JP2003038593A - マッサージ機の制御方法 - Google Patents
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Abstract
ッサージに近い感覚を実現する。 【解決手段】 もみ玉は揺動可能に支持されており、駆
動用のモータの回転を伝達し、もみ玉を揺動させること
により、叩き動作を行う。このとき、モータには、例え
ば、0.02〜1秒程度のオン時間と0.1〜1秒程度
のオフ時間を有するパルス状の電圧を印加するようにオ
ン時間とオフ時間を制御し、間欠動作を行わせる。
Description
人体に施療するマッサージ機の制御方法に係る。
でる,揉む,押す,震わす,引っ張る,叩くの6種類に
分類されている。これら刺激は、体表や皮下軟部に伝え
られ、そこにある受容器が感知して、直接的には末梢環
境に影響を与えて、骨格筋の緊張を緩和する。また間接
的には体表内臓反射により生体全体の機能回復を促進
し、自然治癒力や恒常性維持機能を向上させる。このよ
うに、人体への撫でる等の各種刺激は、健康的、医療的
効果が期待できる。
マッサージで行なわれていたが、近年は同様な効果があ
る機械的動作によるものが開発されている。
は、拳打法や切打法や合拳法などが行なわれている。拳
打法では、軽く握り拳を作り手拳の小指側で叩く手法
で、強く拳を握って強く叩き弱く拳を握って弱く叩い
て、強さが調整できる。また切打法では、全手指を伸ば
し小指側で敏速に叩打することで微細な振動を与えるこ
とができる。さらに合掌法では、左右の手拳を合わせて
伸ばし、指間を開いて叩き、弾力的な力を与えることが
できる。
現する各種の方法が発明され、椅子方式のマッサージ機
に取り入れられている。
は、つぎの方式があった。ひとつは叩き専用ヘッドを設
け専用の制御回路で駆動するものである。またもみ用に
設けられた施療子(もみ玉)を使って、連続叩き駆動を
するものである。
ド方式のものは、専用のヘッドであるため体感は手で行
なう按摩に近いものの、機構上動作時や空打ち時の機械
音が高くなる欠点があった。さらに叩き用ヘッドや別途
の制御回路などの叩き専用の機構を追加することで、全
体の構成が複雑になり、コストアップにもつながってい
た。
叩き動作をさせた場合、簡単なプログラムの追加で実現
できるものの、連続した振動状の刺激を与えることか
ら、使用感覚が按摩の如き感覚から大きく外れるなどの
問題もあった。
拳打法や合掌法などの感覚に近ければ近いほど、マッサ
ージ機としての評価が高くなることから、その叩き感覚
もできるだけ手による時の感覚に近づけることが求めら
れているが、実現が難しかった。
るためになされたもので、その目的は、マッサージ機に
よってさらに人の手によるマッサージに限りなく近い感
覚を実現することにある。
に、本発明は、モータの回転駆動力を伝達し、施療子を
振動させて叩き動作を行わせるマッサージ機の制御方法
において、前記モータに、所定時間のオンとオフが繰り
返す駆動信号を印加し、間欠動作させることを特徴とす
る。
ばし用として取り付けられている施療子とその制御機構
と制御回路を効果的に用いて、手による按摩感覚に近い
叩き動作を、簡便な方法で実現するものである。具体的
には、一定の電圧の連続値を印加すれば、施療子が揉み
動作をする構造を有する装置において、その印加電圧を
パルス状にして所定のオン・オフ時間で繰り返し加え、
モータを間欠動作させることで、施療子が心地良い叩き
動作をするように工夫したものである。
サージ機に主として揉み用や背筋伸ばし用として取り付
けられている施療子を使って、叩き動作をさせる場合の
機械的・電気的原理を説明する。
斜視図である(図1では、背もたれ部100aのカバー
シート及びクッションを省略している)。図2は、同マ
ッサージ機10の全体側面図であり、背もたれ部100
aについては外形とともに内部構成を示している。
椅子100の背もたれ部100aに施療子が入った施療
ユニット110を組み込んだものである。施療ユニット
110から背もたれ部100aのカバーシートで覆われ
た表面側に向かって突設された施療子201a〜dによ
って人体に対してマッサージを行う。もみ玉は、背筋方
向に沿って上方に左右一対配置されたもみ玉201a,
201b(第1の施療子)と、その下方に左右一対配置
されたもみ玉201c,201d(第2の施療子)とか
らなる。
aに沿って、開口が対向するように配置された断面コの
字形の一対のガイドレール(案内手段)101R,10
