(57)【要約】【課題】操作を容易にし、省エネルギーを図った筋力トレーニング用牽引装置の提供。【解決手段】ワイヤ１０を往復運動させ筋力トレーニングを行うため運動負荷を与える装置である。ワイヤ１０を巻き取るドラム１２をフレームに取り付けられたボックス２ａに設ける。ドラム１２に減速機１８を結合し、入力側に大歯車１９を設ける。この大歯車１９に第１の小歯車２１を介して発電機２０を、第２の小歯車２３を介して電動モーター２２をそれぞれ噛み合わせる。ワイヤ１０のトレーニング動作で発電機２０を作動させ発電した電力を電動モーター２２の動力に利用する。トレーニング結果を制御装置１３に内蔵されたマイコン１６で制御し、表示装置１４に線形表示する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動伝達手段を往復運動させ筋力トレーニングを行うための運動負荷を与える装置であって、
ボックスに設けられ前記運動伝達手段を巻き取るドラムと、
このドラムに連結される大径伝達部材と、
この大径伝達部材に噛み合う第１の小径伝達部材を介して前記ボックスに設けられ筋力トレーニング動作で発電する発電機と、
前記大径伝達部材に噛み合う第２の小径伝達部材を結合し前記ボックスに設けられる電動モータと、
前記大径伝達部材の回転角を検出するため前記ボックスに設けられる検出手段と、
前記運動負荷を制御する制御装置と、
前記運動負荷内容を表示する表示手段と
からなる筋力トレーニング用牽引装置。
【請求項２】
請求項１記載の筋力トレーニング用牽引装置において、
前記第１の小径伝達部材と前記発電機との間にワンウェイクラッチを設け前記発電機を一方向にのみ回転させるようにして発電することを特徴とする筋力トレーニング用牽引装置。
【請求項３】
請求項１記載の筋力トレーニング用牽引装置において、
前記大径伝達部材は大歯車であり、前記小径伝達部材は小歯車であることを特徴とする筋力トレーニング用牽引装置。
【請求項４】
請求項１記載の筋力トレーニング用牽引装置において、
前記大径伝達部材に噛み合う前記第１の小径伝達部材と前記第２の小径伝達部材の形状が、ローラー形状による接触摩擦で動力を伝達する形状であることを特徴とする筋力トレーニング用牽引装置。
【請求項５】
請求項１記載の筋力トレーニング用牽引装置において、
前記発電機により発電される電力は、充電容量が空もしくは常に一定の容量の充電器に充電されることを特徴とする筋力トレーニング用牽引装置。
【請求項６】
請求項１記載の筋力トレーニング用牽引装置において、
前記制御装置は、牽引往復運動時の牽引開始から負荷がかかり始めまでの時間又はストローク長と、牽引負荷の強弱と、牽引負荷がかかっている時間又はストローク長と、牽引終了後の巻き取りスピードと、負荷がかかり始めから設定負荷になるまでの時間又はストローク長と、設定負荷終了から最低負荷値になるまでの時間又はストローク長が設定可能であり、記憶媒体に設定内容が記憶でき、なおかつ読み出しができる装置であることを特徴とする筋力トレーニング用牽引装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転慣性モーメントが小さい回転部を持ち、運動速度の速いスポーツ系の筋力トレーニング用牽引装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筋力トレーニング用牽引装置で使用者に運動負荷を与える装置は、機械的に構成され、例えば錘をワイヤで吊り上げるもの、あるいはバネ又はゴムなどの弾性体を利用する構成のものが一般的である。又、この機械的に運動負荷を与える手段に代えて直流モーターの回転抵抗を利用して行う装置が開示されている（例えば、特許文献１）。これらの筋力トレーニング装置は、いずれも筋力トレーニングを往復動作で行うタイプのものである。
【０００３】
【特許文献１】
実開平７−１３３５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の機械的筋力トレーニングの運動負荷装置は、回転負荷発生部に比較的大きな質量があり、スピードのある牽引時に大きな慣性モーメントが発生するためスピードのあるトレーニングができないという欠点を有している。そこで、本発明は、このような社会的、技術的背景に基づいてなされたもので、下記の目的を達成するものである。
本発明の目的は、回転負荷発生部の慣性モーメントが小さくなる構造とし、スピードのある筋力トレーニングを可能とする筋力トレーニング用牽引装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明１の筋力トレーニング用牽引装置は、運動伝達手段を往復運動させ筋力トレーニングを行うための運動負荷を与える装置であって、ボックスに設けられ前記運動伝達手段を巻き取るドラムと、このドラムに連結される大径伝達部材と、この大径伝達部材に噛み合う第１の小径伝達部材を介して前記ボックスに設けられ筋力トレーニング動作で発電する発電機と、前記大径伝達部材に噛み合う第２の小径伝達部材を結合し前記ボックスに設けられる電動モータと、前記大径伝達部材の回転角を検出するため前記ボックスに設けられる検出手段と、前記運動負荷を制御する制御装置と、前記運動負荷内容を表示する表示手段とからなっている。
