【手続補正書】
【提出日】平成16年9月10日(2004.9.10)
【手続補正１】
【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】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  バランス訓練装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  人が着座する座席と、座席を揺動させる駆動装置とを備えるバランス訓練装置であって、座席に固定された台座が連結リンクを介して可動架台に設けた左右軸回りに回転往復移動可能に支持されていると共に、可動架台はベースに設けた前後軸回りに回転往復移動可能に支持されており、上記駆動装置は、駆動源の一方向に突出する出力回転軸を備えると共に、出力回転軸の回転力を台座の前後方向の往復直進移動、左右軸回りの回転往復移動、前後軸回りの回転往復移動の３動作に変換して座席を駆動可能とする駆動部を備えることを特徴とするバランス訓練装置。
【請求項２】  上記駆動部は、出力回転軸に第１ギアを介して連結されると共に台座に回動可能に支持された第１シャフトと、第１シャフトの一端部に偏心して連結される偏心クランクと、一端部が偏心クランクに連結され他端部が連結リンクに連結されるアームリンクとで構成された前後方向の往復直進移動及び左右軸回りの回転往復移動用の第１駆動部と、上記第１シャフトに第２ギアを介して連結されると共に台座に回動可能に支持された第２シャフトと、一端部が第２シャフトの一端部に偏心して連結され他端部がベースに回動可能に連結される偏心ロッドとで構成された前後軸回りの回転往復移動用の第２駆動部とで構成されていることを特徴とする請求項１記載のバランス訓練装置。
【請求項３】  上記駆動源は、ベースに縦据え置きされるモータからなり、モータの上方に出力回転軸が突出することを特徴とする請求項１記載のバランス訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人が着座した状態で揺動を行なわせて身体のバランス機能や運動機能を訓練するために用いるバランス訓練装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバランス訓練装置には、６個の駆動源を備え、馬形の乗り物を６自由度で駆動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成では、乗り物を前後方向、左右方向、上下方向の直進往復移動と、前後軸、左右軸、上下軸の各軸回りの回転往復移動との６動作を組み合わせて揺動させることが可能であって、しかも６動作を個別に制御することができる。
【０００３】
他の従来例として、図７〜図９に示すように、人が着座する座席２と、座席２を揺動さ
せる駆動装置３とを備え、モータ１０ａの主回転軸３０を二方向Ａ，Ｂにそれぞれ突出させ、各出力回転軸１２ａ，１２ｂによって、座席２の前後方向Ｘの往復直進移動と、左右軸７回りの回転往復移動と、前後軸９回りの回転往復移動との３動作を行なうバランス訓練装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。先ず図７に示すモータ１０ａの一方向に突出する出力回転軸１２ａの回転力がギア３１からギア３２に伝達され、シャフト３３の一端部に連結された第１クランク３４が回転する。第１クランク３４が回転すると、第１ロッド３５を介して第１リンク３６が軸ピン３７回りで、第２リンク３８が軸ピン３９回りで、互いに協働して前後に回動することから、台座４、つまり座席２が前後に移動し、座席２の上面を傾斜させることが可能になる。なお第２リンク３８の上端部はボールジョイント７１を介して台座４に軸着され、第２リンク３８の下端部は支持板７０を介してベース８に回動可能に支持されている。また、モータ１０ａの他方向に突出する出力回転軸１２ｂの回転力が図８に示すギア４０からギア４１に伝達され、図９に示すシャフト４２の一端部に連結された第２クランク４３が回転する。第２クランク４３が回転すると、第２ロッド４４を介して台座４、つまり座席２が前後軸９回りで回転往復移動する。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−６５３５０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２８６５７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、６個の駆動源を備えるとともに各駆動源を個別に制御するから、各駆動源の動作のタイミング、速度、動作範囲などを個別に制御することになり、非常に複雑な制御が必要である。また、６個の駆動源が設けられているから、大型化しやすくかつコスト高になるという問題がある。
