(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントフリーローラ（１１）と、バックフリーローラ（１２）と、該２つのフリーローラ間を結ぶエンドレス歩行ベルト（１３）とから成り、該エンドレス歩行ベルト（１３）の上部上面を歩行者の歩行路面として使用する歩行路面装置（１）と、 該エンドレス歩行ベルト（１３）の上に該歩行者が立ったとき該歩行者の自重で該エンドレス歩行ベルト（１３）が前記フロントフリーローラ（１１）から前記バックフリーローラ（１２）へと移動を開始する程度に該歩行路面装置（１）を床面に対して傾斜させて支持する歩行路面装置支持架台（２）と、該歩行路面装置（１）に所望の制動力を与えるように配置されるブレーキ装置（３）と、 該ブレーキ装置（３）が所望の制動力を該歩行路面装置（１）に与えるためのデータを入力する入力部（４）と、該データに基づき所望の制動力を演算しその結果を該ブレーキ装置（３）に与える演算制御部（５）と、該入力データおよび該演算結果等のうち所望の内容を表示する表示部（６）と、から構成されるブレーキ付き省エネ室内歩行装置であって、
前記該ブレーキ装置（３）を渦電流ブレーキ装置で構成し、その際２個のフリーローラ（１１、１２）のいずれか一方を被制動ローラとし、該被制動ローラと該渦電流ブレーキ装置（３）のロータ（３１）を同一中心軸上でかつ同一回転となるように結合し、
さらに、該被制動ローラを中空パイプで構成し、該中空パイプと該渦電流ブレーキ装置ロータ（３１）をカラー（１５）を介して結合し、該カラー（１５）の内側には回転ベアリング（１６）を配設したことを特徴とするブレーキ付き省エネ室内歩行装置。
【請求項２】
該カラー（１５）の材質を該２個のフリーローラ（１１、１２）または該渦電流ブレーキ装置ロータ（３１）の材質よりも熱伝導率の低い材質とすることを特徴とする請求項１項記載のブレーキ付き省エネ室内歩行装置。
【請求項３】
該エンドレス歩行ベルト（１３）の速度を２個のフリーローラ（１１、１２）のいずれか一方の回転数として検知する回転数検知手段用磁石（７）を設けることを特徴とする請求項１又は２記載のブレーキ付き省エネ室内歩行装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、歩行者の自重で歩行ベルトが移動をするタイプの無動力の室内歩行装置に関するものであって、しかも負荷の変更・制御が可能な歩行装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の室内歩行装置として従来より広く知られているものは、歩行ベルトをモータ等の動力で駆動しその歩行ベルトの上を歩行者が歩行するものと、特別な動力源をもたずに歩行者の自重によって歩行ベルトを駆動する省エネタイプのものとがある。
【０００３】
前者は歩行のたびに多大の電気エネルギーを消費するので省エネに逆行し、しかも騒音が出、一般的な商用電源では駆動できなかったりすることがあったり、設置箇所が電源コンセントの近くに限られ、装置自体も重いので運搬等使い勝手が悪く、また高価で、ランニングコストがかかった。また、万が一故障した場合には大きな危険のおそれがあった。
【０００４】
これに対し、後者は、歩行ベルトが床に対して傾斜していて、歩行者がその上に立ったとき歩行者の自重で該歩行ベルトが駆動されるもので、省エネにそうものである。しかしながらこれにもつぎのような欠点があった。
すなわち、この場合、歩行ベルトの速度は歩行者の運動の激しさに影響を与えるのであるが、このベルトの速度の調節はベルトの傾斜角度を機械的に変えることによって行っているため、その調節のたびに運動を中断しなければならず、またその調整が面倒でかつ時間がかかり、しかも正確さに欠けていた。さらに、歩行者の蹴りだしや着地のつど歩行ベルトにかかる力が変わるので歩行ベルトの速度が変動しやすくスムーズとならないので、歩行感がよくなかった。そしてマイコンや脈拍センサなどの情報よる制御にもなじまないものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように歩行者の自重で該歩行ベルトが駆動されるタイプのものにあっては、省エネにそうので現代のニーズに合致するのではあるが、以上のような欠点があった。
【０００６】
本発明はこのような課題や欠点を解決するためなされたもので、その目的は調整が瞬時に自動的に正確になされ、しかも歩行者の強い蹴りだしや着地などがあっても歩行ベルトの速度がスムーズとなり、もって歩行感の良いブレーキ付き省エネ室内歩行装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を実現するため本発明に係るブレーキ付き室内歩行装置は、フロントフリーローラと、バックフリーローラと、該２つのフリーローラ間を結ぶエンドレス歩行ベルトとから成り、該エンドレス歩行ベルトの上部上面を歩行者の歩行路面として使用する歩行路面装置と、
