JP3009143U - 運動量を表わすワット値の設定に応じて自動的に磁気テンションを制御する磁気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、運動量を表わすワット数の設定に
応じて自動的に磁気テンションを制御することができる
磁気制御装置を提供することにある。 【構成】 磁気制御装置はコンピュータと共に組付けら
れてワット数とカロリー数の関係を表す数式を処理し、
使用者の運動により消耗されるカロリー数をモータコン
トローラおよび位置コントローラにより駆動される磁石
枠とフライホイールとの相互関係に正確に変換し、この
構成により、フライホイールの制動力を生じる磁気テン
ションからフライホイールの単位時間当たりの回転数を
正確に算出し、磁気テンションが一定値を保つようにワ
ット数を設定し、一方、消耗カロリー数はコンピュータ
に表示され、これによって、消耗カロリー数が正確に制
御され、また、フライホイールの回転速度が速ければ速
くなるほど、フライホイールに制動力を与える磁気テン
ションの大きさが小さくなり、逆に、回転速度が遅いほ
ど、磁気テンションの大きさが大きくなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はワット値の設定に応じて自動的に磁気テンション（Ｔｅｎｓｉｏｎ） を制御する磁気制御装置に関するもので、特に磁気制御式ペダル・トレーニング ・マシンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の磁気制御式ペダル・トレーニング・マシンでは、その磁気テンション制 御装置の電気回路制御は図１に示す如くで、使用者が操作する前に、先ずコンピ ュータ１０に制動力を与える磁気テンションに対応した値を設定する。その後、 コンピュータ１０は、その数値に応じてモータコントローラ１１に指示し、モー タ１２及びスクリューロッド１３が駆動し、これによって、スライドブロック１ ４の一側に設けられてある磁石枠１５がフライホイール１６に近づきまたは離れ 、そして、センサ１７及び位置コントローラ１８によって磁石枠１５を予め定め られた位置に位置づけすれば先に設定した制動力を生じさせる磁気テンションに 対応した値を得ることができる。その後、使用者はペダルを踏み回して運動をす るが、この場合、コンピュータのモニタにはキロメートル数及び総運動時間数だ けが表示され、ワット値及び消耗カロリー数は表示されない。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ここに栄養士が患者に１２０ワットの運動量をもって連続１時間自転車に乗り 、それによって約１７キロカロリーを消耗するように要求したと仮定する。これ をペダル・トレーニング・マシンに対応させると、ペダルを約１時間踏み回した 後、総キロメータ数からカロリー数の表を参照すれば消耗した概略カロリー数が 分る。ところが、周知のように、カロリーの換算はワット数と合致させなければ 正確な数値を算出することができない。ワット数は回転速度（ＲＰＭ）及び出力 との間に絶対的関係があるので、使用者が運動時間内に一定した速度と一定した 力を維持することができない場合には、換算により得た各データは実際の数値と 極めて大きな誤差があるので、運動量の超過または不足が発生し、治療効果を失 ってしまうことになる。

【０００４】 本考案の目的は、運動量を表わすワット値の設定に応じて自動的に磁気テンシ ョンを制御することができる磁気制御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】

上記目的を達成するために本考案は速度センサにより検出されたフライホイー ルの回転速度（ＲＰＭ）をマイクロコンピュータに伝送し、更に電気磁石の磁気 テンションを予め数段に分けて、これを等間隔の目盛りに区分けし、その制御工 程を予めワット数に置き換えて制御できるようにマイクロコンピュータに設定す る。即ち、ワット数およびカロリー数の換算プログラムをマイクロコンピュータ に設定する。これによってマイクロコンピュータは、使用者がトレーニング・マ シンを踏み回す速度によって速度センサがフライホイールの回転速度を感知する と、適時自動的にモータコントローラ及び位置コントローラを指示して電気磁石 と駆動し、電気磁石とフライホイールとの距離を適当な距離に調整して、フライ ホイールに制動力を与える磁気テンションを決めて、使用者が望むワット数に一 致させる。

【０００６】

【作用】

上記の構成により、使用者が予期したワット数及び消耗されるカロリー数を設 定した後、使用者がペダルを踏み回す速度に応じてコンピュータがモータコント ローラ及び位置コントローラに指示し、適時磁石とフライホイールの中心からの 距離を調整してフライホイールの制動力を生じさせる磁気テンションの大きさを 決め、それによって使用者がいかなる踏み回し速度により運動しても、コンピュ ータは適確なフライホイールに制動力を与える磁気テンションの大きさを制御す ることができ、一定のワット数で継続的にペダルを踏み回すことができる。同時 に、コンピュータのモニタに於いて現在なお消耗する必要のあるカロリー数（逓 減法によって計算）を表しているので、運動量及びカロリー数を有効に制御する ことができる。

