JP2000346863A - カウント表示装置用のカウンタ素子及びカウント表示装置付き運動具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カウント表示装置に簡単に組み込み接続で
き、運動具にも簡単に装着でき、しかも低価格で高精度
に衝撃回数を検出できるカウント表示装置用カウンタ素
子及びこのカウント表示装置付き運動具を提供する。 【解決手段】 片持ち支持され弾性を有する基板２１と
この基板に設けられ衝撃により歪むことで電圧を発生す
る薄膜状の圧電素子２０とからなる電圧発生手段１と、
この圧電素子２０の歪みにより発生する電圧を検出する
検出手段２と、検出された電圧をパルス信号に変換する
変換手段３を備えたカウンタ素子１００を市販の各種カ
ウンタに接続することにより小型、高精度、低廉なカウ
ント表示装置が達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運動具を用いたと
きに運動具が受ける衝撃や、あるいは歩行時に歩行によ
り生じる衝撃等を計数して表示するカウント表示装置に
係わるもので、詳しくは、カウント表示装置に用いられ
るカウンタ素子および、このカウンタ素子を用いた運動
具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、運動時の衝撃を計数する道具とし
て、打数などを計数する装置が提案されている。野球の
バット、テニスのラケットやゴルフのクラブ等の打撃用
の運動具は、ボールを何千回，何万回と打つものである
が、打撃の繰り返しにより、そのフレームやシャフトな
どが徐々に疲労して反発力が低下したり、思わぬときに
損傷等するという事故が発生することがある。このた
め、新しいバットやラケットなどと交換する時期を判断
するために、何回ボールを打ったか、つまりボールによ
る衝撃を何回受けたかを計数することが望まれる。ま
た、他に運動時の衝撃を計数する運動具としては、歩行
時に用いられるものとして歩数計などが知られ、運動量
の目安に用いられている。

【０００３】運動時の衝撃を検出するために圧力センサ
ーを用いたものとしては、特開昭６１ー５８５８号公報
には、バットの先端内部に遠心力で作用する重しを設
け、重しの遠心力でゴム袋を押圧することで圧力センサ
ーに作用させる構造が開示されている。また、実開平１
ー６５０５９号公報には、バットの先端内部にバットを
振った時に出力を出す遠心力センサーとボールの衝撃を
検出する衝撃センサーとを設ける構造が開示されてい
る。さらに、特開昭５９ー９０５７５号公報には、テニ
スラケットのグリップ部に、枢軸を介して回動する振り
子を設け、この振り子から延長するダンパーバネで圧電
素子を押圧する構造が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭６１
ー５８５８号公報や実開平１ー６５０５９号公報に開示
されているものでは、計数のための装置がバット内部の
大部分を占めるため、バットの重量や重心などが変わっ
てしまうばかりか、重りが遠心力で作用してスイング途
中での重心変化が起こり、バット本来の球技性能を損な
うおそれがある。また、重りなどを遠心力により作用さ
せて衝撃検出の主要構成部品としているために、運動具
を傾けただけで重りが移動したりなどして誤動作を避け
られないものである。また、特開昭５９ー９０５７５号
公報で開示されているものでは、圧電素子を作用させる
ために振り子とダンパーバネとを備える複雑な機構とな
っており、しかも、機械的なカウント伝達機構を用いて
いるために大掛かりな機構となっているために、これら
機構をテニスラケットのグリップ内部に装備することは
実際上は困難であった。

【０００５】さらに、叙述の各構造でも、圧電センサー
を直接に押圧する構造であるので、圧電セラミックある
いは圧電樹脂の薄膜素材の早期劣化を招来するものであ
る。同様に、特開平１ー２８７４１７号公報には、歩数
計の歩数を計測するために板状の加速度検出センサーを
片持ち支持する構造を開示するが、片持支持による繰り
返し振動により板状素材の早期劣化を招来するものであ
る。特に、固定端の近傍で応力集中するために、劣化損
傷が著しいものであり、いずれも実用化レベルには達し
ていないものであった。

【０００６】そこで、さらに検討すると、特開平６１ー
５８５８号、同５９ー９０５７５号及び特開平１ー２８
７４１７号公報には、叙述の圧電センサーの電圧を検出
しこれを演算してカウント表示するカウント表示回路が
備えられているので、圧電センサー回りの課題解決をす
れば、カウント表示回路に組付け可能となることが予測
される。

