(57)【要約】【課題】足踏み運動、又は、足踏み運動と腰捻り運動を同時に行なうことができる受動運動器において、使用者が自ら踏み板を踏み込むように促すことにより、運動効果を高めることのでき、また、踏み込みが速い場合に駆動部を保護することのできる受動運動器を提供する。【解決手段】左右一対の踏み板33,34を傾動可能に具えたユニット部30と、踏み板を交互に傾動させる駆動部80と、該駆動部の作動を制御する制御手段40と、を具えた受動運動器であって、制御手段に電気的に接続され、踏み板の踏み状態を検知する踏力検知手段42を具え、制御手段は、踏力検知手段により検知された踏力に基づいて、駆動部の作動速度を変化させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対の踏み板を傾動可能に具えたユニット部と、
踏み板を交互に傾動させる駆動部と、
該駆動部の作動を制御する制御手段と、
を具えた受動運動器であって、
制御手段に電気的に接続され、踏み板の踏み状態を検知する踏力検知手段を具え、
制御手段は、踏力検知手段により検知された踏力に基づいて、駆動部の作動速度を変化させるようにしたことを特徴とする受動運動器。
【請求項２】
制御手段は、踏力検知手段により検知された踏力が小さいと判断した場合には、駆動部の作動速度を遅くするよう制御する請求項１に記載の受動運動器。
【請求項３】
駆動部は、モータを具えており、踏力検知手段は、モータの電流を測定することにより踏力を検知し、制御手段は、モータへの電力供給量の制限値を変化させることにより、作動速度を変化させる請求項１又は請求項２に記載の受動運動器。
【請求項４】
制御手段は、モータへの電流供給量の実測値に応じて、モータのPWM DUTYによってモータの作動速度を変化させる周期を変えるようにした請求項３に記載の受動運動器。
【請求項５】
ユニット部は、床面に載置されるベース部に回動可能に配備され、
駆動部は、踏み板を傾動させると共にユニット部を回動させる請求項１乃至請求項４の何れかに記載の受動運動器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、足踏み運動、又は、足踏み運動と腰捻り運動を同時に行なうことのできる受動運動器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用者の足を左右一対の踏み板に載せ、踏み板をモータで交互に傾動させることにより、足踏み運動をすることができる受動運動器が知られている(例えば、特許文献１参照)。
特許文献１の受動運動器は、踏み板を駆動するモータの制御を、使用者が予め設定した回転速度により一定に維持するようにしている。
従って、使用者は、踏み板にただ足を載せておくだけで、自ら足を動かさなくても、踏み板の傾動に合わせて足踏み運動ができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５８０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
受動運動器による運動効果を高めるには、使用者がある程度、自ら足を動かして、踏み板を踏み込むようにすることが望まれる。踏み板にただ足をのせておくだけであると、踏み板を駆動するモータの負荷は増大してモータ電流が増大し、モータが加熱されて温度上昇し、好ましくない。
一方で、使用者の踏み板への踏み込みが、踏み板の傾動よりも速くなると、モータに逆起電力が生じて、モータが傷んでしまうことがある。
【０００５】
本発明の目的は、足踏み運動、又は、足踏み運動と腰捻り運動を同時に行なうことができる受動運動器において、使用者が自ら踏み板を踏み込むように促すことにより、運動効果を高めることのできると共に、駆動部(モータ)の温度上昇を防止して、モータを保護し、また、踏み込みが速い場合にも駆動部を保護することのできる受動運動器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の受動運動器は、
左右一対の踏み板を傾動可能に具えたユニット部と、
踏み板を交互に傾動させる駆動部と、
該駆動部の作動を制御する制御手段と、
を具えた受動運動器であって、
制御手段に電気的に接続され、踏み板の踏み状態を検知する踏力検知手段を具え、