【０００７】

【実施例】

本考案の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。本考案の磁気制御装置は、 磁気制御式ペダル・トレーニング・マシンに使用されるものであって、磁気制御 装置を図２に示す。磁気制御装置の主な構成として位置コントローラ２２に制動 力を生じさせる磁力テンションの大きさを１６の等間隔の目盛りに分けて設定し 、位置コントローラ２２を導線によりマイクロコンピュータ２０の一端に接続す る。マイクロコンピュータ２０の他端は更にフライホイール３０の近傍に取付け られてある速度センサ２４に接続される。マイクロコンピュータ２０内にはワッ ト数及びカロリー数の換算プログラムが設定されているので、使用者がトレーニ ング・マシンを使用する前に、先ずマイクロコンピュータ２０のモニタに於いて 実行したいワット数と総カロリー数を設定する。使用者がペダルを踏み回すと、 マイクロコンピュータ２０は、ただちに速度センサ２４から伝送されたフライホ イール３０の回転速度を自動的にモータコントローラ３２へ指示し、モータ３６ により磁石枠３４を駆動してフライホイール３０の中心からの距離を調整し、フ ライホイール３０の制動力を生じる磁気テンションの大きさを決め、そして、使 用者が望むワット数と合致させる。同時に、カロリー数は逓減法で計算されてい るので、マイクロコンピュータ２０のモニタでは使用者の現在さらに消耗すべく カロリー数を表示する。言い換えれば、フライホイール３０の回転速度が遅けれ ば、マイクロコンピュータ２０は、モータ３６により自動的に磁石枠３４を駆動 してフライホイール３０に接近させるように制御し、制動力を生じさせる磁気テ ンションの大きさを増加させる。逆の場合、磁石枠３４をフライホイール３０か ら離して磁気テンションの大きさを減少させ、これによって一定したワット数を 維持することができる。

【０００８】 磁石枠３４の磁気テンションの大きさは磁石枠３４とフライホイール３０の中 心からの距離を調整（１６段階に分けてある）することによって決定される。実 際にその段階を制御する装置は位置コントローラ２２であり。磁石枠３４とフラ イホイール３０の中心からの距離が近くなるほど、磁石による吸引力が大きくな る。それ故に使用者が疲れまたはその他の原因によってペダルを踏み回す動作が 遅くなった場合、フライホイール３０の回転速度も遅くなる。この場合、マイク ロコンピュータ２０はフライホイール３０の回転速度低下の信号を受けるとモー タコントローラ３２に指示してモータ３６によりスクリューロッド３８を駆動し 、スライドブロック４０の側辺に設けられてある磁石枠３４をフライホイール３ ０に接近させ、磁気テンションの大きさを増加させる。更に速度センサ４２及び 位置コントローラ２２によって磁石枠３４を位置付けするので、使用者はペダル 踏み動作を一層重く感じる（すなわち負荷が増える）。言い換えれば、使用者の ペダル踏み動作が遅くなっても、トレーニング・マシンに施されたワット数は最 初に設定された数値に維持することができる。

【０００９】 ここにコンピュータプログラム内のワット数の計算式を次の如く示し、かつフ ライホイール３０が直径６６０．４ミリメートル（２６インチ）である場合の数 値演算の実施例を示し、そのマイクロコンピュータ２０の制御動作の特徴を説明 する。

【００１０】

【数１】 ワット＝｛１＋(TENTION−１）×０．２２２｝×０．０１７９×ＲＭＰ×ＲＰＭ その中、ＴＥＮＴＩＯＮは磁気テンションの大きさであり、それは１〜１６の １６段階に分けられている。 数値０．２２２及び０．０１７９は、抵抗式ペダル・トレーニング・マシンの フレーム構造及び運転條件によって精密計算して算出したものであるので、これ らの２つの数値は各種トレーニング・マシンのフレーム構造の違いによって変化 するが、この部分は本考案の特徴ではないので、説明を省略する。

【００１１】 今、使用者が１４０ワットの力でペダルを踏み回すとし、かつ回転速度は毎分 ８０回転を保持することができると仮定すれば、次のような計算になる。

【００１２】

【数２】 １４０＝｛１＋(TENTION−１）×０．２２２｝×０．０１７９×８０×８０ １４０＝｛１＋（０．２２２ TENTION−０．２２２｝×１１４．５６ ここで１＋（０．２２２ TENTION−０．２２２）をｘとすると、

【数３】 １４０＝ｘ×１１４．５６ ｘ＝１．２２２ すなわち１．２２２＝１＋（０．２２２ TENTION−０．２２２） １．２２２＝０．２２２ TENTION−０．２２２＋１ １．２２２＝０．２２２ TENTION＋０．７７８ １．２２２−０．７７８＝０．２２２ TENTION ０．４４４＝０．２２２ TENTION 故に TENTION＝２

【００１３】 そのためにマイクロコンピュータ２０が数値「２」を取得したらただちにモー タコントローラ３２に指示し、モータ３６によりスクリューロッド３８を駆動し て磁石枠３４を制動力が生じる磁気テンションの大きさが「２」である段階に位 置付ける。その後、使用者が踏み回し速度を落し、フライホイール３０の回転速 度が毎分６１回転になった場合、それは次の計算式により求められる。

