(57)【要約】【課題】対象物を大きく移動する際に作業者の負担を軽減することが可能で、且つ耐久性に優れた持ち上げ補助装置を提供する。【解決手段】  鉛直方向に立てられた四節のリンク機構の静止節となり、一方の連結点Ｐが鉛直方向上位、他方の連結点Ｑが鉛直方向下位にあって、水平面上で安定な姿勢をとりうる脚２と、連結点Ｐにおいて脚と回り対偶をなす一つの節となる腰３と、連結点Ｑにおいて脚と回り対偶をなすもう一つの節となる第一レバー７と、前記リンク機構において腰と第一レバーとの間の中間節となる第二レバー８と、脚に固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するか、又は腰に固定されて腰と第二レバーとの連結点Ｓを中心として第二レバーを回転駆動するモータ４と、腰に連なって上方に延びる背骨と、背骨の上端に鉛直面内で回転可能に連結された腕６とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008105818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に立てられた四節のリンク機構の静止節となり、一方の連結点Ｐが鉛直方向上位、他方の連結点Ｑが鉛直方向下位にあって、水平面上で安定な姿勢をとりうる脚と、
連結点Ｐにおいて脚と回り対偶をなす一つの節となる腰と、
連結点Ｑにおいて脚と回り対偶をなすもう一つの節となる第一レバーと、
前記リンク機構において腰と第一レバーとの間の中間節となる第二レバーと、
脚に固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するか、又は腰に固定されて腰と第二レバーとの連結点Ｓを中心として第二レバーを回転駆動するモータと、
腰に連なって上方に延びる背骨と、
背骨の上端に鉛直面内で回転可能に連結された腕とを備えることを特徴とする持ち上げ補助装置。
【請求項２】
前記モータが、腰に固定されて腰と第二レバーとの連結点Ｓを回転中心として第二レバーを回転駆動する請求項１に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項３】
前記第一レバーが第二レバーの２倍以上の長さを有する請求項２に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項４】
前記腕が、
背骨の上端に連結され、後方に延びる肩、
肩の端部より下方に延びる上腕部、及び
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩よりも長く前方に延びる前腕部からなり、
前腕部はラチェットホイール機構により上腕部とのなす角度が大きくなる方向の動きが規制されている請求項１に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項５】
前記腕が、
背骨の上端に連結され、後方に延びる肩、
肩の回転軸と捻れの位置関係にある軸を中心として回転可能に肩の端部に固定され、下方に延びる上腕部、
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩よりも長く前方に延びる前腕部、及び
上腕部に固定され、前腕部を上腕部に対して回転駆動する動力源からなる請求項１に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項６】
前記前腕部が、１以上の関節を有する請求項４又は５に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項７】
更に、前記肩と脚との間に連結された支持棒を備えている請求項５に記載の持ち上げ補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業者が物体を持ち上げる動作を援助するための持ち上げ補助装置に関し、特に介護者が被介護者を持ち上げる際に介護補助装置として好適に利用されうる。
【背景技術】
【０００２】
寝たきりの高齢者や患者（以下、被介護者という。）を介護する際には、被介護者を持ち上げなければならないことがあり、介護者に多大の肉体的負担がかかる。また、そのような介護現場に限らず、重い物体を持ち上げる作業は、腰痛などのけがを引き起こす原因となる。そこで、このような持ち上げ作業を補助する装置が、種々提案されている。このうち、作業者の姿勢に倣って作業者の動作を補助するタイプのものは、ベッドの上方等に設けた枠より吊り下げるタイプなどに比べて、一般的に設置面積が小さく操作が簡単であって、しかも被介護者に安心感を与える点で好ましい。
【０００３】
従来、介護補助装置等の持ち上げ補助装置として、特許文献１は、前傾姿勢から直立姿勢に戻るための駆動源に加圧流体の適用によって収縮する弾性体や流体圧シリンダを用いた構造を開示している。特許文献２は、モータによって駆動するねじ軸の回転に伴ってアームを昇降させる構造を開示している。特許文献３は、上下に連結した２組の平行リンクの原節にそれぞれモータを連結した構造を開示している。特許文献４は、モータによって駆動する巻き取りワイヤの張力によってアームを揺動させる構造を開示している。