【０００７】
また特許文献２に記載されたものは、モータ１０ａの出力回転軸１２を二方向に突出させる必要があるため、モータ１０ａは横据え置きとなり、そのうえ出力回転軸１２が二方向に突出することで、設置スペースが横方向に拡大して、駆動装置３が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、駆動源から一方向に突出した出力回転軸を利用して、座席の前後方向の往復直進移動、前後軸回りの回転往復移動、左右軸回りの回転往復移動の３動作を可能とし、制御の簡易化及び低コスト化を図ると共に、駆動装置の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができるバランス訓練装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にあっては、人が着座する座席２と、座席２を揺動させる駆動装置３とを備えるバランス訓練装置であって、座席２に固定された台座４が連結リンク５を介して可動架台６に設けた左右軸７回りに回転往復移動可能に支持されていると共に、可動架台６はベース８に設けた前後軸９回りに回転往復移動可能に支持されており、上記駆動装置３は、駆動源１０の一方向に突出する出力回転軸１２を備えると共に、出力回転軸１２の回転力を台座４の前後方向Ｘの往復直進移動、左右軸７回りの回転往復移動、前後軸９回りの回転往復移動の３動作に変換して座席２を駆動可能とする駆動部１３を備えることを特徴としており、このように構成することで、座席２は前後方向Ｘの往復直進移動、左右軸７回りの回転往復移動、前後軸９回りの回転往復移動の３動作を組み合わせて駆動可能となり、座席２の前後、左右、上下の移動及び揺動によって身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個の駆動源１０で済むので駆動源１０の数が減り、そのうえ駆動源１０の一方向に突出した出力回転軸１２のみを利用するので、従来と比較して駆動装置３の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができる。
【００１０】
また上記駆動部１３は、出力回転軸１２に第１ギア１４を介して連結されると共に台座４に回動可能に支持された第１シャフト１７と、第１シャフト１７の一端部に偏心して連結される偏心クランク１９と、一端部が偏心クランク１９に連結され他端部が連結リンク
５に連結されるアームリンク２０とで構成された前後方向Ｘの往復直進移動及び左右軸７回りの回転往復移動用の第１駆動部１３ａと、上記第１シャフト１７に第２ギア１５を介して連結されると共に台座４に回動可能に支持された第２シャフト１８と、一端部が第２シャフト１８の一端部に偏心して連結され他端部がベース８に回動可能に連結される偏心ロッド２１とで構成された前後軸９回りの回転往復移動用の第２駆動部１３ｂとで構成されているのが好ましく、この場合、第１及び第２駆動部１３ａ，１３ｂをそれぞれ少ない部品で構成でき、構造及び組立がそれぞれ簡易となり、一層のコンパクト化を図ることができる。
【００１１】
また上記駆動源１０は、ベース８に縦据え置きされるモータ１０ａからなり、モータ１０ａの上方に出力回転軸１２が突出するのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態のバランス訓練装置１は、図１〜図４に示すように、人が着座する座席２と、座席２を支える脚部５０と、座席２を揺動させる駆動装置３とで構成されている。
【００１４】
座席２の下面に固定された台座４は、図２に示すように、左右一対の連結リンク５を介して可動架台６に前後に揺動可能に支持され、可動架台６はベース８に左右に揺動可能に支持されていると共に、台座４と可動架台６間に駆動部１３が収納されている。左右一対の連結リンク５は、それぞれ、前リンク５ａと後リンク５ｂとからなる。前リンク５ａの上端部は台座４の前端部に設けた上軸ピン２ａに軸着され、前リンク５ａの下端部は可動架台６の側板１６の前端部に設けた下軸ピン７ａに軸着されている。また後リンク５ｂの上端部は台座４の後端部に設けた上軸ピン２ｂに軸着され、後リンク５ｂの下端部は可動架台６の側板１６の後端部に設けた下軸ピン７ｂに軸着されている。前後の各下軸ピン７ａ，７ｂは、連結リンク５を左右方向Ｙの軸線回りに回動可能に支持する左右軸７を構成しており、これにより、台座４は左右軸７回りに図２の矢印Ｍで示す方向に回転往復移動可能となっている。
【００１５】
上記ベース８の前後方向Ｘの両端部には図２、図４に示すように、軸支板２４がそれぞれ立設され、可動架台６の前後方向Ｘの両端部には上記軸支板２４と対向する連結板２５がそれぞれ垂設され、軸支板２４に対して連結板２５が前後軸９により回動可能に連結されている。前後軸９はベース８の中央部の前後２箇所に配置されて可動架台６を前後軸９回りに回動可能に支持するものであり、これにより台座４は前後軸９回りに図４の矢印Ｎで示す方向に回転往復移動可能となっている。