該エンドレス歩行ベルトの上に該歩行者が立ったとき該歩行者の自重で該エンドレス歩行ベルトがフロントフリーローラからバックフリーローラへと移動を開始する程度に該歩行路面装置を床面に対して傾斜させて支持する歩行路面装置支持架台と、
該歩行路面装置に所望の制動力を与えるように配置されるブレーキ装置と、
該ブレーキ装置が所望の制動力を該歩行路面装置に与えるためのデータを入力する入力部と、
該データに基づき所望の制動力を演算しその結果を該ブレーキ装置に与える演算制御部と、
該入力データおよび該演算結果等のうち所望の内容を表示する表示部と、
から構成されるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、該ブレーキ装置を渦電流ブレーキ装置で構成し、その際前後のフリーローラのいずれか一方を被制動ローラとし、該被制動ローラと該渦電流ブレーキ装置のロータを同一中心軸上でかつ同一回転となるように結合したことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、該被制動ローラを中空パイプで構成し、該中空パイプと該渦電流ブレーキ装置ロータをカラーを介して結合し、該カラーの内側には回転ベアリングを配設したことを特徴とするものである。
【００１０】
そして、該カラーの材質をローラまたはロータの材質よりも熱伝導率の低い材質とすることを特徴とするものである。
【００１１】
その他、該エンドレス歩行ベルト１３の速度をフリーローラ１１または１２の回転数として検知する回転数検知手段用磁石７を設けることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
以上のように構成したことにより、エンドレス歩行ベルトの上に該歩行者が立ったとき該歩行者の自重で該エンドレス歩行ベルトがフロントフリーローラからバックフリーローラへと移動を開始する程度に床面に対して傾斜させて歩行路面装置を支持していて、かつ、ブレーキ装置が所望の制動力を該歩行路面装置に与えるためのデータを入力する入力部とを有するので、エンドレス歩行ベルトの所望速度制御を行う所望のトレーニングレベルを予め歩行者が入力部から選択するだけでよく、そうすればあとはその選択指示内容にしたがって演算制御部が演算・制御を行い、その結果所望の制動力をブレーキ装置に与えるようになり、もってたとえば最初は時速４キロで歩き、途中で疲れたなと思う１０分経過したころになったら自動的にブレーキ装置を少し強めにして時速２キロ程度にしてやるようにプログラムを組んでおけば自動的に２キロになる負荷がかかり、２キロ以上で歩こうとすると前進するようになるので歩行者はこれに気が付きゆっくり歩けばよいようになる。
また、そのようなプログラムを準備していなくても、ブレーキ装置を渦電流ブレーキ装置で構成したので、電気的なブレーキを利用してそのコントロールボタンを歩行者が操作しやすい位置に設けておけば歩行しながら歩行ベルト速度を変更することも可能である。もちろん電気モータ等により大きな電力を消費することもないし、摩擦部分がないので耐久性もよい。
さらに、エンドレス歩行ベルトの速度をフリーローラの回転数として高速で検知する回転数検知手段を設け、該回転数検知手段の出力を該演算制御部に与えるようにしたので、歩行者の強い蹴りだしや着地などがあっても歩行ベルトの速度が高速で制御されるためスムーズとなり、もって歩行感の良いものとなる。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。
図１は本発明に係るブレーキ付き室内歩行装置の実施例の斜視図である。
歩行路面装置１はフロントフリーローラ１１とバックフリーローラ１２とこれら２つのフリーローラを巻回するエンドレス歩行ベルト１３とから構成されている。
この歩行路面装置１は床面に対して傾斜して歩行路面装置支持架台２に支持されており、その傾斜の角度は歩行ベルトの上に歩行者が乗ると歩行者の自重により歩行ベルト１３が動き始める程度の角度となっている。歩行者が軽すぎて歩行ベルト１３が動かないときは動くようになる角度まで調節ノブ９を回転させれば良い。調節ノブ９を回転させるとフロントフリーローラ１１が持ち上げられる機構は、周知の持ち上げ機構のいずれか１つを用いればよいので、この説明は省略する。
【００１４】
エンドレス歩行ベルト１３の材質はたとえばポリエステルとかウレタン、ゴムなどの何層かの張り合わせたものを使用し、弾性かつ強度のあるものが良い。強度のそれほど強くない材質であれば、エンドレス歩行ベルト１３の下に板を配設してもよいが、この場合は歩行ベルトと板との間の摩擦係数も歩行ベルトの移動に関係してくる。
また板の代わりに多数のフリーローラを配置してもよい。この場合歩行ベルトと板との間の摩擦係数は板の場合より小さくなり、また素足で歩行ベルトの上を歩けば青竹健康法的な効用も得られる。
