(57)【要約】【課題】  駆動モータの回転運動による負荷を直線運動の負荷に巧みに変換することができ、しかも、簡素な構造で省スペースに設置することができるモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構を提供すること。【解決手段】  駆動モータ１の回転トルクを負荷とするトレーニングマシンにおいて、四節リンク機構を構成するとともに、駆動アーム３の先端部32には、マシン使用者が握持または付勢可能な操作部材５を配設して、揺動アーム２には前記駆動モータ１を直接または間接的に連結して回転運動を伝達可能であって、この駆動モータ１の回転により揺動アーム２を揺動せしめることによりヒンジ連結された駆動アーム３を連動せしめ、前記駆動モータ１による所定角度範囲内の回転運動に伴って、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32における直線または曲線状の所定軌道に沿って前記操作部材５を往復できるように構成する。【選択図】  図１
2009247705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ１の回転トルクを負荷とするトレーニングマシンにおいて、
マシンフレーム６には、直棒状の揺動アーム２の基端部21がヒンジ連結され、かつ、この揺動アーム２の先端部22には棒状の駆動アーム３の基端部31がヒンジ連結されており、
前記マシンフレーム６における前記揺動アーム２の基端部21のヒンジ連結箇所近傍には、前記揺動アーム２よりも長い直棒状の支持アーム４の基端部41がヒンジ連結されており、かつ、当該支持アーム４の先端部42が前記駆動アーム３の中央部近傍にヒンジ連結されることによって、四節リンク機構が構成されているとともに、
前記駆動アーム３の先端部32には、マシン使用者が握持または付勢可能な操作部材５が配設されており、
前記揺動アーム２には前記駆動モータ１を直接または間接的に連結して回転運動を伝達可能であって、この駆動モータ１の回転により揺動アーム２を揺動せしめることによりヒンジ連結された駆動アーム３を連動せしめ、
前記駆動モータ１による所定角度範囲内の回転運動に伴って、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32における直線または曲線状の所定軌道に沿って前記操作部材５を往復できるように構成したことを特徴とするモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項２】
駆動モータ１にプーリ11が配設されており、このプーリ11に巻回されたベルト12に回転が伝達され、かつ、このベルト12から揺動アーム２に固定されたカム23に回転が伝達されることを特徴とする請求項１記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項３】
揺動アーム２に固定されたカム23が偏心形状に形成されており、このカム23の周縁に巻回されたベルト12の張力を変化させることによって、駆動モータ１の回転による負荷に比例する負荷を操作部材５の運動に与えるように補正したことを特徴とする請求項２記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項４】
駆動モータ１がＡＣサーボモータであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項５】
駆動モータ１の回転する角度範囲が制限されており、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32に配設された操作部材５の可動範囲が規制されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項６】
駆動モータ１のプーリ11にベルト12が止着されており、プーリ11の回転範囲が規制されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項７】
駆動モータ１のベルト12がガイドローラ13間に挟持されており、プーリ11とベルト12との止着部分におけるベルト12の折曲が防止されることを特徴とする請求項６記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【請求項８】
揺動アーム２および駆動アーム３および支持アーム４の少なくとも一つが伸縮自在に形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレーニングマシンの改良、更に詳しくは、駆動モータの回転運動による負荷を直線運動の負荷に巧みに変換することができ、しかも、簡素な構造で省スペースに設置することができるモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康維持に対する意識の高まりから、積極的に肉体トレーニングを行う者が増加しており、トレーニングマシンを使用することによって、筋肉等に負荷をかけることにより、筋力を増強したり、筋持久力を向上させたりすることができる。
【０００３】