【０００７】本発明は、このような諸問題を考慮してな
されたもので、カウント表示装置に簡単に組み込み接続
でき、運動具にも簡単に装着でき、しかも低価格で高精
度に衝撃回数を検出できるようにしたカウント表示装置
用のカウンタ素子及びこのカウント表示装置を用いた運
動具を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明に係るカウント表示装置用のカウンタ素子及
びカウント表示装置付き運動具は、次のような手段を採
用する。

【０００９】即ち請求項１では、圧電素子の電圧を検出
しカウントして表示するカウント表示装置に接続可能に
構成されるものであって、片持ち支持され弾性を有する
基板とこの基板に設けられ衝撃により歪むことで電圧を
発生する薄膜状の圧電素子とからなる電圧発生手段と、
この圧電素子の歪みにより発生する電圧を検出する検出
手段と、検出された電圧をパルス信号に変換する変換手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】この手段では、衝撃を受けると弾性を有す
る片持ちの基板が変形するので、この変形量に対応する
と同時に変形タイミングに同期して薄膜状の圧電素子に
歪みが生じ、電圧発生手段に振動電圧が発生する。つづ
いてこの発生した電圧が入力された検出手段は電圧を検
出し、変換手段は振動電圧をパルス電圧に変換し出力す
る。上記電圧発生手段、検出手段および変換手段はこの
構成により、受けた衝撃を単一パルス信号で出力するカ
ウンタ素子としてユニット化できる。このカウンタ素子
は、従来汎用されているような各種のカウンタに簡単に
接続できる。すなわち、このカウンタ素子を、入力信号
を計数する演算手段（ＭＰＵ）とこの演算の結果を表示
する表示手段とを備えたカウンタに接続することによ
り，受けた衝撃の回数を計数し、表示するカウント表示
装置を容易に構成する。

【００１１】また、請求項２では、検出手段は圧電素子
の振動電圧を検出し、変換手段は振動電圧の最大電圧を
単一の正電圧パルスに変換して出力することを特徴とす
る。

【００１２】この手段では、検出手段に入力された振動
電圧が所定電圧以上である場合に検出し、変換手段にお
いては振動電圧の最大電圧を単一の正電圧パルスに変換
して出力する。これにより計数時に本来の目的とする衝
撃以外の衝撃を計数するような誤動作を防止するととも
に、一衝撃による振動の波形電圧が単一パルス化するこ
とで、同一の振動による２番目以降の波形を衝撃として
誤って計数することも防止する。さらに振動波形の負電
圧を除去しているので、演算手段におけるＭＰＵの故障
をも防止する。

【００１３】また、請求項３では、基板が弾性金属板で
あって、その一端を固定端として他端を自由端とし、圧
電素子は弾性金属板の固定端から離れた部位に配置され
ていることを特徴とする。

【００１４】この手段では、弾性金属板上に薄膜で形成
された圧電素子が、固定端近傍での局所的で大きな歪み
を回避しつつ、撓み量が自由端の振れ量として大きくす
ることで起電力を高める。また、衝撃が加えられた時の
薄膜状の圧電素子にかかる押圧が、片持ち支持の自由振
動で開放されるため、衝撃による圧電素子の破壊を防
ぐ。

【００１５】また、請求項４では、基板が板状のエラス
トマー部材であって、弾性金属板の圧電素子を設けた面
側にエラストマー部材が配置され、エラストマー部材及
び弾性金属板は一端を固定端として他端を自由端とし、
圧電素子はエラストマー部材及び弾性金属板の固定端か
ら離れた部位に配置されていることを特徴とする。

【００１６】この手段では、エラストマー部材は弾性金
属板とともに衝撃による応力が圧電素子に集中し、圧電
素子が破壊されることを防止する。さらに、エラストマ
ー部材及び弾性金属板が固定端に固定され、片持ち支持
により自由振動することで、衝撃による起電力を高め
る。

【００１７】また、請求項５では、圧電素子と弾性金属
板は板状のエラストマー部材に被覆され、エラストマー
部材の一端が固定端に固定されるとともに、弾性金属板
の一端はエラストマー部材を介して固定端に固定されて
いることを特徴とする。

【００１８】この手段では、圧電素子と弾性金属板とエ
ラストマー部材とから構成される電圧発生手段がユニッ
ト化でき、さらに片持ち支持により自由振動すること
で、衝撃による起電力を高める。

