(57)【要約】【課題】解決しようとする問題点は、従来のスイング練習機技術が、治療者に必要なクラブの正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たす、特殊二重剛体振り子を構成するジョイント軸システム機構により正しい動作をするための筋肉だけを治療的訓練し、小脳に脳内モデルを形成し、支障のある身体動作を矯正し治療する機能を保有していないことである。  【課題を解決するための手段】人体における関節と軸の無数の回転面を、正しいクラブの姿勢と運動だけを行う回転面に制限し、単一な第１回転軸と第２複合回転軸による特殊二重剛体振り子を構成するジョイント軸システム機構によって、正しいクラブの姿勢と運動を体感させ、正しい動作をするための筋肉だけを治療的訓練する特殊二重剛体振り子を形成するジョイント軸システム機構によって課題を解決する。【選択図】図６
2019198544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療者に対面し、治療者の前方数十センチメートル先の略肩高さ位置に、第1ジョイント部に備わる第１回転軸を、水平から下方へ任意角度傾斜して固定し、
該第1ジョイント部先端に、第１回転軸と直交する軸より任意角度治療者側に傾いて第１アームが接合され、
該第１アーム先端に接合した第２ジョイント部には、第２アームが接合され、第２アーム先端にゴルフクラブをライ角に応じて傾けて把持するクラブクランプ部が装着され、該クラブクランプ部にクラブが把持され、
該第１アーム先端に接合した第２ジョイント部は、第１回転軸と直交する軸回りに旋回する第２回転軸と、この第２回転軸に直交する第３回転軸が複合され、
該第２アームから該クラブクランプに沿って延びるベルトドライブ回転伝達機構を介して第３回転軸に機構的に連結して、ゴルフクラブをシャフト軸回りに回転する第４回転軸が備えられ、
治療機の固定された該第１回転軸回りに回動する該第１アームと、３つの回転軸が複合された該第２複合回転軸回りに回動する該第２アーム先端のクラブクランプに把持された該ゴルフクラブが、二重剛体振り子運動により、
人体における関節と軸の無数の回転面を、正しいクラブの姿勢と運動だけを行う回転面に制限し、クラブの正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たすジョイント軸システム機構で構成されたことを特徴とするスイング動作治療機。
【請求項２】
請求項１に記載のスイング動作治療機において該第２ジョイント部から該第２アームを介して該クラブクランプ部において、該第３回転軸と同軸上に第２ジョイント部に固定された第１の平歯車と、第３回転軸と平行な第３′回転軸に第２平歯車と同軸上に装着された第１プーリーが回転可能に装着され、
第２アーム先端に装着されたクラブクランプ部上側に第３′回転軸と平行な第３’’回転軸に第２プーリーが装着され、第１プーリーと第２プーリーにタイミングベルトが帳着され、
第２プーリーと同軸上に第１傘歯車が装着され、
該第１傘歯車の回転軸とライ角分傾いた第４回転軸に第２傘歯車が装着され、
該第３回転軸回りの第２アームの回動角度に連動比例して、該第４回転軸回りに第３回転軸の回転に対して逆方向の回転を伝達するベルトドライブ回転伝達機構が構成されたことを特徴とするスイング動作治療機。
【請求項３】
請求項１に記載のスイング動作治療機の該第１ジョイントの第１回転軸上に、治療者と反対側に、治療機の該第１回転軸回りの該第１アームおよび該第２ジョイントと該第２アームおよび該クランブ部と該クラブの総重量と慣性モーメントの回転負荷に対して、治療者の筋力に応じて無段階に調整できる可変カウンターバランス装置を備えた構成としたことを特徴とするスイング動作治療機。
【請求項４】
請求項１に記載のスイング動作治療機において該第１ジョイントが、学習者の前方数十センチメートル先の略肩高さ位置に、上下にスライドして高さを調整する昇降装置が装着され、
該昇降装置のスライド軸上部に、水平から下方へ傾斜させ任意角度まで調整可能な角度調整装置により装着され、
該第１回転軸に接合された第１アームは、第１回転軸の上下スライドに対応して、アーム長を任意調整可能な長さ調整機構が構成されたことを特徴とするスイング動作治療機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフの正しいスイング動作を矯正させる治療機に関するものであり、特に、正しいヘッド軌道とフェース開閉動作を行う際に必要な複数の諸筋肉の統合的かつ連動的な使い方を、ゴルフスイングに悩むスイング動作支障者および未熟な初級者に強制的に運動体感させ、正しいスイング動作を行うための諸筋肉の統合的かつ連動的な使い方を治療的訓練させる、スイング動作治療機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフでは、ティーグラウンドから第一打目標地点を狙ってゴルフクラブをスイングしてボールを打球し、次に第二打目標地点を狙って打球する。これより先、ゴルフクラブをスイングする人体動作をスイング動作と称する。
ゴルフにおいて止まっているボールを正確に打球するための条件は、正しいスイング動作によるゴルフクラブの正しい姿勢と運動によって正確にボールを打撃することである。
【０００３】
ここでクラブの正しい姿勢と運動における３つの基本要素を説明する。
一つ目の要素は、スイング動作における両肩の中心にある見えない第１回転軸と、第１回転軸からクラブを把持する両手首までの見えない第１軸と、手首の第２回転軸と両手で把持されたクラブを第２軸として構成された二重剛体振り子によってクラブがスイングされること。
