JP3874000B2 - バランス訓練装置 - Google Patents

Description

本発明は、人が着座した状態で揺動を行なわせて身体のバランス機能や運動機能を訓練するために用いるバランス訓練装置に関するものである。

従来のバランス訓練装置には、６個の駆動源を備え、馬形の乗り物を６自由度で駆動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成では、乗り物を前後方向、左右方向、上下方向の直進往復移動と、前後軸、左右軸、上下軸の各軸回りの回転往復移動との６動作を組み合わせて揺動させることが可能であって、しかも６動作を個別に制御することができる。

他の従来例として、図７〜図９に示すように、人が着座する座席２と、座席２を揺動させる駆動装置３とを備え、モータ１０ａの主回転軸３０を二方向Ａ，Ｂにそれぞれ突出させ、各出力回転軸１２ａ，１２ｂによって、座席２の前後方向Ｘの往復直進移動と、左右軸７回りの回転往復移動と、前後軸９回りの回転往復移動との３動作を行なうバランス訓練装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。先ず図７に示すモータ１０ａの一方向に突出する出力回転軸１２ａの回転力がギア３１からギア３２に伝達され、シャフト３３の一端部に連結された第１クランク３４が回転する。第１クランク３４が回転すると、第１ロッド３５を介して第１リンク３６が軸ピン３７回りで、第２リンク３８が軸ピン３９回りで、互いに協働して前後に回動することから、台座４、つまり座席２が前後に移動し、座席２の上面を傾斜させることが可能になる。なお第２リンク３８の上端部はボールジョイント７１を介して台座４に軸着され、第２リンク３８の下端部は支持板７０を介してベース８に回動可能に支持されている。また、モータ１０ａの他方向に突出する出力回転軸１２ｂの回転力が図８に示すギア４０からギア４１に伝達され、図９に示すシャフト４２の一端部に連結された第２クランク４３が回転する。第２クランク４３が回転すると、第２ロッド４４を介して台座４、つまり座席２が前後軸９回りで回転往復移動する。

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、６個の駆動源を備えるとともに各駆動源を個別に制御するから、各駆動源の動作のタイミング、速度、動作範囲などを個別に制御することになり、非常に複雑な制御が必要である。また、６個の駆動源が設けられているから、大型化しやすくかつコスト高になるという問題がある。

また上記特許文献２に記載されたものは、モータ１０ａの出力回転軸１２を二方向に突出させる必要があるため、モータ１０ａは横据え置きとなり、そのうえ出力回転軸１２が二方向に突出することで、設置スペースが横方向に拡大して、駆動装置３が大型化するという問題がある。
特公平６−６５３５０号公報 特開２００１−２８６５７８号公報

本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、駆動源から一方向に突出した出力回転軸を利用して、座席の前後方向の往復直進移動、前後軸回りの回転往復移動の２動作を可能とし、制御の簡易化及び低コスト化を図ると共に、駆動装置の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができるバランス訓練装置を提供することを課題とし、さらに上記２動作に加えて、左右軸回りの回転往復移動の動作を可能とするバランス訓練装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明にあっては、人が着座する座席２と、座席２を支える脚部５０と、座席２を揺動させる駆動装置３とを備えるバランス訓練装置であって、駆動装置３は、脚部５０に対して固定した前後軸９回りに回転往復移動可能に支持された可動架台６と、下端部が可動架台６に軸着されると共に上端部が座席２に軸着され座席２が上面を前後に傾斜させて揺動するように座席２の前後の移動を規制する前後一対の連結リンク５と、一方向に出力回転軸１２が突出する１個の駆動源１０を備えた駆動部１３とを有し、駆動部１３は、駆動源１０の出力回転軸１２の回転力を前後の一方の連結リンク５の前後方向の往復移動に変換することにより前後方向における往復直進移動及び回転往復移動を組み合わせた動作で座席２を前後に揺動させる第１駆動部１３ａと、第１駆動部１３ａから回転力が伝達され可動架台６の前後軸回りの回転往復移動の動作で座席２を左右に揺動させる第２駆動部１３ｂとを備え、かつ駆動部１３は、座席２と可動架台６との間に収納されると共に前後の連結リンク５の間であって座席２の投影面内に収納されていることを特徴としている。

