JP4400206B2 - Exercise assistance device - Google Patents
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Description
本発明は、膝関節を屈伸させることなく大腿部を含む脚部の筋肉群に負荷を与えることができる運動補助装置に関するものである。 The present invention relates to an exercise assisting device that can apply a load to a muscle group of a leg including a thigh without bending and stretching a knee joint.
従来から、適度な運動によって糖代謝を促進し血中の余剰のブドウ糖を消費すると、高血糖、高インスリン血症が改善され、結果的に、生活習慣病(糖尿病、肥満、高脂血症など)の改善に寄与することが知られている。筋収縮による糖代謝を効率的に行うには、有酸素運動に寄与する赤筋(遅筋)であって体積の大きい筋肉を筋収縮を生じさせることが望ましい。したがって、大腿部や背部の筋肉を筋収縮を生じさせることが有効と考えられる。 Conventionally, when glucose metabolism is promoted by moderate exercise and excess glucose in the blood is consumed, hyperglycemia and hyperinsulinemia are improved, resulting in lifestyle-related diseases (diabetes, obesity, hyperlipidemia, etc.) ) Is known to contribute to improvement. In order to efficiently perform glucose metabolism by muscle contraction, it is desirable to cause muscle contraction of a muscle having a large volume that is a red muscle (slow muscle) that contributes to aerobic exercise. Therefore, it is considered effective to cause muscle contraction in the thigh and back muscles.
ところで、糖尿病患者においては、筋肉での糖代謝が健常者よりも低下しており、筋肉へのブドウ糖の取り込みが少なくなっているから、積極的に筋収縮を生じさせて糖代謝を高めることが必要であるが、糖尿病患者などでは膝痛を伴っていることが多く、膝関節の屈伸を伴うスクワット運動や歩行運動などを行うと、膝関節の痛みが強くなったり症状が悪化したりするという問題が生じる可能性がある。このように、運動が必要であるにもかかわらず膝痛があるために運動が困難である人にとっては、膝痛を生じないように筋収縮を生じさせる運動補助装置が必要である。また、運動効果を高めるには筋肉の体積が大きい大腿部において筋収縮を可能とする運動補助装置が望ましいといえる。 By the way, in diabetic patients, glucose metabolism in muscles is lower than that in healthy people, and glucose uptake into muscles is reduced. Therefore, it is possible to actively increase muscle metabolism by causing muscle contraction actively. Necessary, but many people with diabetes often have knee pain, and doing squat exercises or walking exercises with knee joint flexion and extension may increase knee joint pain or worsen symptoms. Problems can arise. Thus, for a person who is difficult to exercise due to knee pain even though exercise is necessary, an exercise assisting device that causes muscle contraction so as not to cause knee pain is required. In order to enhance the exercise effect, it can be said that an exercise assisting device that enables muscle contraction in the thigh with a large muscle volume is desirable.
そこで、本件出願人は先の出願(特願2003−144013号)において、使用者の足位置と重心位置との相対位置の変化方向を膝関節の屈伸方向に制限する構成を提案し、さらには膝関節の屈伸を伴わずに脚部に作用する負荷を変化させる技術について種々構成を提案した。先の出願では、膝関節を屈伸させないために、使用者の臀部を支持する支柱体と、使用者の足部を載置する足置台とを設け、支柱体を傾けるなどして脚部に作用する負荷を変化させる際に、足置台を上下あるいは前後に移動させる技術を採用した。支柱体と足置台とは各別の駆動源により駆動しており、膝関節を屈伸させないために支柱体と足置台とに対応する駆動源を同期させて制御している。 Therefore, in the previous application (Japanese Patent Application No. 2003-144013), the present applicant has proposed a configuration in which the change direction of the relative position between the user's foot position and the center of gravity position is limited to the knee joint flexion / extension direction, Various configurations were proposed for the technique of changing the load acting on the leg without bending or stretching the knee joint. In the previous application, in order not to bend and extend the knee joint, a support body that supports the user's buttocks and a footrest on which the user's foot is placed are provided, and the support body acts on the legs by tilting the support body. The technology to move the footrest up and down or back and forth when changing the load to be applied. The prop body and the footrest are driven by separate drive sources, and the drive sources corresponding to the strut and the footrest are controlled in synchronization so as not to bend and extend the knee joint.
上述したように、支柱体と足置台とを各別の駆動源により駆動するものであるから、駆動源の個数が多くなり、コスト高になる可能性がある。また、複数個の駆動源を同期させるためには各駆動源の位置関係を認識する必要があり、複雑な制御が必要になるという問題を生じる。 As described above, since the column body and the footrest are driven by different drive sources, the number of drive sources increases, which may increase the cost. Further, in order to synchronize a plurality of drive sources, it is necessary to recognize the positional relationship between the drive sources, which causes a problem that complicated control is required.