二つ目の要素は、スイング動作中に見えない第１回転軸は一定位置に止まり、第１回転軸において見えない第１軸は、飛球方向と平行な回転面を回動する。手首の第２回転軸は、見えない第１軸回りに回転する第２−２回転軸とクラブを半径として回転する第２−３回転軸とシャフト軸回りに回転する第２−４回転軸の３つの回転軸が複合された第２複合回転軸において第２軸は、回動する。即ち単一な第１回転軸と第２複合回転軸で構成された特殊二重剛体振り子によってクラブがスイングされること。
三つ目は、ゴルフクラブのヘッドが、アドレス位置からトップ位置まで第１回転軸と第２複合回転軸の秩序立った整合のとれた複合動作によってスイングプレーン上を描円しながら上昇し、トップ位置からは、逆方向に下降しながら第１回転軸と第２複合回転軸の秩序立った整合のとれた複合動作によってスイングプレーン上を描円しながらボール位置に向かって、加速され最大速度でボールを打撃する。打撃前後は、クラブヘッドは打球位置に対して対称な楕円軌道を描き、かつフェースが打球位置に対して対称に開閉する。
【０００４】
しかし、打球されたボールが飛球方向と距離の許容範囲から外れてしまう打撃ミスがしばしば起こる。スイング動作は、大きく正しいスイング動作と誤れるスイング動作の２種類に分類することが出来る。この打撃ミスを頻発する悪要因は、誤れるスイング動作によってスイングの根幹をなす第１回転軸がぶれ、ゴルフクラブの不正確な姿勢と運動によってヘッド軌道が歪み、フェースの開閉動作が歪むことにある。しかし現状では、正しいクラブの姿勢と運動を体感する方法が無く、ゴルフスイングに悩む治療者は、誤れるスイング動作に陥りやすい。
【０００５】
正しいスイング動作を誘導して身体運動を習得させる練習機に関しては、従来、ドライバー・ショットにおける打球方向の制御について、地面に対して斜めに設定した円形フレームにクラブシャフトを摺動させてショットを行うように構成した練習機が開示されている（特許文献１および非特許文献２）。
ボールを正確に打球するためには、正しいスイング動作によるゴルフクラブの正しい姿勢と運動によって正確にボールを打撃することである。練習者が特許文献１および非特許文献２の練習機を利用した場合、通常使用可能なゴルフクラブが、円形フレームにガイドされて、その上をクラブのシャフトの一部分が摺動しながら回動するだけである。したがってクラブ正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たし、二重剛体振り子による正しいクラブの姿勢と運動を強制体感させる機構を一切備えていないという問題点があり、これらの開示技術を用いて正しいスイング動作を矯正し治療することはできない。
【０００６】
特許文献２のゴルフスイング指導装置は、両肩と両腰に当接して該練習者の両肩と両腰を強制的に動かす体動作部と天井から吊るした２台の多関節ロボットによって、クラブのヘッド側とグリップ側をクラブのシャフト軸回りの回転に関して無制御状態で把持し、クラブをグリップ端を支点としてクラブ長を半径として回動させる動作部より成り、体動作部とクラブ動作部を制御する機能を有している。
しかしながらこの装置は、クラブ正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たし、二重剛体振り子による正しいクラブの姿勢と運動を強制体感させる機構および制御機能を有していないので、特許文献２が開示した技術を用いて、正しいスイング動作を強矯正し治療することはできない。
【０００７】
また特許文献３が開示した練習機は、スイングの間、前上方に向かって延びる静止したある１本の仮想軸心回りに上体を回動させることが、一定の打球方向を得る上で望ましいという考えのもとに、練習者が載る基台と、この基台に対し、ある枢支軸回りに回動自在に枢支されて練習者の上体や上腕を拘束する上腕パッドを備え、支柱となるフレーム後方に上体回動レバーや、上腕パッドに腕回動レバーが突設されている。このスイング練習機は、操作レバーを手動操作することで、練習者の上体や上腕を拘束しつつ練習者の動作を補助することを目的としている。
この練習機を使用する練習者は姿勢と運動がフリーである通常使用可能なゴルフクラブを握り練習を行うだけである。正しくボールを打撃するには、ゴルフクラブの正しい姿勢と運動が必要となる。即ちこの練習機は、クラブ正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たし、二重剛体振り子による正しいクラブの姿勢と運動を強制体感させる機構を備えていないので、特許文献３が開示した技術を用いて、スイング動作を矯正し治療することはできない。
【０００８】
発明者が出願した特許文献４に開示された、パッティングモデル学習機は、パッティング時のパターヘッドの運動軌道を、水平な２つの回転軸による二重剛体振り子の鉛直な運動面上に強制的に限定する。即ちパターフェイスの法線ベクトルを標的に向け、パターヘッドの軌道を上方から見てストレートとするストレートヘッディングの学習に関してのみ有効なものである。
したがって正しいスイング動作によるクラブ正しい姿勢と運動の三つの基本要素を満たし、二重剛体振り子による正しいクラブの姿勢と運動を強制体感させる機構は備えていないため、スイング動作を矯正し治療することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−１５０２６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０４０５号公報
【特許文献３】特開平６−２５４１９１号公報