【００１４】

【数４】 １４０＝｛１＋(TENTION−１）×０．２２２｝×０．０１７９×６１×６１ １４０＝｛１＋（０．２２２ TENTION−０．２２２｝×６６．６ ここで １＋（０．２２２ TENTION−０．２２２）をｘとすると、 １４０＝ｘ×６６．６１ ｘ＝２．１ すなわち２．１＝１＋（０．２２２ TENTION−０．２２２） ２．１＝０．２２２ TENTION−０．２２２＋１ ２．１＝０．２２２ TENTION＋０．７７８ ２．１−０．７７８＝０．２２２ TENTION １．３２２＝０．２２２ TENTION 故に TENTION＝５．９５５、即ち、約「６」である。

【００１５】 そしてマイクロコンピュータ２０は数値「６」によって制動力を生じさせる磁 気テンションの大きさを段階「６」へ変換し、使用者が設定した１４０ワットの 力に合致させる。

【００１６】 このために使用者がこのトレーニング・マシンを踏み回して運動する場合、そ の運動量が予期したものに合致するか否かを心配する必要がなく、またはある時 間踏み回した後、運動を一旦止めて消耗した総カロリー数を確認する必要もなく 、マイクロコンピュータ２０のモニターに表示される連続逓減するカロリー数に 注目するだけで良く、それが「０」になれば目的は達成される。

【００１７】

【考案の効果】

本考案は速度センサーの増設及び磁力の大きさを等間隔の目盛りに設定するこ とによってマイクロコンピュータが自動的に磁気制御装置の実行すべき制動力を 生じさせる磁気テンションの大きさを制御することができる。これによって、実 行すべきワット数を設定し使用者により便利なトレーニング・マシンを提供する ことができ、トレーニング・マシンの正確性と信頼性を大幅に向上させることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の磁気制御式ペダル・トレーニング・マシ
ンの磁気制御装置のブロックダイヤグラムである。

【図２】本考案の磁気制御装置のブロックダイヤグラム
である。

【符号の説明】

２０ マイクロコンピュータ ２２ 位置コントローラ ２４ 速度センサ ３０ フライホイール ３２ モータコントローラ ３４ 磁石枠 ３６ モータ ３８ スクリューロッド ４０ スライドブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ピーター ウ 台湾タイチュング フシェン，タイピング フシアング，トゥピエン ツン，チャー ング ロング ロード，レーン 154，ナ ンバー １

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワット値の設定に応じて自動的に制動力
   を考えるための磁気テンションの大きさを制御する磁気
   制御式ペダル・トレーニング・マシンの磁気制御装置で
   あって、位置コントローラにおいて磁石枠の磁気テンシ
   ョンの大きさを複数の段階に分け、前記位置コントロー
   ラを導線によりマイクロコンピュータの一端に接続し、
   前記マイクロコンピュータの他端はフライホイールの近
   傍に設けてある速度センサに接続し、前記マイクロコン
   ピュータにワット値とカロリー値の換算プログラムを設
   け、前記磁気制御装置の制御工程は動作前に予め前記マ
   イクロコンピュータに実行すべきワット値と総カロリー
   値を設定し、ペダルを踏み回すと前記マイクロコンピュ
   ータは前記速度センサからの前記フライホイールの回転
   速度に応じて自動的にモータコントローラに指示し、前
   記磁石枠を駆動するために前記磁気枠と前記フライホイ
   ールとの距離を複数の段階に区分けして前記フライホイ
   ールの制動力を生じさせる磁気テンションの大きさを定
   め、前記磁気テンションの大きさに応じて前記速度セン
   サ及び前記位置コントローラにより前記磁石枠を位置付
   けし、使用者が設定したワット値に前記磁気テンション
   の大きさを合致させてなることを特徴とするワット値の
   設定に応じて自動的に磁力を制御する磁気制御装置。
2. 【請求項２】 運動量を表すワット値の設定に応じて磁
   気制御式ペダル・トレーニング・マシンのフライホイー
   ルに自動的に制動力を与えるための磁気テンションの大
   きさを制御する磁気制御装置において、 前記フライホイールと組合わされた磁石枠と前記フライ
   ホイールの間の距離を制御する位置コントローラに、前
   記距離を複数の段階に区分けして前記フライホイールに
   与える制動力を生じさせる磁気テンションの大きさを複
   数の段階に分けて設定し、 前記位置コントローラを導線によりマイクロコンピュー
   タの一端に接続し、 前記マイクロコンピュータの他端を前記フライホイール
   の近傍に設けてある速度センサに接続し、 前記マイクロコンピュータにワット値とこれに対応して
   消費エネルギを表すカロリー値の換算プログラムを設
   け、 前記トレーニング・マシンの使用に応じて前記マイクロ
   コンピュータに実行すべきワット値と総カロリー値とを
   設定し、 前記ペダルを踏み回すことにより前記マイクロコンピュ
   ータが前記速度センサからの前記フライホイールの回転
   速度を自動的にモータコントローラに指示し、前記回転
   速度および磁気テンションの大きさに応じて前記磁石枠
   を前記フライホイールの予め定められた位置に位置付け
   し、設定された前記ワット値に前記磁気テンションの大
   きさを合致させてなることを特徴とする磁気制御装置。