【００１６】
一方、駆動装置３は、駆動源１０を構成する１つのモータ１０ａと、モータ１０ａの一方向に突出する出力回転軸１２と、出力回転軸１２の回転力を台座４の前後方向Ｘの往復直進移動、左右軸７回りの回転往復移動、前後軸９回りの回転往復移動にそれぞれ変換してこれら３動作を組み合わせて座席２を駆動可能とする駆動部１３とを備えている。本例のモータ１０ａはベース８上に縦据え置きされ、出力回転軸１２の突出方向は上向きとされる。
【００１７】
上記駆動部１３は、前後方向Ｘの往復直進移動及び左右軸７回りの回転往復移動用の第１駆動部１３ａと、前後軸９回りの回転往復移動用の第２駆動部１３ｂとで構成される。第１駆動部１３ａは、図２、図３、図６に示すように、出力回転軸１２に第１ギア１４を介して連結される第１シャフト１７と、第１シャフト１７の一端部に偏心して連結される偏心クランク１９と、一端部が偏心クランク１９に連結され他端部が前リンク５ａに設けた軸ピン５ｃに軸着されるアームリンク２０とからなる。第１シャフト１７の両端部は台座４側にそれぞれ回動可能に支持されており、偏心クランク１９が第１シャフト１７に対して偏心円運動を行なうことによって、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前後方向Ｘに往復移動し、これにより連結リンク５に連結されている台座４、つまり座席２が図１、図２の矢印Ｍで示す方向に揺動可能となっている。
【００１８】
また、第２駆動部１３ｂは、図３、図４、図６に示すように、上記第１シャフト１７に第２ギア１５を介して連結された第２シャフト１８と、一端部が第２シャフト１８の一端部に偏心して連結され他端部がベース８に回動可能に連結される偏心ロッド２１とで構成
されている。第２シャフト１８の両端部は台座４側に回動可能に支持されている。ここでは偏心ロッド２１は台座４の左側或いは右側のいずれか一方に配置され、偏心ロッド２１の上端部２１ａが図４に示す軸ピン６２により第２シャフト１８の一端部に対して偏心して連結され、偏心ロッド２１の下端部２１ｂはベース８に固定したＬ形連結金具６０に対して軸ピン６１により回動可能に連結されており、第２シャフト１８の回転により偏心ロッド２１の上端部が偏心円運動を行なうことによって、台座４、つまり座席２が図４の矢印Ｎで示す方向に揺動可能となっている。
【００１９】
上記構成によれば、モータ１０ａの一方向に突出する出力回転軸１２が回転すると、モータギア１１と第１ギア１４との噛み合いによって第１シャフト１７が回転すると同時に、第１シャフト１７の連動ギア２２と第２ギア１５との噛み合いによって第２シャフト１８が回転する。第１シャフト１７が回転すると第１シャフト１７の一端部に連結された偏心クランク１９が偏心円運動を行ない、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前側の左右軸７を中心に前後方向Ｘに回動する。このとき後リンク５ｂが協働して後側の左右軸７回りに回動することから、台座４、つまり座席２は前後方向Ｘに往復移動及び揺動する。一方、第２シャフト１８の回転によって、偏心ロッド２１の上端部が偏心円運動を行ない、台座４、つまり座席２は前後軸９回りに回転往復移動をする。
【００２０】
このように、人が座席２に着座した状態で、座席２は図５に示す前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚへの運動、及びθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向の揺動を行なうことから、身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個のモータ１０ａを用いて３動作を行なうことができるので、モータ１０ａの数が減り、制御が簡単になると共に低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。しかもモータ１０ａの出力回転軸１２は一方向に突出しているため、モータ１０ａは縦向きに設置可能となる。つまり、従来のように出力回転軸１２ａ，１２ｂを二方向に突出させる場合（図７）はモータ１０ａは横据え置きとなるが、本発明では出力回転軸１２は一方向のみに突出するため、モータ１０ａは縦据え置き可能となり、これにより図１に示すように、モータ１０ａを含む駆動装置３全体の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができると共に、駆動装置３を座席２内部に格納できるので、従来よりも狙い通りの動作を忠実に再現することが可能になる。
【００２１】