1Lに支持されている。施療ユニット110は、両側に
設けられた後述の昇降ピニオン310及び昇降ローラ3
11がガイドレール101R,101Lの内側に設けら
れたラックと噛合し、昇降ピニオン310を回転駆動す
ることにより、ガイドレール101R,101Lに沿っ
て上下に移動する。
は同右側面図、図5は同背面図、図6は同正面側斜視
図、図7は同背面側斜視図である。
ス部材111によって覆われている。ベース部材111
は、上端部が背面側へ屈曲されるとともに、中央部にも
み玉201a〜dが突出する略矩形の開口部1111が
設けられている。また、ベース部材111aにはギア等
と干渉しないように切欠部1112及び開口部1113
が設けられている。
部材111に取りつけられている施療部200の正面図
であり、図9は同背面図、図10は同背面上方からの斜
視図、図11は同正面右方からの斜視図、図12は同正
面左方からの斜視図、図13は同背面下方からの斜視図
である。
み玉アーム202R,202Lの先端部にそれぞれ回動
自在に軸支されている。揉み玉アーム202R,202
Lの基端部は、アーム支持部材203R,203Lに固
定されている。もみ軸205の左右両側には、円筒形状
の傾斜スリーブ207R,207Lがそれぞれ軸方向に
対して傾斜して固定されており、傾斜スリーブ207
R,207Lの軸方向に対する傾斜は左右対称となるよ
うに設定している。傾斜スリーブ207R,207Lの
外周には周面に沿って転動するベアリングを介してベア
リングケース2031R,2031Lが回動自在に嵌合
している。アーム支持部材203R,203Lはベアリ
ングケース2031R,2031Lの側面に固定されて
いる。ベアリングケース2031R,2031Lは傾斜
スリーブ207の外周に嵌合する基部20311R,2
0311Lとともに周方向に突設されたリンク受け部2
0312R,20312Lを有する。リンク受け部20
312R,20312Lには球状に形成されたリンク2
09R,209Lの一端が嵌合しており、リンク209
R,209Lは球面に沿って揺動自在に支持されてい
る。
平行に叩き軸206が配置されている。叩き軸206の
左右両側の傾斜スリーブ207に対応する位置には径方
向に偏心した筒状の偏心スリーブ208,208が固定
されている。左右の偏心スリーブ208は叩き軸206
に対して互いに逆方向に偏心するように取り付けられて
いる。偏心スリーブ208の外周には周面に沿って転動
するベアリングを介してベアリングケース2081R,
2081Lが回転自在に嵌合している。
20811R,20811Lとともに周方向に突設され
たリンク受け部20812R,20812Lを有する。
ベアリングケース2031R,2031Lに一端を連結
されたリンク209R,209Lの他端部は、リンク受
け部20812R,20812Lに対して、叩き軸20
6の軸方向に揺動自在に支持されている。
させる場合の方法を説明する。図16および図17は叩
き機構の構成を示す図である。叩き軸206は叩き用モ
ータ220によって駆動される。叩き用モータ220
は、保持部材113a,113bを介してベース部材1
11aの背面側に固定されている(図5参照)。
プーリ221が取りつけられている。叩き用小プーリ2
21の外周に巻き掛けられた無端状の叩き用ベルト22
3は、叩き用大プーリ222の外周にも同様に巻き掛け
られている。叩き用大プーリ222は叩き軸206の外
周に同心的に固定されている。
叩き用小プーリ221→叩き用ベルト223→叩き用大
プーリ222と減速しながら伝達され、叩き軸206が
回転駆動される。ここには詳細は省略してあるが、昇降
用装置や前後位置調整装置が付属している。
5の回転を停止させて、叩き軸206を回転させる。こ
のとき、揉み玉アーム202R,202Lの揉み軸20
5にほぼ直交し、もみ玉が背中にほぼ直交する状態(揉
み原点位置)で保持させるように傾斜スリーブ207の
回転方向位置を制御する。もみ軸205の端部にもみ原
点検出板216及びもみ位置指示板217が同心的に固
定されている。もみ原点検出板216は外周縁の1ヶ所
にスリットが設けられた円板状の部材であり、ベース部
材111の背面の対向する位置に、もみ原点検出板21
6を挟むように配置されたもみ原点フォトセンサによっ
てもみ原点位置が検出できるようになっている。
偏心回転する偏心スリーブ208を介して回転自在に支
持されているので、叩き軸206を回転させることによ
り、叩き軸206の軸心とリンクの端部が嵌合するリン