【００１９】また、請求項６では、エラストマー部材は
シリコーンゲル、アクリルゲル、ウレタンゲルのいずれ
かで、針入度が２０〜１６０であることを特徴とする。

【００２０】この手段では、衝撃による圧電素子への押
圧の集中を防ぎ、かつ圧電素子の起電力が十分に得られ
るだけの自由振動を行うエラストマー部材を提供する。

【００２１】また、請求項７では、基板は一端を枠状の
ハウジングに保持されて固定端とされ、枠状の内部空間
に自由端が配置されていることを特徴とする。

【００２２】この手段では、ハウジングの枠内に圧電素
子が収納されるので、ハウジングが一単位としてユニッ
ト化される。

【００２３】また、請求項８では、検出手段が検出する
振動電圧を蓄電する蓄電手段を備えていることを特徴と
する。

【００２４】この手段では、電圧を蓄電することで、電
池などを用いたときの電池寿命が伸ばされる。

【００２５】また、請求項９では、請求項１〜８のいず
れかに記載のカウント表示装置用のカウンタ素子が、球
体を打撃あるいは補球するなどの球技用の運動具に装着
されていることを特徴とする。

【００２６】この手段では、本発明のカウンタ素子を接
続して構成するカウント表示装置が小型かつ軽量に構成
されるため、球技用運動具の内部あるいは外部に装着さ
れても球技用運動具の本来の機能を損なうことなく、球
体を打撃あるいは捕球する際に発生する衝撃に係わる表
示機構を付加する。

【００２７】また、請求項１０では、請求項１〜８のい
ずれかに記載のカウント表示装置用のカウンタ素子が、
球技用のラケットのグリップ部分に装着されていること
を特徴とする。

【００２８】この手段では、本発明のカウンタ素子を接
続して構成するカウント表示装置が、小型かつ軽量に構
成されているため、球技用ラケットのグリップの軸中に
装着されても、ラケット本来の機能を損なうことなく、
球体を打撃する際に発生する衝撃を計数し表示する。

【００２９】また、請求項１１では、請求項１〜８のい
ずれかに記載のカウント表示装置用のカウンタ素子が、
運動靴あるいは歩数計などの歩行用の道具に装着されて
いることを特徴とする。

【００３０】この手段では、本発明のカウンタ素子を接
続して構成するカウント表示装置が、小型かつ軽量に構
成されているため、歩行用の道具である運動靴の内部に
用いられても運動靴本来の機能を損なうことなく歩行数
に係わる計数及び表示を行う。また、歩数計に用いて
も、小型、軽量で高精度の歩数計を提供する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基本的形態を図に
基づいて説明する。図１はカウンタ素子及びカウント表
示装置の説明図、図２は圧電素子から出力される電圧を
計測したグラフ、図３はカウンタ素子から出力される電
圧のモデル図、図４はカウンタ素子の回路図である。

【００３２】カウンタ素子１００は基本形態として、圧
電素子２０を含む電圧発生手段１と検出手段２と変換手
段３により構成される。このカウンタ素子１００の出力
はコネクタ１０を介して演算手段４および表示手段５か
らなる外部部品３００に接続可能とされ、全体としてカ
ウント表示装置２００を構成する。

【００３３】カウンタ素子１００の中の電圧発生手段１
は、受けた衝撃により容易に歪みを発生すべく圧電素子
２０が所望面積を有する薄膜状に構成されており、この
薄膜状の圧電素子２０が弾性を有する平板状の基板２１
に積層され、衝撃に同期すべく基板２１の一端がスペー
サ２２に固定されて固定端２３とされると同時に基板２
１の他端が自由端２４に構成される。この圧電素子２０
の表面と裏面とに生じる電圧は、圧電素子２０と基板２
１にハンダ付けなどで接続された導電線３１、３２によ
り検出手段２および変換手段３（以下、２、３を合わせ
てインターフェース回路と記す）に入力され、電圧の検
出と変換がなされる。導電線３１、３２は、接続端子３
３などによりスペーサ２２の所望部位に固定されてい
る。

【００３４】上記構成のカウンタ素子１００に衝撃ない
し振動などの力が加わった時の圧電素子の生ずる電圧の
波形を図２に示す。衝撃の瞬間に圧電素子２０を含む基
板２１に大きな歪みが生じ、基板２１は固定端２３を支
点とし自由端２４が自由振動するため、電圧波形は衝撃
時に最大電圧が発生した後、振動しながら減衰してい
く。この振動の波形が導電線３１と３２を通じてインタ
ーフェース回路２、３に入力されると、電圧が所定電圧
以上となったことを検出し、図３のモデル図に示すよう
な単一パルスの正電圧信号に変換して出力する。なお、
図２は、基本的形態（図１に示す）における圧電素子２
０の発生する電圧を実測したグラフであり、厚さ０．４
ｍｍ，縦２５ｍｍ×横２０ｍｍの弾性金属板２１と、固
定端２３から離れた部位に厚さ０．１ｍｍ，面積２００
平方ｍｍの圧電素子２０の薄膜を接着したものとを用
い、重り２５を１ｇとしたユニットに対して、高さ５ｃ
ｍからテニスボールをスペーサ２２に落下させたときの
衝撃で計測したものである。最大電圧５Ｖを発生し、そ
の後自由端２４が減衰しながら電圧を発生し、約２秒程
度の時間中継続して電圧を発生している。

