JPH087852Y2 - ストッパ自動制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、回動アーム等の移動部材の移動端を、自
動的に設定するためのストッパ自動制御装置に関するも
のである。

（従来の技術） リハビリ支援装置において、揺動アームの揺動範囲を
設定することは、安全上重要なことであり、そのため本
出願人は先の出願（実願昭63-11960号）にて次のような
停止機構を提案した。この停止機構について、本願の実
施例である第２図〜第４図に基づいて説明する。まず第
４図において、１は人の腕や足の運動機能の回復訓練等
に使用するためのリハビリ装置、２はその本体ケーシン
グであって、この本体ケーシング２内の底部中央には電
動機３が鉛直方向に配置されている。この電動機３の上
方には第１回転軸４が軸支されており、この回転軸４の
基端部と上記電動機３の駆動軸５とが減速機６を介して
接続されている。また上記本体ケーシング２の一側部に
は、先端部がケーシング外部に突出する水平方向の第２
回転軸７が軸支されており、この第２回転軸７の基端部
及び上記第１回転軸４の中間部には互いに噛合するかさ
歯車11、12がそれぞれ取着されている。そして上記第１
回転軸４及び第２回転軸７の先端部に、それぞれ腕や足
を運動させるための揺動アーム13、14が必要に応じて取
着される訳であるが、本体ケーシング２の第１回転軸４
突出部及び第２回転軸７突出部にはそれぞれ上記揺動ア
ーム13、14を揺動に適当な角度範囲に規制すべく停止機
構15、16が配置されている。両停止機構15、16は同一構
造のものであって、第２図及び第３図に示すように、第
１回転軸４あるいは第２回転軸７の先端部にスリーブ17
が嵌め込まれて本体ケーシング２側に固着されると共
に、上記スリーブ17の外周部に第１及び第２のウォーム
ホイール21、22が同軸状にかつ回転自在に配置されてい
る。また上記第１ウォームホイール21を駆動するための
第１ウォーム23と、上記第２ウォームホイール22を駆動
するための第２ウォーム24とがそれぞれ対応するウォー
ムホイール21、22に噛合されると共に、上記第１及び第
２のウォームホイール21、22には揺動アーム13、14の回
動を停止するための突起部25、26がそれぞれ突設されて
いる。なお第１及び第２ウォーム23、24は手動式あるい
は電動式にて駆動されるものである。

この停止機構においては、第１ウォーム23及び第２ウ
ォーム24をそれぞれ駆動して両ウォームホイール21、22
を回転させ、第２図中に仮想線にて示すように、第１ウ
ォームホイール21の突起部25を揺動アーム13（14）の上
限角度位置、第２ウォームホイール22の突起部26の同下
限角度位置にそれぞれ位置させる。この場合、ウォーム
ホイール21、22とウォーム23、24との噛合により両突起
部25、26を自動的に固定（セルフロック）できることと
なる。したがって揺動アーム13（14）が回動して第２図
中に仮想線にて示すように、突起部25又は26に当接する
と、その動力は突起部25、26から第１及び第２のウォー
ム23、24に伝わり、両ウォーム23、24によって揺動アー
ム13（14）は確実に停止されることになる。これにより
予期せぬ事故の発生が防止されることになる。

また本件出願人はこの種の停止装置15、16に関して突
起部25、26の位置設定を容易化するために揺動アーム1
3、14の移動に伴って突起部25、26を自動的に移動させ
るストッパ位置設定装置を実願昭63-93248号で提案して
いる。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記実願昭63-93248号の従来例では、
ストッパの位置設定時に揺動アーム13、14の移動に伴っ
て突起部25、26が自動的に移動するような構成によっ
て、ストッパの位置設定作業は自動化されているもの
の、装置１の運転を一旦終了した後に再起動する際に、
ストッパを作動停止前の移動端に再び位置設定する場合
の操作のように、自動化されていない操作工程が残存し
ており、より一層自動化比率を向上させた操作の容易な
装置が要望されている。

ところで、上記リハビリ装置１において上記再起動時
のストッパ位置設定操作を自動化するためには、突起部
25、26の絶対位置を検出することが望ましいが、突起部
25、26の絶対位置を直接に検出し得るセンサは比較的高
価であるため、かかる高価なセンサを使用することは装
置のコスト高を招いてしまうという問題があり、有効な
方策であることはいい難い。