制御手段は、踏力検知手段により検知された踏力に基づいて、駆動部の作動速度を変化させるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
例えば、使用者が自ら足を動かさずに、ただ踏み板に載っているだけのときには、踏み板を駆動するモータ電流が増加し、踏力検知手段により検知された踏力は小さいと判断される。この場合、駆動部(モータ)に供給される電流の制限値を下げて、モータの作動速度を遅くすることで、踏み板の傾動速度を遅くして、使用者自らが、踏力を大きくしなければならないと感じ、積極的に足を動かすこととなり、運動効果を高めることができる。同時に駆動部(モータ)の温度上昇を抑えて、モータを保護する。
逆に、使用者が自ら足を積極的に動かしているときには、踏力検知手段により検知される踏力は大きいと判断される。この場合、駆動部の作動速度が従前のままであると、逆起電力が発生して、駆動部を傷めることとなる。そこで、駆動部の作動速度を速くすることで、踏み板の傾動速度を速くして、使用者による踏力に応じて踏み板を動かすことにより、駆動部を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を、足踏み運動だけでなく、腰捻り運動も同時に行なうことのできる受動運動器(10)に適用した実施例について説明するが、本発明は、足踏み運動だけを行なうことのできる受動運動器にも勿論適用することができる。
【０００９】
図１に示すように、本発明の受動運動器(10)は、床面に載置されるベース部(20)と、該ベース部(20)の内部に配備された駆動部(80)(図２乃至図４参照)を介して、ベース部(20)に対して左右に所定角度ずつ回動可能となるように支持されたユニット部(30)と、ベース部(20)の前端に上向きに形成されたハンドル部(50)とを具える。
ここで、使用状態における使用者の目線の方向を前方(ハンドル部(50)のある方向)、逆側を後方とする。
【００１０】
ユニット部(30)は、後述する駆動部(80)に一体回動可能に支持された回動プレート(31)と、該回動プレート(31)の天面に貫通開設された左右一対の細長い形状の開口部(37)(37)から臨出した踏み板(33)(34)を具える。
踏み板(33)(34)は、駆動部(80)により左右互い違いに傾動するよう支持されている。踏み板(33)(34)の上面には、使用者が足を載せる面が形成されている。
【００１１】
また、ハンドル部(50)は、ベース部(20)の前端から上向きに突設されたハンドル台座(51)に、ハンドルポスト(60)が起立状態(図１参照)から後傾状態に傾動可能となるように支持されている。ハンドルポスト(60)の上端には、後述する操作表示部(90)を具える。また、ハンドルポスト(60)の上端近傍には、使用者が掴んだり肘を置くことのできるハンドル(70)が回動可能に支持されている。
【００１２】
以下、各構成について詳述する。
ベース部(20)は、前後に長い略楕円形状の樹脂ケースから構成されており、前端側にハンドル台座(51)が突設されている。また、ハンドル台座(51)の後方側には、ユニット部(30)が回動可能に支持されると共に、内部に駆動部(80)が配備されている。
駆動部(80)は、ベース部(20)に対して回動可能に支持されたユニットフレーム(81)上に形成されており、該ユニットフレーム(81)は、ユニット部(30)の回動プレート(31)で覆われており、回動プレート(31)と一体回転可能となっている。
【００１３】
駆動部(80)は、図２乃至図４に示すように、ベース部(20)とユニット部(30)の回動プレート(31)により形成された空間に配備される。
駆動部(80)は、ベース部(20)に回動可能に支持されたユニットフレーム(81)に１基のモータ(82)を載置し、該モータ(82)を、内部にウォームギア(83)を具える減速機構(84)を介してメインシャフト(85)に連繋して構成される。図２では、減速機構(84)の上側ギアケース(84a)のみ示しており、下側ギアケースは省いている。
メインシャフト(85)は、ユニットフレーム(81)の左右方向に延びており、減速機構(84)を挟んだ左右の位置に、偏心角が互いに１８０°ずれたプーリ(86)が取り付けられている。
【００１４】
