(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者の胴体に装着される胴体固定部と、
作業者の腕を下方から支持する腕受部材と、
一方の端部が前記腕受部材に接続された連結部材と、
前記連結部材の他方の端部と前記胴体固定部とを接続する連結機構と、
を備え、
前記連結機構は、
前記胴体固定部に接続され、固定軸及び第１軸受部が形成された第１軸支持部材と、
一方の端部が前記第１軸支持部材の前記固定軸に固定されたぜんまいバネと、
前記第１軸支持部材に固定され、第２軸受部が形成された第２軸支持部材と、
一方の端部が前記第１軸支持部材の前記第１軸受部に回転自在に支持され、途中部が前記第２軸支持部材の前記第２軸受部に回転自在に支持され、前記第１軸受部の支持箇所と前記第２軸受部の支持箇所との間に、前記ぜんまいバネの他方の端部が固定された回転軸と、
前記回転軸の他方の端部に固定されたピニオンと、
ベース部及び該ベース部に直動自在に支持された可動部を有し、前記ベース部が前記第２軸支持部材に固定されたスライド機構と、
前記ピニオンに噛み合う状態で前記スライド機構の前記可動部に固定され、前記連結部材の他方の端部が接続されたラックと、
を備えたことを特徴とする筋力補助装置。
【請求項２】
前記ぜんまいバネが定荷重バネであることを特徴とする請求項１に記載の筋力補助装置。
【請求項３】
前記ぜんまいバネは、バネ定数が３００［Ｎｍｍ／回］〜５００［Ｎｍｍ／回］であることを特徴とする請求項１に記載の筋力補助装置。
【請求項４】
前記腕受部材は、作業者の腕を下方より支持する断面Ｕ字形状の腕受部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項５】
前記胴体固定部に接続され、作業者の肩に掛けられる肩掛け部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項６】
前記胴体固定部と前記第１軸支持部材との間は、少なくとも１自由度のジョイントを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項７】
前記腕受部材と前記連結部材との間は、少なくとも１自由度のジョイントを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項８】
前記スライド機構には、前記可動部の可動範囲を規制するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋力補助装置に関し、特に作業者の腕を下方から支持する筋力補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作業者の腕を下方から支持する筋力補助装置が提案されている。このような筋力補助装置としては、例えば、「カメラを保持する撮影者が装着する撮影補助装置１Ａが、撮影者の肘又は上腕部が載せられる腕受け部４０Ａと、支柱１０と、支柱１０の上部１０ａに連結され、撮影者に固定される固定部２０と、支柱１０の下部１０ｂに連結され、腕受け部４０Ａを下方から支持する支持部３０Ａとを有する。固定部２０は、折り曲げ可能なフレキシブルアーム２１を用いて構成される。支持部３０Ａは、伸縮可能なガススプリングダンパー３１Ａを用いて構成され、ガススプリングダンパー３１Ａの圧縮応力により腕受け部４０Ａを支持する。」（特許文献１参照）というものが提案されている。
【０００３】
また、作業者の腕を下方から支持する筋力補助装置としては、ブドウ栽培等の作業補助をする作業用補助具として「作業者の少なくとも一方の腕を、弾性力によって付勢することで上方へ上げた状態に支持するブドウ栽培等の作業補助具において、作業者の胴体に装着される胴体固定部１０と、作業者の腕を受けて支持する部分である腕受部２０と、超弾性の特性を備える形状記憶合金によって長尺状に形成され、下端側３１が胴体固定部１０に固定されると共に、上端側３２が腕受部２０に固定されることで、胴体固定部１０と腕受部２０との間に配される長尺状弾性部材３０とを具備する。」（特許文献２参照）というものが提案されている。
【０００４】