この考案は上記従来の問題を解決するためになされた
ものであって、その目的は、ストッパの絶対位置を直接
に検出する高価なセンサを使用せずに、装置の運転を一
旦終了した後に再起動する際に、ストッパを作動停止前
の移動端に再び自動的に位置設定することができるスト
ッパ自動制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの考案のストッパ自動制御装置においては、
移動部材と、この移動部材を駆動する駆動源と、移動部
材の移動端を定めるストッパと、ストッパを駆動するス
トッパ駆動源と、上記移動部材の絶対位置を検出する移
動部材位置センサと、上記ストッパ駆動源の駆動量を検
出してストッパの相対位置を検出するストッパ位置セン
サと、上記移動部材が移動端に達した位置を移動部材の
可動限界位置として設定する可動限界設定スイッチとを
有し、さらに上記移動部材とストッパとの近接又は接触
状態を検出する近接状態検出手段と、上記可動限界設定
スイッチにより可動限界位置が設定されたときの上記移
動部材位置センサの出力信号値を移動部材の可動限界に
設定する可動限界設定手段と、上記可動限界位置の設定
値と上記移動部材位置センサの出力信号と上記近接状態
検出手段の出力信号とに基づいて設定された可動限界位
置にストッパを移動させるために要するストッパ駆動量
を演算するストッパ駆動量演算手段と、上記可動限界設
定手段の設定値を記憶する記憶手段と、上記ストッパを
移動させて移動部材にストッパが近接したことを上記近
接状態検出手段で検出し、そのときの移動部材の位置を
移動部材位置センサから得ると共に、上記記憶手段から
可動限界設定値を呼出すことによって上記ストッパ駆動
量演算手段で上記ストッパ駆動源の駆動量を演算し、ス
トッパ駆動源でストッパを上記可動限界位置に移動させ
るように上記ストッパ駆動源を作動させるストッパ制御
手段とを備えている。

（作用） 上記のストッパ自動制御装置においては、ストッパの
位置設定を行う際には、移動部材を必要な位置まで移動
させる。そして移動部材が停止すべき移動端に達する
と、可動限界設定スイッチを操作し、そのときの移動部
材位置センサの出力信号値を可動限界設定手段が可動限
界位置として設定する。

一方、再起動をさせるような場合には、記憶手段に記
憶されているに運転停止前の可動限界位置にストッパを
再び位置設定することになるが、この際には移動部材が
必ずしも運転停止前の位置に停止しているとは限らない
ので、まずストッパをストッパ駆動源で移動部材に近接
するまで移動させる。このストッパと移動部材との近接
又は接触状態は上記近接状態検出手段によって行い、そ
のときの移動部材位置センサからの出力信号で移動部材
の現在位置が得られることになる。この移動部材の現在
位置と上記記憶手段に記憶されている可動限界位置設定
値とに基づいて、ストッパ駆動量演算手段が、ストッパ
を可動限界位置に移動させるのに要するストッパ駆動源
の駆動量を演算することによってストッパの必要な移動
量を算出し、ストッパ制御手段が、ストッパ位置センサ
の相対的な出力信号でストッパ駆動源の駆動量を検出し
ながら、ストッパを上記可動限界位置に移動させること
になる。

したがってストッパ駆動源を上記ストッパ駆動量演算
手段の演算結果に応じて制御することによって、ストッ
パ駆動源の相対的な駆動量を検出するストッパ位置セン
サを使用しながら、ストッパを移動すべき可動限界位置
に移動させることが可能になり、上記再起動時のストッ
パの位置設定操作が自動化されることになる。しかも高
価なセンサをストッパ位置センサに採用する必要がなく
なり、コストの低減も可能になる。

（実施例） 次にこの考案によるストッパ自動制御装置の具体的な
実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第１図において、31は移動部材を示しているが、
この移動部材31は前記従来例に関連して説明した揺動ア
ーム13、14あるいはこれと連動する他の部材等より成る
ものであって、これは前記電動機３のような駆動源32及
び手動によって駆動されるものである。一方、33、43は
第１及び第２ストッパであって、上記突起部25、26に相
当するもので、この場合も従来例と同様に各ウォーム2
3、24を駆動する電動機のようなストッパ駆動源34、44
を有している。上記移動部材31には各ストッパ33、43と
の近接又は接触状態を検出するための、マイクロスイッ
チ、光電スイッチ等の近接状態検出手段35、45が装着さ
れており、両者31、33、43の近接状態と非近接状態とを
検出し得るようになされている。上記移動部材31には、
移動部材31の絶対位置を直接に検出可能なエンコーダ
（減速機を介してモード等の駆動源32に装着されてい
る）のような移動部材位置センサ50が装着されると共
に、この移動部材31が移動端に達したときに操作者が操
作して移動部材31のその時の位置が移動端であることを
入力するための可動限界設定スイッチ51が配置されてい
る。また上記ストッパ駆動源34、44には、ストッパ駆動
源34、44の駆動量を検出して間接的にストッパ33、43の
位置を検出するストッパ位置センサ52、53が装着されて
いる。