【００３５】叙述のカウンタ素子１００から出力された
電圧はコネクタ１０を介して、外部部品３００のＭＰＵ
などからなる演算手段４に接続可能となり、ＭＰＵ４は
衝撃に係わる演算として衝撃の数などを計数する。この
計数の結果は後続の表示手段５の表示パネルにより表示
される。従って、演算手段および表示手段としては、入
力されたパルス信号を計数し表示する機能を有していれ
ば特に限定されるものではく、例えば、従来の歩数計な
どのカウンタを用いることが可能となる。

【００３６】図４に示すように、インタフェース回路
２、３は２つのトランジスタ３４，３５を備えて構成で
きる。一方のトランジスタ３４は、ベース３４１には衝
撃力調整用のベース抵抗３６を介して圧電素子２０の表
面から導電線３１に接続され、エミッタ３４２がアース
に接続されている。圧電素子２０の裏面であるステンレ
ス板２１には導電線３２を介してアースが接続されてい
る。また、トランジスタ３４は、コレクタ３４３が他方
のトランジスタ３５のベース３５１との間に抵抗３７を
介挿して接続され、トランジスタ３５のエミッタ３５２
が電源電圧１．５Ｖ（ボタン電池）に接続され、コレク
タ３５３がＭＰＵ４の入力端子４１に接続される。ま
た、ＭＰＵ４のリセット端子４２はリセットスイッチ４
３を介して電源電圧１．５Ｖに接続されている。

【００３７】衝撃が加えられた時、基板２１に力が伝わ
って撓み、圧電素子２０が歪む。この歪により発生した
電圧が抵抗３６を介してトランジスタ３４のベース３４
１に印加され、トランジスタ３４が導通すると、トラン
ジスタ３５が導通し、パルス電圧がコネクタ１０を介し
てＭＰＵ４に印加される。この時所定電圧以下の衝撃は
カットされる。

【００３８】衝撃がない状態の時、圧電素子２０が無歪
状態となっており、トランジスタ３４がオフとなってい
るため、トランジスタ３５もオフであり、ＭＰＵ４には
電圧は印加されない。つまり、衝撃が加わる毎に、パル
ス電圧の信号がＭＰＵ４に入力される。ＭＰＵ４はこの
パルス数を計数し、計数結果を表示パネル５に表示す
る。

【００３９】前述したように、電圧検出手段であるイン
タフェース回路２、３としては、図２に示す電圧波形
（基板２１の自由振動に起因する）の１つ１つに対応し
てトランジスタ３４がオンオフを繰り返すことがないよ
うな特性や時定数を持つ回路素子で構成されるが、自由
振動に基づく微小な電気パルスがトランジスタ３５のコ
レクタ３５３からＭＰＵ４に入力してしまうのであれ
ば、ＭＰＵ４とトランジスタ３５のコレクタ３５３との
間にチャタリング防止回路８を挿入する。これにより、
精度良く、一回の衝撃に対し１つの電気パルスがＭＰＵ
４に入力することになる。

【００４０】衝撃には様々な大きさの衝撃がある。例え
ば球技用の運動具に用いた場合など、球を打ったときの
衝撃だけを計数し、単なる素振りだけの衝撃は計数した
くないこともある。この場合は、抵抗３６の値を調整し
て、所定の電圧以上の電圧が圧電素子２０に発生したと
きだけトランジスタ３４が導通するようにすればよい。
抵抗３６を調整可能な抵抗とし、調整手段を外部に設け
ておけば、素振りだけの衝撃でも計数可能とすることが
でき、素振り回数も計数することができる。

【００４１】本発明の実施の形態（１）に用いられる圧
電素子２０としては、圧電性セラミックスや圧電性合成
樹脂の素材からなるものが選択される。圧電性セラミッ
クスとしては、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸
鉛などが挙げられる。圧電性セラミックスとしては、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン系共重合
体、シアン化ビニリデンなどが挙げられる。これら圧電
素子２は、衝撃や振動による歪みによって容易に電圧を
発生させる薄膜状のものがよいが、繰り返し曲げ応力や
耐衝撃性のある厚みが必要である。圧電素子２０の厚み
としては、約３０〜５００μｍの範囲が好ましい。圧電
素子２０は図示するような円形の他に、短冊状やその他
の平面板状に形成される。

