상이 회전하도록 구성되어 있다. 권취부(334)가 권취하고 있는 제1 와이어 케이블(36)의 권취량 또는 조출 길이는 상술한 제1 와이어 케이블 길이 검출부(41)(도시하지 않음), 구동부(333) 및 제어 장치(35)에 의해 제어된다.
풀리(335)는 권취부(334)와 와이어 걸림 지지부(361) 사이에 개재하고, 제1 와이어 케이블(36)을 걸친다. 권취부(334)와 와이어 걸림 지지부(361) 사이에 풀리(335)가 개재됨으로써, 풀리(335)는 제1 와이어 케이블(36)이 과도하게 굴곡되는 것을 억제하면서, 제1 와이어 케이블(36)을 안내한다.
커버(336)는 풀리가 직접 노출되는 것을 방지하기 위해, 풀리(335)의 적어도 일부를 덮도록 형성되어 있는 중공 방추상의 부재이다. 커버(336)는 풀리(335)의 회전 중심인 축 CR과 동축 상에 회전 가능하게 걸림 지지되어 있다(도 3의 화살표 P의 방향). 커버(336)는 연락 구멍(337), 스토퍼(338), 맞닿음부(336S)를 갖고 있다. 연락 구멍(337)은 권취부(334)로부터 조출되어 있는 제1 와이어 케이블(36)이 삽입 관통되어 있다. 또한, 스토퍼(338)는 풀리로부터 조출된 제1 와이어 케이블(36)이 삽입 관통되어 있다.
즉, 제1 와이어 케이블(36)은 권취부(334)로부터 조출되고, 연락 구멍(337)을 지나, 풀리(335)에 걸쳐져 있다. 그리고, 풀리(335)로부터 조출된 제1 와이어 케이블(36)은 스토퍼(338)를 지나, 와이어 걸림 지지부(361)에 접속하고 있다.
스토퍼(338)는 제1 와이어 케이블(36)이 권취부(334)에 권취되는 것에 의해 와이어 걸림 지지부(361)가 인입된 경우에, 와이어 걸림 지지부(361)가 풀리(335)에 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 도 4에 있어서, 스토퍼(338)의 상세를 도시하고 있다. 스토퍼(338)는 제1 와이어 케이블(36)이 통과 가능하게 삽입 관통된 관통 구멍(338H)을 갖고 있다. 이러한 관통 구멍(338H)은 축 CR의 평행 방향으로 연장되어 있다. 환언하면, 관통 구멍(338H)은 풀리(335)의 회전축의 액셜 방향에 대하여 평행하게 연신되는 슬릿상을 나타내고 있다. 구체적으로는, 관통 구멍(338H)의 축 CR의 액셜 방향의 폭(338A)은 축 CR의 탄젠셜 방향의 폭(338B)보다도 길어지도록 형성되어 있다. 또한, 관통 구멍(338H)의 축 CR의 액셜 방향의 폭(338A)은 와이어 걸림 지지부(361)가 관통 구멍(338H)을 통과하지 않도록, 와이어 걸림 지지부(361)의 폭보다 좁게 형성되어 있다.
맞닿음부(336S)는 커버(336)의 회전을 규제하기 위한 부재이다. 맞닿음부(336S)는 커버 스토퍼(331S)에 맞닿는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 권취부(334)에 제1 와이어 케이블(36)이 권취되고, 와이어 걸림 지지부(361)가 고정단측에 인입된 경우, 와이어 걸림 지지부(361)는 스토퍼(338)에 맞닿고, 스토퍼(338)는 이것보다 풀리(335)에 가까워지는 경우는 없다. 권취부(334)가 다시 제1 와이어 케이블(36)을 권취하면, 커버(336)는 맞닿음부(336S)와 커버 스토퍼(331S)가 맞닿는 위치까지 회전한다. 맞닿음부(336S)와 커버 스토퍼(331S)가 맞닿는 위치까지 회전하면, 커버(336)는 회전을 정지한다. 따라서, 와이어 걸림 지지부(361)가 이 이상 고정단측에 인입되는 경우는 없다. 또한, 커버 스토퍼(331S) 및 맞닿음부(336S)는 커버(336)의 회전을 규제하기 위해서라면, 도 2 내지 도 4에 있어서 예시한 형태와 상이한 것이어도 된다. 또한, 커버 스토퍼(331S) 및 맞닿음부(336S)는 와이어 걸림 지지부(361)가 인입되는 방향과는 반대측의 회전을 규제하는 것이어도 된다.