【特許文献４】特開２０１７−１８４９７１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】乾  敏郎編「認知心理学１  知覚と運動」、２刷、東京大学出版会、１９９６年
【非特許文献２】http://www.planeswing.jp/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする問題点は、従来のスイング練習機技術が、練習者（治療者）に必要なクラブの正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たす、特殊二重剛体振り子を構成するジョイント軸システム機構による正しいスイング動作の正しいクラブの姿勢と運動を体感させ、正しい動作をするための筋肉だけを治療的訓練し、小脳に脳内モデルを形成し、強制された末梢動作がフィードバックして、支障のある身体動作を矯正し治療する機能を保有していないことである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１記載のスイング動作治療機は、治療者に対面し、治療者の前方数十センチメートル先の略肩高さ位置に、第1ジョイント部の第１回転軸を、水平から下方へ任意角度傾斜して固定し、該第1ジョイント部先端に、第１回転軸と直交する軸より任意角度治療者側に傾いて第１アームが接合され、該第１アーム先端に接合した第２ジョイントには、第２アームが接合され、第２アーム先端にゴルフクラブをライ角に応じて傾けて把持するクラブクランプ部が装着され、該クラブクランプ部にクラブが把持され、該第１アーム先端に接合した第２ジョイント部は、第１回転軸と直交する軸回りに旋回する第２回転軸と、この第２回転軸に直交する第３回転軸が複合され、該第２アームから該クラブクランプに沿って延びるベルトドライブ回転伝達機構を介して第３回転軸と機構的に連結して、ゴルフクラブをシャフト軸回りに回転する第４回転軸が備えられ、治療機の固定された該第１回転軸回りに回動する該第１アームと３つの回転軸が複合された該第２複合回転軸回りに回動する該第２アーム先端のクラブクランプに把持されたゴルフクラブが特殊二重剛体振り子運動により、人体における関節と軸の無数の回転面を、正しいクラブの姿勢と運動だけを行う回転面に制限し、クラブの正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たす、特殊二重剛体振り子を形成するジョイント軸システム機構によって課題を解決する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスイング動作治療機は、多くの初級の未熟者やスイング動作に支障があるゴルファーが陥る欠陥スイングに着目して開発されたものであり、クラブ正しい姿勢と運動における三つの基本要素を満たし、特殊二重剛体振り子正しいクラブの姿勢と運動を強制体感させる機構によって正しいスイング動作を行うための諸筋肉を鍛錬して矯正治療し、同時に正しい動作をフィードバックさせるスイング動作治療機である。スイング動作支障者の支障動作を治療的訓練により矯正治療し、脳内における正しい動作の内部モデル形成に有効であるため、支障動作を短期的に治療して正しい動作を身につけることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】正しいクラブの姿勢と運動を行う際の正しいスイング動作の人体運動を解剖学的に説明する説明図である。
【図２】スイングプレーンの定義を説明する説明図である。
【図３】スイング動作における人体の関節と軸システム構成を説明する説明図である。
【図４】スイング動作における人体の第１関節第１回転軸と第２関節第２複合回転軸による見えない軸とクラブの二重剛体振り子による連続動作を詳細に説明する説明図である。
【図５】認知科学で解明されたフィードバック誤差学習による逆モデル（内部モデル）生成のメカニズムを説明する説明図である。（非特許文献１より引用）
【図６】アイアンクラブシャフトをクランプしたスイング動作治療機１の構成と、治療者の位置関係を示した説明図である。（実施の形態１）
【図７】本発明のスイング動作治療機１の、ジョイントとアームとクラブのジョイント軸システム機構を説明する説明図である。（実施の形態１）
【図８】スイング動作治療機１における、第２ジョイント部の第２複合回動軸機構および回転伝達機構を説明する説明図である。（実施の形態１）
【図９】本発明のスイング動作治療機１の第１回転軸と第２複合回転軸による第１アームとクラブの二重剛体振り子における連続動作を詳細に説明する説明図である。（実施の形態１）
【図１０】スイング動作治療機１の回動軸機構と治療者のスイング動作における関節軸システムの対応を説明する説明図である。（実施の形態１）
【図１１】スイング動作治療機１における、負荷調整用の可変カウンターバランス装置を説明する説明図である。（実施の形態１）
【図１２】スイング動作治療機１における、第１ジョイント部の角度調整装置を説明する説明図である。（実施の形態１）
【図１３】スイング動作治療機１における、第１ジョイント部の昇降装置と第１アーム長さ調整装置を説明する説明図である。（実施の形態１）
【図１４】アイアンクラブシャフトをクランプしたスイング動作治療機２の構成と治療者の位置関係を示した説明図である。（実施の形態２）
【図１５】スイング動作治療機２における、回転伝達機構を説明する説明図である。（実施の形態２）
【図１６】治療者のスイング・システムと、スイング動作治療機２と治療者の位置関係、及びその回動軸機構と各機構部の対応を説明する説明図である。（実施の形態２）