【００４２】図示するように、圧電素子２０は、短冊状
の基板２１の上に例えば円形状に形成し、好ましくは、
固定端２３からの離れた部位から自由端２４へと添設さ
れる。固定端２３からの離れた部位は局所的な撓み量の
大きな固定端２３の近傍を除く概念であって、自由振動
を大きく設定できる部位である。この圧電素子２０は、
基板２１に対して密着させて基板２１と同期振動させる
ことが必要で、僅かに離間することで相互に制振しない
ように一体化される。密着の手段としては、接着、溶
射、塗布などが採用される。

【００４３】また、実施の形態（１）では、基板２１と
しては、弾性を有して衝撃振動で撓む薄い導電性を有す
る金属板を用いている。この金属板としては、片持支持
により自由端２４が繰り返し振動で疲労しない厚みと素
材とが選択され、例えば、ステンレス板、銅板、４２ア
ロイ、リン青銅等が用いられる。この金属板は、図示す
るごとく正方形や短冊板状あるいはその他の平板形状に
形成される。なお、基板２１の自由端２４には重り２５
が付加されることが好ましい。重り２５としては、例え
ば基板２１の幅方向にわたって同一形状で延長されて自
由端２４に配置される。

【００４４】図５〜図９は本発明のカウンタ素子を用い
たカウント表示装置の実施の形態（２）を示すもので、
基本的形態を発展させたものである。図５は実施の形態
（２）に係るカウンタ素子の説明図、図６は図５のＡ−
Ａ線断面図、図７は実施の形態（２）に係るカウント表
示装置の外観図、図８は図７のＢ−Ｂ線断面図、図９は
図７のＣ−Ｃ線断面図である。

【００４５】図５に示す実施の形態（２）のカウンタ素
子は、実施の形態（１）と同様に、電圧発生手段１とイ
ンターフェース回路２、３から構成され、コネクタ１０
を介して外部に接続可能で、パルス信号が出力される。
実施の形態（２）の電圧発生手段では、基板としてエラ
ストマー部材２６が用いられ、このエラストマー部材２
６に圧電素子２０と弾性金属板２１とが配置され、エラ
ストマー部材２６の一端がスペーサ２２に固定されてい
る。このスペーサ２２としては、基板と同じくエラスト
マー部材を用いることができ、この場合には、エラスト
マー部材２６と一体形成することができる。エラストマ
ー部材２６の他端は自由端２４として、衝撃を受けたと
きに固定端２３を支点として自由振動を行う。エラスト
マー部材２６は、衝撃ないし振動が加わったときに大き
な歪みが発生して最大電圧を発生するが、ゲル素材の振
動吸収性能によって直ちに振動減衰する特性を示し、減
衰過程が短縮される。この減衰短縮に伴って、圧電素子
２０の損傷が防止されることともなる。

【００４６】圧電素子２０と弾性金属板２１は、図６
（ａ）〜（ｄ）の断面図に示すようにエラストマー部材
２６に封止されている。圧電素子２０が設けられた弾性
金属板２１は図６（ａ）に示すように、圧電素子２０が
固定端２３から離間するように弾性金属板２１部分のみ
をスペーサ２２に固定した後、圧電素子２０が設けられ
た面側にエラストマー部材２６が配置されるように形成
される。これにより、固定端２３の近傍での応力集中を
回避すると同時に自由端２４の位置にて大きな振幅が得
られ、パルスの発生が明瞭となる。また、図６（ｂ）に
示すように、圧電素子２０を設けた弾性金属板２１をエ
ラストマー部材２６で被覆した後、スペーサ２２に固定
しても、図６（ａ）と同様の効果が得られる。また、必
要に応じて図６（ｃ）に示すようにエラストマー部材２
６の自由端側に重り２５を設けたり、あるいは図６
（ｄ）に示すようにエラストマー部材２６の自由端２４
側を延長することが実施可能である。この場合には、応
力集中を回避するうえに、重り２５や延長された自由端
２４により、一層大きな振幅が得られる。

【００４７】また、エラストマー部材２６の材料として
は、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）社製の商
品名ＣＦ５０５７、ＣＦ５０５６、ＣＦ５０５８等のシ
リコーンゲルや、アクリルゲル、ウレタンゲル等のエラ
ストマーを適宜用いることができ、図６（ａ）〜（ｄ）
では針入度２０〜１６０の範囲の硬度が選択される。