【００１５】
フロントフリーローラ１１にはそれ自体は周知の渦電流ブレーキ装置３が取り付けられている。これは渦電流ブレーキ装置３に流すコイル電流の大小に応じてブレーキのかかり具合が変化するようになっている。フロントフリーローラ１１に渦電流ブレーキ装置３を取り付ける１例を図２は示している。  図２はフリーローラ１１または１２と渦電流ブレーキ装置３との断面図で、フロントフリーローラ１１の軸には渦電流ブレーキ装置３のステータ３２が結合されており、フロントフリーローラ１１の円周部には渦電流ブレーキ装置３のロータ３１が同一中心軸上でかつ同一回転となるように結合されている。このような外側回転で内側固定の場合はチエーンやベルトを用いて回転運動をほかへもっていって制御するのが普通であるが、ここではフリーローラ１１の円周部に渦電流ブレーキ装置３のロータ３１を直結させたのが特徴である。渦電流ブレーキ装置３のステータ３２にはコイル３３が設けられていて、このコイルに流す電流は後述する演算制御部によって制御される。フロントフリーローラ１１の端部１４には磁石７が取り付けられており、これはフロントフリーローラ１１が回転すると磁石７も回転し、これがこの近辺に固定設置されているホール素子（図示なし。）によって検知され、もってフロントフリーローラ１１の回転数が検出されることになる。回転数検知はこのように磁石−ホール素子を使う他に光学的な手段を使ってもよい。本実施例での回転数検知は無ブレーキ状態でたとえば５００ｒｐｍ位が計数される。
【００１６】
このようにフロントフリーローラ１１の固定軸には渦電流ブレーキ装置３のステータ３２が、フロントフリーローラ１１の回転円周部には渦電流ブレーキ装置３のロータ３１が結合されているので、製作上はフロントフリーローラを中空パイプで構成し、該中空パイプと該渦電流ブレーキ装置のロータ３１をカラー１５を介して結合し、カラー１５の内側には回転ベアリング１６を配設するようにするのが有利である。
【００１７】
さらに、この渦電流ブレーキでは８０度から１００度位の熱が出るのでロータ３１が熱くなり、一方歩行ベルトの方はゴムなどでできているからあまり熱くなってはよくない。そのためカラーの材質をローラまたはロータの材質よりも熱伝導率の低い材質とすることにより熱伝導を防止している。
【００１８】
渦電流ブレーキ装置３はフロントフリーローラ１１側に設けたが、もちろんバックフリーローラ１２側でもよい。また、渦電流ブレーキが今のところ使い勝手が一番いいが、摩擦・油圧ブレーキでもかまわない。
【００１９】
図３には入力部４と表示部６を兼ねたパネルが描かれており、そのパネルの裏側に演算制御部５が配置されている。入力部４には電源オン・オフボタンやテンキー、確認ボタン、取消ボタンなど必要なボタンが配置されていて、表示部の誘導に応じてテンキーからデータを選択入力するようにされる。また銀行のＡＴＭにみられるように透明電極を用いて表示部と入力部とを一体化してもよい。
【００２０】
表示部６は液晶表示画面で構成され、歩行者に対してその都度必要な情報を表示する。歩行者はこの表示部に表示された情報をみて必要なデータを入力部より入力したり、歩行中に表示部を見ながら歩行の参考とする。たとえば利用前に歩行者の名前・年齢・性別・歩幅・体重・歩行予定時間・利用モード・トレーニングレベル・散歩コースなど必要なデータを表示部で要求して入力させたり、歩行中は時速・歩行距離・経過時間・消費カロリー・脈拍数・万歩計数（歩行距離／歩幅）など歩行者が欲するデータを時々刻々リアルタイムで表示させる。図３（イ）はその１例を示している。
【００２１】
また、図３（ロ）のように、歩行者を退屈させないために表示部に歩行者が選択した散歩コースたとえば銀ブラ（２ｋｍ）コースとか皇居一周（４ｋｍ）コースに応じた典型的な風景の画像を歩行距離に対応させて静止画ないしは時々刻々変わる動画で表示させることもできる。あるいは歩行者の名前を記憶させておき、利用ごとにデータを更新させていって長期的に東海道５３次コースを歩き切らせるようにしてもよい。
【００２２】
図４はそのような制御が行えるための本発明に用いられるその演算制御部５のブロック図である。演算制御部５では、入力部４から入力された種々のデータが取り込まれ、磁石７の磁力を検知してホール素子が出力するパルスをカウントして回転数を検知し、もって走行ベルトの速度を計算し、また脈拍センサ８からの出力をもとに脈拍を検出し、それぞれのデータがマイクロコンピュータ内蔵のメモリに記憶される。また、前もって利用前に歩行者の名前・年齢・性別・歩幅・体重・歩行予定時間・利用モード・トレーニングレベル・散歩コースなど必要なデータが入力されているので、これらのデータをもとにマイクロコンピュータは内蔵のメモリに前もって組み込まれている必要なプログラムを使って演算し必要な制御信号を電源回路に送ったり、また補助メモリにある内蔵メモリに記憶されないデータたとえば散歩コースの画像データである銀ブラコースとか皇居一周コースの風景の画像データとを使って表示部に画像を表示させる。