ユニットフレーム(81)には、左右一対の支持台(81b)が立設され、メインシャフト(85)の両端は、支持台(81b)の後側に軸支されている。左右のプーリー(86)の外周には、軸受を介して外輪体(86a)が枢支されており、この外輪体(86a)の上部には、筒部(86b)が固定されている。符号(89)は左右一対ある揺動体で、前部(89a)と、前部(89a)とパイプ(89d)により結合された後部(89b)より構成され、前部(89a)は、揺動体(89)がユニットフレーム(81)に対して上下に揺動するように支軸(89c)にて軸支されている。支軸(89c)の一端は支持台(81b)の前側に支持され、他端は、モータ(82)との間に設けた軸受部(81c)に支持されている。揺動体(89)の前部(89a)と後部(89b)間には、前後方向に延びる揺動シャフト(89e)が取り付けられている。揺動シャフト(89e)の後方は、外輪体(86a)の上部の筒部(86b)内に出し入れ自在に挿入されている。左右の揺動体(89)上に、夫々左右の踏み板(33)(34)が取り付けられている。
【００１５】
揺動体前部(89a)のモータ(82)側の側面とベース部(20)間は、ツイスト用リンク(87)で連結されている。ツイスト用リンク(87)の両端は自在継手(88)(88)を介して夫々揺動体前部(89a)側面とベース部(20)に連結されている。
【００１６】
駆動部(80)のモータ(82)のオン、オフや、回転速度の制御は、駆動部(80)の近傍の適所に配置された制御手段(40)(図６参照)により行なわれる。
【００１７】
然して、モータ(82)を回転させると、メインシャフト(85)が回転し、左右のプーリ(86)が１８０°ずれた位相で偏心回転を行ない、この偏心回転が、外輪体(86a)、筒部(86b)、揺動シャフト(89e)を介して揺動体(89)に伝わり、揺動体(89)を支軸(89c)を中心に上下に揺動させる。この結果、左右の踏み板(33)(34)が互いに逆位相となるよう上下に傾動運動する。
この揺動体(89)の傾動運動により、揺動体(89)に接続されたツイスト用リンク(87)(87)がベース部(20)を押し引きすることで、ユニットフレーム(81)がベース部(20)に対して所定角度ずつ左右に回動する。これにより、ユニットフレーム(81)に取り付けられた回動プレート(31)が左右に回動する。
【００１８】
ハンドル部(50)は、ベース部(20)の前端から上向きに突設されたハンドル台座(51)を具え、該ハンドル台座(51)の上端は、左右にブラケット(52)(52)が形成されている。ブラケット(52)(52)間には、ハンドルポスト(60)が軸支されている。ハンドルポスト(60)は、ハンドル台座(51)に対して、図１に示すように、起立した状態から後傾して折り畳んだ状態まで傾動可能となっている。ハンドルポスト(60)は、ハンドル台座(51)にポスト固定ネジ(64)(図２参照)により固定可能とすることができる。
【００１９】
ハンドルポスト(60)の上端には、図１に示すように、ハンドル(70)が取り付けられている。ハンドル(70)は、ハンドルポスト(60)を左右に貫通するハンドル軸部(71)により、ハンドルポスト(60)に回動可能に支持される。ハンドル(70)は、使用状態において、図１に示すように、ハンドル軸部(71)がハンドルポスト(60)から左右に突出し、上向きに屈曲したアーム部(72)(72)を有し、該アーム部(72)(72)の先端は、内向きに屈曲して、グリップ部(73)を構成している。グリップ部(73)(73)どうしは所定の間隔を存して対向している。グリップ部(73)は、使用者が掴んだり、肘を置く部分となる。グリップ部(73)(73)間に間隙を設けたのは、使用時に使用者が操作表示部(90)を視認し易くするためである。ハンドル(70)は、ハンドルポスト(60)に対して、回動可能且つハンドル固定ネジ(75)により位置決め可能とすることができる。なお、図３において、ブラケット(52)の骨格を形成するブラケットフレームを符号(52)で示している。
【００２０】