また36は、マイコン等によって構成される運転制御手
段であるが、この運転制御手段は、モード切換手段37
と、ストッパ制御手段38と、可動限界設定手段55と、ス
トッパ駆動量演算手段56と、記憶手段57と、警報手段58
とを備えている。可動限界設定手段55は移動部材位置セ
ンサ50からの出力信号を受けて、可動限界設定スイッチ
51が操作されたときの、移動部材31の絶対位置を可動限
界位置として設定する機能を有している。またストッパ
駆動量演算手段56は、上記可動限界位置の設定値と、上
記移動部材位置センサ50の出力信号と、上記近接状態検
出手段35、45の出力信号とに基づいてストッパ33、43を
移動すべき位置に移動させるために要するストッパ駆動
源34、44の駆動量を演算する機能を備えている。そして
記憶手段57には、上記可動限界設定手段55の設定値が記
憶され、この記憶手段57の出力信号60は上記ストッパ駆
動量演算手段56に入力されている。また上記モード切換
手段38は、運転モードを定常運転モードと、ストッパの
位置設定モードと、リハビリ装置１の運転を停止した後
に再び起動してストッパ33、43を停止前の可動限界位置
に位置設定する記憶運転モードとに切換える機能を有す
るものである。まず上記定常運転モードにおいては、上
記可動限界設定手段55で設定された可動限界位置で各ス
トッパ駆動源34、44を停止状態に保持し、ウォーム23、
24の回転防止作用によってストッパ33、43を該位置に止
定するような制御を行う。一方ストッパの位置設定モー
ドにおいては、移動部材31を駆動源32による駆動又は手
動操作にて移動可能となし、さらにストッパ駆動源34、
44を、ストッパ制御手段38によって、ストッパ33、43が
移動部材に接触しないように、上記移動部材位置センサ
50の出力信号に基づいて、移動部材31の移動量だけスト
ッパ33、43を移動させる制御を行うものである。なお、
位置設定モードのストッパ33、43の移動制御は上記近接
状態検出手段35、45からの出力信号に基づいて制御する
ことも可能である。そして上記記憶運転モードにおいて
は、記憶手段57に記憶されている上記可動限界位置の設
定値及び上記移動部材位置センサ50からの出力信号に基
づいてストッパ33、43を運転停止前に設定されている可
動限界位置に移動させるために要する上記ストッパ駆動
源34、44の駆動量をストッパ駆動量演算手段56で演算し
ストッパ33、43を上記可動限界位置に移動させた後に、
位置決め保持する如く上記ストッパ駆動源34、44を作動
させるようにストッパ制御手段38を制御するようになっ
ている。

また上記警報手段58は可動限界設定手段55で設定され
ている可動限界位置とストッパ駆動量演算手段56で演算
された演算結果とを比較して、可動限界設定手段55によ
る可動限界設定値がストッパ駆動量演算手段56の演算結
果以上の値になっているときには、操作者の操作ミスで
あると判断して操作者に後述する警報を発し、操作ミス
を未然に防止する機能を備えている。

第５図に示すように、上記リハビリ装置１には移動部
材31の可動限界位置を設定するための可動限界設定スイ
ッチ51を有すると共に、フリーモードキー65やストッパ
駆動源34、44の電源スイッチ66を有するLCDのような表
示盤67を備えている。そして、上記運転制御手段36に含
まれる上記可動限界設定スイッチ51〜表示盤67によるス
トッパ33、43の制御機能は第６図のブロック図に示すよ
うに構成されている。第６図中で、第１マイコン70には
上記ストッパ制御手段38と、可動限界設定手段55とが含
まれており、第２マイコン71には上記モード切換手段37
と、ストッパ駆動量演算手段56と、記憶手段57と、警報
手段58とが含まれている。この第６図の構成における制
御手順を第７図を参照しながら説明する。