また、作業者の腕を下方から支持する筋力補助装置としては、例えば「肩ジョイント部材２０８内には、前後及び上下の回動方向を一方向に制限するラチェット機構２０９と、横及び上下方向に回動自在とする横方向回動機構２１０とが設けられている。このラチェット機構２０９は横方向回動機構２１０の回動部材２１０ｃに固着されたラチェット歯車２０９ａと、上腕アーム部材２０１にその軸が固定された爪２０９ｂと、この爪２０９ｂをラチェット歯車２０９ａ方向に付勢するコイルばね部材２０９ｃとを備えている。これにより、肩ジョイント部材２０８は、上腕アーム部材２０１を前及び上方向に曲げる方向、即ち上腕アーム部材２０１及び肩甲骨部材２０７間の角度が増大する方向にのみ回動し、その回動位置において逆方向への回動が阻止される。」（特許文献３参照）というものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０７２８０号公報（要約、図１）
【特許文献２】特開２００９−１０６２７０号公報（要約、図１）
【特許文献３】特開２０１１−９２５０７号公報（段落［００３７］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
作業者が腕を上方に上げながら行う作業としては、腕を固定した状態で行う作業以外にも、腕を上下動させながら行う作業もある。例えば、船舶を建造する際の溶接作業や研磨作業は、腕を上方に上げつつ、腕を上下動させながら行われる。しかしながら、特許文献１に記載の筋力補助装置は、腕を固定した状態で支持することを想定しているため、腕の荷重をガスダンパーで吸収する構成となっている。つまり、特許文献１に記載の筋力補助装置は、速度変化に対応して負荷が変動するガスダンパーを用いているため、腕を上下動させた際には腕に負荷を与えてしまい、腕を上下動させる作業には用いることができないという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の筋力補助装置も、ブドウ棚での作業を前提としたもの、つまり、腕を上方で固定した作業を前提としたものである。このため、特許文献２に記載の筋力補助装置は、胴体固定部と腕受部とを長尺の形状記憶合金によって直接接続し、腕の荷重を支持する構成となっている。このため、特許文献２に記載の筋力補助装置は、腕の荷重を支持するにはバネ定数の高い形状記憶合金を用いる必要があるため、想定した腕の支持高さから下方に腕を下ろした際、形状記憶合金の反力（つまり、腕に対して上向きに付与される荷重）が過大となり、腕を下方に下ろしづらい。このため、特許文献２に記載の筋力補助装置も、腕を上下動させる作業には用いることができないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載の筋力補助装置も、上腕アーム部材がラチェット機構によって一方向にしか回転できない構成となっているため、腕を上下動させる作業には用いることができないという問題点があった。
【０００９】
つまり、特許文献１〜特許文献３に記載の筋力補助装置はいずれも、腕を上下動させる作業には用いることができないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、腕を上下動させる作業にも用いることが可能な筋力補助装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る筋力補助装置は、作業者の胴体に装着される胴体固定部と、作業者の腕を下方から支持する腕受部材と、一方の端部が前記腕受部材に接続された連結部材と、前記連結部材の他方の端部と前記胴体固定部とを接続する連結機構と、を備え、前記連結機構は、前記胴体固定部に接続され、固定軸及び第１軸受部が形成された第１軸支持部材と、一方の端部が前記第１軸支持部材の前記固定軸に固定されたぜんまいバネと、前記第１軸支持部材に固定され、第２軸受部が形成された第２軸支持部材と、一方の端部が前記第１軸支持部材の前記第１軸受部に回転自在に支持され、途中部が前記第２軸支持部材の前記第２軸受部に回転自在に支持され、前記第１軸受部の支持箇所と前記第２軸受部の支持箇所との間に、前記ぜんまいバネの他方の端部が固定された回転軸と、前記回転軸の他方の端部に固定されたピニオンと、ベース部及び該ベース部に直動自在に支持された可動部を有し、前記ベース部が前記第２軸支持部材に固定されたスライド機構と、前記ピニオンに噛み合う状態で前記スライド機構の前記可動部に固定され、前記連結部材の他方の端部が接続されたラックと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る筋力補助装置は、腕受部材にかかる腕の荷重を、胴体固定部と連結部材との間に設けられた連結機構で受ける構成となっている。また、この連結機構は、腕の上下動をスライド機構の直動運動とし、この直動運動をラック＆ピニオンを介してぜんまいバネに伝える構成となっている。