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、1つの駆動源で膝関節の屈伸を伴わずに大腿部の筋肉の筋収縮を伴う運動を可能とすることにより、複数個の駆動源を設ける場合に比較して制御を簡易化し、しかもコストを低減した運動補助装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is to enable exercise with muscle contraction of the thigh muscles without bending and stretching of the knee joint with one drive source, An object of the present invention is to provide an exercise assisting device that simplifies control and reduces costs compared to the case of providing a plurality of drive sources.
請求項1の発明は、定位置に設置される架台と、使用者の自重の少なくとも一部が大腿部を含む脚部に作用する形で使用者の臀部および足部を支持するように架台に取り付けられた支持部と、使用者の足位置と重心位置との相対位置の変位により使用者の自重で脚部に作用する負荷が変化するように架台に対して支持部を変位させる1つの駆動源を備えた駆動部とを有し、支持部は、臀部を支持する腰掛けと、足部を支持する足置台と、使用者の膝関節の屈曲角度を変化させないように腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部とからなることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a pedestal installed in a fixed position, and the pedestal so as to support the user's buttocks and feet in such a manner that at least a part of the user's own weight acts on the leg including the thigh One of the support unit attached to the gantry and the support unit is displaced with respect to the gantry so that the load acting on the leg part is changed by the user's own weight due to the displacement of the relative position between the user's foot position and the gravity center position And a support section, a stool that supports the buttocks, a footrest that supports the foot, and a stool and a footrest so that the bending angle of the knee joint of the user is not changed. And an interlocking mechanism for mechanically interlocking the two.
この構成によれば、使用者の臀部と足部とを支持する支持部が腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部を備えており、かつ支持部が1つの駆動源を備える駆動部により架台に対して変位するから、使用者の臀部と足部との相対位置をほぼ一定に保つことによって膝関節を屈伸させることなく大腿部の筋肉の筋収縮を伴う運動を実現することができ、しかも駆動源は1個であるから、コストを低減することができる上に制御が簡単になる。 According to this configuration, the support unit that supports the user's buttocks and feet includes the interlocking mechanism unit that mechanically links the stool and the footrest, and the support unit includes one drive source. Because it is displaced with respect to the pedestal by the upper part, it is possible to realize exercise with muscle contraction of the thigh muscles without bending and stretching the knee joint by keeping the relative position of the user's buttocks and feet almost constant. Moreover, since there is only one drive source, the cost can be reduced and the control is simplified.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記連動機構部が、前記腰掛けを上端部に備え前記架台に対して直立する位置と傾く位置との間で前記駆動部によって揺動される支柱体と、支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結し支柱体の定位置と足置台の定位置との距離を一定に保つ連結体とからなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the interlocking mechanism portion is swung by the driving portion between a position where the stool is provided at the upper end portion and an upright position is inclined with respect to the gantry. The support body includes a support body, and a connection body that connects a fixed position of the support body and a fixed position of the footrest and maintains a constant distance between the fixed position of the support body and the fixed position of the footrest.
この構成によれば、上端部に腰掛けを備える支柱体の定位置と足置台の定位置との距離を連結体によって一定に保っているから、駆動部によって支柱体を変位させたときに股関節と足関節(くるぶしの関節)との少なくとも一方は角度が変化するが、膝関節の屈曲角度はほとんど変化せず、膝関節を屈伸させないようにしながらも脚部に作用する負荷を変化させて筋収縮を促すことが可能になる。 According to this configuration, since the distance between the fixed position of the column body having a stool at the upper end and the fixed position of the footrest is kept constant by the connecting body, when the column body is displaced by the drive unit, The angle of at least one of the ankle joints (ankle joints) changes, but the flexion angle of the knee joints hardly changes, and the muscles contract by changing the load acting on the legs while preventing the knee joints from bending and stretching. Can be encouraged.
請求項3の発明では、請求項2の発明において、前記駆動部を前記足置台よりも上方に配置する載置台を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the apparatus further comprises a mounting table that arranges the driving unit above the footing table.
この構成によれば、載置台により足置台よりも駆動部が上方に配置され、支柱体が短くなるから、載置台を設けない場合と支柱体の傾斜角度を同じにするとすれば、駆動部に必要なトルクが低減される。 According to this configuration, the driving unit is disposed above the footing table by the mounting table, and the column body is shortened. Therefore, if the inclination angle of the column body is the same as that when the mounting table is not provided, The required torque is reduced.
請求項4の発明では、請求項2または請求項3の発明において、前記連結体が、前記支柱体と連結される一端部が使用時における使用者の股関節の側方に位置決めされ、前記足置台と連結される他端部が使用時における使用者の足関節の側方に位置決めされることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the connecting body is positioned at a side of a user's hip joint at the time of use at one end connected to the support body, and the footrest base. And the other end connected to the side of the user's ankle joint in use.