【特許文献１】特開平０３−１６５７６５号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９１８４号公報
【特許文献３】特開２０００−８４０１２号公報
【特許文献４】特開２０００−７０３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、持ち上げ作業時の作業者の主な動きが、腰を中心とする背骨の回転であるにもかかわらず、特許文献１に記載の装置は、駆動源の出力が直線運動するものであることから、背骨の前掲範囲が限られ、対象物を大きく移動できないうえ、駆動源に無理が生じて早期に故障しやすい。特許文献２に記載の装置は、そもそも背骨の前掲姿勢に対応していない。特許文献３に記載の装置は、いずれのモータも単に脚の屈伸に倣って平行リンクを屈伸させるための駆動源に過ぎず、前掲から直立に戻る際の背骨の負担を軽減するものでない。特許文献４に記載の装置は、巻き取りワイヤが切れる可能性が高く、非現実的である。
それ故、この発明の課題は、対象物を大きく移動する際に作業者の負担を軽減することが可能で、且つ耐久性に優れた持ち上げ補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その課題を解決するために、この発明の持ち上げ補助装置は、
鉛直方向に立てられた四節のリンク機構の静止節となり、一方の連結点Ｐが鉛直方向上位、他方の連結点Ｑが鉛直方向下位にあって、水平面上で安定な姿勢をとりうる脚と、
連結点Ｐにおいて脚と回り対偶をなす一つの節となる腰と、
連結点Ｑにおいて脚と回り対偶をなすもう一つの節となる第一レバーと、
前記リンク機構において腰と第一レバーとの間の中間節となる第二レバーと、
脚に固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するか、又は腰に固定されて腰と第二レバーとの連結点Ｓを中心として第二レバーを回転駆動するモータと、
腰に連なって上方に延びる背骨と、
背骨の上端に鉛直面内で回転可能に連結された腕とを備えることを特徴とする。
【０００６】
すなわち、図１に模式的に示すように、脚Ｌは水平面上で安定な姿勢をとりうる適宜の形状を有し、上方の適当な位置に連結点Ｐ、下方に連結点Ｑを有する。連結点Ｐに腰Ｗ、連結点Ｑに第一レバーＦが回転可能に連結され、腰Ｗの他方の連結点Ｓと第一レバーＦの他方の連結点Ｒとを第二レバーＭが結んでいる。これによりＰＱＲＳ間がＰＱ間を静止節とする四節のリンク機構を構成し、腰Ｗ、第一レバーＦ及び第二レバーＭのいずれか一つの節の動きに従って他の二節が一定の動きをする。腰Ｗには図略のモータが固定され、その出力で連結点Ｓを中心として第二レバーＭが回転し、腰Ｗ及び第一レバーＦがそれに伴う。
【０００７】
腰Ｗには背骨Ｂが連なっており、大きな荷重がかかるが、連結点Ｐを支点とするてこの原理により小さなトルクで背骨Ｂを想像線で示すように前掲させることができる。前傾姿勢から直立姿勢に戻る場合も同様である。モータの出力は連結点Ｓに直結していてもよいし、歯車を介していてもよい。いずれにしても駆動源から作用点である腕に至るまでの間の各要素の動きは、全て回転運動である。従って、動力伝達機構や関節の摩擦は少なく、全体が頑丈である。尚、ＰＳ間の距離を長くすると腰の回転角度が小さくなり腕の動作範囲が狭められるが、より大きな荷重を支持することができる。他方、ＰＳ間の距離を短くすると支持可能な荷重は小さくなるが、腕の動作範囲をより広げることができる。
【０００８】
前記モータは、脚Ｌに固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するものであってもよいが、図示のように腰Ｗに固定されるほうが、装置全体の占有体積を増やさなくてすむうえ、モータの位置が高いので、塵埃によるモータの汚染を抑制することができて好ましい。腰Ｗに固定されるときは、第一レバーＦが第二レバーＭの２倍以上の長さを有すると、各節が滑らかに動くので好ましい。
【０００９】
前記腕として好ましい一つの構成は、
背骨の上端に連結され、後方に延びる肩、
肩の端部より下方に延びる上腕部、及び
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩よりも長く前方に延びる前腕部からなり、
前腕部はラチェットホイール機構により上腕部とのなす角度が大きくなる方向の動きが規制されているものである。
肩が後方に延び、前腕部が肩よりも長く前方に延びているので、腕全体が背骨の上端より後方部分と前方部分とで力学的に均衡し、直立姿勢であると前掲姿勢であるとに関わらず、前腕部がほぼ水平を保ち、対象物を載せることができる。そして、腕が背骨に対して回転可能であるから、前傾姿勢で対象物を載せた後、持ち上げるために直立姿勢に戻ろうとするに連れて対象物と腕との合成重量の中心も後方に移動する。従って、倒れることはない。