【図１７】正しいクラブの姿勢と運動における三つの基本要素を満たす別の方法であるスイング動作治療機１の第１ジョイントを複合回転軸としたスイング動作治療機３の構成を説明する説明図である。（実施の形態３）
【図１８】治療者が本発明になるスイング動作治療機１，２を使用して行うトレーニングを説明する説明図である。（実施の形態１および実施の形態２）
【図１９】治療者が本発明になるスイング動作治療機１，２を使用してトレーニングした効果を説明する説明図である。（実施の形態１および実施の形態２）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まずスイング動作を行う際の人体の関節および軸を説明する。両手でグリップを握った場合、下肢に支えられた骨盤を基部として順に、体幹、肩甲骨、肩関節、上腕、肘関節、前腕、手首関節、および手が関与して関節および軸が形成されている。両肩は、下肢に支えられた骨盤と体幹の捻じれによって回転し、また上腕、前腕、および手は、肩関節、肘関節、および手首関節において、それぞれ回転が可能である。
肩関節には、球形の上腕骨頭と多数の筋肉によって、上腕の回転面は無数にあり、無方向性に上腕を回転することができる。また肘関節には、前腕橈骨と尺骨の円筒形骨頭が接続し、前腕の軸回りの回転と、屈折が可能であり、手首関節は、下橈尺関節によって手首から先の屈折が可能でやはり回転面は無数にあり、前腕と手を無方向性に回転することができる。
本説明では、人体の肩関節や手首関節における球形骨頭や円筒形骨頭のひねりによって無制限にあらゆる方向に回転が可能な人体の関節機構を、特に「無方向性関節」と称している。
正しいスイング動作を体得した熟達者は、この肩関節と手首関節の無方向性関節に関わる多数筋肉の中から正しいスイングに対応する筋肉だけを選択し、それらを正しく制御して、正しい順序で動作させ、正しいクラブの姿勢と運動を行う。
動作支障者および初心者のような治療者は、上記の筋肉の選択も、それらの筋肉を正しい順序で動作させることも会得していない。そのためにクラブをさまざまな位置で、あらゆる方向に、あらゆるタイミングで振り回すことができる。言わば自分勝手な、いかなる動作でもできてしまい、正しいクラブの姿勢と運動になかなか到達できないという事態に陥りがちである。
【００１６】
図１を用いて、正しいクラブの姿勢と運動は、複数の関節軸と諸筋肉の統合的かつ連動的に整合した動作である。この正しいスイング動作の解剖学的な運動について説明する。
正しいクラブの姿勢と運動を行う際の正しいスイング動作において、クラブヘッドは、アドレス姿勢から、両腕の屈曲と両手首の橈屈の複合動作で略腰高さまでスイングプレーン上を描円される。そこから左腕の内旋と右腕の外旋および両腕の屈曲挙上に伴い、胸を右に旋回することによって、肩が略９０°骨盤が略４５°右を向き、クラブヘッドを略肩高さ位置まで、スイングプレーン上を描円する。そこから左腕の内旋と右腕の外旋と両手首の橈屈による両前腕の右旋回に伴ってフェースの右旋回を行いながらヘッドがスイングプレーン上を描円し、トップオブスイングの姿勢までバックスイングを行う。
トップオブスイングの姿勢から、両腕の下降伸展に伴い、腹部が骨盤の左側を支点に左旋回しつつ、左腕の外旋に連係して右腕も内旋することで、両前腕の左旋回に伴って、スイングプレーン上をクラブヘッドが描円しつつダウンスイングする。
クラブヘッドが、略腰の高さからボール打撃位置に向かって、右足の地面を蹴る力と腹部が左に旋回する力を利用し加速され、左腕の外旋と右腕の内旋と両手首の尺屈によってさらにダウンスイングでヘッドが加速されて最大速度でボールを打撃する。ボール打撃前後では、左腕の外旋および右腕の内旋によって両前腕の左旋回がなされる。この動作により、クラブヘッドは打球位置に対して左右対称な楕円軌道を描き、かつフェースが打球位置に対して左右対称に開閉運動がなされる。このクラブの運動によって生じた慣性力によって、骨盤が左に旋回しつつ、両腕の挙上と左腕の外旋と右腕の内旋と両手首の橈屈によるフォロースイングが行われる。
【００１７】
次に、図２によって正しいスイングのスイングプレーンを説明する。図２−１において、（ａ）はボールであり、（ｂ）は指向するターゲットである。また、（ａｒ１）はボール（ａ）を起点としてターゲット（ｂ）を指向する矢印であり、（ａｒ２）はアドレス時のスタンス方向を指向する矢印であり、（ａｒ３）は両肩を結ぶ線に一致する。ここで、（ａｒ１）と（ａｒ２）と（ａｒ３）はすべて平行であって、このうちの（ａｒ１）と（ａｒ３）が形成する見えない平面がスイングプレーン（ｃ）である。スイングプレーンの角度は、クラブの長さに応じて決まる。
（ａｒ）は正しいヘッド円弧軌道を示し、平面（ｃ）上の円弧（ｄ）に一致する。ボール（ａ）の位置におけるヘッド円弧軌道（ａｒ）の接線と図示しないリーディングエッジの法線は、矢印（ａｒ１）と一致し、ヘッドの円弧軌道（ａｒ）の最下点がボール（ａ）の位置と一致する。
図２−１、図２−２に示す、正しいスイングのスイングプレーン上における円弧（ｄ）が囲む楕円を、見えない円錐の底面と想定する。この見えない円錐の頂点は、人体の前方に数十センチメートル先の略肩高さに位置している。
【００１８】
図３を用いて、スイング動作における人体の関節と軸システムを説明する。
図３において、クラブのグリップを両手で握ってクラブを振る場合、両肩関節を結ぶ見えない軸が動作の基本軸として働く。この見えない軸の中心には、見えない第１関節が位置しており、この第１関節の第１回転軸において第１関節からクラブを把持する両手首までの第１軸が、飛球線方向と平行な単一回転面を形成して振り子運動を行う。