この構成によれば、連結体の各端部が股関節の側方と足関節の側方とにそれぞれ位置決めされているから、連結体によって股関節と足関節との間の距離をほぼ一定に保つから、膝関節の屈曲角度の変化を連結体により規制することになり、膝関節の屈伸を確実に防止することができる。 According to this configuration, since each end of the coupling body is positioned on the side of the hip joint and the side of the ankle joint, the distance between the hip joint and the ankle joint is kept substantially constant by the coupling body. The change in the bending angle of the knee joint is restricted by the coupling body, and the bending and stretching of the knee joint can be reliably prevented.
請求項5の発明では、請求項1の発明において、前記連動機構部が、前記腰掛けを上端部に備え前記架台に対して直立する位置と傾く位置との間で前記駆動部によって揺動される支柱体と、架台に対する前記足置台の移動方向を上下方向に規制する移動規制部と、支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結するとともに定位置に設けた滑車に掛け回され支柱体の傾斜角度が大きくなるほど足置台を下方に移動させるワイヤとを備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the interlocking mechanism portion is swung by the driving portion between a position where the stool is provided at the upper end portion and an upright position with respect to the gantry and a tilted position. A strut body, a movement restricting portion for vertically restricting the movement direction of the footrest relative to the gantry, and a fixed position of the strut body and a fixed position of the footrest base are connected to each other, and the strut is hung around a pulley provided at a fixed position. And a wire for moving the footrest downward as the body inclination angle increases.
この構成によれば、上端部に腰掛けを備える支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結するワイヤを設け、定位置に設けた滑車にワイヤを掛け回すことによって、支柱体の傾斜角度が大きくなると足置台が下方に移動させるから、駆動部によって支柱体を変位させたときに股関節と足関節(くるぶしの関節)との少なくとも一方は角度が変化するが、膝関節の屈曲角度はほとんど変化せず、膝関節を屈伸させないようにしながらも脚部に作用する負荷を変化させて筋収縮を促すことが可能になる。 According to this configuration, by providing the wire that connects the fixed position of the column body with the stool at the upper end portion and the fixed position of the footrest, and by hanging the wire around the pulley provided at the fixed position, the inclination angle of the column body Since the footrest is moved downward as the height increases, the angle of at least one of the hip joint and ankle joint (ankle joint) changes when the prop is displaced by the drive unit, but the knee joint flexion angle is almost It is possible to promote muscle contraction by changing the load acting on the leg while keeping the knee joint from bending and stretching without changing.
請求項6の発明では、請求項2ないし請求項4の発明において、前記足置台への下向き荷重に抗して上方への復帰力を生じる弾性部材を足置台と前記架台との間に設けたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the second to fourth aspects of the present invention, an elastic member that generates an upward restoring force against a downward load on the footrest is provided between the footrest and the mount. It is characterized by that.
この構成によれば、足置台を上昇させる動作の際に弾性部材からの復帰力を作用させることにより、足置台が上昇方向に移動する際に駆動部に作用する負荷を軽減することができる。 According to this configuration, by applying the restoring force from the elastic member during the operation of raising the footrest, it is possible to reduce the load acting on the drive unit when the footrest moves in the upward direction.
請求項7の発明では、請求項2ないし請求項6の発明において、前記駆動部が、使用者の右脚と左脚とに作用する負荷が片脚ずつ交互に変化するように前記支柱体を揺動させることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the second to sixth aspects of the present invention, the drive unit is configured so that the load acting on the right leg and the left leg of the user changes alternately one leg at a time. It is characterized by rocking.
この構成によれば、使用者の右脚と左足とに交互に片脚ずつ負荷を与えるように支柱体を揺動させるから、支柱体の傾動に際して1個の駆動源によって左右交互に傾動させる簡単な機構により実現することができる。この動作は、架台に対して支柱体を直立させた位置から右前方に倒し、再び架台に対して直立させた位置に戻してから左前方に倒し、さらに架台に対して直立させた位置に戻すという動作であって、支柱体を前後方向に倒す周期を対して支柱体を左右に倒す周期を2倍にしたことになる。 According to this configuration, the column body is swung so as to alternately apply a load to the right leg and the left foot of the user one leg at a time. Therefore, when the column body is tilted, it is easily tilted left and right alternately by one drive source. It can be realized by a simple mechanism. In this operation, the column body is tilted to the right and forward from the position where the column is upright with respect to the gantry, returned to the position where it is erected again with respect to the gantry, then tilted forward to the left, and further returned to the position where it is erected with respect to the gantry In other words, the period of tilting the column body to the left and right is doubled with respect to the period of tilting the column body in the front-rear direction.