이어서, 도 5를 참조하면서, 풀리(335) 및 커버(336)를 갖는 부분의 구조에 대하여 상세를 설명한다. 도 5는 실시 형태 1에 관한 면하 장치의 단면도이다. 도 5는 도 2의 단면 IV를 도시한 것이다. 제1 면하 장치(33)는 지지판(331)에 있어서 축(339)이 돌출 설치되어 있다. 축(339)은 선단에 빠짐 방지용의 플랜지가 설치되어 있다. 축(339)에는 지지판(331)측부터 차례로, 제1 칼라(340), 풀리(335), 제2 칼라(341), 제3 칼라(342)가 삽입 관통되어 있다. 또한, 제3 칼라(342)의 외주에는 커버(336)가 축지지되어 있다. 또한, 커버(336)는 제2 칼라(341) 및 제3 칼라(342)가 갖는 플랜지부에 의해 축(339)의 스러스트 방향으로 덜걱거림이 없을 정도로 걸림 지지되어 있다. 이와 같은 구조에 의해, 풀리(335) 및 커버(336)는 축(339)의 스러스트 방향으로 덜걱거림 없이 회전 가능하게 고정되어 있다.
또한, 풀리(335)와, 커버(336)는 모두 축(339)에 의해 축지지되어 있지만, 커버(336)의 지지 수단은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 커버(336)의 지지 부재는 축(339)과는 상이한 것이고, 풀리(335)의 회전 중심과, 커버(336)의 회전 중심이 상이해도 된다. 이 경우, 풀리(335)의 회전축과, 커버(336)의 회전축은 대략 평행한 것이 바람직하다. 즉, 커버(336)가 갖는 관통 구멍(338H)은 풀리(335)의 회전축에 대하여 평행한 축을 중심으로 회전 가능하게 형성되어 있다. 이에 의해, 커버(336)가 갖는 관통 구멍(338H)은 풀리(335)의 피치 방향의 움직임에 추종할 수 있다.
또한, 커버(336)는 회전축을 갖지 않고, 왕복 운동을 하도록 지시되어 있어도 된다. 이 경우, 커버(336)가 갖는 관통 구멍(338H)은 풀리(335)의 회전축에 대하여 수직인 방향으로 왕복 가능하게 마련된다. 이에 의해, 커버(336)가 갖는 관통 구멍(338H)은 풀리(335)의 피치 방향의 움직임에 추종할 수 있다.
또한, 커버(336)의 형태는, 상술한 바와 같은 중공 방추상에 한정되지 않는다. 즉, 커버(336)는 상술한 바와 같은 기능을 갖고 있으면, 예를 들어 중공 입방체 형상, 만곡 평면상, 또는 복수의 평면이나 곡면의 조합이어도 된다.
또한, 커버(336)의 형태는 상술한 바와 같은 구조에 한정되지 않는다. 즉, 커버(336)는 관통 구멍(338H)을 포함하는 커버(336)의 일부분(336A)이, 그 이외의 커버(336)의 일부분(336B)에 대하여, 상대적 위치가 가변인(가동인) 것에 의해, 관통 구멍(338H)이 풀리(335)의 회전축에 대하여 상대적 위치를 가변으로 하는 기능을 갖고 있으면 된다. 예를 들어, 곡면(또는 평면) 형상을 갖는 상기 일부분(336A)과, 당해 곡면(또는 평면) 형상에 대응하는 곡면(또는 평면) 형상을 갖는 일부분(336B)의 한 쌍의 페어로 이루어지는 평면(구면) 슬라이드 기구로서 구성해도 된다. 또한, 예를 들어 금속이나 수지 등의 강성 부재로 구성된 상기 일부분(336A)과, 연성 고무 등의 연성 부재로 구성된 일부분(336B)의 한 쌍의 페어로 이루어지는 가동 기구로서 구성해도 된다.