【００１０】
前記腕として好ましいもう一つの構成は、
背骨の上端に連結され、後方に延びる肩、
肩の回転軸と捻れの位置関係にある軸を中心として回転可能に肩の端部に固定され、下方に延びる上腕部、
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩よりも長く前方に延びる前腕部、及び
上腕部に固定され、前腕部を上腕部に対して回転駆動する動力源からなるものである。
前記構成と同じく倒れることは無いうえ、前腕部が上腕部に対して動力源によって回転するので、対象物を載せやすい角度に前腕部を固定することができる。
【００１１】
いずれの場合も前記前腕部が、１以上の関節を有すると更に好ましい。持ち上げ対象物の形状に前腕部を沿わせて対象物を安定させることができるからである。
前記腕の二つの好ましい構成のうち後者において、更に、前記肩の適所と脚の適所との間を一つの支持棒で連結すると特に好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明の装置は、リンク機構の作用で小さな駆動源から大きな力を取り出すことができ、しかも各要素の動きが全て回転運動であって、動力伝達機構や関節の摩擦は少ないから、全体が頑丈である。よって、吊り下げタイプと持ち上げタイプの双方の利点を併有し、重い対象物を大きく移動する際に作業者の負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
−実施形態１−
この発明の第一の実施形態に係る持ち上げ補助装置を図面と共に説明する。図２は持ち上げ補助装置の実施形態を示す正面図、図３は同じく右側面図、図４は同じく動作状態を示す正面図である。尚、背面図は正面図とほぼ対称に表れる。
【００１４】
持ち上げ補助装置１（以下、装置１という。）は、介護者が被介護者を持ち上げる際に介護者の持ち上げ力を補助するもので、使用時は正面視で左側が介護者の前方、右側が後方となる。以下、特に断らない限り、左側を前方、右側を後方とする。
装置１は、正面視で非二等辺直角三角形の直角の対辺と短い方の他の一辺からなる脚２、脚２に回転可能に固定された腰３、モータ４、腰３と一体的に連なる背骨５及び二本の腕６、６を備える。
【００１５】
脚２は、右側面視で長方形をなして鉛直方向に立てられた後脚部２ａと、後脚部２ａの幅方向両側の上端より各々前方に延びながら着地する前脚部２ｂ、２ｂとからなる。前脚部２ｂが前記直角三角形の対辺、後脚部２ａが他の一辺に相当する。後脚部２ａにおける幅方向両側の下端、及び前脚部２ｂの下端にはキャスター２ｃが取り付けられている。また、後脚部２ａの下辺（連結点Ｑ）中央には互いに間隔を開けて第一レバー７、７が鉛直方向の面内で回転可能に取り付けられている。
【００１６】
腰３は板状をなし、その後端が前脚部２ｂの上端付近で両前脚部２ｂ、２ｂ間を渡る回転軸３ａ（連結点Ｐ）に固定されている。モータ４は腰３の下面中央に固定されている。モータ４の出力は、出力軸上に取り付けられた歯車（図示省略）、及びそれと噛み合う傘歯車４ａ、４ａによりモータ４の両側に均等に分けられる。そして、傘歯車４ａ、４ａの回転軸３ａ、３ａ（連結点Ｓ）上に第二レバー８、８が取り付けられている。各第二レバー８の自由端（連結点Ｒ）は、第一レバー７の自由端（連結点Ｒ）と連結している。第一レバー７は、第二レバー８の２．５倍の長さを有する。背骨５は、腰３の上面の両側に立てられた二本の支柱５ａ、５ａと、その上端に上向きに固定されて支柱５ａ、５ａの間隔よりも広い幅を有するＵ字形のフレーム５ｂとからなる。
【００１７】
腕６、６は、それぞれフレーム５ｂの両側の上端に回転軸３ａと平行な軸を中心として回転可能に取り付けられており、フレーム５ｂとの連結点より後方に延びる肩６ａ、肩６ａの端部より下方に延びる上腕部６ｂ、上腕部６ｂの下端にヒンジ結合されて前方に延びる前腕部６ｃを有する。前腕部６ｃは、上腕部６ｂとの連結点を含めて先端の手首６ｄに至るまでの間に３つの関節を有し、各関節は図５に示すように上腕部６ｂとのなす角度が小さくなる方向の回転を自由とし、大きくなる方向の回転はラチェットホイール機構の爪（図示省略）を解除したときのみ許容している。前腕部６ｃの長さは、肩６ａの３〜４倍である。
【００１８】
装置１において、脚２、腰３、第二レバー８及び第一レバー７は、鉛直方向の面内における四節のリンク機構を構成する。すなわち、脚２における連結点ＰＱ間を静止節、腰３及びそれと一体のモータ４における連結点ＰＳ間を静止節と回り対偶をなす節、第一レバー７を静止節と回り対偶をなすもう一つの節、第二レバー８を中間節とする四節のてこクランク機構を構成する。
【００１９】