従来、トレーニングマシンにおいては、ウエイトを用いて負荷を与えるものが主流であったが、最近では、モータを採用して、その回転トルクによる回転抵抗を利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、かかるトレーニングマシンは、負荷の動力源としての駆動モータが回転運動である一方、使用者の運動は直線あるいは円弧などの軌道に沿って往復させるものであるから、例えば、ロープやベルトをモータの回転軸に巻回する構成にすると、このベルトを架け渡すためのスペースが余分に必要となるし、また、ベルトに無用な負荷がかかって切断してしまうというおそれもあり、当該駆動モータによる動力を取り出して負荷として使用者に伝達させることは困難であった。
【特許文献１】特願２００７−１５４４８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来のモータトルク負荷式トレーニングマシンに上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、駆動モータの回転運動による負荷を直線運動の負荷に巧みに変換することができ、しかも、簡素な構造で省スペースに設置することができるモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【０００７】
即ち、本発明は、駆動モータ１の回転トルクを負荷とするトレーニングマシンにおいて、
マシンフレーム６には、直棒状の揺動アーム２の基端部21をヒンジ連結して、かつ、この揺動アーム２の先端部22には棒状の駆動アーム３の基端部31をヒンジ連結し、
前記マシンフレーム６における前記揺動アーム２の基端部21のヒンジ連結箇所近傍には、前記揺動アーム２よりも長い直棒状の支持アーム４の基端部41をヒンジ連結して、かつ、当該支持アーム４の先端部42を前記駆動アーム３の中央部近傍にヒンジ連結することによって、四節リンク機構を構成するとともに、
前記駆動アーム３の先端部32には、マシン使用者が握持または付勢可能な操作部材５を配設して、
前記揺動アーム２には前記駆動モータ１を直接または間接的に連結して回転運動を伝達可能であって、この駆動モータ１の回転により揺動アーム２を揺動せしめることによりヒンジ連結された駆動アーム３を連動せしめ、
前記駆動モータ１による所定角度範囲内の回転運動に伴って、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32における直線または曲線状の所定軌道に沿って前記操作部材５を往復できるように構成するという技術的手段を採用したことによって、モータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構を完成させた。
【０００８】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、駆動モータ１にプーリ11を配設して、このプーリ11に巻回されたベルト12に回転が伝達され、かつ、このベルト12から揺動アーム２に固定されたカム23に回転が伝達されるようにするという技術的手段を採用した。
【０００９】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、揺動アーム２に固定されたカム23を偏心形状に形成して、このカム23の周縁に巻回されたベルト12の張力を変化させることによって、駆動モータ１の回転による負荷に比例する負荷を操作部材５の運動に与えるように補正するという技術的手段を採用した。
【００１０】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、駆動モータ１をＡＣサーボモータにするという技術的手段を採用した。
【００１１】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、駆動モータ１の回転する角度範囲を制限して、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32に配設された操作部材５の可動範囲を規制するという技術的手段を採用した。
【００１２】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、駆動モータ１のプーリ11にベルト12を止着して、プーリ11の回転範囲を規制するという技術的手段を採用した。
【００１３】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、駆動モータ１のベルト12をガイドローラ13間に挟持して、プーリ11とベルト12との止着部分におけるベルト12の折曲を防止するという技術的手段を採用した。
【００１４】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、揺動アーム２および駆動アーム３および支持アーム４の少なくとも一つを伸縮自在に形成するという技術的手段を採用した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、駆動モータの回転トルクを負荷とするトレーニングマシンにおいて、マシンフレームには、直棒状の揺動アームの基端部をヒンジ連結して、かつ、この揺動アームの先端部には棒状の駆動アームの基端部をヒンジ連結し、前記マシンフレームにおける前記揺動アームの基端部のヒンジ連結箇所近傍には、前記揺動アームよりも長い直棒状の支持アームの基端部をヒンジ連結して、かつ、当該支持アームの先端部を前記駆動アームの中央部近傍にヒンジ連結することによって、四節リンク機構を構成するとともに、前記駆動アームの先端部には、マシン使用者が握持または付勢可能な操作部材を配設したことによって、