このため、本発明の連結機構は、腕の荷重を弱いバネ反力で吸収することができるので、ぜんまいバネのバネ定数を低いものとすることができる。したがって、本発明は、腕を上下動させても腕に付与される荷重の変動が少なく（さらに、ぜんまいバネを定荷重バネとしたときには荷重を変動させることなく）、作業者が腕を上下動させた場合でも、適度なバネ反力によって腕の荷重を相殺しつづけながら、腕の上下動に追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る筋力補助装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る筋力補助装置を作業者が装着した状態を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る筋力補助装置の連結機構を示す分解斜視図である。
【図４】船舶を建造する際の溶接作業時や研磨作業時に作業者の肩周りに働くモーメントを説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る筋力補助装置の別の一例を示す図であり、胴体固定部及び連結機構の近傍を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る筋力補助装置のさらに別の一例を示す図であり、当該筋力補助装置を作業者が装着した状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る筋力補助装置のさらに別の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る筋力補助装置を示す斜視図である。また、図２は、この筋力補助装置を作業者が装着した状態を示す側面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、腕受部材２、胴体固定部３、連結部材４、及び、連結機構１０を備えている。
【００１５】
胴体固定部３は、作業者１の胴体に装着されるものであり、例えばベルトのようなものである。この胴体固定部３には、連結機構１０が設けられている。腕受部材２は、作業者１の腕を下方から支持するものである。この腕受部材２は、腕受部２ａによって作業者の腕を支持する。本実施の形態においては、腕受部２ａは、上部が開口した断面Ｕ字形状となっている。これにより、作業者１は、腕受部２ａから腕を出し入れすることが容易となっている。また、この腕受部材２には、連結部材４の一方の端部が接続されている。この連結部材の他方の端部は、胴体固定部３に設けられた連結機構１０と接続されている。本実施の形態では、連結部材４は、端部に雌ネジが形成された第１連結部材４ａと、第１連結部材４ａの雌ネジに螺合される雄ネジが端部に形成された第２連結部材４ｂと、で構成されている。このため、本実施の形態に係る連結部材４は、第１連結部材４ａの雌ネジに挿入する第２連結部材４ｂの雄ネジの長さを調整することにより、連結部材４の長さを調整することが可能となっている。
【００１６】
本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、連結機構１０にぜんまいバネ１２が設けられており、腕受部材２及び連結部材４を介して連結機構１０に伝達された作業者１の腕の荷重がこのぜんまいバネ１２で吸収される構成となっている。以下、図１，２及び後述の図３を参照しながら、本実施の形態に係る連結機構１０の詳細について説明する。
【００１７】
図３は、本発明の実施の形態に係る筋力補助装置の連結機構を示す分解斜視図である。
連結機構１０は、本発明の第１軸支持部材に相当するケース１１、ぜんまいバネ１２、本発明の第２軸支持部材に相当するカバー１３、回転軸１４、ピニオン１５、ラック１６、及び、スライド機構１７を備えている。
【００１８】
ケース１１は、胴体固定部３（より詳しくは、作業者１が筋力補助装置１００を装着した際に、作業者１の側方となる位置）に接続固定される略円盤状の板部材と、該板部材の周縁部から延設された側壁部と、を備える。このケース１１の板部材には、例えば略中央部に、軸受部１１ｂが形成されている。また、ケース１１の板部材には、軸受部１１ｂから所定距離離れた位置に、固定軸１１ａが設けられている。本実施の形態では、固定軸１１ａは、作業者１が筋力補助装置１００を装着した際に軸受部１１ｂの後方斜め上側となる位置に設けられている。なお、本実施の形態ではケース１１を有底円筒形状に形成しているが、ケース１１の形状はこれに限定されるものではない。例えば、有底の略角筒形状に形成しても勿論よい。換言すると、ケース１１の板部材を例えば略正方形や略長方形に形成してもよい。また、本実施の形態では、後述のぜんまいバネ１２を覆うためにケース１１に側壁部を形成しているが、ぜんまいバネ１２を覆う必要が無い場合は側壁部を形成する必要は特にない。