装置１を用いて介護者が例えばベッドに寝たきりの被介護者を持ち上げるときは、介護者が前脚部２ｂ、２ｂ間に立ち、モータ４の電源をオンにする。すると図４に想像線で示すようにモータ４の出力で連結点Ｓを中心として第二レバー８が回転し、腰３及び第一レバー７がそれに伴う。同時に背骨５が前掲し、腕６が下方に変位する。手６ｄを被介護者の下に差し込んで被介護者を手６ｄに載せた後、モータ４を逆転させる。背骨５が直立姿勢に復帰しようとし、それに伴って前腕部６ｃが後方に水平移動する。従って、被介護者を載せた腕６全体の重心も後方に移動し、倒れることはない。更に背骨５が立ち上がると、前腕部６ｃが上昇し、被介護者を持ち上げる。
【００２０】
背骨５は、回転軸３ａを支点とするてこの原理で揺動させられるので、モータ４のトルクは小さくて足りる。しかもモータ４から腕６に至るまでの間の各要素の動きは、全て回転運動である。従って、動力伝達機構や関節の摩擦は少なく、全体が頑丈である。また、モータ４は、腰３の下面に固定されているので、前脚部２ｂ、２ｂと後脚部２ａとで囲まれる空間にほぼ収まり、モータ４の存在故に装置１全体の占有体積を増やす必要はないうえ、モータの位置が高いので、塵埃によるモータの汚染を抑制することができる。
【００２１】
−実施形態２−
図６は持ち上げ補助装置の第二の実施形態を示す正面図、図７は同じく右側面図、図８は同じく動作状態を示す正面図である。尚、背面図は正面図とほぼ対称に表れる。この実施形態の持ち上げ補助装置１１は、腕１６の構造及び動きが実施形態１における腕６のそれらと異なる。その他の点では実施形態１と同じであるので、説明を省略し、同じ符号をもって示すだけに止める。以下、実施形態１との異なる点を詳述する。
【００２２】
腕１６、１６は、それぞれフレーム５ｂの両側の上端に回転軸３ａと平行な軸Ｔを中心として回転可能に取り付けられており、肩１６ａ、上腕部１６ｂ及び前腕部１６ｃを有する。肩１６ａは、フレーム５ｂとの連結点より後方に延びており、後方に至るほど上下方向に広くなる板状をなしている。上腕部１６ｂは、肩１６ａの回転軸Ｔと捻れの位置関係にある軸１６ｅを中心として回転可能に肩１６ａの端部に固定され、下方に延びている。上腕部１６ｂには軸１６ｅとほぼ平行な出力軸を有するモータ９が固定されている。前腕部１６ｃは、上腕部１６ｂの下端にヒンジ結合されて前方に延びている。前腕部１６ｃは、上腕部１６ｂとの結合部にウォーム歯車１６ｆを有する以外は実施形態１の前腕部６ｃと同じ形状を有する。ウォーム歯車１６ｆは、モータ９の出力軸上のウォーム１６ｇと噛み合っている。
【００２３】
一方、後脚部２ａの上辺における両端付近Ｕ、Ｕには、それぞれ支持棒１０、１０の一端が回転可能に連結されている。支持棒１０の他端は、肩１６ａの後方上端Ｖに連結されている。従って、支持棒１０は、脚２、腰３及び背骨５、並びに肩１６ａとともに脚２におけるＵＰ間を静止節とするもう一つの四節リンク機構を構成する。このため肩１６ａは、手１６ｄに持ち上げ対象が載せられているか否かに関わらず、背骨５及び支持棒１０の角度によって定まる軌跡を描く。ただし、前腕部１６ｃは、モータ９の出力の応じて図９に示すように上下方向に揺動可能である。
【００２４】
装置１１を用いて介護者が例えばベッドに寝たきりの被介護者を持ち上げるときも、実施形態１と同じく、図８に想像線で示すようにモータ４の出力で背骨５が前掲し、腕１６が下方に変位する。手１６ｄを被介護者の下に差し込んで被介護者を手１６ｄに載せる。被介護者の身長に応じて軸１６ｅを支点として前腕部１６ｃ、１６ｃを広げもしくは狭めた後、モータ４を逆転させる。背骨５が直立姿勢に復帰しようとし、それに伴って前腕部６ｃが後方に水平移動する。従って、被介護者を載せた腕６全体の重心も後方に移動し、倒れることはない。更に背骨５が立ち上がると、前腕部１６ｃが上昇し、被介護者を持ち上げる。途中、被介護者の体重や体型に応じてモータ９をオンにして前腕部１６ｃを上腕部１６ｂに対して揺動させ、前腕部１６ｃの水平を保つ。
【００２５】
装置１１によれば、実施形態１と同様の作用効果を生じる他、被介護者の体重を連結点Ｐと連結点Ｕの二点で支えているので、実施形態１よりも体重の大きい被介護者を持ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】持ち上げ補助装置の作用を示す模式図である。
【図２】持ち上げ補助装置の実施形態を示す正面図である。
【図３】同じく右側面図
【図４】同じく動作状態を示す正面図である。
【図５】同装置の腕の関節の動きを示す正面図である。
【図６】持ち上げ補助装置の第二の実施形態を示す正面図である。
【図７】同じく右側面図である。
【図８】同じく動作状態を示す正面図である。
【図９】同装置の前腕部の動きを示す正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１  持ち上げ補助装置
２  脚
３  腰
４  モータ
５  背骨
６、１６  腕
【図１】
2008105818.tif 000003
【図２】