このような構成とすることで、出力回転軸１２の回転力で座席２が前後方向Ｘの往復移動及び揺動を組み合わせて駆動され、同時に座席２が前後軸９回りで左右方向に揺動されるから、座席２の前後方向Ｘの往復移動及び揺動と左右方向の揺動とによって身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個の駆動源１０で済むので駆動源１０の数が減り、そのうえ駆動源１０の一方向に突出した出力回転軸１２のみを利用して、駆動源１０から第１駆動部１３ａに伝達された回転力を第１駆動部１３ａから第２駆動部１３ｂに伝達するので、従来と比較して駆動装置３の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができ、駆動部１３を、上下方向においては座席２と可動架台６との間に収納し、前後方向においては一対の連結リンク５の間に配置して、座席２の投影面内に収納することができる。
また、各連結リンク５の下端部を脚部５０に対して軸着する左右軸７を備え、駆動部１３が、駆動源１０の出力回転軸１２の回転力により左右軸７を中心に座席２を前後方向に往復移動及び揺動させる構成を採用することにより、座席２は前後方向の往復直進移動および左右軸７回りの回転往復移動を組み合わせた動作を行う。
さらに、第１駆動部１３ａが、駆動源１０の出力回転軸１２の回転力により出力回転軸１２とは直交するシャフト（第１シャフト）１７に対して偏心円運動を行う偏心クランク１９と、偏心クランク１９の偏心円運動を連結リンク５の一方の前後方向の往復移動に変換するように偏心クランク１９と連結リンク５とを結合するアームリンク２０とを備えるものでは、少ない部品数で上記動作を実現することができ、しかも簡単に組み立てることができる。

上述のように本発明にあっては、座席が前後方向の往復移動及び揺動を組み合わせて駆動されると同時に座席が前後軸回りで左右方向に揺動されるので、人が座席に着座した状態で座席の前後、左右、上下の移動及び前後、左右の揺動によって身体のバランス機能や運動機能を訓練することができ、しかも、駆動装置の制御が簡単になると共に、低コスト化及びコンパクト化を図ることができ、さらに、駆動装置を座席内部に収納することができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

本実施形態のバランス訓練装置１は、図１〜図４に示すように、人が着座する座席２と、座席２を支える脚部５０と、座席２を揺動させる駆動装置３とで構成されている。

座席２の下面に固定された台座４は、図２に示すように、左右一対の連結リンク５を介して可動架台６に前後に揺動可能に支持され、可動架台６はベース８に左右に揺動可能に支持されていると共に、台座４と可動架台６間に駆動部１３が収納されている。左右一対の連結リンク５は、それぞれ、前リンク５ａと後リンク５ｂとからなる。前リンク５ａの上端部は台座４の前端部に設けた上軸ピン２ａに軸着され、前リンク５ａの下端部は可動架台６の側板１６の前端部に設けた下軸ピン７ａに軸着されている。また後リンク５ｂの上端部は台座４の後端部に設けた上軸ピン２ｂに軸着され、後リンク５ｂの下端部は可動架台６の側板１６の後端部に設けた下軸ピン７ｂに軸着されている。前後の各下軸ピン７ａ，７ｂは、連結リンク５を左右方向Ｙの軸線回りに回動可能に支持する左右軸７を構成しており、これにより、台座４は左右軸７回りに図２の矢印Ｍで示す方向に回転往復移動
可能となっている。

上記ベース８の前後方向Ｘの両端部には図２、図４に示すように、軸支板２４がそれぞれ立設され、可動架台６の前後方向Ｘの両端部には上記軸支板２４と対向する連結板２５がそれぞれ垂設され、軸支板２４に対して連結板２５が前後軸９により回動可能に連結されている。前後軸９はベース８の中央部の前後２箇所に配置されて可動架台６を前後軸９回りに回動可能に支持するものであり、これにより台座４は前後軸９回りに図４の矢印Ｎで示す方向に回転往復移動可能となっている。