【００１９】
ぜんまいバネ１２は、弾性体である板部材の両端が渦巻き状に巻かれたＮ型のぜんまいバネである。このぜんまいバネ１２の一方の端部１２ａは、ケース１１の固定軸１１ａに固定されている。
【００２０】
カバー１３は、ケース１１の板部材の形状（換言すると、ケース１１の開口部の形状）に対応して略円盤状に形成された板部材である。カバー１３はケース１１の開口部を閉塞するように設けられ、ケース１１とカバー１３によってぜんまいバネ１２を覆う構成となっている。このカバー１３には、ケース１１の軸受部１１ｂと対向する位置に、軸受部１３ａが設けられている。
【００２１】
上述したケース１１の軸受部１１ｂ及びカバー１３の軸受部１３ａには、回転軸１４が回転自在に支持されている。詳しくは、回転軸１４は、一方の端部がケース１１の軸受部１１ｂに回転自在に支持され、途中部がカバー１３の軸受部１３ａに回転自在に支持され、他方の端部がカバー１３から突出して設けられている。そして、回転軸１４は、軸受部１１ｂの支持箇所とカバー１３の支持箇所との間に、ぜんまいバネ１２の他方の端部１２ｂが固定されている。また、回転軸１４のカバー１３から突出した部分には、ピニオン１５が固定されている。
【００２２】
また、カバー１３におけるケース１１とは反対側の面（つまり、回転軸１４が突出し、ピニオン１５が設けられた側の面）には、スライド機構１７が設けられている。このスライド機構１７は、ベース部１７ａ及び該ベース部１７ａに直動自在に支持された可動部１７ｂを備え、ベース部１７ａがカバー１３に固定されている。また、スライド機構１７の可動部１７ｂには、ピニオン１５と噛み合うように、ラック１６が取り付けられている。そして、連結機構１０に接続される連結部材４の端部は、このラック１６に接続固定されている。なお、本実施の形態に係るスライド機構１７には、可動部１７ｂの稼働範囲を一定の距離に規制するストッパー（図示せず）が設けられている。
【００２３】
このように構成された筋力補助装置１００においては、作業者１の腕が腕受部材２（より詳しくは腕受部２ａ）に載せられると、腕の荷重は、連結部材４を介して、連結機構１０のラック１６に伝達される。そして、腕の荷重が伝達されたラック１６は、スライド機構１７の直動方向に沿って、下方に移動しようとする。つまり、ラック１６は、ピニオン１５を回転させようとする。このとき、ピニオン１５は回転軸１４を介してぜんまいバネ１２に接続されているため、ぜんまいバネ１２のバネ反力により、作業者１の腕の荷重を吸収することができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、従来の筋力補助装置（例えば、特許文献２に記載の筋力補助装置）と比べ、腕の荷重を吸収するために必要なバネ反力を小さくすることができる。つまり、特許文献２に記載の筋力補助装置においては、形状記憶合金に腕の荷重がかかった際、この形状合金には、胴体固定部との接続位置が支点となり腕受部が力点となるモーメントが作用する。一方、本実施の形態に係る筋力補助装置１００においては、腕受部材２にかかった腕の荷重は、スライド部によって直線運動に変えられ、ラック１６、ピニオン１５及び回転軸１４を介してぜんまいバネ１２に伝達される。このため、ぜんまいバネ１２は、回転軸１４が支点となり、ピニオン１５のピッチ円半径だけ離れた位置（ピニオン１５とラック１６の噛み合い位置）が力点となるモーメントが作用する。このため、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、従来の筋力補助装置（例えば、特許文献２に記載の筋力補助装置）と比べ、腕の荷重を吸収するために必要なバネ反力を小さくすることができる。
【００２５】