2008105818.tif 000004
【図３】
2008105818.tif 000005
【図４】
2008105818.tif 000006
【図５】
2008105818.tif 000007
【図６】
2008105818.tif 000008
【図７】
2008105818.tif 000009
【図８】
2008105818.tif 000010
【図９】
2008105818.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月25日(2006.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者が物体を持ち上げる動作を援助するための持ち上げ補助装置であって、
鉛直方向に立てられた四節のリンク機構の静止節となり、一方の連結点Ｐが鉛直方向上位、他方の連結点Ｑが鉛直方向下位にあって、水平面上で安定な姿勢をとりうる脚部材と、
連結点Ｐにおいて脚部材と回り対偶をなす一つの節となる腰部材と、
連結点Ｑにおいて脚部材と回り対偶をなすもう一つの節となる第一レバーと、
前記リンク機構において腰部材と第一レバーとの間の中間節となる第二レバーと、
脚部材に固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するか、又は腰部材に固定されて腰部材と第二レバーとの連結点Ｓを中心として第二レバーを回転駆動するモータと、
腰部材に連なって上方に延びる背骨部材と、
背骨部材の上端に鉛直面内で回転可能に連結された腕部材とを備えることを特徴とする持ち上げ補助装置。
【請求項２】
前記モータが、腰部材に固定されて腰部材と第二レバーとの連結点Ｓを回転中心として第二レバーを回転駆動する請求項１に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項３】
前記第一レバーが第二レバーの２倍以上の長さを有する請求項２に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項４】
前記腕部材が、
背骨部材の上端に連結され、後方に延びる肩部材、
肩部材の端部より下方に延びる上腕部、及び
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩部材よりも長く前方に延びる前腕部からなり、
前腕部はラチェットホイール機構により上腕部とのなす角度が大きくなる方向の動きが規制されている請求項１に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項５】
前記腕部材が、
背骨部材の上端に連結され、後方に延びる肩部材、
肩部材の回転軸と捻れの位置関係にある軸を中心として回転可能に肩部材の端部に固定され、下方に延びる上腕部、
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩部材よりも長く前方に延びる前腕部、及び
上腕部に固定され、前腕部を上腕部に対して回転駆動する動力源からなる請求項１に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項６】
前記前腕部が、１以上の関節を有する請求項４又は５に記載の持ち上げ補助装置。
【請求項７】
更に、前記肩部材と脚部材との間に連結された支持棒を備えている請求項５に記載の持ち上げ補助装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業者が物体を持ち上げる動作を援助するための持ち上げ補助装置に関し、特に介護者が被介護者を持ち上げる際に介護補助装置として好適に利用されうる。
【背景技術】
【０００２】
寝たきりの高齢者や患者（以下、被介護者という。）を介護する際には、被介護者を持ち上げなければならないことがあり、介護者に多大の肉体的負担がかかる。また、そのような介護現場に限らず、重い物体を持ち上げる作業は、腰部材痛などのけがを引き起こす原因となる。そこで、このような持ち上げ作業を補助する装置が、種々提案されている。このうち、作業者の姿勢に倣って作業者の動作を補助するタイプのものは、ベッドの上方等に設けた枠より吊り下げるタイプなどに比べて、一般的に設置面積が小さく操作が簡単であって、しかも被介護者に安心感を与える点で好ましい。
【０００３】
従来、介護補助装置等の持ち上げ補助装置として、特許文献１は、前傾姿勢から直立姿勢に戻るための駆動源に加圧流体の適用によって収縮する弾性体や流体圧シリンダを用いた構造を開示している。特許文献２は、モータによって駆動するねじ軸の回転に伴ってアームを昇降させる構造を開示している。特許文献３は、上下に連結した２組の平行リンクの原節にそれぞれモータを連結した構造を開示している。特許文献４は、モータによって駆動する巻き取りワイヤの張力によってアームを揺動させる構造を開示している。