一方、駆動装置３は、駆動源１０を構成する１つのモータ１０ａと、モータ１０ａの一方向に突出する出力回転軸１２と、出力回転軸１２の回転力を台座４の前後方向Ｘの往復直進移動、左右軸７回りの往復回転移動、前後軸９回りの往復回転移動にそれぞれ変換してこれら３動作を組み合わせて座席２を駆動可能とする駆動部１３とを備えている。本例のモータ１０ａの出力回転軸１２の突出方向は上向きとされる。

上記駆動部１３は、前後方向Ｘの往復直進移動及び左右軸７回りの回転往復移動用の第１駆動部１３ａと、前後軸９回りの回転往復移動用の第２駆動部１３ｂとで構成される。第１駆動部１３ａは、図２、図３、図６に示すように、出力回転軸１２に第１ギア１４を介して連結される第１シャフト１７と、第１シャフト１７の一端部に偏心して連結される偏心クランク１９と、一端部が偏心クランク１９に連結され他端部が前リンク５ａに設けた軸ピン５ｃに軸着されるアームリンク２０とからなる。第１シャフト１７の両端部は台座４側にそれぞれ回動可能に支持されており、偏心クランク１９が第１シャフト１７に対して偏心円運動を行なうことによって、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前後方向Ｘに往復移動し、これにより連結リンク５に連結されている台座４、つまり座席２が図１、図２の矢印Ｍで示す方向に揺動可能となっている。

また、第２駆動部１３ｂは、図３、図４、図６に示すように、上記第１シャフト１７に第２ギア１５を介して連結された第２シャフト１８と、一端部が第２シャフト１８の一端部に偏心して連結され他端部がベース８に回動可能に連結される偏心ロッド２１とで構成されている。第２シャフト１８の両端部は台座４側に回動可能に支持されている。ここでは偏心ロッド２１は台座４の左側或いは右側のいずれか一方に配置され、偏心ロッド２１の上端部２１ａが図４に示す軸ピン６２により第２シャフト１８の一端部に対して偏心して連結され、偏心ロッド２１の下端部２１ｂはベース８に固定したＬ形連結金具６０に対して軸ピン６１により回動可能に連結されており、第２シャフト１８の回転により偏心ロッド２１の上端部が偏心円運動を行なうことによって、台座４、つまり座席２が図４の矢印Ｎで示す方向に揺動可能となっている。

上記構成によれば、モータ１０ａの一方向に突出する出力回転軸１２が回転すると、モータギア１１と第１ギア１４との噛み合いによって第１シャフト１７が回転すると同時に、第１シャフト１７の連動ギア２２と第２ギア１５との噛み合いによって第２シャフト１８が回転する。第１シャフト１７が回転すると第１シャフト１７の一端部に連結された偏心クランク１９が偏心円運動を行ない、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前側の左右軸７を中心に前後方向Ｘに回動する。このとき後リンク５ｂが協働して後側の左右軸７回りに回動することから、台座４、つまり座席２は前後方向Ｘに往復移動及び揺動する。一方、第２シャフト１８の回転によって、偏心ロッド２１の上端部が偏心円運動を行ない、台座４、つまり座席２は前後軸９回りに回転往復移動をする。

このように、人が座席２に着座した状態で、座席２は図５（ｂ）に示す前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚへの運動、及びθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向の揺動のうち図５（ａ）のような３動作を行なうことから、身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個のモータ１０ａを用いて３動作を行なうことができるので、モータ１０ａの数が減り、制御が簡単になると共に低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。しかもモータ１０ａの出力回転軸１２は一方向に突出しているため、モータ１０ａは縦向きに設置可能となる。つまり、従来のように出力回転軸１２ａ，１２ｂを二方向に突出させる場合（図７）はモータ１０ａは横置きとなるが、本発明では出力回転軸１２は一方向のみに突出するため、モータ１０ａは縦置き可能となり、これにより図１に示すように、モータ１０ａを含む駆動装置３全体の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができると共に、駆動装置３を座席２内部に格納できるので、従来よりも狙い通りの動作を忠実に再現することが可能になる。