まず表示盤67上で操作者が移動部材31の可動限界
設定の入力キーを押すと、上記モード切換手段37は位置
設定モードに切換わる。

ストッパ駆動量演算手段56はストッパ駆動源34の
電源が入っていることを確認する。この電源スイッチ66
が未投入のときは表示盤67上にメッセージを表示して操
作者に点検を指示する。そして、電源スイッチ66が投入
されているときには上記ストッパ制御手段38がストッパ
駆動源33を作動可能な状態に制御し、移動部材31は第７
図（ａ）の中立状態に移動する。

次にストッパ制御手段38は、各ストッパ33、43が
上記移動部材31に接触するような状態になるまで、上記
各ストッパ駆動源34、44を作動させる。

そしてこの状態から、移動部材31を可動限界位置
の第１設定位置に向けて手動操作により回動させる。こ
のときストッパ制御手段38は、各ストッパ駆動源34、44
を次のように作動させる。まず、移動部材31が近接する
側の第１ストッパ33においては、第１ストッパ33が移動
部材に接触しないように、つまり移動部材31と同方向に
移動するように上記移動部材位置センサ50で検出した移
動部材31の移動量分だけ第１ストッパ駆動源34を作動さ
せる。またこれと同時に移動部材31が離反する側の第２
ストッパ43においては、第２ストッパ43が移動部材31と
の接触状態を保持するように、つまり移動部材31に第２
ストッパ43が追従、移動するように上記移動部材位置セ
ンサ50で検出した移動部材31の移動量分だけ第２ストッ
パ駆動源44を作動させるものである（第７図（ｂ）
（ｃ））。

そして移動部材31が第１設定位置に位置すると、
操作者は上記可動限界設定スイッチ51を押して可動限界
位置を決定する。このとき第１及び第２ストッパ駆動源
34、44の作動が停止され、第１ストッパ33は、この位置
に保持されることになる。なおこの状態においては、第
１ストッパ33はウォーム23によってセルフロックされる
ことになる。

同時に上記可動限界設定手段55は上記移動部材位
置センサ50の出力信号に基づいて可動限界設定スイッチ
51が押されたときの移動部材31の絶対位置を第１の可動
限界位置として設定する。

次に移動部材31を、上記とは逆の第２設定位置に
向けて、反転させて、上記〜と同様に可動限界位置
の設定、記憶を行い、これにより両ストッパ33、43の位
置設定を完了する（第７図（ｄ））。

以上のように移動部材31を両可動限界位置に設定
した後に、モード切換手段37を定常運転モードに切換え
ることによって、ストッパ制御手段38は上記のように設
定された移動部材31の可動限界位置にストッパ33、43を
止定するようにストッパ駆動源34、44を制御する。これ
によって移動部材は、両ストッパ33、43間で揺動動作す
るようになる。なお、上記フリーモードキー65を押すこ
とによってストッパ33、43の位置設定が解除される。

更に一旦リハビリ装置１を停止させた後に、再び
起動させるときに、モード切換手段37を記憶運転モード
に切換えると、移動部材31が必ずしも停止前に設定され
た可動限界位置に停止しているとは限らないので、近接
状態検出手段35、45で、移動部材31とストッパ33、43と
の近接状態を検出する状態になるまでストッパ33、43を
移動部材31に接近させる。そしてそのときの移動部材位
置センサ50からの出力信号で、移動部材31の現在位置を
絶対位置で知る。そしてストッパ駆動量演算手段56は、
可動限界設定手段55の設定値と上記移動部材位置センサ
50の出力信号と上記近接状態検出手段35、45の出力信号
とに基づいて、ストッパ33、43を、上記現在位置から記
憶手段57に記憶されている上記可動限界位置に移動させ
るために要するストッパ駆動源34、44の駆動量を演算
し、ストッパ制御手段38がこの駆動量に応じてストッパ
駆動源34、44を駆動することによって、ストッパ33、43
を停止前の可動限界位置と同一の位置に再び移動させ
る。