【特許文献１】特開平０３−１６５７６５号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９１８４号公報
【特許文献３】特開２０００−８４０１２号公報
【特許文献４】特開２０００−７０３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、持ち上げ作業時の作業者の主な動きが、腰部材を中心とする背骨部材の回転であるにもかかわらず、特許文献１に記載の装置は、駆動源の出力が直線運動するものであることから、背骨部材の前傾範囲が限られ、対象物を大きく移動できないうえ、駆動源に無理が生じて早期に故障しやすい。特許文献２に記載の装置は、そもそも背骨部材の前傾姿勢に対応していない。特許文献３に記載の装置は、いずれのモータも単に脚部材の屈伸に倣って平行リンクを屈伸させるための駆動源に過ぎず、前傾から直立に戻る際の背骨部材の負担を軽減するものでない。特許文献４に記載の装置は、巻き取りワイヤが切れる可能性が高く、非現実的である。
それ故、この発明の課題は、対象物を大きく移動する際に作業者の負担を軽減することが可能で、且つ耐久性に優れた持ち上げ補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その課題を解決するために、この発明の持ち上げ補助装置は、
作業者が物体を持ち上げる動作を援助するための持ち上げ補助装置であって、
鉛直方向に立てられた四節のリンク機構の静止節となり、一方の連結点Ｐが鉛直方向上位、他方の連結点Ｑが鉛直方向下位にあって、水平面上で安定な姿勢をとりうる脚部材と、
連結点Ｐにおいて脚部材と回り対偶をなす一つの節となる腰部材と、
連結点Ｑにおいて脚部材と回り対偶をなすもう一つの節となる第一レバーと、
前記リンク機構において腰部材と第一レバーとの間の中間節となる第二レバーと、
脚部材に固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するか、又は腰部材に固定されて腰部材と第二レバーとの連結点Ｓを中心として第二レバーを回転駆動するモータと、
腰部材に連なって上方に延びる背骨部材と、
背骨部材の上端に鉛直面内で回転可能に連結された腕部材とを備えることを特徴とする。
【０００６】
すなわち、図１に模式的に示すように、脚部材Ｌは水平面上で安定な姿勢をとりうる適宜の形状を有し、上方の適当な位置に連結点Ｐ、下方に連結点Ｑを有する。連結点Ｐに腰部材Ｗ、連結点Ｑに第一レバーＦが回転可能に連結され、腰部材Ｗの他方の連結点Ｓと第一レバーＦの他方の連結点Ｒとを第二レバーＭが結んでいる。これによりＰＱＲＳ間がＰＱ間を静止節とする四節のリンク機構を構成し、腰部材Ｗ、第一レバーＦ及び第二レバーＭのいずれか一つの節の動きに従って他の二節が一定の動きをする。腰部材Ｗには図略のモータが固定され、その出力で連結点Ｓを中心として第二レバーＭが回転し、腰部材Ｗ及び第一レバーＦがそれに伴う。
【０００７】
腰部材Ｗには背骨部材Ｂが連なっており、大きな荷重がかかるが、連結点Ｐを支点とするてこの原理により小さなトルクで背骨部材Ｂを想像線で示すように前傾させることができる。前傾姿勢から直立姿勢に戻る場合も同様である。モータの出力は連結点Ｓに直結していてもよいし、歯車を介していてもよい。いずれにしても駆動源から作用点である腕部材に至るまでの間の各要素の動きは、全て回転運動である。従って、動力伝達機構や関節の摩擦は少なく、全体が頑丈である。尚、ＰＳ間の距離を長くすると腰部材の回転角度が小さくなり腕部材の動作範囲が狭められるが、より大きな荷重を支持することができる。他方、ＰＳ間の距離を短くすると支持可能な荷重は小さくなるが、腕部材の動作範囲をより広げることができる。
【０００８】
前記モータは、脚部材Ｌに固定されて連結点Ｑを中心として第一レバーを回転駆動するものであってもよいが、図示のように腰部材Ｗに固定されるほうが、装置全体の占有体積を増やさなくてすむうえ、モータの位置が高いので、塵埃によるモータの汚染を抑制することができて好ましい。腰部材Ｗに固定されるときは、第一レバーＦが第二レバーＭの２倍以上の長さを有すると、各節が滑らかに動くので好ましい。
【０００９】
前記腕部材として好ましい一つの構成は、
背骨部材の上端に連結され、後方に延びる肩部材、
肩部材の端部より下方に延びる上腕部、及び
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩部材よりも長く前方に延びる前腕部からなり、
前腕部はラチェットホイール機構により上腕部とのなす角度が大きくなる方向の動きが規制されているものである。
肩部材が後方に延び、前腕部が肩部材よりも長く前方に延びているので、腕部材全体が背骨部材の上端より後方部分と前方部分とで力学的に均衡し、直立姿勢であると前傾姿勢であるとに関わらず、前腕部がほぼ水平を保ち、対象物を載せることができる。そして、腕部材が背骨部材に対して回転可能であるから、前傾姿勢で対象物を載せた後、持ち上げるために直立姿勢に戻ろうとするに連れて対象物と腕部材との合成重量の中心も後方に移動する。従って、倒れることはない。