操作表示部(90)は、ハンドルポスト(60)の上端に形成されている。操作表示部(90)には、図５に示すように、使用者が操作する種々のボタン(93)〜(98)や、受動運動器(10)の状態、運動時間、消費カロリー、運動強度(所謂ＭＥＴｓ(metabolic equivalents)：受動運動における使用者の代謝量が、安静時の代謝量に対して何倍に相当するかを換算して示す運動強度)、個人情報(性別、年齢、体重等)、脈拍等を表示する表示部(92)とを具える。使用者は、ボタン(93)(93a)(93b)(93c)(93d)(93e)を操作することで、受動運動器(10)を所望に作動させることができ、また、個人情報を設定するためにボタン(94)(95)を操作することで、個人情報を入力することができる。さらに、運動時間を設定する場合にはタイマーボタン(96)、予めメモリされた設定を読み出す場合にはボタン(97)、種々の累積時間等を表示するにはボタン(98)を操作すればよい。
【００２１】
図６は、本発明の受動運動器(10)のブロック図を示している。受動運動器(10)は、制御手段(40)により制御され、該制御手段(40)には、駆動部(80)のモータ(82)、操作表示部(90)、表示部(92)及び次に説明する踏力検出手段(42)が電気的に接続されている。
【００２２】
踏力検知手段(42)は、踏み板(33)(34)に作用する使用者の踏み込みによる踏力を検知する手段である。踏力検知手段(42)として、モータ(82)の電流を測定する手段を例示することができる。これは、踏み板(33)(34)への踏力は、モータ(82)への負荷と反比例関係にあるからである。即ち、踏力が小さいとモータ(82)の負荷は増大し、踏力が大きいとモータ(82)の負荷は減少する。従って、モータ(82)に加わる負荷に応じて変動する電流を測定することで、直接踏み板(33)(34)の踏力を測定することに代えて、踏み板(33)(34)の踏力を検知できる。なお、踏力検知手段(42)は、これに限定されず、例えば、踏み板(33)(34)に圧力センサ等のセンサを設けにより、直接踏み板(33)(34)の踏力を検知するようにしてもよい。
【００２３】
踏力検知手段(42)にて検知された踏み板(33)(34)に作用する使用者の踏力は、制御手段(40)に送信される。制御手段(40)は、踏力検知手段(42)により検知された踏み板(33)(34)の踏力に基づいて、モータ(82)へ供給する電流の制限値(これ以上流れないようにする電流値)を制御する。
【００２４】
例えば、使用者が自ら足を動かさずに、ただ踏み板に載っているだけのときには、制御手段(40)は、踏力検知手段(42)により検知される踏力は小さいと判断する。この場合、モータ(82)の負荷は増大して電流値が増加するので、制御手段(40)は、モータ(82)へ供給される電流制限値を下げて、モータ(82)の作動速度を遅くすることで、踏み板(33)(34)の傾動速度を遅くし、使用者自らが、踏力を大きくしなければならないと感じるよう促す。これにより、使用者は、積極的に足を動かして踏み板(33)(34)を踏み込むこととなり、運動効果を高めることができる。同時に駆動部(モータ)の温度上昇を抑えて、モータを保護する。
【００２５】
逆に、使用者が自ら足を積極的に動かしているときには、制御手段(40)は、踏力検知手段(42)により検知される踏力は大きいと判断する。この場合、制御手段(40)は、モータ(82)へ供給される電流制限値を上げて、モータ(82)の作動速度を速くする。これにより、踏み板(33)(34)の傾動速度が速くなり、使用者の踏み込み速さに応じた踏み板(33)(34)の傾動が実現される。
踏み板(33)(34)の傾動速度を使用者の踏み込みに合わせて速くすることで、モータ(82)に逆起電力が発生することを防止でき、モータ(82)を保護することができる。
【００２６】
上記構成の受動運動器(10)は、使用者が踏み板(33)(34)に足を載せ、操作表示部(90)のボタン(94)(95)を操作して個人の情報(性別、年齢、体重)を設定し、所望のコースをボタン(93b)(93c)(93e)等及びスタートボタン(93a)を操作することで選択すると、モータ(82)が設定された速度で回転し、ユニット部(30)の回動プレート(31)が左右に所定角度ずつ回動運動すると共に、踏み板(33)(34)が交互に上下に傾動する。これにより、使用者は、足踏み運動と腰の捻り運動を受けることができる。
【００２７】
このとき、踏力検知手段(42)にて検知された踏み板(33)(34)に作用する使用者の踏力に応じて、モータ(82)の回転速度が制御されるから、上記のとおり、使用者は、ただ踏み板(33)(34)に載っているだけになるようなことがなく、踏み板(33)(34)の踏み込みを促されて運動効率が高まると共に、モータ(82)を温度上昇から保護し、さらに、使用者の踏み込みが速い場合に逆起電力からモータを保護できる。