【０００６】
本発明２の筋力トレーニング用牽引装置は、本発明１において、前記第１の小径伝達部材と前記発電機との間にワンウェイクラッチを設け前記発電機を一方向にのみ回転させるようにして発電することを特徴としている。
本発明３の筋力トレーニング用牽引装置は、本発明１において、前記大径伝達部材は大歯車であり、前記小径伝達部材は小歯車であることを特徴としている。伝達上の確実性がある。
【０００７】
本発明４の筋力トレーニング用牽引装置は、本発明１において、前記大径伝達部材に噛み合う前記第１の小径伝達部材と前記第２の小径伝達部材の形状が、ローラー形状による接触摩擦で動力を伝達する形状であることを特徴としている。
本発明５の筋力トレーニング用牽引装置は、本発明１において、前記発電機により発電される電力は、充電容量が空もしくは常に一定の容量の充電器に充電されることを特徴としている。
【０００８】
本発明６の筋力トレーニング用牽引装置は、本発明１において、前記制御装置は、牽引往復運動時の牽引開始から負荷がかかり始めまでの時間又はストローク長と、牽引負荷の強弱と、牽引負荷がかかっている時間又はストローク長と、牽引終了後の巻き取りスピードと、負荷がかかり始めから設定負荷になるまでの時間又はストローク長と、設定負荷終了から最低負荷値になるまでの時間又はストローク長が設定可能であり、記憶媒体に設定内容が記憶でき、なおかつ読み出しができる装置であることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図４に従い詳細に説明する。図１は、本発明の筋力トレーニング用牽引装置２を適用したトレーニング機１の外観図である。図２は、筋力トレーニング用牽引装置２の構成図である。図３は、筋力トレーニング用牽引装置２の各機器の制御系統を示すブロック図である。図４は、充電器部の詳細を示すブロック図である。図５は、表示装置１４の表示例を示した説明図である。図６は、他の実施の形態を示す筋力トレーニング用牽引装置の構成図である。図において、トレーニング機１はフレーム体３で構成され、椅子４が取り付けられている。
【００１０】
フレーム体３は、垂直方向に４本の支柱パイプ材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで支柱を構成し、床部に設置されるフレーム体３の端部は下部ブロック５が結合している。この下部ブロック５に水平方向に口形形状をなして４本の水平パイプ６ａ，６ｂが取り付けられている。又、４本の支柱パイプ材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上部は上部ブロック７で固定され、上部水平パイプ８で連結されている。この水平パイプ８には、滑車９が回転自在に設けられている。
【００１１】
この滑車９には運動伝達部材のワイヤ１０が巻き掛けられていて、ワイヤ１０の一端にはトレーニングで把持するための把持部材１１が取り付けられている。ワイヤ１０はロープであってもよいが、以下、運動伝達部材をワイヤ１０として説明する。トレーニングを行う使用者はこの把持部材１１を掴んでトレーニングを行う。ワイヤ１０の他端は後述する筋力トレーニング用牽引装置２のドラム１２に巻き掛けられている。この筋力トレーニング用牽引装置２は、フレーム体３にボックス２ａに内蔵された状態で取り付けられている。
【００１２】
一方、前方に位置する２本の支柱パイプ材３ａ，３ｂには、椅子４が取り付けられている。使用者はこの椅子４に座り、把持部材１１を把持してワイヤ１０を引いて筋力トレーニングを行う。この椅子４の側には、トレーニング機１と一体に制御装置１３と表示装置１４を有する制御ボックス１５が設置されている。この制御ボックス１５にはマイコン１６が組み込まれていて、トレーニング条件を設定したり、後述する発電力のコントロールを行ったりする。
【００１３】
このマイコン１６で牽引力が調整可能である。使用者のパワーに対応して運動負荷を調整する。初期段階は強めにし、トレーニングが進むに従って弱める。又その演算結果を表示装置１４で表示することができる。発電された電力量を計測してトレーニングの運動負荷を算出し、それを表示装置１４の画面に表示する。具体的な実測値等を線形グラフ化するので、見やすく直ぐ対応できる。発電機２０に回転負荷を発生させ、発電された電力を消費し発電機２０の回転負荷力の増減をマイコン１６で制御する。使用者は椅子４に座ったままの状態で、この制御ボックス１５の操作を行うことができる。
【００１４】