【００１０】
前記腕部材として好ましいもう一つの構成は、
背骨部材の上端に連結され、後方に延びる肩部材、
肩部材の回転軸と捻れの位置関係にある軸を中心として回転可能に肩部材の端部に固定され、下方に延びる上腕部、
上腕部の下端にヒンジ結合されて肩部材よりも長く前方に延びる前腕部、及び
上腕部に固定され、前腕部を上腕部に対して回転駆動する動力源からなるものである。
前記構成と同じく倒れることは無いうえ、前腕部が上腕部に対して動力源によって回転するので、対象物を載せやすい角度に前腕部を固定することができる。
【００１１】
いずれの場合も前記前腕部が、１以上の関節を有すると更に好ましい。持ち上げ対象物の形状に前腕部を沿わせて対象物を安定させることができるからである。
前記腕部材の二つの好ましい構成のうち後者において、更に、前記肩部材の適所と脚部材の適所との間を一つの支持棒で連結すると特に好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明の装置は、リンク機構の作用で小さな駆動源から大きな力を取り出すことができ、しかも各要素の動きが全て回転運動であって、動力伝達機構や関節の摩擦は少ないから、全体が頑丈である。よって、吊り下げタイプと持ち上げタイプの双方の利点を併有し、重い対象物を大きく移動する際に作業者の負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
−実施形態１−
この発明の第一の実施形態に係る持ち上げ補助装置を図面と共に説明する。図２は持ち上げ補助装置の実施形態を示す正面図、図３は同じく右側面図、図４は同じく動作状態を示す正面図である。尚、背面図は正面図とほぼ対称に表れる。
【００１４】
持ち上げ補助装置１（以下、装置１という。）は、介護者が被介護者を持ち上げる際に介護者の持ち上げ力を補助するもので、使用時は正面視で左側が介護者の前方、右側が後方となる。以下、特に断らない限り、左側を前方、右側を後方とする。
装置１は、正面視で非二等辺直角三角形の直角の対辺と短い方の他の一辺からなる脚部材２、脚部材２に回転可能に固定された腰部材３、モータ４、腰部材３と一体的に連なる背骨部材５及び二本の腕部材６、６を備える。
【００１５】
脚部材２は、右側面視で長方形をなして鉛直方向に立てられた後脚部２ａと、後脚部２ａの幅方向両側の上端より各々前方に延びながら着地する前脚部２ｂ、２ｂとからなる。前脚部２ｂが前記直角三角形の対辺、後脚部２ａが他の一辺に相当する。後脚部２ａにおける幅方向両側の下端、及び前脚部２ｂの下端にはキャスター２ｃが取り付けられている。また、後脚部２ａの下辺（連結点Ｑ）中央には互いに間隔を開けて第一レバー７、７が鉛直方向の面内で回転可能に取り付けられている。
【００１６】
腰部材３は板状をなし、その後端が前脚部２ｂの上端付近で両前脚部２ｂ、２ｂ間を渡る回転軸３ａ（連結点Ｐ）に固定されている。モータ４は腰部材３の下面中央に固定されている。モータ４の出力は、出力軸上に取り付けられた歯車（図示省略）、及びそれと噛み合う傘歯車４ａ、４ａによりモータ４の両側に均等に分けられる。そして、傘歯車４ａ、４ａの回転軸３ａ、３ａ（連結点Ｓ）上に第二レバー８、８が取り付けられている。各第二レバー８の自由端（連結点Ｒ）は、第一レバー７の自由端（連結点Ｒ）と連結している。第一レバー７は、第二レバー８の２．５倍の長さを有する。背骨部材５は、腰部材３の上面の両側に立てられた二本の支柱５ａ、５ａと、その上端に上向きに固定されて支柱５ａ、５ａの間隔よりも広い幅を有するＵ字形のフレーム５ｂとからなる。
【００１７】
腕部材６、６は、それぞれフレーム５ｂの両側の上端に回転軸３ａと平行な軸を中心として回転可能に取り付けられており、フレーム５ｂとの連結点より後方に延びる肩部材６ａ、肩部材６ａの端部より下方に延びる上腕部６ｂ、上腕部６ｂの下端にヒンジ結合されて前方に延びる前腕部６ｃを有する。前腕部６ｃは、上腕部６ｂとの連結点を含めて先端の手首６ｄに至るまでの間に３つの関節を有し、各関節は図５に示すように上腕部６ｂとのなす角度が小さくなる方向の回転を自由とし、大きくなる方向の回転はラチェットホイール機構の爪（図示省略）を解除したときのみ許容している。前腕部６ｃの長さは、肩部材６ａの３〜４倍である。
【００１８】
装置１において、脚部材２、腰部材３、第二レバー８及び第一レバー７は、鉛直方向の面内における四節のリンク機構を構成する。すなわち、脚部材２における連結点ＰＱ間を静止節、腰部材３及びそれと一体のモータ４における連結点ＰＳ間を静止節と回り対偶をなす節、第一レバー７を静止節と回り対偶をなすもう一つの節、第二レバー８を中間節とする四節のてこクランク機構を構成する。
【００１９】