【００２８】
踏力検知手段(42)を用いた電流制限値による上記モータ(82)の回転速度の制御は、PWM DUTYによって行なうこともできる。
この場合、所定周期毎(例えば５秒毎)に踏力検知手段(42)により検知されたモータ(82)の電流値(実測値)と制限電流値を比較し、実測値の方が大きい場合(負荷が大きくなる)にDUTYを落として、モータ(82)の回転速度を遅くする。
しかしながら、モータ(82)の回転速度が、例えばDUTY３５％未満の速度まで落ちると、所定周期毎(５秒毎)の電流実測値と電流制限値の比較を続けた場合、モータ(82)が停止してしまうことがあるので、この場合、電流の実測値と制限電流値を比較する周期を変えて(例えば２０秒毎)、モータ(82)を低速で回転させた状態を維持し、その間に使用者が踏み込みを促進するのを待つようにすることができる。
【００２９】
なお、受動運動器(10)の作動コースとして、図５に示す操作表示部(90)に自動コースを選択するボタン(93e)を設け、当該ボタン(93e)が操作されたときに、予めプログラムされた自動コースを実行するようにすることができる。自動コースは、図示の実施例では、「スローウォーク」、「クイックウォーク」及び「ジョギング」の各コースに設定されており、これらは順に目標となる運動強度が高くなる、即ち、踏み板(33)(34)の傾動速度が速くなるように設定されている。
【００３０】
このとき、例えば、最も運動強度の高いコース(本実施例では「ジョギング」コース)が選択されたときに、そのコースに対応する運動強度を維持できるようにすることもできる。
具体的には、選択された自動コースに対し、予め目標となる運動強度を設定しておき、当該目標運動強度に対して、自動コース開始後、所定時間毎に、使用者の踏み板(33)(34)の踏力を踏力検知手段(42)により検知し、制御手段(40)にフィードバックすることで、検知された踏力に基づいて対応する運動強度を算出し、算出された運動強度と、目標運動強度を比較する。
制御手段(40)は、算出運動強度と目標運動強度との差が、所定の範囲内であれば、モータ(82)の回転速度をそのまま維持するように制御し、算出運動強度が、目標運動強度よりも所定値以上小さくなっている場合には、使用者に踏み込みを促すために、モータ(82)の回転速度を速くするよう制御する。逆に、算出運動強度が、目標運動強度よりも所定値以上大きくなっている場合には、運動の過多を防止するために、モータ(82)の回転速度を遅くするよう制御し、踏み板(33)(34)の傾動を緩やかにする。
これによって、使用者は、設定された目標運動強度による受動運動を受けることができる。
【００３１】
なお、踏力検知手段(42)による踏力の検知は、一定時間毎に行なって制御手段(40)にフィードバックするだけでなく、作動後の所定時間とその後で、間隔を変えるようにしてもよい。例えば、自動コース開始後、１分間は、１０秒毎に踏力の検知を行なって、１分経過後は、３０秒毎に踏力の検知を行なうようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、足踏み運動、又は、足踏み運動と腰捻り運動を同時に行なうことができる受動運動器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の受動運動器の使用状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の受動運動器の縦断面図である。
【図３】本発明の受動運動器の駆動部を示す斜視図である。
【図４】本発明の受動運動器の駆動部を示す平面図である。
【図５】操作表示部の説明図である。
【図６】制御手段のブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
(10)  受動運動器
(20)  ベース部
(30)  ユニット部
(31)  回動プレート
(33)  踏み板
(34)  踏み板
(40)  制御手段
(80)  駆動部
(82)  モータ
【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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