この見えない第１軸は、両手で握るグリップに位置づけられた先端部で終り、見えない第１軸先端に、手首部第２関節があり、両手で握る第２軸であるゴルフクラブが接続している。手首部第２関節の第２複合回転軸は、見えない第１軸回りに回転する第２−２回転軸と第２軸であるクラブを半径として回転する第２−３回転軸とシャフト軸回りに回転する第２−４回転軸で構成される。第２軸であるゴルフクラブは、第２複合回転軸による３方向の秩序立った整合のとれた回転の複合動作により特殊な振り子運動を行う。
即ち、人体のスイング動作によるクラブの姿勢と運動は、第１回転軸と第２複合回転軸による特殊二重剛体振り子によってクラブは正しい姿勢と運動でスイングされる。
【００１９】
図４は、人体の第１関節第１回転軸と第２関節第２複合回転軸による見えない軸とクラブの二重剛体振り子によるクラブの正しい姿勢と運動の連続動作を詳細に説明する説明図である。
図４において、  トップ位置から、第１回転軸による第１軸の振り子運動に伴って、第２複合回転軸によるクラブの特殊振り子運動する二重剛体振り子運動により下降する。第２複合回転軸における特殊振り子運動は、左腕の外旋と両手の尺屈と左手回りの右手の左旋回による第２−２回転軸と第２−３回転軸および第２−４回転軸の回転が複合された動作である。この特殊振り子運動によってシャフト軸回りにフェース法線を回転させ、ヘッド円弧軌道の接線方向に一致させながら、スイングプレーン上をクラブヘッドがボール位置に向かって、第一回転軸の角速度に加えて第２複合回転軸の角加速度によって加速され最大速度でボールを打撃し、クラブヘッドは打球位置に対して左右対称な楕円軌道（ａｒ）を描き、かつフェースが打球位置に対して左右対称に開閉する。
【００２０】
発明者は、スイング動作に支障者がある治療者のスイング動作の治療に関して、近年著しい発展を示している認知科学で解明されたフィードバック誤差学習を効果的に活用した動作治療機を発明した。
ここでまず認知科学で解明された、フィードバック誤差学習について説明する。
外界の外部座標における目標の運動に対する人間の運動とその学習のメカニズム一般に関して、知覚と運動の連係制御システムにおいて人間は、知覚で受容した外界の外部座標を自らの身体座標に変換して外界の中で運動を行い、その運動に誤差があれば、フィードバックコントローラを経由して修正学習することを解明している。これがフィードバック誤差学習であり、ぎごちない運動が、繰返しトレーニングをすることで、運動精度が向上し、スムーズな運動ができるようになる。これは、フィードバックコントローラとは別に、「内部モデル（逆モデル）」径路が新しく生成されたためである（図５）。（非特許文献１）
治療者は、この内部モデルがいったん形成されてしまえば、より広範囲に至って精度の高い運動ができるようになる。つまり「応用が利く」動作の能力を獲得し、精度の高いフィードフォワード運動が可能になる。
【００２１】
本発明のスイング動作治療機は、正しいスイング動作を治療する上で、手首、腕、肩、体幹、骨盤、下肢にかかわる複数の関節軸と諸筋肉の統合的かつ連動的に整合された知覚と運動の連係制御を正しく誘導することを目的とする治療機である。また、スイング動作支障者が自らの誤ったスイング動作を矯正するのに必要な体幹および体肢運動に必要な諸筋肉の筋力不足を訓練すると同時に、脳内に正しい動作の内部モデルを形成させる作用を有する動作治療機である。
【００２２】
図６は、本発明の実施の形態１であるスイング動作治療１の構成と、アイアン型のクラブのグリップを把持する治療者との位置関係を説明する説明図である。
本発明の実施形態における要点を挙げると、スイング動作治療機は、治療者に向かい合って使用されること、単一第１回転軸と第２複合回転軸による特殊二重剛体振り子によるクラブが正しい姿勢と運動を正確に繰り返される機構構成であることの二つである。
図６において、治療者は、治療機と向かい合い、第１ジョイントＪＴ１の回転軸１を、上下にスライドして高さを調整する固定装置と、かつ水平から下方へ傾斜させ任意角度まで調整可能な固定装置により、クラブのライ角度とスイングプレーンの角度を体格に合わせて構える。したがって一つ目の要点を満たしている。
次にスイング動作治療機１は、第１ジョイントＪＴ１と第２ジョイントＪＴ２による第１アームＬＭ１と第２アームＬＭ２にクランプ部ＣＰ１でクランプされたゴルフクラブの秩序立った特殊二重剛体振り子運動による正しいクラブの姿勢と運動を、治療者に対して繰り返し強制体感させることで、脳内に正しいスイング動作の内部モデルを形成させる。したがって二つ目の要点も満たしている。
【００２３】
図７は、本発明のスイング動作治療機１の第１ジョイントＪＴ１の第１回転軸１と第２ジョイントＪＴ２の第２複合回転軸２による特殊二重剛体振り子を構成するジョイント軸システム機構を説明する斜視図である。
台座に鉛直に立設する支柱の上方に、横梁が水平に固定され、横梁の先端に、昇降装置７が装着され、昇降装置７のラック７上端に接合された角度調整装置６により第１ジョイントＪＴ１が略肩高さ位置に装着されている。角度調整装置６により第１ジョイントＪＴ１の第１回転軸１を水平から下方へ任意角度傾斜させ固定されている。この第１ジョイントＪＴ１の第1回転軸１の先端に、第１アームＬＭ１が第１回転軸１と直交する軸より治療者側に任意角度傾いて接合されている。第１アームは、長さ調整装置８によって第１アームＬＭ１の長さを調整できる。第１アームＬＭ１の先端には、第２ジョイントＪＴ２が接合され、第１回転軸１と直交する軸回りに回転する第２−２回転軸２２と第２回転軸２２に直交する第２−３回転軸２３が備わり、第２−３回転軸には第２アームＬＭ２が接合され第２アームＬＭ２の他端にクラブクランプ部１ＣＰ１が接合されている。このクラブクランプ部ＣＰ１は、クラブをライ角に応じて傾けて把持すると共に、シャフト軸回りに回転可能な第２−４回転軸２４が備えられている。