装置１を用いて介護者が例えばベッドに寝たきりの被介護者を持ち上げるときは、介護者が前脚部２ｂ、２ｂ間に立ち、モータ４の電源をオンにする。すると図４に想像線で示すようにモータ４の出力で連結点Ｓを中心として第二レバー８が回転し、腰部材３及び第一レバー７がそれに伴う。同時に背骨部材５が前傾し、腕部材６が下方に変位する。手６ｄを被介護者の下に差し込んで被介護者を手６ｄに載せた後、モータ４を逆転させる。背骨部材５が直立姿勢に復帰しようとし、それに伴って前腕部６ｃが後方に水平移動する。従って、被介護者を載せた腕部材６全体の重心も後方に移動し、倒れることはない。更に背骨部材５が立ち上がると、前腕部６ｃが上昇し、被介護者を持ち上げる。
【００２０】
背骨部材５は、回転軸３ａを支点とするてこの原理で揺動させられるので、モータ４のトルクは小さくて足りる。しかもモータ４から腕部材６に至るまでの間の各要素の動きは、全て回転運動である。従って、動力伝達機構や関節の摩擦は少なく、全体が頑丈である。また、モータ４は、腰部材３の下面に固定されているので、前脚部２ｂ、２ｂと後脚部２ａとで囲まれる空間にほぼ収まり、モータ４の存在故に装置１全体の占有体積を増やす必要はないうえ、モータの位置が高いので、塵埃によるモータの汚染を抑制することができる。
【００２１】
−実施形態２−
図６は持ち上げ補助装置の第二の実施形態を示す正面図、図７は同じく右側面図、図８は同じく動作状態を示す正面図である。尚、背面図は正面図とほぼ対称に表れる。この実施形態の持ち上げ補助装置１１は、腕部材１６の構造及び動きが実施形態１における腕部材６のそれらと異なる。その他の点では実施形態１と同じであるので、説明を省略し、同じ符号をもって示すだけに止める。以下、実施形態１との異なる点を詳述する。
【００２２】
腕部材１６、１６は、それぞれフレーム５ｂの両側の上端に回転軸３ａと平行な軸Ｔを中心として回転可能に取り付けられており、肩部材１６ａ、上腕部１６ｂ及び前腕部１６ｃを有する。肩部材１６ａは、フレーム５ｂとの連結点より後方に延びており、後方に至るほど上下方向に広くなる板状をなしている。上腕部１６ｂは、肩部材１６ａの回転軸Ｔと捻れの位置関係にある軸１６ｅを中心として回転可能に肩部材１６ａの端部に固定され、下方に延びている。上腕部１６ｂには軸１６ｅとほぼ平行な出力軸を有するモータ９が固定されている。前腕部１６ｃは、上腕部１６ｂの下端にヒンジ結合されて前方に延びている。前腕部１６ｃは、上腕部１６ｂとの結合部にウォーム歯車１６ｆを有する以外は実施形態１の前腕部６ｃと同じ形状を有する。ウォーム歯車１６ｆは、モータ９の出力軸上のウォーム１６ｇと噛み合っている。
【００２３】
一方、後脚部２ａの上辺における両端付近Ｕ、Ｕには、それぞれ支持棒１０、１０の一端が回転可能に連結されている。支持棒１０の他端は、肩部材１６ａの後方上端Ｖに連結されている。従って、支持棒１０は、脚部材２、腰部材３及び背骨部材５、並びに肩部材１６ａとともに脚部材２におけるＵＰ間を静止節とするもう一つの四節リンク機構を構成する。このため肩部材１６ａは、手１６ｄに持ち上げ対象が載せられているか否かに関わらず、背骨部材５及び支持棒１０の角度によって定まる軌跡を描く。ただし、前腕部１６ｃは、モータ９の出力の応じて図９に示すように上下方向に揺動可能である。
【００２４】
装置１１を用いて介護者が例えばベッドに寝たきりの被介護者を持ち上げるときも、実施形態１と同じく、図８に想像線で示すようにモータ４の出力で背骨部材５が前傾し、腕部材１６が下方に変位する。手１６ｄを被介護者の下に差し込んで被介護者を手１６ｄに載せる。被介護者の身長に応じて軸１６ｅを支点として前腕部１６ｃ、１６ｃを広げもしくは狭めた後、モータ４を逆転させる。背骨部材５が直立姿勢に復帰しようとし、それに伴って前腕部６ｃが後方に水平移動する。従って、被介護者を載せた腕部材６全体の重心も後方に移動し、倒れることはない。更に背骨部材５が立ち上がると、前腕部１６ｃが上昇し、被介護者を持ち上げる。途中、被介護者の体重や体型に応じてモータ９をオンにして前腕部１６ｃを上腕部１６ｂに対して揺動させ、前腕部１６ｃの水平を保つ。
【００２５】
装置１１によれば、実施形態１と同様の作用効果を生じる他、被介護者の体重を連結点Ｐと連結点Ｕの二点で支えているので、実施形態１よりも体重の大きい被介護者を持ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】持ち上げ補助装置の作用を示す模式図である。
【図２】持ち上げ補助装置の実施形態を示す正面図である。
【図３】同じく右側面図
【図４】同じく動作状態を示す正面図である。
【図５】同装置の腕部材の関節の動きを示す正面図である。
【図６】持ち上げ補助装置の第二の実施形態を示す正面図である。
【図７】同じく右側面図である。
【図８】同じく動作状態を示す正面図である。
【図９】同装置の前腕部の動きを示す正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１  持ち上げ補助装置
２  脚部材
３  腰部材
４  モータ
５  背骨部材
６、１６  腕部材