また本例では、第１シャフト１７と偏心クランク１９とアームリンク２０とを用いて第１駆動部１３ａを構成でき、また第２シャフト１８と偏心ロッド２１とを用いて第２駆動部１３ｂを構成できるので、部品数を少なくできる。しかも、台座４に回動自在に支持した第１シャフト１７に偏心クランク１９を連結し、偏心クランク１９をアームリンク２０を介して連結リンク５に連結するだけで第１駆動部１３ａを簡単に組み立てることができ、また台座４に回動自在に支持した第２シャフト１８に対して偏心ロッド２１の上端部２１ａを偏心して連結し、偏心ロッド２１の下端部２１ｂをベース８に軸着するだけで第２駆動部１３ｂを簡単に組み立てることができ、組立性が良好となり、コストアップを防止できると共に駆動装置３の一層のコンパクト化を図ることができるものである。
【００２２】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明にあっては、人が着座する座席と、座席を揺動させる駆動装置とを備えるバランス訓練装置であって、座席に固定された台座が連結リンクを介して可動架台に設けた左右軸回りに回転往復移動可能に支持されていると共に、可動架台はベースに設けた前後軸回りに回転往復移動可能に支持されており、上記駆動装置は、駆動源の一方向に突出する出力回転軸を備えると共に、出力回転軸の回転力を台座の前後方向の往復直進移動、左右軸回りの回転往復移動、前後軸回りの回転往復移動の３動作に変換して座席を駆動可能とする駆動部を備えるので、座席を前後方向の往復直進移動、左右軸回りの回転往復移動、前後軸回りの回転往復移動の３動作を組み合わせて駆動することにより、人が座席に着座した状態で座席の前後、左右、上下の移動及び揺動によって身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個の駆動源で済むので駆動源の数が減り、制御が簡単になると共に低コスト化及びコンパクト化を図ることができると共に、駆動源の一方向に突出した出力回転軸のみを利用するので、従来と比較して駆
動装置の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができ、さらに駆動装置を座席内部に設置しやすくなり、狙い通りの動作を従来よりも忠実に再現することが可能となる。
【００２３】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、上記駆動部は、出力回転軸に第１ギアを介して連結されると共に台座に回動可能に支持された第１シャフトと、第１シャフトの一端部に偏心して連結される偏心クランクと、一端部が偏心クランクに連結され他端部が連結リンクに連結されるアームリンクとで構成された前後方向の往復直進移動及び左右軸回りの回転往復移動用の第１駆動部と、上記第１シャフトに第２ギアを介して連結されると共に台座に回動可能に支持された第２シャフトと、一端部が第２シャフトの一端部に偏心して連結され他端部がベースに回動可能に連結される偏心ロッドとで構成された前後軸回りの回転往復移動用の第２駆動部とで構成されているので、第１及び第２駆動部を少ない部品で構成でき、構造及び組立がそれぞれ簡易となり、コストアップを防止できると共に一層のコンパクト化を図ることができる。
【００２４】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、駆動源は、ベースに縦据え置きされるモータからなり、モータの上方に出力回転軸が突出するので、モータを含む駆動装置全体の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態の一例を示す概略側面図である。
【図２】
同上の座席が前後方向の往復直進移動及び左右軸回りの回転往復移動を行なう場合を説明する側面図である。
【図３】
同上の駆動装置の平面図である。
【図４】
同上の座席が前後軸回りの回転往復移動を行なう場合を説明する正面図である。
【図５】
（ａ）は同上のバランス訓練装置の使用状態を説明する斜視図、（ｂ）は座席の直進移動方向及び揺動方向の説明図である。
【図６】
同上の駆動部のブロック図である。
【図７】
従来のバランス訓練装置を右側から見た縦断面図である。
【図８】
従来のバランス訓練装置を左側から見た縦断面図である。
【図９】
従来のバランス訓練装置を正面側から見た横断面図である。
【符号の説明】
１  バランス訓練装置
２  座席
３  駆動装置
４  台座
５  連結リンク
６  可動架台
７  左右軸
８  ベース
９  前後軸
１０  駆動源
１０ａ  モータ
１２  出力回転軸
１３  駆動部
１３ａ  第１駆動部
１３ｂ  第２駆動部
１４  第１ギア
１５  第２ギア
１７  第１シャフト
１８  第２シャフト
１９  偏心クランク
２０  アームリンク
２１  偏心ロッド
Ｘ  前後方向