このため、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、ぜんまいバネ１２としてバネ常数の低いものを用いることができる。つまり、腕受部材２に腕を載せた状態で腕を下方に下ろすと、ラック１６がスライド機構１７の可動部１７ｂの可動方向に沿って下方に移動し、ピニオン１５及び回転軸１４を介してぜんまいバネ１２が巻かれることとなる。このとき、ぜんまいバネ１２としてバネ常数の低いものを用いることにより、ぜんまいバネ１２のバネ反力の増加が少なくなる。つまり、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、腕受部材２に腕を載せた状態で腕を下方に下ろした際、作業者１の腕に付与されるバネ１２のバネ反力の増加が少ないので、作業者１は容易に腕を下ろすことができる。また、腕受部材２に腕を載せた状態で腕を上方に上げると、ぜんまいバネ１２に付与される荷重が減少するため、ぜんまいバネ１２は渦巻きが緩む方向に変形する。これにより、ラック１６は、スライド機構１７の可動部１７ｂの可動方向に沿って上方に移動する。このとき、ぜんまいバネ１２としてバネ常数の低いものを用いることにより、ぜんまいバネ１２のバネ反力の減少が少なくなるので、作業者１の腕の上げに対応して、腕受部材２は良好に追従することができる。なお、ぜんまいバネ１２として定荷重バネを用いることにより、作業者１が腕を上下動させた際におけるぜんまいバネ１２のバネ反力を一定にすることができ、腕の上下動がより容易となる。
【００２６】
上記のように、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、作業者１の腕の荷重を吸収しつつ、作業者１の腕の上下動も容易となっている。このため、例えば、船舶を建造する際の溶接作業や研磨作業に用いることができる。
【００２７】
図４は、船舶を建造する際の溶接作業時や研磨作業時に作業者の肩周りに働くモーメントを説明するための説明図である。
図４（ａ）に示すように、作業者１が作業道具５０を持って溶接作業や研磨作業を行うと、作業者１の肩関節周りには、図４に示すようなモーメントＴ［Ｎｍ］が作用する。詳しくは、図４（ｂ）の「Ａ」は、作業者１が重量２［ｋｇ］の作業道具５０を持って前後方向に溶接作業を行う際に、肩関節周りに作用するモーメントＴ［Ｎｍ］を示している。また、図４（ｂ）の「Ｂ」は、作業者１が重量２［ｋｇ］の作業道具５０を持って左右方向に溶接作業を行う際に、肩関節周りに作用するモーメントＴ［Ｎｍ］を示している。また、図４（ｂ）の「Ｃ」は、作業者１が重量２．４［ｋｇ］の作業道具５０を持って研磨作業を行う際に、肩関節周りに作用するモーメントＴ［Ｎｍ］を示している。
【００２８】
図４（ｂ）からわかるように、作業者１が重量２［ｋｇ］の作業道具５０を持って前後方向に溶接作業を行う際、作業者１の肩関節周りには、最小で１３．８［Ｎｍ］、最大で１４．１［Ｎｍ］のモーメントＴが作用している。また、作業者１が重量２［ｋｇ］の作業道具５０を持って左右方向に溶接作業を行う際、作業者１の肩関節周りには、最小で１３．１［Ｎｍ］、最大で１４．５［Ｎｍ］のモーメントＴが作用している。また、作業者１が重量２．４［ｋｇ］の作業道具５０を持って研磨作業を行う際、作業者１の肩関節周りには、最小で１６．７［Ｎｍ］、最大で１８．８［Ｎｍ］のモーメントＴが作用している。つまり、船舶を建造する際に作業者１が溶接作業及び研磨作業を行うと、作業者１の肩関節周りには、最小で１３．１［Ｎｍ］、最大で１８．８［Ｎｍ］のモーメントＴが作用する。
【００２９】
ここで、図４（ａ）に示すように、肩から肘までの長さをＬ［ｍ］、肩関節周りに作用するモーメントＴ［Ｎｍ］を吸収するために必要な肘の押上力をＦ［Ｎ］とすると、これらＴ［Ｎｍ］、Ｌ［ｍ］及びＦ［Ｎ］は、下記（１），（２）の関係となる
Ｔ［Ｎｍ］＝Ｆ×Ｌ［Ｎｍ］…（１）
Ｆ［Ｎ］＝Ｔ［Ｎｍ］／Ｌ［ｍ］…（２）
つまり、肩から肘までの長さＬ［ｍ］を０．３［ｍ］とすると、作業者１の肩関節周りに作用する最小モーメントＴ＝１３．１［Ｎｍ］を吸収するために必要な肘の押上力Ｆ［Ｎ］は、４３．７［Ｎ］となることがわかる。また、肩から肘までの長さＬ［ｍ］を０．３［ｍ］とすると、作業者１の肩関節周りに作用する最大モーメントＴ＝１８．８［Ｎｍ］を吸収するために必要な肘の押上力Ｆ［Ｎ］は、６２．７［Ｎ］となることがわかる。
【００３０】
したがって、船舶を建造する際の溶接作業時や研磨作業時に本実施の形態に係る筋力補助装置１００を使用する場合、腕受部材２に作用する力（作業者１の腕を持ち上げる方向に働く力）が約４３［Ｎ］〜６３［Ｎ］となるようにぜんまいバネ１２及びピニオン１５のピッチ円半径を設定すればよいことがわかる。つまり、ぜんまいバネ１２に定荷重バネを用いる場合には、腕受部材２に作用する力が約４３［Ｎ］〜６３［Ｎ］となる定荷重バネを選定すればよい。
【００３１】