【００４８】図７〜図９は、実施の形態（２）のカウン
タ素子を用いて球技用ラケットに装着されるカウント表
示装置の例である。ラケットカウンタ装置２０１は全体
としてラケットのグリップ７５を延長した如き外形状を
呈し、一方には装着可能な嵌合口７７を有し、他方には
外部から肉視可能に表示手段５を表出して概略構成され
る。上記嵌合口７７にはグリップ７５の端部を嵌合した
際に被せられるホールド片７８が備えられ、グリップ７
５の空洞７６にカウンタ素子１００を挿通した状態でグ
リップエンドに被せられ、接着等で一体化される。ま
た、ラケットカウンタ装置２０１は、内部にスペーサ７
９の構成部分が位置し、この構成部分にインターフェー
ス回路２、３のほかに演算回路４及び図示されていない
電源（電池）が収納される。なお、表示手段５として
は、少なくとも液晶表示部分８０とカウント操作用のリ
セットボタン８１とが備えられている。この実施の形態
（２）においては、エラストマー部材２６は図示しない
フレーム部分に衝撃が加えられると、空洞７６の中で自
由振動を行い、衝撃を検知してカウント表示する。

【００４９】図１０〜図１３は本発明のカウンタ素子を
用いて球技用ラケットに装着されるカウント表示装置の
実施の形態（３）を示すものである。

【００５０】カウント表示装置２００は、平面視略々枠
状を呈するハウジング６を備え、このハウジング６の枠
状部６１の内部空間６２に基板２１が振動可能に収納さ
れる。基板２１は、一端を固定端２３としてハウジング
６の基部６３に固定され、固定端２３から伸ばさた他端
が自由端２４として内部空間６２に配置されている。す
なわち、ハウジング６は、上枠６４と下枠６５との固定
端２３の挟み込みによって所望厚みＴに形成することが
でき、自由端２４は厚みＴに応じて振幅が決定される。
なお、内部空間６２は、図示しないがカバーで開口部分
が覆われることが望ましい。また、圧電素子２０及び基
板２１は実施の形態（２）と同様にエラストマー部材に
配置されても良い。

【００５１】実施の形態（３）は、ハウジング６により
カウント表示装置２００を一単位として取り扱うことが
できるので、被取付物への取付けないし装着をユニット
化することが可能となる。実施の形態（３）のカウント
表示装置はカード状にユニット化されているため、グリ
ップ部に差し込むだけで装着できるので、グリップ本来
の機能を損うことなく取付けることができる。

【００５２】図１４は実施の形態（４）として、カウン
ト表示装置２００をテニスラケット７のフレーム７１の
略々三角形状の空間を利用して固定したものである。こ
の場合には、カウント表示装置２００から二方ないしは
三方へと掛止具として鉤状のフック７２〜７４を延長
し、フック７２〜７４を各フレーム７１に引掛けること
で容易に取付けされる。カウント表示装置２００はラケ
ット７のフェース面と平行に配置され、ボールを打った
ときの衝撃を直接に感知できるように設けられている。
なお、装着部位以外は開放空間となって、ラケット７の
スイングを阻害しないようにする。

【００５３】上述の実施形態では、ＭＰＵやトランジス
タの電源電圧としてボタン電池を用いているが、圧電素
子２０の発電電力を利用してこの電池の寿命を延ばすこ
とができる。そのためには、図４に示すようにインタフ
ェース回路３に充電回路９を並列に設けることができ
る。

【００５４】この充電回路９は、圧電素子２０の発生電
圧を整流するダイオード群９１〜９３と、整流された電
圧で充電される電解コンデンサ９４とを備え、電解コン
デンサ９４のプラス端子が電源線に接続されている。整
流用のダイオード９１〜９３は、電解コンデンサ９４か
らの電流がインタフェース回路３側に流れないように接
続されている。この充電回路９のコンデンサ９４の充電
電圧を電源線を介してＭＰＵ４やトランジスタ３５に供
給することで、ボタン電池の寿命を延ばすことが可能と
なる。

【００５５】また、上述の実施の形態では、インターフ
ェース回路２、３をトランジスタ等の組み合わせで示し
たが、これらをＩＣチップ化して、さらに小型化を図っ
てもよい。

【００５６】また、上述した実施の形態では、衝撃回数
のカウント数を液晶表示するが、交換時期さえ分かれば
いい場合には、カウント数を表示する必要はなく、カウ
ント数が所定数に達したときライトを点滅させたり、警
告音を発したり、振動を発生させることで、運動具の使
用者に知らせる構成とすることも可能である。