前記揺動アームには前記駆動モータを直接または間接的に連結して回転運動を伝達可能であって、この駆動モータの回転により揺動アームを揺動せしめることによりヒンジ連結された駆動アームを連動せしめ、前記駆動モータによる所定角度範囲内の回転運動に伴って、揺動アームの揺動範囲に対応して移動する駆動アームの先端部における直線または曲線状の所定軌道に沿って前記操作部材を往復せしめることができる。
【００１６】
したがって、本発明のモータトルク負荷式トレーニングマシンにおける負荷伝達機構を使用することにより、駆動モータの回転運動による負荷を直線運動の負荷に巧みに変換することができ、しかも、簡素な構造で省スペースに設置することができることから、トレーニングマシンにおける実用的利用価値は頗る高いものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００１８】
『第１実施形態』
本発明の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。本実施形態では、略鉛直方向に往復運動するトレーニングマシン（所謂「オーバーヘッドプレス」）において、本発明の負荷伝達機構を採用するものである。図中、符号１で指示するものは駆動モータであり、この駆動モータ１は、トルクモータであって、電流の大小を調節することにより負荷の強弱を設定することができ、また、電流方向の切替により回転方向も適宜調節することができる。本実施形態では、ＡＣサーボモータを採用することによって、より高精度な制御をすることができる。
【００１９】
また、符号２で指示するものは揺動アームであって、この揺動アーム２は鉄製の直棒部材であって、ヒンジ部分が基端部21と先端部22とにそれぞれ設けられている。
【００２０】
更にまた、符号３で指示するものは駆動アームであり、この駆動アーム３は前記揺動アーム２と同様の鉄製の棒部材であって、ヒンジ部分が基端部31と中間部近傍とにそれぞれ設けられており、かつ、先端部32には後述の操作部材５を配設可能である。
【００２１】
更にまた、符号４で指示するものは支持アームであり、この支持アーム４は前記揺動アーム２および駆動アーム３と同様の鉄製の直棒部材であって、前記揺動アーム２よりも長く作製されており、ヒンジ部分が基端部41と先端部42とにそれぞれ設けられている。
【００２２】
更にまた、符号５で指示するものは操作部材であり、この操作部材５はマシン使用者が握持できるグリップハンドルなどの棒状部材であっても良いし、または、マシン使用者が手や足などで押し付けて付勢可能なバーであっても良く、この場合、バーにクッション等の緩衝材を巻回することが望ましい。
【００２３】
また、符号６で指示するものはマシンフレームであり、このマシンフレーム６はトレーニングマシンの形態を構成する、例えばスチール等で作製した強固な枠体である。
【００２４】
しかして、本発明を構成するにあっては、駆動モータ１の回転トルクを負荷とするトレーニングマシンにおいて、まず、マシンフレーム６には、直棒状の揺動アーム２の基端部21をヒンジ連結して、かつ、この揺動アーム２の先端部22には棒状の駆動アーム３の基端部31をヒンジ連結する。このヒンジ連結箇所は、スベリ軸受等で枢結することにより、スムースに回転させることができる。
【００２５】
次いで、前記マシンフレーム６における前記揺動アーム２の基端部21のヒンジ連結箇所近傍には、前記揺動アーム２よりも長い直棒状の支持アーム４の基端部41がヒンジ連結されており、かつ、当該支持アーム４の先端部42が前記駆動アーム３の中央部近傍にヒンジ連結されることによって、四節リンク機構が構成される。
【００２６】
なお、この際、具体的な設計寸法としては、
（揺動アーム２の基端部21と支持アーム４の基端部41との長さ）＝２×（揺動アーム２の全長）
かつ、
（駆動アーム３の基端部31と支持アーム４の先端部42との長さ）＝（支持アーム４の全長）＝（駆動アーム３の先端部32と支持アーム４の先端部42との長さ）＝２．５×（揺動アーム２の全長）
の関係が成立するように組み立てることによって、駆動アーム３の先端部32（操作部材５）が直線軌道を得ることができる。
【００２７】
そして、前記駆動アーム３の先端部32には、マシン使用者が握持または付勢可能な操作部材５が配設されている。本実施形態では、金属アームを屈曲してハンドル状に作製して握持可能な部材であって、また、使用者の身体に干渉しないようにするために、駆動アーム３の先端側32を途中から外側に持ち出し成形して、其処にハンドル状の操作部材５を配設することができる。
【００２８】
然る後、前記揺動アーム２には前記駆動モータ１を直接または間接的に連結して回転運動を伝達可能であって、この駆動モータ１の回転により揺動アーム２を揺動せしめることによりヒンジ連結された駆動アーム３を連動せしめる。
【００２９】
本実施形態では、前記駆動モータ１の回転を間接的に伝達するものとして、駆動モータ１にプーリ11を配設して、このプーリ11に巻回されたベルト12に回転を伝達して、かつ、このベルト12から揺動アーム２に固定されたカム23に回転を伝達する。
【００３０】
また、本実施形態では、駆動モータ１の回転する角度範囲を制限して、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32に配設された操作部材５の可動範囲を規制するように構成することができる。
【００３１】