図２は筋力トレーニング用牽引装置２を模式的に示した平面図である。端部にワイヤ１０を巻き取るドラム１２が回転自在に設けられ、先端に把持部材１１を有し上部の滑車９を介して往復動作をするワイヤ１０を巻き取っている。又、ドラムにワイヤを整列して巻き取るためのワイヤ整列部材１７がボックス２ａに設けられている。このドラム１２には減速機１８が結合し、この減速機１８の軸端１８ａには大歯車１９が取り付けられている。
【００１５】
この大歯車１９に発電機２０に連結した第１の小歯車２１が噛み合っている。発電機２０は、使用者がトレーニングを行ったときのワイヤ１０の動作で発電するものである。この発電機２０は、直流モーターを発電機に変えたものである。第１の小歯車２１には、一方向のみの回転を伝達するワンウェイクラッチ２１ａが組み込まれていて、ワイヤが往復動作をしても発電機２０には一方向のみの回転だけを伝達するようにしている。
【００１６】
又、この大歯車１９には電動モーター２２に連結した第２の小歯車２３が噛み合っている。この電動モーター２２はワイヤ１０を往復動作で戻すときの動力用に使用される。発電機２０で発電された電力は、充電器２４に蓄電され、電動モーター２２を駆動する電力に使用される。電動モーター２２のみでトレーニングの運動負荷を与えると、熱エネルギーとなって発散され、無駄になる。
【００１７】
発電機２０を使用する場合は、電力を発生させ有効に利用できる利点がある。筋力トレーニング用牽引装置２の制御に関わる全ての負荷をこの発電機２０で賄うわけでなく、別途電源２５から電力が供給されるので、その電力の補充として機能する。本発明は、発電機２０の発電負荷を利用してトレーニング負荷を調整し、このとき発電される電力を蓄電して電動モーター２２の動力源として利用するものである。この結果、従来に比し消費するエネルギーは少なく、装置の構成は簡素化される。
【００１８】
ボックス２ａには、さらに回転角を検出するための検出器２６（ロータリーエンコーダー）が検出歯車２７を介して設けられている。この検出歯車２７は大歯車１９に噛み合っている。この検出器２６は、ドラム１２のワイヤ１０の巻き取り長さ、繰出し長さ、回転方向等を検出する。制御装置１３と表示装置１４は、この機構部分の装置と一体化された状態で設けられてもよいが、この場合、使用者は椅子から離れて操作を行うことになる。
【００１９】
前述の図１の場合は、トレーニング機１のサイドに切り離されて設けることで説明したが、この場合には、この制御ボックス１５を支えているパイプ材２８の中を配線したケーブルで機構部分と連結することになる。どちらの方法であってもよい。図のワイヤ１０の先端は把持部材１１が取り付けられた状態になっているが、前述のトレーニング機１の構成であれば、滑車９を介してワイヤ１０はドラム１２に巻き取られる構成になるが、この筋力トレーニング用牽引装置２を手元に置き滑車９を介さず直接往復動作を行うこともできる。例えば、この筋力トレーニング用牽引装置２を足下に設置し、片手又は両手で往復動作を繰り返し行う筋力トレーニングの構成も可能である。
【００２０】
図３は、この装置の制御系統を示すブロック図を示している。制御はマイコン１６により行い、前述の機構部分からの動作信号を受けて有機的に制御される。ドラム１２からは、検出器２６（ロータリーエンコーダ）によりカウンタ２９で回転数と回転方向を検出し、その信号をマイコン１６に送信する。発電機２０の発電力は前述のとおり充電器２４に蓄電される。
【００２１】
発電機２０は、誘導起電力の発生により回転負荷を発生するが、回路の開閉のパルスデューティー比を制御する事で回転負荷の値を調整する。そのための設定回路３０が設けられている。これにより、発電状態にあるときに抵抗を負荷する。発電状態でないときは、無負荷とし空回りの状態になるが、この場合はワイヤ１０が戻されるときであるので、回転させる必要はない。このためにワンウェイクラッチ２１ａを設けている。
【００２２】
電動モーター２２はワイヤ１０を戻すための駆動用に設けられているが、この電動モーター２２の電源に発電機２０によって蓄電された電力を使用する。電動モーター２２は、イナーシャの小さいものが使用される。マイコン１６への指示は、制御装置１３に付随する操作盤によって行われるが、その操作内容は、筋力トレーニングに関わる諸条件であり、サイクルモード、ワイヤ１０を引く強さ等である。
【００２３】
図４は、この装置の充電器部の詳細を示すブロック図である。充電器（コンデンサー）２４に充電する場合には、充電器２４内の電荷が少なければ電流は流れるが、充電器２４内に電荷が十分に満たされ充電器２４の両端の電圧が充電電圧（発電電圧）と同じであると電流は流れない。このため、本装置の発電機２０の回転抵抗を得る構造においては、発電機２０から電流を流す必要があるので充電器２４内の電荷を０又は低いレベルの電荷で一定にする。この方法として、図に示すように、電源２５に電荷を排出した後スイッチング３３でグランド３４と抵抗３２を介してコンデンサー３１を接地し電荷をグランド３４と同電位とする。