次に、第１ジョイントＪＴ１の第１回転軸１と第２ジョイントＪＴ２の複合回転軸２の二重剛体振り子における回転動作を説明する。第１回転軸において第１アームＬＭ１は、単一な回転面を回動し、第２−３回転軸２３の回転を第２アームＬＭ２からクランプ部ＣＰ１にかけて延びるベルトドライブ回転伝達機構によって第２アームＬＭ２の回動に連動してクラブを、第２−４回転軸２４によってシャフト軸回りに回転させる。
さらに第１回転軸１上に治療者と反対方向に、第１アームＬＭ１および第２ジョイントＪＴ２と第２アームＬＭ２およびクランブ部とクラブの総重量と慣性モーメントの回転負荷に対する、可変カウンターバランス装置５を備え、治療者の筋力に応じて負荷を調整できる。
【００２４】
図８−１は、実施の形態１における第２ジョイントＪＴ２の複合回転軸機構の構成および第２アームＬＭ２からクランプ部ＣＰ１に掛けて延びるベルトドライブ回転伝達機構の構成について説明する右側面図の断面図である。
第２ジョイントＪＴ２は、ジョイントＪＴ２−２に第２−２回転軸２２が構成され、ジョイントＪＴ２−３に回転軸２２に直交する第２−３回転軸２３が構成される。第２−３回転軸２３軸と同軸上の平歯車２３１ａが、ジョイント２−３に固定されている。第２アームＬＭ２他端に接合されたクランプ部ＣＰ１には、第２−３回転軸２３と平行な回転軸２３′が構成され、同軸上に平歯車２３１ｂとプーリー２３２ａが重なって回転可能に装着されている。プーリー２３２ａと第２アームＬＭ２の先端に接合するクランプ部ＣＰ１に構成された回転軸２３′′軸 に装着されたプーリー２３２ｂには、タイミングベルト２３２ｖが帳着されている。プーリー２３２ｂとクランプ部ＣＰ１を挟んで反対側の回転軸２３′′軸上に傘歯車２３３ａが接合されている。クランプ部他端には、回転軸２３′′と任意角度傾いた第２−４回転軸２４上に傘歯車２４３ｂが接合されている。
図８−２は、実施の形態１における第２ジョイントＪＴ２の第２複合回転軸の動作と回転伝達機構部の動作を説明する斜視図である。
まずジョイントＪＴ２３から第２アームおよびクランプ部とゴルフクラブは、ジョイントＪＴ２−２に構成された回転軸２２回りに旋回する。次にベルトドライブ回転伝達機構の動作を詳細に説明する。ジョイントＪＴ２−３に構成された第２−３回転軸２３に関して、例えば第２アームＬＭ１２がａｒ２３Ｌの方向に回動すると、第２−３回転軸２３と同軸上にジョイントＪＴ２−３に固定された平歯車２３１を周回する回転軸２３′上の平歯車２３１ｂがａｒ２３Ｌ方向の逆方向である２３′Ｃ１方向に回転する。平歯車２３１ｂと同軸上のプーリー２３２ａは、平歯車２３１ｂと同期回転し、タイミングベルト２３２ｖを介して、回転軸２３−２上のプーリー２３２ｂに２３′Ｃ１方向と同方向の２３′′Ｃ１方向の回転を伝達する。
プーリー２３２ｂと同軸上の傘歯車２３３ａは、同期して２３′′Ｃ１方向に回転し、第２−４回転軸２４上の傘歯車２４３ｂに回転軸角度をライ角度分傾けて伝達し、傘歯車２４３ｂは、第２−３回転軸２３におけるＬＭ２のａｒ２３Ｌ方向の回転と連動比例して逆の２４Ｃ１方向に回転する。これにより第２−４回転軸２４回りをシャフトがａｒ２４Ｌ方向に回転する。
【００２５】
図９は、本発明学習機におけるテイクバックとダウンスイングにおけるクラブの姿勢と運動を詳細に説明する説明図である。
第１ジョイント第１回転軸１における第１アームＬＭ１の回動と第２−２回転軸２２と第２−３回転軸２３の複合におけるクラブの回動による特殊二重剛体振り子運動で、クラブヘッドが最下位置からトップ位置にかけてスイングプレーン上を描円する。
トップ位置から打球位置に向かって、第１回転軸１による第１アームＬＭ１の回動と、第２−２回転軸２２と第２−３回転軸２３の整合のとれた複合回転動作によってダウンスイングを開始し、クラブヘッドが、スイングプレーン上を描円する。打球位置で第１アームＬＭ１とゴルフクラブが同一線上に並び、打球位置から見た打球前後の第２−３回転軸２３におけるクラブの回動角度に連動比例して、第２−３回転軸２３とベルトドライブ回転伝達機構を介して機構的に連結された第２−４回転軸２４回りのシャフト回転によってフェースが開閉する。
本発明の実施形態１の治療機の機構構成による特殊二重剛体振り子動作によるクラブ姿勢と運動は、クラブの正しい姿勢と運動における３つの基本要素を満たしている。
【００２６】
次に、図１０を用いて、本発明の実施の形態１スイング動作治療機１の第１ジョイント１の単一回転軸１と第２ジョイント２の第２複合回転軸２による二特殊重剛体振り子の各ジョイント軸機構の動作について説明する。
図１０−１は、治療機１のジョイント及び軸システム機構を詳細に説明する正面図である。実施の形態１の第１ジョイントＪＴ１の回転軸１回りに第１アームＬＭ１は矢印ａｒ１方向に振り子運動し、第２アームＬＭ２とゴルフクラブは第２ジョイントＪＴ２の第２−２回転軸２２および第２−３回転軸２３と第２−４回転軸２４によって、矢印ａｒ２３方向の回動と、矢印ａｒ２２および矢印ａｒ２４が複合され回動する。
図１０−２は、実施の形態１のスイング動作治療機１に治療者が対面し、治療機のジョイント軸システム機構と治療者の関節軸システムについて対比を詳細に説明する右側面図である。実施の形態１は、人体の見えない第一関節に対応し、第１アームＬＭ１と見えない第１軸が対応している。
第２ジョイントＪＴ２は、人体の手首部の第２関節に対応し、第２アームおよびクランプ部に把持されたクラブは見える第２軸であるクラブに対応している。