具体的には、駆動モータ１のプーリ11にベルト12を止着して、プーリ11の回転範囲を規制することができ、駆動アーム３の先端部32の軌道における直線部分のみを往復運動するようにすることができる。更にこの際、駆動モータ１のベルト12をガイドローラ13間に挟持することによって、ベルト12が最大に引っ張られる位置であっても、プーリ11とベルト12との止着部分において当該ベルト12の端部をプーリ11の外周縁に沿わせることができるので、ベルト12の端部が直角的に折曲されるのを防止することができ、破損を防いで耐久性をより向上させることができる。
【００３２】
こうすることにより、前記駆動モータ１による所定角度範囲内の回転運動に伴って、揺動アーム２の揺動範囲に対応して移動する駆動アーム３の先端部32における直線（または曲線）状の所定軌道に沿って前記操作部材５を往復できるのである。
【００３３】
なお、本実施形態では、揺動アーム２に固定したカム23を偏心形状に形成して、このカム23の周縁に巻回したベルト12の張力を変化させることによって、駆動モータ１の回転による負荷に比例する負荷を操作部材５の運動に与えるように補正することができる。
【００３４】
即ち、四節リンク機構の影響により、描かれる直線軌道の端部と中央部とでは、駆動モータ１の負荷が一定であっても操作部材５の負荷が一定にならないため、当該補正により、操作部材５がどの位置にあっても略一定の負荷を与えるようにすることができる。
【００３５】
『第２実施形態』
本発明の第２実施形態を図５から図７に基づいて説明する。本実施形態では、略水平方向に往復運動するトレーニングマシン（所謂「チェストプレスマシン」）において、本発明の負荷伝達機構を採用するものである。
【００３６】
具体的には、図５に示す位置をマシンの初期の位置とすると、図６に示す位置を経て図７に示す位置に向かって略水平方向の直線軌道を描くように操作部材５を進退動させることができる。
【００３７】
この際、操作部材５を前方に押し出すときに負荷をかけるようにしても良いし、手前に引くときに負荷をかけるようにすることもできる。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、省スペースでありながら、回転運動を確実に伝達することができる。
【００３８】
本発明は概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、揺動アーム２および駆動アーム３および支持アーム４の少なくとも一つが伸縮自在に形成することによって、マシン使用者の体格に合わせてサイズを変更することができる。
【００３９】
また、カム23の形状を設計変更したり、カム23の数量を増加させるとともに、駆動モータ１の負荷タイミングを調節することによって、操作部材５の位置や操作回数により負荷を変更するように制御することもできる。
【００４０】
更にまた、本発明品では、マシン使用者にアームの自重がかかってしまうおそれがあるため、図８および図９に示すように、当該アーム自重を相殺するために、例えば、支持アーム４の開放端部にカウンターウエイト７を設けることができ、安全性および使い勝手を向上させることができる。
【００４１】
更にまた、本発明にあっては、マシン使用者が駆動モータ１の回転トルクに抗する場合と、使用者のトレーニング動作に対して駆動モータ１の電磁制動力が負荷を与える場合を含むものであり、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態のトレーニングマシンを表わす全体側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のトレーニングマシンを表わす全体側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のトレーニングマシンを表わす全体側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態のトレーニングマシンを表わす全体正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のトレーニングマシンを表わす全体側面図である。
【図６】本発明の第２実施形態のトレーニングマシンを表わす全体側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態のトレーニングマシンを表わす全体側面図である。
【図８】本発明の実施形態のトレーニングマシンの変形例を表わす全体側面図である。
【図９】本発明の実施形態のトレーニングマシンの変形例を表わす全体側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    駆動モータ
11    プーリ
12    ベルト
13    ガイドローラ
２    揺動アーム
21    基端部
22    先端部
23    カム
３    駆動アーム
31    基端部
32    先端部
４    支持アーム
41    基端部
42    先端部
５    操作部材
６    マシンフレーム
７    カウンターウエイト
【図１】
2009247705.tif 000003
【図２】
2009247705.tif 000004
【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】
2009247705.tif 000010
【図９】
2009247705.tif 000011