ク受け部20312R,20312Lとの距離が変化す
る。もみ玉アーム202R,202Lはもみ軸205の
回りに回転自在に支持されているので、叩き用モータ2
20を駆動して叩き軸206を適当な速度で回転させる
ことにより、もみ玉アーム202R,202Lがもみ軸
205の回りに揺動し、叩き動作を実現する。
に一定値の電圧を連続して印加すると、もみ玉アーム2
02R,202Lがもみ軸205の周りに揺動するとい
う機械的構造により、人体が感じる圧力の変化は、図1
8に示すようなほぼ正弦波となる。すなわち、叩きの圧
力が徐々に上昇した時、徐々に降下し、それが繰り返さ
れる。図18はもみ玉によって人体(対象物)に加えら
れる圧力を実際に測定したものであり、横軸が時間(目
盛の間隔は100ms/sである。)、縦軸が圧力を示
す。
叩いたときの刺激波形は、図19に示すようにパルス状
となる。すなわち、手が対象に当たると同時に急速に圧
力が上昇し、瞬時その高い状態が続いた後、手を離すと
同時に圧力は急激に降下し、それが一定の周期で繰り返
される。これが人に最も快い刺激を与えるのであるが、
前記の方法による正弦波類似の刺激波形とは大きく異な
る。図19は手によって人体(対象物)に加えられる圧
力を実際に測定したものであり、横軸が時間(目盛の間
隔は100ms/sである。)、縦軸が圧力を示す。
の一定値の電圧を印加するのではなく、パルス状の電圧
を加える。例えば、繰り返し周波数2.5Hz、デュー
ティ比20%程度のパルス電圧である(図20)。この
パルス電圧を叩き用モータに印加した場合、前記の機構
部分を経由して力が伝達され、最終的にはもみ玉が動作
して人体に圧力が加えられる。この時の圧力を測定する
と、図21に示すようにちょうど人の手によるマッサー
ジとほぼ相似した波形となる。すなわち、パルス電圧の
印加と共に、急速に上昇した力が加わり、その最高値の
圧力が約100ミリ秒程度持続した後、急激に降下す
る。これが1秒間に2.5回程度の周期で繰り返され、
人の手によるマッサージの場合の叩きと同等の刺激とな
る。それは、感覚的にはちょうど手でトントンと叩く場
合に似ている。図20の横軸は時間(目盛の間隔は10
0ms/sである。)、縦軸は電圧を示し、図21の横
軸は時間(目盛の間隔は100ms/sである。)、縦
軸は圧力を示す。
方法で試したところ、表1に示すように、従来の叩き動
作では痛いと不快感を表す人が大部分であったのに比し
て、本発明による叩き動作では全員が心地よいと回答し
ていて、体感上明かな差異が見られ、その効果は大き
い。
圧を印加して駆動する場合には、その周期とデューティ
比が重要な要因であり、人の手でトントンと叩く場合に
近い体感が得られるには、表2に示すように、周波数1
〜10Hz程度、デューティ比2〜85%程度のパルス
電圧が適している。
は、前記のような従来の叩き用モータやその駆動機構を
使い、叩き用モータにパルス状の電圧を印加するが、図
22にその駆動回路例を示す。一定周期で繰り返えすパ
ルス状電圧を発生させるには、既に知られているパルス
制御法やPWM(パルス幅変調)や位相制御方式などが
ある。
して叩き用モータ220を回転させるパルス制御法の一
例を図22に従って説明する。ここで設定部11は、任
意の周波数とデューティ比のパルスを発生させるために
必要な設定ができるスイッチ11a,11b,11cで
ある。演算部12は、設定部11の設定から必要な制御
出力を演算して出力できるマイクロコンピュータなどで
構成される。電力制御部13は、演算部12の出力を受
けて叩き用モータ220を回転させるための電力制御信
号を発生させるためのものである。ここでは、2つのト
ランジスタ13a,13bと1つのFET(電界効果ト
ランジスタ)13cなどで構成した例を示す。電源部1
4は、商用電源15を整流して叩き用モータ220が必
要とする電力を供給する。
加するためには、まず設定部11のスイッチ類を操作し
て周波数とデューティ比を設定する。例えば、繰り返し
周波数2.5Hz、デューティ比20%などである。そ
の設定は演算部12に入力され計算され電力制御部13
に出力される。電源部14で整流された電圧が叩き用モ
ータ220に印加されているが、電力制御部13にある
トランジスタ13a,13bとFET13cは、演算部
12の出力にしたがって電源をオン・オフして叩き用モ
ータ220にパルス状の電圧を与える。
PWMも実現することができる。
状にし電力的に増幅してモータを回転させる位相制御法
の一例について説明する。位相制御法によって叩き用モ