【００５７】また、上述の実施の形態では、カウント表
示装置の構成がユニット化されているため、運動具への
着脱が可能であり、古くなった運動具を廃棄する場合
や、カウント表示装置が故障した場合などには、カウン
ト表示装置のみを交換することでコストが低減できる。

【００５８】また、実施の形態としてラケットに取付け
た場合を図示説明したが、これに限定する趣旨ではな
く、ゴルフクラブやバットなどの球体を打撃したり、野
球クローブなどの球体を補給するごとく各種運動具に用
いられることは明らかである。

【００５９】さらに、歩行に用いる道具として、運動靴
の内部に取付けて歩数をカウント表示したり、あるいは
歩数計として身体に取付けたりすることも可能である。

【００６０】

【実施例】次に本発明を実施例と比較例を用いて説明す
る。 （実施例１）市販の歩数計（オムロンＨＪ−００３）を
用いて、ＭＰＵ及び液晶表示装置、電源回路を利用し本
発明のカウント表示装置用カウンタ素子を形成した。ま
ず、歩数計の振り子式スイッチをＭＰＵ入力端子から外
し、その部分に、図４に示すインターフェース回路（検
出手段及び変換手段）を設けて、電圧発生手段を接続
し、カウント表示装置を得た。なお、トランジスタ３４
には２ＳＣ２７２８、トランジスタ３５には２ＳＡ１１
７５、抵抗３６には１ｋΩ、抵抗３７には４７０Ωを使
用し、この電圧発生手段としては、図２に示した圧電素
子及び弾性金属板を、縦横４０×２５ｍｍ厚さ２ｍｍの
エラストマー部材（東レ・ダウコーニング・シリコーン
社製ＴＯＵＧＨ−６）で被覆したものを用いた。これら
カウント表示装置を、実施の形態（２）にあげた図７、
８、９に示す構成とし、テニスラケットのグリップエン
ドに装着し、各１００球ずつ、３回の試打を行った結
果、本発明のカウンタ素子を用いたカウント表示装置は
３回とも１００回の打数をカウントした。

【００６１】（比較例１）また、比較として、インター
フェース回路を設けずに、ＭＰＵ入力端子に直接電圧発
生手段を接続し、カウント表示装置を得たが、インター
フェース回路を設けないカウント表示装置は、１回の衝
撃で複数回カウントする場合があり結果１２９回、１４
１回、１３３回となり正確な打数を示さなかった。

【００６２】（比較例２）また、振り子式カウント表示
装置の比較例として市販の歩数計（ＨＪ−００３）を用
意し、そのままグリップエンドキャップに固定して試打
することとした。市販の歩数計によるカウント表示装置
では、衝撃で複数回カウントしたり素振りやラケットの
振り下ろしだけで振り子スイッチが振れカウントしてし
まい２１８回、２５４回、１９６回であった。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、基板の弾性変形に対応
して圧電素子に歪みを発生させる電圧発生手段と、振動
電圧を検出する検出手段と振動電圧をパルス信号に変換
する変換手段とから構成されるカウンタ素子を用い、こ
のカウンタ素子をコネクタで容易に他の部品と接続でき
る構造を採用したので、従来市販されている各種カウン
タ、すなわちパルス信号を演算し計数する演算手段とそ
の結果を表示する表示手段とに接続することでカウント
表示装置を構成することができ、カウント表示装置の小
型化、軽量化、低廉価、故障率の低減を図ることができ
る。また、このカウント表示装置は球技用運動具あるい
は、歩行用の道具に取り付けると、小型、軽量であるた
めに運動具本来の機能を損なうことなく精度の高い衝撃
回数の計数や表示が可能となり、運動具の交換時期や運
動量の目安として活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的形態に係るカウンタ素子および
カウント表示装置の原理説明図である。

【図２】本発明の実施の形態（１）に係る圧電素子から
出力される電圧の波形グラフである。

【図３】本発明の実施の形態（１）に係る検出手段から
出力される電圧のグラフ (モデル図）である。

【図４】本発明の実施の形態（１）に係るカウンタ素子
の回路図である。

【図５】本発明の実施の形態（２）に係るカウンタ素子
の原理説明図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）図５のＡ−Ａ線断面図である。

【図７】本発明の実施の形態（２）に係るカウント表示
装置の外観図である。

【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図である。

【図９】図７のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態（３）に係るカウント表
示装置の外観図である。