이어서, 도 6 내지 도 8을 참조하면서, 제1 면하 장치(33)의 사용 상태에 대하여 설명한다.
도 6은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 상면도이다. 도 6은 훈련자 U가 행하는 보행 훈련의 일 형태를 도시한 것이다. 보행 훈련 시스템(1)에 있어서, 제1 와이어 케이블(36)의 조출 길이 및 제2 와이어 케이블(37)의 조출 길이는 훈련자 U의 보행에 따라 변화되도록 구성되어 있다. 제1 면하 장치(33)에 의한 인장력 FF1의 z축 방향의 성분 및 제2 면하 장치(34)에 의한 인장력 FR1의 z축 방향의 성분에 의해, 보행 보조 장치(2)의 무게를 지지한다. 제1 면하 장치(33)에 의한 인장력 FF1의 y축 방향의 성분에 의해, 훈련자 U의 보행 보조 장치(2)를 장착한 다리부의 진행 방향 전방으로의 스윙을 보조한다. 제2 면하 장치(34)에 의한 인장력 FR1의 y축 방향의 성분에 의해, 훈련자 U의 보행 보조 장치(2)를 장착한 다리부의 진행 방향 후방으로의 스윙을 보조한다. 이에 의해, 보행 훈련 시에 있어서의 훈련자 U의 보행 부하를 경감시킬 수 있다.
도 7은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 측면도이다. 도 7은 도 6의 상태를 측면으로부터 도시하고 있다. 도 6 및 도 7에 도시한 보행 훈련의 일 형태에 있어서는, 훈련자 U는 다리부를 y축 방향으로 스윙 보행을 행한다. 제1 면하 장치(33)는 제1 와이어 케이블(36)이 걸림 지지된 다리부의 상부 전방에 고정되어 있다. 그 때문에, 제1 와이어 케이블(36)은 y축 플러스 방향이고 또한 z축 플러스 방향으로 인장력 FF1에 의해 다리부를 인장하고 있다. 또한, 제2 면하 장치(34)는 제2 와이어 케이블(37)이 걸림 지지된 다리부의 상부 후방에 고정되어 있다. 그 때문에, 제2 와이어 케이블(37)은 y축 마이너스 방향이고 또한 z축 플러스 방향으로 인장력 FR1에 의해 다리부를 인장하고 있다.