ータを駆動する場合の回路例を図23に示す。設定部1
1で、商用電源15の波形でゼロクロスから位相制御を
始め任意の位置で終わる位相制御をするか、また任意の
位置から始めてゼロクロスで位相制御を終わるかの設
定、およびパルス幅に相当する位相角の設定を行なう。
演算部12は、設定部11の設定から必要な制御出力を
演算して出力できるマイクロコンピュータなどで構成さ
れる。電力制御部14は、演算部12の出力を受けて叩
き用モータ220を回転させるための電力制御信号を発
生させるためのものである。ここでは、1つのトライア
ック16aと、このトライアック16aのゲート端子に
接続されとともにフォトカップラによって発光ダイオー
ド16cと絶縁されたダイアック16bなどで構成した
例を示す。電源部14は、商用電源15から叩き用モー
タ220が必要とする電力を供給する。
加するためには、まず設定部11のスイッチ類を操作し
て商用電源15に対するパルスの立ち上げ位置および位
相角を設定する。例えば、繰り返し周波数50Hz、デ
ューティ比20%などである。その設定は演算部12に
入力され計算され電力制御部16に出力される。電源部
14の電圧が叩き用モータ220に印加されているが、
電力制御部16にあるトライアック16aとダイアック
16bは、演算部12の出力にしたがって電流をオン・
オフして叩き用モータ220に、商用電源15の正弦波
形の一部を切り取ってパルス状となった電圧を与える。
であり、要はパルスまたはその類似の波形で、周波数・
デューティ比・パルス個数・パルス幅・パルス間隔など
が自由に設定可変できる波形が電力的に増幅され、叩き
用モータに加えられればよい。
単位時間当たりの叩く回数を制御する方法であり、叩く
回数を増減させても叩く強さが変化したように感じる
が、次に叩く強さを直接制御する方法について述べる。
動方式1で示したパルス信号Aの中に別のパルス信号B
を入れて、そのパルス信号Bの幅を変えることである。
そのためには、パルス信号Aより周波数の高い正弦波や
パルス信号Bを発生させて、パルス信号Aとの論理積を
とった出力パルス信号を作る。そして正弦波やパルスB
のデューティ比を変化させ、出力パルス信号で叩き用モ
ータ220を駆動する。このPWM法の一方法といえる
手段で、パルス信号Bのデューティ比を変化させれば、
その比にしたがってモータにかかる電圧の実効値が変わ
り、実質的に電圧を変化させたと同じ効果が得られる。
すなわち叩く強さを変えることができる。
0に印加すべきパルスの波形をマイクロコンピュータの
演算機能により作り出してもよい。
パルスの電圧を変化させても、それに応じて叩き用モー
タの回転が変化して叩きの強さを変えることができる。
ることや電圧を変えることでその実効値を変化させ、叩
き用モータ220に印加することで、叩きの強さを変化
させるのである。
サージ機の機能をそのまま使って、簡便な方法で、手で
行なう叩きに近いマッサージ効果が得られる。
概略構成を示す斜視図である。
全体側面図である。
る。
る。
る。
る。
圧の波形である。
たときの人が感じる圧力波形である。
形である。
電圧の波形の一例である。
である。
るブロック回路図の一例である。
るブロック回路図の他の例である。
御回路の一例である。
Claims (4)
- 【請求項1】 モータの回転駆動力を伝達し、施療子を
振動させて叩き動作を行わせるマッサージ機の制御方法
において、 前記モータに、所定時間のオンとオフが繰り返す駆動信
号を印加し、間欠動作させることを特徴とするマッサー
ジ機の制御方法。 - 【請求項2】 前記モータに駆動信号の、パルス周波数
・デューティ比・パルス個数・パルス幅・パルス間隔の
少なくともいずれかの一つ以上を変化させて施療子の叩
き回数を変化させることを特徴とする請求項1に記載の
マッサージ機の制御方法。 - 【請求項3】 前記駆動信号として電圧をモータに印加
し、該電圧を変化させる施療子の叩きの強度を変化させ
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のマッサージ
機の制御方法。 - 【請求項4】 前記モータに駆動信号として印加される
電圧に対してPWM制御を行い、該電圧のパルス幅を変
化させ実効電圧を変化させることにより施療子の叩きの
強度を変化させることを特徴とする請求項1に記載のマ
ッサージ機の制御方法。
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