【図１１】本発明の実施の形態（３）に係るカウント表
示装置の平面図である。

【図１２】図１１のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態（３）に係るカウント表
示装置をラケットのグリップに装着した外観図である。

【図１４】本発明の実施の形態（４）に係るカウント表
示装置をラケットのグリップに装着した外観図である。

【符号の説明】

１ 電圧発生手段 ２ 検出手段（インターフェース回路） ３ 変換手段（インターフェース回路） ４ 演算手段（ＭＰＵ） ５ 表示手段（表示パネル） ６ ハウジング ７ ラケット ８ チャタリング防止回路 ９ 充電回路 １０、１１ コネクタ ２０ 圧電素子 ２１ 基板 ２２ スペーサ ２３ 固定端 ２４ 自由端 ２５ 重り ２６ エラストマー部材 ２７ 固定部 ６１ 枠状部 ６２ 内部空間 ６３ 基部 ６４ 上枠 ６５ 下枠 ６６ 外枠 ６７ 電池 ７１ フレーム ７２〜７４ フック ７５ グリップ ７６ 空洞 ７７ 嵌合口 ７８ ホールド片 ７９ スペーサ ８０ 液晶表示部 ８１ リセットボタン １００ カウンタ素子 ２００ カウント表示装置 ２０１ ラケットカウンタ装置 ３００ 外部部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｍ 7/00 Ｇ０６Ｍ 7/00 Ｊ Ｈ Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｇ０１Ｐ 15/00 Ａ Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子の電圧を検出しカウントして表
   示するカウント表示装置に接続可能に構成されるもので
   あって、片持ち支持され弾性を有する基板とこの基板に
   設けられ衝撃により歪むことで電圧を発生する薄膜状の
   圧電素子とからなる電圧発生手段と、この圧電素子の歪
   みにより発生する電圧を検出する検出手段と、検出され
   た電圧をパルス信号に変換する変換手段とを備えたカウ
   ント表示装置用のカウンタ素子。
2. 【請求項２】 検出手段は圧電素子の振動電圧を検出
   し、変換手段は振動電圧の最大電圧を単一の正電圧パル
   スに変換して出力することを特徴とする請求項１記載の
   カウント表示装置用のカウンタ素子。
3. 【請求項３】 基板が弾性金属板であって、その一端を
   固定端として他端を自由端とし、圧電素子は弾性金属板
   の固定端から離れた部位に配置されていることを特徴と
   する請求項１記載のカウント表示装置用のカウンタ素
   子。
4. 【請求項４】 基板が板状のエラストマー部材であっ
   て、弾性金属板の圧電素子を設けた面側にエラストマー
   部材が配置され、エラストマー部材及び弾性金属板は一
   端を固定端として他端を自由端とし、圧電素子はエラス
   トマー部材及び弾性金属板の固定端から離れた部位に配
   置されていることを特徴とする請求項１記載のカウント
   表示装置用のカウンタ素子。
5. 【請求項５】 圧電素子と弾性金属板は板状のエラスト
   マー部材に被覆され、エラストマー部材の一端が固定端
   に固定されるとともに、弾性金属板の一端はエラストマ
   ー部材を介して固定端に固定されていることを特徴とす
   る請求項４記載のカウント表示装置用のカウンタ素子。
6. 【請求項６】 エラストマー部材はシリコーンゲル、ア
   クリルゲル、ウレタンゲルのいずれかで、針入度が２０
   〜１６０であることを特徴とする請求項４または５記載
   のカウント表示装置用のカウンタ素子。
7. 【請求項７】 基板は一端を枠状のハウジングに保持さ
   れて固定端とされ、枠状の内部空間に自由端が配置され
   ていることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに
   記載のカウント表示装置用のカウンタ素子。
8. 【請求項８】 検出手段が検出する振動電圧を蓄電する
   蓄電手段を備えていることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のカウント表示装置用のカウンタ素子。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載のカウン
   ト表示装置用のカウンタ素子が、球体を打撃あるいは補
   球するなどの球技用の運動具に装着されていることを特
   徴とするカウント表示装置付き運動具。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれかに記載のカウ
    ント表示装置用のカウンタ素子が、球技用のラケットの
    グリップ部分に装着されていることを特徴とするカウン
    ト表示装置付き運動具。
11. 【請求項１１】 請求項１〜８のいずれかに記載のカウ
    ント表示装置用のカウンタ素子が、運動靴あるいは歩数
    計などの歩行用具に装着されていることを特徴とするカ
    ウント表示装置付き運動具。