また、ぜんまいバネ１２に定荷重バネでないものを用いる場合には、ラック１６の可動範囲において腕受部材２に作用する力が約４３［Ｎ］〜６３［Ｎ］となるように、ぜんまいバネ１２のバネ定数を選定すればよい。例えば、本実施の形態では、バネ定数３００［Ｎｍｍ／回］〜５００［Ｎｍｍ／回］のぜんまいバネ１２を想定している。例えば、バネ定数３００［Ｎｍｍ／回］のぜんまいバネ１２の場合、ピッチ円半径が２５［ｍｍ］のピニオン１５を用いると、出力が１［Ｎ］変化するラック１６の変位は１３．６［ｍｍ］となる。このため、出力が２０［Ｎ］（＝６３［Ｎ］−４３［Ｎ］）変化するラック１６の変位は、２７２［ｍｍ］となる。したがって、ラック１６の可動範囲を２７２ｍｍ以内とすればよい。また例えば、バネ定数３００［Ｎｍｍ／回］のぜんまいバネ１２の場合、ピッチ円半径が５０［ｍｍ］のピニオン１５を用いると、出力が１［Ｎ］変化するラック１６の変位は５３．４［ｍｍ］となる。このため、出力が２０［Ｎ］（＝６３［Ｎ］−４３［Ｎ］）変化するラック１６の変位は、１０６８ｍｍとなる。したがって、ラック１６の可動範囲を１０６８ｍｍ以内とすればよい。また例えば、バネ定数５００［Ｎｍｍ／回］のぜんまいバネ１２の場合、ピッチ円半径が２５［ｍｍ］のピニオン１５を用いると、出力が１［Ｎ］変化するラック１６の変位は７．８［ｍｍ］となる。このため、出力が２０［Ｎ］（＝６３［Ｎ］−４３［Ｎ］）変化するラック１６の変位は、１５６ｍｍとなる。したがって、ラック１６の可動範囲を１５６ｍｍ以内とすればよい。また例えば、バネ定数５００［Ｎｍｍ／回］のぜんまいバネ１２の場合、ピッチ円半径が５０［ｍｍ］のピニオン１５を用いると、出力が１［Ｎ］変化するラック１６の変位は３１．４［ｍｍ］となる。このため、出力が２０［Ｎ］（＝６３［Ｎ］−４３［Ｎ］）変化するラック１６の変位は、６２８ｍｍとなる。したがって、ラック１６の可動範囲を６２８ｍｍ以内とすればよい。
【００３２】
以上、本実施の形態に係る筋力補助装置１００においては、作業者１の荷重を吸収しつつ、作業者１の腕の上下動にも良好に追従できる構成となっているので、船舶を建造する際の溶接作業時や研磨作業時においても作業者１の腕の荷重を良好に吸収することができる。このとき、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、電気エネルギーの供給が不要な構成となっているので、充電機器や電力供給ケーブル等が不要となり、筋力補助装置１００を小型化できるという効果も得られる。このため、作業者１への筋力補助装置１００の重量による負担が少なく、長時間にわたって溶接作業や研磨作業を行っても作業者１の疲労を抑制することができる。また、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、電気エネルギーの供給が不要な構成となっているので、簡略な構造で安価に製作することもできる。
【００３３】
また、本実施の形態に係る筋力補助装置１００のぜんまいバネ１２に定荷重バネを用いることにより、作業者１が腕を上下動させた際におけるぜんまいバネ１２のバネ反力を一定にすることができ、より作業性がよい筋力補助装置１００を得ることができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、腕受部材２に上部が開口した断面Ｕ字形状の腕受部２ａを備えている。このため、作業道具５０を交換する際や腕を上方に持ち上げる必要がない状態において、腕受部２ａから腕を容易に取り出すことができ、より作業性のよい筋力補助装置とすることができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係る筋力補助装置１００は、スライド機構１７に可動部１７ｂの可動範囲を規制するストッパーを設けているので、ぜんまいバネ１２が塑性変形することを防止できる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、連結機構１０（より詳しくは、ケース１１）を胴体固定部３に直接固定したが、例えば図５に示すようなジョイント２０を介して、連結機構１０を胴体固定部３に接続してもよい。詳しくは、図５に示すジョイント２０は、胴体固定部３を挟持する挟持部材２１，２２と、挟持部材２２に取り付けられ、横方向に突設された凸部２３ａを有する接続部材２３と、凸部２３ａが回転自在に挿入される凹部２４ａ及び凸部２３ａと略直角に突設された凸部２４ｂを有する接続部材２４と、連結機構１０のケース１１に取り付けられ、凸部２４ｂが回転自在に挿入される凹部２５ａを有する固定部材２５と、を備えている。つまり、ジョイント２０は、２つの軸心３１，３２で回転可能な２自由度のジョイントとなっている。