また本例では、第１シャフト１７と偏心クランク１９とアームリンク２０とを用いて第１駆動部１３ａを構成でき、また第２シャフト１８と偏心ロッド２１とを用いて第２駆動部１３ｂを構成できるので、部品数を少なくできる。しかも、台座４に回動自在に支持した第１シャフト１７に偏心クランク１９を連結し、偏心クランク１９をアームリンク２０を介して連結リンク５に連結するだけで第１駆動部１３ａを簡単に組み立てることができ、また台座４に回動自在に支持した第２シャフト１８に対して偏心ロッド２１の上端部２１ａを偏心して連結し、偏心ロッド２１の下端部２１ｂをベース８に軸着するだけで第２駆動部１３ｂを簡単に組み立てることができ、組立性が良好となり、コストアップを防止できると共に駆動装置３の一層のコンパクト化を図ることができるものである。

本発明の実施形態の一例を示す概略側面図である。 同上の座席が前後方向の往復直進移動及び左右軸回りの回転往復移動を行なう場合を説明する側面図である。 同上の駆動装置の平面図である。 同上の座席が前後軸回りの回転往復移動を行なう場合を説明する正面図である。 （ａ）は同上のバランス訓練装置の使用状態を説明する斜視図、（ｂ）は座席の直進移動方向及び揺動方向の説明図である。 同上の駆動部のブロック図である。 従来のバランス訓練装置を右側から見た縦断面図である。 従来のバランス訓練装置を左側から見た縦断面図である。 従来のバランス訓練装置を正面側から見た横断面図である。

符号の説明

１ バランス訓練装置
２ 座席
３ 駆動装置
４ 台座
５ 連結リンク
６ 可動架台
７ 左右軸
８ ベース
９ 前後軸
１０ 駆動源
１２ 出力回転軸
１３ 駆動部

Claims (3)

1. 人が着座する座席と、座席を支える脚部と、座席を揺動させる駆動装置とを備えるバランス訓練装置であって、駆動装置は、脚部に対して固定した前後軸回りに回転往復移動可能に支持された可動架台と、下端部が可動架台に軸着されると共に上端部が座席に軸着され座席が上面を前後に傾斜させて揺動するように座席の前後の移動を規制する前後一対の連結リンクと、一方向に出力回転軸が突出する１個の駆動源を備えた駆動部とを有し、駆動部は、駆動源の出力回転軸の回転力を前後の一方の連結リンクの前後方向の往復移動に変換することにより前後方向における往復直進移動及び回転往復移動を組み合わせた動作で座席を前後に揺動させる第１駆動部と、第１駆動部から回転力が伝達され可動架台の前後軸回りの回転往復移動の動作で座席を左右に揺動させる第２駆動部とを備え、かつ座席と可動架台との間に収納されると共に前後の連結リンクの間であって座席の投影面内に収納されていることを特徴とするバランス訓練装置。
2. 上記各連結リンクの下端部を上記脚部に対して軸着する左右軸を備え、上記駆動部は、上記駆動源の出力回転軸の回転力により左右軸を中心に座席を前後方向に往復移動及び揺動させることを特徴とする請求項１記載のバランス訓練装置。
3. 上記第１駆動部は、上記駆動源の出力回転軸の回転力により出力回転軸とは直交するシャフトに対して偏心円運動を行う偏心クランクと、偏心クランクの偏心円運動を上記連結リンクの一方の前後方向の往復移動に変換するように偏心クランクと連結リンクの一方とを結合するアームリンクとを備えることを特徴とする請求項２記載のバランス訓練装置。

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