훈련자 U가 보행 훈련에 있어서 훈련자의 전후로 다리부를 스윙한다. 그때, 다리부는, y축 방향의 움직임뿐만 아니라, z축 방향의 움직임도 수반한다. 따라서, 다리부를 보조하는 제1 와이어 케이블(36) 및 제2 와이어 케이블(37)은 각각 피치 방향으로 요동한다. 이때, 제1 면하 장치(33)가 갖는 커버(336)는 제1 와이어 케이블(36)의 피치 방향의 움직임에 추종할 수 있다. 마찬가지로, 제2 면하 장치(34)가 갖는 커버(336)는 제2 와이어 케이블(37)의 피치 방향의 움직임에 추종할 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면서, 보행 훈련의 다른 형태에 대하여 설명한다. 도 8은 실시 형태 1에 관한 보행 훈련 시스템의 상면도이다. 도 8은 훈련자 U가 행하는 보행 훈련 중, 도 6에 도시한 형태와는 상이한 형태를 도시한 것이다. 도 8에 도시한 예의 경우, 훈련자 U는 다리를 전방으로 내리기 시작하는 동작에 외선을 수반하고 있다. 즉, 훈련자 U의 다리부는 화살표 FU2의 방향으로 흔들어 뽑아진다. 화살표 FU2는 y축 플러스 방향과 z축 방향에 더하여, x축 방향의 성분이 포함되어 있다. 과잉으로 외선을 수반하는 보행은 보행의 동작으로서 바람직하지 않다. 그 때문에, 보행 훈련 시스템(1)에 있어서, 화살표 FU2의 x축 플러스 방향의 힘을 상쇄하기 위해 제1 와이어 케이블(36)에 의해 다리부를 x축 마이너스 방향으로 인장하면서 보행 보조를 행한다. 이와 같은 보행 훈련의 형태에 있어서, 제1 면하 장치(33)는 훈련자 U의 상부 전방이고 또한 좌측에 고정되어 있다. 즉, 도 6에 도시한 경우와 비교하면, 제1 면하 장치(33)는 x축 마이너스 방향으로 이동한 위치에 고정되어 있다. 이와 같은 경우, 제1 와이어 케이블(36)은 y축 플러스 방향, z축 플러스 방향 및 x축 마이너스 방향의 성분을 갖는 인장력 FF2를 갖고 있다. 또한, 제1 와이어 케이블(36)은 도 7에 있어서 도시한 피치 방향에 더하여, 롤 방향으로도 크게 요동한다.
제1 면하 장치(33)가 갖는 커버(336)는, 도 4에 도시한 바와 같이 x축 방향으로 폭(338A)의 관통 구멍(338H)을 갖고 있다. 그 때문에, 제1 면하 장치(33)가 갖는 커버(336)는 관통 구멍(338H)의 x축 방향의 폭(338A)의 범위 내에 있어서, 제1 와이어 케이블(36)의 롤 방향의 움직임을 허용할 수 있다.
이어서, 도 9 및 도 10을 참조하면서, 커버(336)의 피치 방향의 움직임에 대하여 설명한다. 도 9는 면하 장치의 와이어 케이블의 피치 방향의 움직임을 설명하는 모식도이다. 제1 와이어 케이블(36)은 커버(336)가 갖는 스토퍼(338)로부터 조출되어 있다. 도 9에 있어서, 제1 와이어 케이블(36)은 z축 방향에 대하여 각도 P1의 위치로 연신되어 있다. 한편, 도 10에 있어서, 제1 와이어 케이블(36)은 z축 방향에 대하여 각도 P2의 위치로 연신되어 있다. 이와 같이, 제1 면하 장치(33)는 스토퍼(338)가 풀리(335)의 회전 방향으로 가동하기 때문에, 스토퍼(338)는 제1 와이어 케이블(36)의 움직임에 추종하는 것이 가능해진다.
또한, 스토퍼(338)는 회전 가능하게 고정되어 있기 때문에, 제1 와이어 케이블(36)에 접촉하는 경우가 있다. 도 10의 접촉부 X는 스토퍼(338)와 제1 와이어 케이블(36)이 접촉한 상태를 도시하고 있다. 이와 같은 상태가 되어도, 제1 와이어 케이블(36)이 스토퍼(338)에 의해 굴곡되는 경우는 없고, 접촉부 X에 있어서 제1 와이어 케이블(36)이 마모되는 경우는 없다. 또한, 스토퍼(338)는 제1 와이어 케이블(36)과 접촉하는 것을 고려하여 관통 구멍(338H)의 주위는 에지가 없도록 가공되어 있다.
이어서, 도 11을 참조하면서, 제1 와이어 케이블(36)의 롤 방향의 움직임에 대하여 설명한다. 도 11은 면하 장치의 와이어의 롤 방향의 움직임을 설명하는 정면도이다. 제1 와이어 케이블(36)은 풀리(335)로부터 조출되는 위치를 중심으로 하고, y축에 평행한 축 CR을 중심으로, 롤 방향으로 요동한다.