即ち、実施の形態１のスイング動作治療機１は、［００２５］で説明したジョイントと軸システム機構の動作によって、人体の見えない第１関節の見えない第１軸と手首部第２関節の第２複合回転軸の見える第２軸であるゴルフクラブによる二重剛体振り子運動を、秩序だった整合された動作によるクラブの正しい姿勢と運動に制限する。
【００２７】
図１１−１は、実施の形態１のＡ１部分に備わる可変カウンターバランス装置の右側面図であり、図１１−２は、Ａ１部分を詳細に説明する拡大図である。
可変カウンターバランス装置５は、ハンドルＨＤ５の矢印ｒｔ５方向の回転に伴ってネジｓｑ５が回転してカウンターバランスＣＢ５を矢印ｓｄ５方向に降下する。カウンターバランスＣＢ５が下降することで可変カウンターバランス装置の慣性モーメントが小さくなり、治療者への負荷が大きくなる。反対にハンドルＨＤ５の矢印ｒｔ５′方向の回転に伴ってねじｓｑ５が回転してカウンターバランスＣＢ５を矢印ｓｄ５′方向に上昇する。カウンターバランスＣＢ５が上昇することで可変カウンターバランス装置の慣性モーメントが大きくなり、治療者への負荷が小さくなる。この可変カウンターバランス装置によって、正しいスイング動作と筋力を鍛錬させる回動負荷を、治療者の筋力に応じて無段階に調整できる。
【００２８】
図１２−１は、実施の形態１のＢ１部分に備わる角度調整装置６の右側面図であり、図１２−２は、Ｂ１部分の拡大図である。
図１２−２の角度調整装置６の機構と動作を説明すると、レバーＲＢ６を、矢印ｔｎ６方向の時計回りに回すことでる第１ジョイントＪＴ１の角度調整後に固定できる。またレバーＲＢ６を、矢印ｔｎ６方向の反時計回りに回すことで緩めることができる。
スイングプレーン角度は、治療者の体格に応じて調整する必要がある。この角度調整装置６によって、要望するスイングプレーンの角度に応じて、第１ジョイントＪＴ１の角度調整を行い、実施の形態１の実際のスイングトレーニングにおけるスイングプレーンの角度を調整する。
【００２９】
図１３−１は、実施の形態１のＣ１部分に備わる昇降装置７とＤ１部分に備わる第１アーム長さ調整装置８の右側面図であり、図１３−２は、Ｃ１部分の拡大図で、図１３−３はＤ１部分の拡大図である。
図１３−２のＣ１部拡大図を用いて昇降装置７について説明する。昇降装置７は、横梁の先端に装着され、昇降装置７におけるスライド軸となるラックＬＫ７をハンドルＨＤ７の軸上に装着された小歯車を回転させることで上下に調整する機構である。レバーＲＢ７を矢印ａｒ７の時計方向に回すとラックＬＫ７を把持する力が小さくなり、レバーＲＢ７を矢印ｔｎ７の反時計方向に回すことでラックＬＫ７を把持する力が大きくなり高さ位置を固定する事が出来る。時計方向に回し把持力を小さくし、ハンドルＨＤ７を矢印ｒｔ７の時計回りに回わすと第１ジョイントＪＴ１が上昇し、ハンドルＨＤ７を矢印ｒｔ７の反時計方向に回すと下降する。第１ジョイントＪＴ１の高さ位置を、治療者の身長に応じて調整し、レバーＲＢ７を矢印ｔｎ７方向の反時計方向に回して固定する。
図１３−３のＤ１部の拡大図を用いて第１アーム長さ調整装置８について説明する。調整装置８はハンドルＨＤ８を矢印ｔｎ８の反時計方向に回すとＬＭ１の把持力が小さくなりＬＭ１をｓｄ８方向にスライドさせてＬＭ１の長さをｌｄ８からｌｄ８′まで調整することが出来る。治療者に応じた第１アーム長さに調整して、ハンドルＨＤ８を矢印ｔｎ８の時計方向に回して第１アームＬＭ１の把持力を大きくして固定する。
【００３０】
本発明の実施形態において、まず治療の初期段階と次段階を対象に、治療の各ステップに応じて必要とされるジョイントと軸システムによって構成する必要も発明者は解明した。
初期段階の治療者が、体得すべき動作とは、手首部第２関節複合回転軸に関わる諸筋肉を制御して、第２関節において第２−３回転軸と第２−４回転軸の秩序立った整合のとれた動作を必要動作と筋力を鍛錬し治療し体得する必要がある。
治療者は初期段階において、まず初期段階動作の治療に適切なスイング動作強制治療機２を使用してトレーニングを行う。
初期段階動作を体得した治療者は引き続き、次段階動作の治療に適切な正しいクラブの姿勢と運動における三つ基本用を満たす実施の形態１を使用してトレーニングを行う。手首、腕、肩、体幹にかかわるスイングの関節軸と諸筋肉の総合的な動作を体得する。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態２であるスイング動作強制治療機２を説明する。
実施の形態２の治療機は、初心者用の治療機であって、その動作を実施の形態１の第２ジョイントの第２−３回転軸と第２アーム及びクラブクランプ部とクランプ部に把持されたアイアン型クラブの動作に限定している。
図１４は、本発明の実施の形態２であるスイング動作治療機２の構成と、アイアン型のクラブのグリップを把持する治療者の位置関係を説明する説明図である。
学習者は、初期段階として、手首の第２関節における動作を体感学習する。治療者は、ジョイント２−ＪＴ１に備わる第１回転軸２−１回りにアーム２−ＬＭ１を昇降装置２−ＬＴ１によって、クラブの高さを体格に合わせて構える。
その動作は、打球前後のグリップ端を支点として、ジョイント２−ＪＴ１に備わる回転軸２−１回り  のゴルフクラブの回動角度に連動比例する動作であって、回転軸２−２回り、即ちシャフト軸周りの回転によって打球前はフェースが開き、打球後にフェースが閉じる動作である。
このトレーニングを繰り返し行うことで、脳内に初期段階における動作の内部モデルが形成される。
【００３２】
図１５は、回転伝達機構部の斜視図である。実施の形態２は、実施の形態１の第２ジョイントの第２−３回転軸と第２アームからクランプ部に掛けて延びるベルトドライブ回転伝達機構に相当するので詳細に関しては割愛する。