【００２４】
この内容及びトレーニングの結果内容が表示装置１４に表示される。図５は、その表示例である。表示画面１４ａに運動負荷の形態が線形表示１４ｂで画面に示される。縦方向は負荷の大きさを表し、横方向はストロークを示している。筋力、モード、強度、タイミング等の表示がなされる。このようにして使用者は自身で操作しながら最適な条件を設定しながらトレーニングを行う。
【００２５】
図５の場合の設定は次のようになっている。種々のスポーツの筋力トレーニングに対応するようになっていて、４ヶ所の設定としている。図に示されている線形表示１４ｂにおいて、▲１▼は、牽引開始後、ある時間又はあるストローク長後から、負荷がかかり始まるまでの時間を設定する表示である。▲２▼は、負荷の強さを設定する表示である。
【００２６】
▲３▼は、負荷のかかっている間の時間又はストローク長を設定する表示である。▲４▼は、牽引終了後の巻き取りスピードを設定する表示である。▲５▼は、▲１▼と▲３▼の間の時間又はストロークを設定する表示である。負荷は、その間徐々に設定負荷値まで増加する。▲６▼は、▲３▼から最低負荷状態までの時間又はストロークを設定する表示である。負荷は、その間徐々に最低負荷状態まで減少する。これらの設定操作は、表示装置１４の右手に設けられたキー１４ｃによって行う。又表示画面には、それぞれの設定メモリー表示がなされる。
【００２７】
この設定値をある数値・記号等と関連付けて記憶媒体に記録しておけば、次回使用時に関連付けられた数値・記号等を呼び出し、前回と同様の設定でトレーニングが可能となり、トレーニングの効率が上がる。又、複数の筋力トレーニング用牽引装置を管理するような場合には、表示装置１４からマイコン１６を介して他のパソコン、例えば集中管理するセンターのパソコン等にデータを送信することも可能である。
【００２８】
図６は他の実施の形態を示したものである。図２と同じ部品については、同じ記号を付して説明する。基本構造は前述の実施の形態と同じであるが、本実施の形態においては、巻き取り用モーター歯車と発電機用歯車を分け、ドラム１２の回転軸と一致する大歯車１９と一体になっている軸１９ａと連結軸３５にワンウェイクラッチ３６を設けている。大歯車１９には第２の小歯車２３が噛み合い、この第２の小歯車２３に電動モーター２２が結合している。
【００２９】
ワンウェイクラッチ３６を介して大歯車１９の回転は減速機１８に伝達し第２の大歯車３７を回転させる。この第２の大歯車３７には第１の小歯車２１を介して発電機２０が設けられている。このように、電動モーター２２と発電機２０に対しては、回転伝達経路を異なる方式にした。この結果、電動モーター２２の巻き取り抵抗は同じであっても、牽引トレーニング負荷を大きくできる構造となっている。
【００３０】
又、前述の実施の形態において、大径伝達部材及び小径伝達部材をそれぞれ大歯車及び小歯車として説明したが、この歯車に相当する形状は、ローラー形状による接触摩擦で動力を伝達する形状のものであってもよい。本発明は、本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の筋力トレーニング用牽引装置は、運動負荷を容易に調整でき操作能率を向上させることができる。又、本発明の筋力トレーニング用牽引装置は、容易な操作により使用者の体力に合う条件設定ができ、軽い負荷の繰り返し動作で、筋力の潜在能力を高めることができた。更に、エネルギー消費を少なく、エネルギーを無駄なく利用できる構成の筋力トレーニング用牽引装置となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用したトレーニング機の全体図である。
【図２】図２は、本発明の筋力トレーニング用牽引装置の構成を示す構成図である。
【図３】図３は、筋力トレーニング用牽引装置の制御系統を示すブロック図である。
【図４】図４は、筋力トレーニング用牽引装置の充電器部の詳細を示すブロック図である。
【図５】図５は、表示装置の画面表示例を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の筋力トレーニング用牽引装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１…トレーニング機
２…筋力トレーニング用牽引装置
３…フレーム体
９…滑車
１０…ワイヤ
１２…ドラム
１３…制御装置
１４…表示装置
１６…マイコン
１９…大歯車
２０…発電機
２２…電動モーター
２６…検出器
【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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