JP3885821B2 - 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往復回転移動との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回りの往復回転移動と、前後軸９回りの往復回転移動との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回りで往復回転移動する。
特公平６−６５３５０号公報 特開２００１−２８６５７８号公報

本発明は上記事由に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、１個の駆動源の一方向に突出した出力回転軸を用いながらも互いに直交する２平面内での往復移動を可能とし、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にある。

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１であって、上記座席２は、前端部と後端部とがそれぞれ前後に揺動可能に支持された台座４に固定され、駆動装置３は、一方向に突出する出力回転軸１２を備える１個の駆動源１０と、駆動源１０の出力回転軸１２の回転が噛み合いによって伝達され前後方向および上下方向を含む第１平面内で左右方向の軸の回りにおける回転往復移動を伴うように台座４を前後に往復移動させる第１駆動部１３ａと、第１駆動部１３ａから噛み合いによって回転が伝達され左右方向および上下方向を含む第２平面内で前後方向の軸の回りにおける回転往復移動を伴うように台座４を左右に往復移動させる第２駆動部１３ｂとを備え、第１平面内の往復移動では、台座４が前方に移動する際に台座４の前端部を下降方向に移動させるとともに後端部を上昇方向に移動させ、台座４が後方に移動する際に台座４の前端部を上昇方向に移動させるとともに後端部を下降方向に移動させることを特徴とする。

この構成によれば、座席２は、前端部と後端部とがそれぞれ前後に揺動可能かつ上面が傾斜するように支持されており、かつ前後方向および上下方向を含む第１平面と左右方向および上下方向を含む第２平面との互いに直交する面内でそれぞれ往復移動するから、座席２の前後、左右、上下の移動及び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る。つまり、駆動源１０の出力回転軸１２の回転が噛み合いによって伝達される第１駆動部１３ａにより座席を第１平面内で往復移動させ、さらに第１駆動部１３ａから噛み合いによって回転が伝達される第２駆動部１３ｂにより座席を第１平面と直交する第２平面内で往復移動させるから、第１平面と第２平面との両方の往復移動を可能としながらも、駆動源１０の出力回転軸１２は二方向に突出させることなく一方向に突出させることができる。

第１駆動部１３ａが駆動源の出力回転軸１２の回転がモータギア１１と第１ギア１４との噛み合いによって伝達され出力回転軸１２とは直交する第１シャフト１７を有し、第２駆動部１３ｂが第１シャフト１７の回転が連動ギア２２と第２ギア１５との噛み合いによって伝達され第１シャフト１７とは並行する第２シャフト１８を有する場合には、第１シャフト１７と第２シャフト１８との占有スペースが少なく駆動装置３のコンパクト化を図ることができる。

第１駆動部１３ａが、第１シャフト１７に連結され第１シャフト１７の回転により偏心円運動を行う偏心クランク１９と、偏心クランク１９の偏心円運動を座席２の第１平面内での往復移動に変換するように偏心クランク１９と座席２とを連結するアームリンク２０とを備えるものでは、第１駆動部１３ａを少ない部品で構成でき、構造及び組立がそれぞれ簡易となり、一層のコンパクト化を図ることができる。

座席２に一端部が軸着されるとともに前記脚部５０側に他端部が軸着され脚部５０に対して座席２を前後方向に往復移動及び揺動可能に支持するリンク５ａ，５ｂを備える場合には、リンク５ａ，５ｂを用いて座席２が前後方向に往復移動及び揺動可能に支持される。

上述のように本発明にあっては、前端部と後端部とがそれぞれ前後に揺動可能に支持された台座に座席が固定されており、かつ座席が前後方向および上下方向を含む第１平面と左右方向および上下方向を含む第２平面との互いに直交する面内でそれぞれ往復移動するから、座席の前後、左右、上下の移動及び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る。つまり、駆動源の出力回転軸の回転が噛み合いによって伝達される第１駆動部により前後方向および上下方向を含む第１平面内では、台座が前方に移動する際に台座の前端部を下降方向に移動させるとともに後端部を上昇方向に移動させ、台座が後方に移動する際に台座の前端部を上昇方向に移動させるとともに後端部を下降方向に移動させ、さらに第１駆動部から噛み合いによって回転が伝達される第２駆動部により第１平面と直交する第２平面内では台座を前後軸の回りで回転往復移動させるから、第１平面と第２平面との両方の往復移動を可能としながらも、駆動源の出力回転軸は二方向に突出させることなく一方向に突出させることができるのであって、１個の駆動源で済むことで省スペースかつ低コストで提供できる上に、駆動源の一方向に突出した出力回転軸のみを利用するので、従来と比較して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。

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で示す方向に往復回転移動可能となっている。

上記ベース８の前後方向の両端部には図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で示す方向に往復回動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回りの往復回転移動用の第１駆動部１３ａと、前後軸９回りの往復回転移動用の第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７ｂ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回りに往復回転移動をする。

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往復回転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往復回転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
１１ モータギア
１２ 出力回転軸
１３ 駆動部
１３ａ 第１駆動部
１３ｂ 第２駆動部
１４ 第１ギア
１５ 第２ギア
１７ 第１シャフト
１８ 第２シャフト
１９ 偏心クランク
２０ アームリンク
２１ 偏心ロッド
２２ 連動ギア
５０ 脚部

Claims (4)

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、上記座席は、前端部と後端部とがそれぞれ前後に揺動可能に支持された台座に固定され、駆動装置は、一方向に突出する出力回転軸を備える１個の駆動源と、駆動源の出力回転軸の回転が噛み合いによって伝達され前後方向および上下方向を含む第１平面内で左右方向の軸の回りにおける回転往復移動を伴うように台座を前後に往復移動させる第１駆動部と、第１駆動部から噛み合いによって回転が伝達され左右方向および上下方向を含む第２平面内で前後方向の軸の回りにおける回転往復移動を伴うように台座を左右に往復移動させる第２駆動部とを備え、第１平面内の往復移動では、台座が前方に移動する際に台座の前端部を下降方向に移動させるとともに後端部を上昇方向に移動させ、台座が後方に移動する際に台座の前端部を上昇方向に移動させるとともに後端部を下降方向に移動させることを特徴とするバランス訓練装置。
2. 前記第１駆動部は前記駆動源の出力回転軸の回転がモータギアと第１ギアとの噛み合いによって伝達され出力回転軸とは直交する第１シャフトを有し、前記第２駆動部は第１シャフトの回転が連動ギアと第２ギアとの噛み合いによって伝達され第１シャフトとは並行する第２シャフトを有することを特徴する請求項１記載のバランス訓練装置。
3. 前記第１駆動部は、前記第１シャフトに連結され第１シャフトの回転により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座席の第１平面内での往復移動に変換するように偏心クランクと座席とを連結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。
4. 前記座席に一端部が軸着され前記脚部側に他端部が軸着され脚部に対して座席を前後方向に往復移動及び揺動可能に支持するリンクを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のバランス訓練装置。

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