【００２３】
電源回路はその制御信号に応じて渦電流ブレーキの界磁コイル電流を変化させ、最適になるようなブレーキ制御をする。この回転数の検知・制御は歩行者の要求にあうよう数ヘルツ以上の高速で行われる。高速制御の理由は、歩行ベルトが止まっているときは摩擦でベルトは若干重いから歩き始めはブレーキをかけておかないようにし、しかしいったん動き始めてしまうとこんどはある程度慣性がつくのでスピードがどんどん速くなってしまい、そうすると人間がこのベルトのローラの上に乗っていられないとか運動が厳しくきつくなってしまうことがあるし、また、着地したときとか蹴ったときにはベルトの速度が上がり下がりしてしまうと、フィーリング上良くないということがある。これを解消するためにベルトの動きを細かく速度検知して高速で制御しているのである。
【００２４】
脈拍センサ８は歩行者の耳たぶなどの歩行に差し支えないところに取り付け、この脈拍センサ８の出力をもとに脈拍を検知し、歩行者の歩行速度をそのまま維持するか少し上げるか下げるかをマイクロコンピュータが判断し、その結果１２ボルト程度の電圧を加えられている渦電流ブレーキはその近辺で電圧を上げたり（そうすると走行ベルトの速度は下がる。）下げたり（ベルト速度は上がり、歩行者は早足となる。）して電流を変えて負荷トルクを変えていく。
【００２５】
その他にブレーキ制御の方法としてはセンサを用いずに時間をメインに制御させてもよい。たとえば時速２キロとか４キロにする制御をするとき、最初は時速４キロで歩き、途中で疲れたなと思うころの時間を見計らって予め組まれたプログラムによってマイクロコンピュータが２キロにする制御にしてやればよい。そうすれば自動的にそのブレーキのほうが少し強くなって２キロになる負荷がかかり、歩行者が２キロ以上で歩く必要がなくなりゆっくり歩けるようになる。このようにブレーキの制御は脈拍センサとベルトの速度（回転数）センサが主の他に、運動時間のプログラムを組んでおいて運動がだんだんきつくなってきたころにベルトの走行速度を遅くするとかのコントロールをするということができる。
【００２６】
図１のようにハンドル２１を設けて、杖代わりにこのハンドル２１に掴まって歩行の助けをするようにするのもよい。
【００２７】
歩行路面装置１にブレーキを強くかけて自重では歩行ベルトが移動しない状態にして、ハンドル２１に掴まって１歩１歩踏みしめるようにして歩くといったよりハードな歩行モードにしてもよい。これは「登山モード」とよび、上で縷々説明したモードである「散歩モード」とは区別している。「登山モード」にも散歩モードと同じように富士山５合目コースとか９合目コースといった現実の登山コースにシミュレートさせると歩行者は退屈せずに楽しくトレーニングを積むことができる。
【００２８】
また、室内歩行装置と命名しているが、原理からみてもルームランナーとしても使えることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明に係るブレーキ付き省エネ室内歩行装置によれば、完全にフリーな歩行ベルトに渦電流ブレーキ装置を設けかつこの渦電流ブレーキ装置をマイクロコンピュータで制御するようにしたので、大きな電力を消費することもないし、摩擦部分がないので耐久性もよく、さらに、歩行ベルトの速度をフリーローラの回転数として高速で検知する回転数検知手段を設けたので、歩行者の強い蹴りだしや着地などがあっても歩行ベルトの速度が高速で制御されるためスムーズとなり、もって歩行感の良いものとなる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブレーキ付き省エネ室内歩行装置の実施例の原理図である。
【図２】図１のブレーキ装置３を渦電流ブレーキ装置とした場合のフリーローラと渦電流ブレーキ装置との断面図である。
【図３】図１の入力部４と表示部６のパネル正面図である。
【図４】本発明に用いられる演算制御部５のブロック図である。
【符号の説明】
１  歩行路面装置
１１  フロントフリーローラ
１２  バックフリーローラ
１３  エンドレス歩行ベルト
１４  ローラ端部
１５  カラー
１６  ベアリング
２  歩行路面装置支持架台
２１  ハンドル
３  渦電流ブレーキ装置
３１  ブレーキ装置ロータ
３２  ブレーキ装置ステータ
３３  ブレーキ装置コイル
４  入力部
５  演算制御部
６  表示部
７  回転数検知手段用磁石
８  脈拍センサ
９  高さ調節ノブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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