커버(336)의 관통 구멍(338H)으로부터 조출된 제1 와이어 케이블(36)은 관통 구멍(338H)의 x축 방향의 폭(338A)에 접촉하지 않는 범위에 있어서, 제1 와이어 케이블(36)을 마모 없이 사용할 수 있다. 즉, 도 8에서 도시한 바와 같은, 훈련자 U의 다리부의 동작이 외선을 수반하는 것이라도, 예를 들어 각도 R1의 범위 내이면, 제1 와이어 케이블(36)은 스토퍼(338)와 접촉하지 않는다.
이상에 설명한 바와 같은 구성에 의해, 본 실시 형태 1은 와이어 케이블의 마모를 억제한 면하 장치를 제공할 수 있다.
<실시 형태 2>
이어서, 도 12를 참조하면서 실시 형태 2에 대하여 설명한다. 도 12는 실시 형태 2에 관한 면하 장치의 상면도이다. 실시 형태 2에 관한 면하 장치(43)는 실시 형태 1에 관한 면하 장치와는, 지지판(331)과 전방 좌우 프레임(323) 사이의 지지 수단이 상이하다.
면하 장치(43)는 지지판(331)과 장치 고정부(332) 사이에, 회전 지지부(432)를 갖고 있다. 회전 지지부(432)는 지지판(331)을, z축에 대하여 평행한 축 CY를 중심으로 화살표 Y의 방향으로 회전 가능하게 지지하는 지지 부재이다. 회전 지지부(432)는, 예를 들어 회전 베어링을 갖는 고정 부재이다.
이와 같은 구성에 의해, 본 실시 형태 2는 보행 훈련 시스템(1)에 있어서 훈련자 U가 보행하는 방향(y축 플러스 방향)을 전방으로 한 경우에, 면하 장치(43)는 축 CY를 중심으로 하여, 요 방향(화살표 Y의 방향)으로 자유도를 설치할 수 있다. 즉, 실시 형태 2에 관한 면하 장치(43)는 와이어 케이블의 피치 방향, 롤 방향 및 요 방향에 추종할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태 2는 와이어 케이블의 마모를 억제한 면하 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정된 것이 아니고, 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.
이상 설명한 본 발명에 의하면, 본 발명의 실시 형태가 여러 가지로 변형될 수 있음은 자명하다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 되며, 통상의 기술자에게 자명한 이러한 모든 변형은 다음의 청구범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (7)

  1. 걸림 지지부가 설치된 자유단과 해당 자유단의 반대측에 고정단을 갖는 와이어 케이블과,
    상기 와이어 케이블을 상기 고정단측으로부터 권취하는 권취부와,
    상기 권취부와 상기 걸림 지지부 사이에 개재하여 상기 와이어 케이블을 걸치는 풀리와,
    상기 걸림 지지부와 상기 풀리 사이에 개재하고, 상기 풀리의 적어도 일부를 덮도록 형성됨과 함께, 상기 와이어 케이블을 삽입 관통한 관통 구멍을 갖는 커버를 구비하는 면하 장치이며,
    상기 관통 구멍은 상기 풀리의 회전축과의 상대 위치가 변화되도록 구성되어 있고,
    상기 권취부 및 상기 풀리를 지지하는 지지판을 더 갖고,
    상기 지지판은 상기 회전축에 수직인 부회전축을 갖는,
    면하 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관통 구멍은 상기 풀리의 회전축에 대하여 수직인 방향으로 왕복 가능하게 마련되어 있는,
    면하 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관통 구멍은 상기 풀리의 회전축에 대하여 평행한 축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는,
    면하 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 관통 구멍은 상기 걸림 지지부를 통과시키지 않는,
    면하 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 관통 구멍은 상기 풀리의 상기 회전축의 액셜 방향에 대하여 평행하게 연신되는 슬릿상인,
    면하 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 권취부를 구동하는 구동부를 더 구비한,
    면하 장치.
  7. 삭제
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