【００３３】
図１６は、本発明のスイング動作治療機２のジョイント機構と各機構部の動作について説明する説明図である。
実施の形態２は、実施の形態１の第２ジョイントおよび第２アームとクランプ部に把持されたクラブの動作に相当するので詳細説明を割愛する。
【００３４】
図１７は、正しいクラブの姿勢と運動における三つの基本要素を満たす別の方法であるスイング動作治療機１の第１ジョイントを複合回転軸としたスイング動作治療機３の構成を説明する斜視図である。
本発明の実施の形態３のスイング動作治療機３において、第１ジョイントまでの台座からフレーム機構は、実施の形態１の構成に相当するので詳細は割愛する。
第１ジョイントＪＴ１は、第１−１回転軸１１と水平に直交する第１−２回転軸１２が複合されている。この第１ジョイントＪＴ１の第1−２回転軸１２の先端に、第１アームおよび第２ジョイントＪＴ２の第２複合回転軸２と第２アーム、クランプ部が接合され、第２−３回転軸２３と第２−４回転軸２４と第２−５回転軸２５が備えられている。
第２ジョイントＪＴ２からクランプ部の第２複合回転軸とベルトドライブ回転伝達機構による、クラブの姿勢と運動は、実施の形態１に相当するので、詳細は割愛する。
スイング動作治療機３は、第１複合回転軸によって第１アームＬＭ１は、２つの回転面を回動し、第２複合回転軸２によってクラブが無数の回転面を回動する。従って治療機３の二重剛体振り子によるクラブの姿勢と運動は、スイングプレーン上を必ずしもクラブヘッドは描円しない。そこでクラブヘッドがスイングプレーン上を描円するガイドとなる円形フレームを構成し、クラブシャフト先端部が円形フレームを摺動するための摺動アダプタを装着することで、クラブの正しい姿勢と運動における３つの基本要素を満たすことが可能となる。
【実施例１】
【００３５】
図１８を用いて、本発明のスイング動作治療１およびスイング動作治療機２を使用して、手首、腕、肩、体幹にかかわる複数の関節軸と諸筋肉の統合的かつ連動的に整合された動作のトレーニングを説明する。
図１８−１は、スイング動作治療機２のアイアン型クラブのグリップを、治療者が把持してスイング動作トレーニングを行っているイメージの斜視図である。
治療機２は、回転軸２２においてバックスイング２−ａｒ１Ｒ（ｔｂ）方向にクラブを回動させるとクラブシャフトは矢印２−ａｒ２Ｒ方向に回転し、フォロー２−ａｒ１Ｌ（ｆｌ）方向にクラブを回動させるとクラブシャフトは矢印２−ａｒ２Ｌ方向に回転し、フェースは矢印２−ａｒ２Ｌ方向に回転する。
治療者は、スイング動作治療機２を使用してバックスイング２−ａｒ１Ｒ（ｔｂ）とフォロースイング２−ａｒ１Ｌ（ｆｌ）を繰り返し行ことで、両腕の外旋と内旋および、手首関節における橈側変位と尺側変位に必要な筋力訓練と、脳内に内部モデルを、形成することができる。
図１８−２は、スイング動作治療機１のアイアン型クラブのグリップを治療者が把持して、スイング動作トレーニングを行っているイメージの正面図である。左側から人体のトップオブスイング姿勢、中央にインパクト姿勢及び右側にフォロースイング姿勢とスイング動作治療機１のそれぞれの姿勢を重ね合わせて図示している。
スイング動作治療機１を使用して、トップオブスイングの姿勢から、ダウンスイングを開始し、インパクト姿勢からフォロースイング姿勢を体感するトレーニング繰り返すことで、正しいスイング動作に必要な筋力訓練と、脳内に内部モデルを、形成することができる。
【００３６】
図１９を用いて、本発明のスイング動作治療機１およびスイング動作治療２を使用してトレーニングしたことで、正しいクラブの姿勢と運動がなされる正しいスイング動作に必要な筋力訓練と、脳内に内部モデルが形成された変化を説明する。
図１９−１に示す誤れるスイング動作では、見えない第１関節が一定位置に留まらず動いている。本発明の治療機１、２のトレーニング後に、図１９−２の見えない第１関節が一定位置に固定され秩序立った整合された二重剛体振り子によるクラブの正しい姿勢と運動を行える正しいスイング動作が実行出来るようになった。即ち図１９−３に示す通り、誤れる第１ジョイント回りの不規則な動作による誤れるヘッド軌道が、見えない第１が関節一定位置に固定され正しい第１ジョイントの位置に矯正され正しいヘッド軌道を描円するように治療される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のスイング動作治療機は、誤れる脳内モデルに支配されたゴルフプレイヤーや、身体の関節や諸筋肉を統合的かつ連動的に動作できない未熟者でも、正しく打球するスイング動作を短期的に習得させ上達を実感させるものである。
プロゴルファーや上級者においても、経年変化によって生じてきた誤差修正や、老化による筋力の衰えが生じた場合の運動矯正や筋力維持強化のトレーニングにも利用できる。
よって、屋外ゴルフ練習場やインドアゴルフスクールおよび各種運動トレーニングジム等に設置して利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
ＪＴ１  第１ジョイント
１      第１回転軸
ＬＭ１  第１アーム
ＪＴ２  第２ジョイント
２２    第２−２回転軸
２３    第２−３回転軸
２４    第２−４回転軸
ＬＭ２  第２アーム
ＣＰ１  クラブシャフトクランプ部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2019198544.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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