ジョイント２０を介して連結機構１０を胴体固定部３に接続することにより、作業者１の腕の向きに応じて腕受部材２、連結部材４及び連結機構１０の姿勢（傾き）も変更できるので、筋力補助装置１００をより作業性のよいものとすることができる。なお、図５で示したジョイント２０はあくまでも一例であり、１自由度や３自由度のジョイントを介して、連結機構１０を胴体固定部３に接続してもよい。このようなジョイントを用いても同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、図６に示すように、ジョイント（例えばジョイント２０）を、腕受部材２と連結部材４との間に設けてもよい。つまり、ジョイントを介して、腕受部材２と連結部材４とを接続してもよい。作業者１の腕の向きに応じて腕受部材２の姿勢も変更できるので、腕受部材２の内面（作業者１の腕に接触する面）が常に作業者の腕に密着し、筋力補助装置１００の装着感を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、胴体固定部３のみによって作業者１が筋力補助装置１００を装着する構成となっていたが、作業者１の筋力補助装置１００の装着方法はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、胴体固定部３に接続された肩掛け部７を筋力補助装置１００に備えてもよい。肩掛け部７を作業者１の肩に掛けることにより、筋力補助装置１００の荷重や当該筋力補助装置１００にかかる腕の荷重を、作業者１の腰と肩に分散することができる。このため、装着時に疲労感をより抑制することが可能な筋力補助装置１００を得ることができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、ピニオン１５及びラック１６により回転軸１４とスライド機構１７の可動部１７ｂとを接続する構成としたが、ピニオン１５及びラック１６を用いず、回転軸１４とスライド機構１７の可動部１７ｂとを固定してもよい。そして、スライド機構１７を、回転軸１４を中心とした円弧に沿って可動部１７ｂが移動自在となるように、ベース部１７ａが可動部１７ｂを支持する構成にしてもよい。このように回転軸１４とスライド機構１７の可動部１７ｂとを固定することにより、当該可動部１７ｂ、連結部材４及び腕受部材２を弾性的に回動させて、腕に伝わる負荷を低減することができる。この際、回転軸１４が支点となりスライド機構１７の可動部１７ｂが力点となるモーメントをぜんまいバネ１２が吸収できればよいので、ピニオン１５及びラック１６により回転軸１４とスライド機構１７の可動部１７ｂとを接続した筋力補助装置１００と同様に、従来の筋力補助装置（例えば、特許文献２に記載の筋力補助装置）と比べて腕の荷重を吸収するために必要なバネ反力を小さくすることができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、船舶を建造する際の溶接作業時や研磨作業時に使用することを想定した筋力補助装置１００について説明したが、筋力補助装置１００の使用用途はこれに限定されるものではない。船舶製造時のガウジング作業、高い位置に実をつける果実等（例えば、みかんやブドウ等）の収穫作業等、作業者１が腕を上げながら行う種々の作業に筋力補助装置１００を使用できることはいうまでもない。このとき、片方の腕のみを上げる作業に筋力補助装置１００を用いる場合には、腕受部材２、連結部材４及び連結機構１０を胴体固定部３の片側のみに設ければよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  作業者、２  腕受部材、２ａ  腕受部、３  胴体固定部、４  連結部材、４ａ  第１連結部材、４ｂ  第２連結部材、７  肩掛け部、１０  連結機構、１１  ケース（第１軸支持部材）、１１ａ  固定軸、１１ｂ  軸受部、１２  ぜんまいバネ、１２ａ，１２ｂ  端部、１３  カバー（第２軸支持部材）、１３ａ  軸受部、１４  回転軸、１５  ピニオン、１６  ラック、１７  スライド機構、１７ａ  ベース部、１７ｂ  可動部、２０  ジョイント、２１  挟持部材、２２  挟持部材、２３  接続部材、２３ａ  凸部、２４  接続部材、２４ａ  凹部、２４ｂ  凸部、２５  固定部材、２５ａ  凹部、３１  軸心、３２  軸心、５０  作業道具、１００  筋力補助装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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