以上のような制御プロセスを纏めると、第８図のよう
なフローチャートになる。すなわち、第８図において、
位置設定モードのステップS1において条件設定を開始
し、ステップS2及びS3のダイレクトティーチ方式と、ス
テップS5〜S7の等尺方式と、ステップS8及びS9の等速、
等張ROM方式でそれぞれ条件設定を行うことが可能で、
ステップS10において条件設定を終了する。そしてステ
ップS11で移動部材31に作用する重力の影響を排除する
重力補償を行い、ステップS12で訓練を実行する。なお
この重力補償工程をも自動化することも可能である。一
方上記記憶運転モードにおいては、ステップS13で条件
の読み込みを行い、ステップS14で条件の修正をした後
に、ステップS15、S16を経て上記ステップS11へ進む。

以上にこの考案によるストッパ自動制御装置の具体的
な実施例について説明したが、この考案は上記実施例に
限定されるものではなく、この考案の範囲内で種々変更
して実施することが可能である。例えば上記実施例にお
いては、移動部材31が揺動回転する例を示したが、移動
部材31が直線的に往復動するような場合にも同様に実施
可能であるし、さらにはストッパ33、43をいずれか一方
にのみ設けて実施してもよい。

また上記した操作手順で可動限界位置が設定された
後に次のような可動限界を拡大するための手順を加える
ことも可能である。

可動限界位置設定終了後に、表示盤67上の「前頁
キー」を押す。

表示盤67に「可動限界を修正しますか？」とのメ
ッセージを表示盤67に表示して、「はい」又は「いい
え」のキーを操作させることによって操作者に確認させ
る。

表示盤67上の「テンキー」で新しい可動限界位置
を角度で入力させ、それに応じて記憶手段57のデータを
修正する。

表示盤67上の「設定キー」を押すことによって可動
限界の修正操作が終了する。

（考案の効果） 上記したようにこの考案のストッパ自動制御装置にお
いては、ストッパ駆動源を上記ストッパ駆動量演算手段
の演算結果に応じて制御することによって、ストッパ駆
動源の相対的な駆動量を検出するストッパ位置センサを
使用しながら、ストッパを移動すべき可動限界位置に移
動させることができ、再起動時のストッパの位置設定操
作を自動化することができる。しかも高価なセンサをス
トッパ位置センサに採用する必要がなくなり、コストの
低減も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による一実施例装置の機能系統図、第
２図はストッパ部分を拡大して示す平面図、第３図はそ
の正面図、第４図はその使用例の縦断面図、第５図は同
構造略図、第６図はストッパ制御の機能ブロック図、第
７図（ａ）〜第７図（ｄ）はストッパの位置設定手順を
示す説明図、第８図は上記ストッパ制御の制御プロセス
を示すフローチャート図である。 31……移動部材（揺動アーム）、32……駆動源（電動
機）、33、43……ストッパ（突起部）、34、44……スト
ッパ駆動源、35、45……近接状態検出手段、50……移動
部材位置センサ、51……可動限界設定スイッチ、52、53
……ストッパ位置センサ、55……可動限界設定手段、56
……ストッパ駆動量演算手段、57……記憶手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】移動部材と、この移動部材を駆動する駆動
   源と、移動部材の移動端を定めるストッパと、ストッパ
   を駆動するストッパ駆動源と、上記移動部材の絶対位置
   を検出する移動部材位置センサと、上記ストッパ駆動源
   の駆動量を検出してストッパの相対位置を検出するスト
   ッパ位置センサと、上記移動部材が移動端に達した位置
   を移動部材の可動限界位置として設定する可動限界設定
   スイッチとを有し、さらに上記移動部材とストッパとの
   近接又は接触状態を検出する近接状態検出手段と、上記
   可動限界設定スイッチにより可動限界位置が設定された
   ときの上記移動部材位置センサの出力信号値を移動部材
   の可動限界に設定する可動限界設定手段と、上記可動限
   界位置の設定値と上記移動部材位置センサの出力信号と
   上記近接状態検出手段の出力信号とに基づいて設定され
   た可動限界位置にストッパを移動させるために要するス
   トッパ駆動量を演算するストッパ駆動量演算手段と、上
   記可動限界設定手段の設定値を記憶する記憶手段と、上
   記ストッパを移動させて移動部材にストッパが近接した
   ことを上記近接状態検出手段で検出し、そのときの移動
   部材の位置を移動部材位置センサから得ると共に、上記
   記憶手段から可動限界設定値を呼出すことによって上記
   ストッパ駆動量演算手段で上記ストッパ駆動源の駆動量
   を演算し、ストッパ駆動源でストッパを上記可動限界位
   置に移動させるように上記ストッパ駆動源を作動させる
   ストッパ制御手段とを備えて成るストッパ自動制御装
   置。