請求項8の発明では、請求項1ないし請求項7の発明において、前記駆動部は、前記腰掛けを少なくとも前後方向に移動させる機構を備えることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the first to seventh aspects of the invention, the drive unit includes a mechanism for moving the stool at least in the front-rear direction.
この構成によれば、腰掛けを少なくとも前後方向に移動させることによって使用者の重心位置を前後に移動させるから、腰掛けの移動に伴って脚部に作用する荷重を変化させることができる。 According to this configuration, since the position of the center of gravity of the user is moved back and forth by moving the stool at least in the front-rear direction, the load acting on the legs can be changed as the stool moves.
請求項9の発明では、請求項1の発明において、前記駆動部が、前記腰掛けを上下方向に交差する一つの面内で平行移動させる案内装置を備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the drive unit includes a guide device that translates the stool in one plane that intersects the vertical direction.
この構成によれば、腰掛けの移動方向を平行移動(たとえば、前後方向と左右方向の移動)に制限することになるから、腰掛けを移動させる制御が簡単であり、しかも腰掛けは架台に平行な面内で移動するだけであって、支柱体を用いる場合のような重力によるモーメントが作用せず、出力の比較的小さい駆動源を用いて腰掛けを変位させることが可能になる。 According to this configuration, since the movement direction of the stool is limited to parallel movement (for example, movement in the front-rear direction and the left-right direction), it is easy to control the movement of the stool, and the stool is a surface parallel to the gantry. It is possible to displace the stool by using a drive source having a relatively small output without causing a moment due to gravity as in the case of using a column body.
本発明の構成によれば、使用者の臀部と足部とを支持する支持部が腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部を備えており、かつ支持部が1つの駆動源を備える駆動部により架台に対して変位するから、使用者の臀部と足部との相対位置をほぼ一定に保つことによって膝関節を屈伸させることなく大腿部の筋肉の筋収縮を伴う運動を実現することができる上に、駆動源が1個であるから、コストを低減することができる上に制御が簡単になるという利点がある。 According to the structure of this invention, the support part which supports a user's buttocks and a foot part is equipped with the interlocking mechanism part which interlocks a seat and a footrest base mechanically, and a support part has one drive source. Because it is displaced with respect to the pedestal by the drive unit provided, the movement with the muscle contraction of the thigh muscles is realized without keeping the knee joint bent and stretched by keeping the relative position between the user's buttocks and feet In addition, since the number of driving sources is one, there is an advantage that the cost can be reduced and the control is simplified.
(実施形態1)
本実施形態は、図1に示すように、床のような設置面の定位置に設置される架台1を有し、架台1の上には使用者Mの臀部および足部を支持する支持部が取り付けられる。支持部は、使用者Mの臀部を載せる腰掛けと使用者Mが足を載せる足置台3とを有している。図1では腰掛けを示していないが、支柱体2の上端部に腰掛けが設けられる。また、図示例では使用者Mの左足を載せる足置台3のみを示しているが、左右の足をそれぞれ載せる足置台3を設けるのが望ましい。さらに、支持部は、腰掛けと足置台3とを機械的に連動させる連動機構部として、図2のように、腰掛けを上端部に備えた支柱体2と、支柱体2の上端部の定位置と足置台3の後端部の定位置との間を連結する棒状の剛体からなる連結体4とを備える。支柱体2の下端部は架台1に載置固定された駆動部5に連結されている。駆動部5は、駆動源としての図示しない1個のモータを備えるとともに、モータの回転力を支柱体2の揺動に変換する変換機構を備える。足置台3は左右一対設けられる。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a
支柱体2の上端部に設ける腰掛けは、種々形状のものを用いることができ、たとえば自転車等におけるサドルと同様の形状のものを用いることができる。この種の腰掛けは、平面視では前端部(使用者Mが腰掛けに着座したときの前側)が後端部よりも狭幅になる三角形状に形成される。あるいはまた、平面視において円形や楕円形の腰掛けを用いることも可能であり、さらには腰掛けに着座した使用者Mの大腿部の位置を決めるための切欠凹所を周部に設けたり、使用者Mの背部を当接させる背もたれ部を設けてもよい。支柱体2は、下端部と上端部とを入れ子状に形成することによって伸縮可能に構成し、使用者Mの体形に合わせて腰掛けの高さを調節可能としておく。
As the stool provided at the upper end portion of the
駆動部5の変換機構は、駆動源である1個のモータの回転を減速する減速輪列のほか、カム、クランク、リンク、クラッチなどの機械要素を組み合わせることによって、支柱体2を架台1に対して直立する位置と傾く位置との間で揺動(起伏)させるように構成されている。図示例のように使用者Mの左足を載せる足置台2のみを設ける場合には、支柱体2が傾く方向は使用者Mの左前方になる。このように支柱体2が架台1に対して直立する位置と左前方に傾く位置との間で揺動することにより、支柱体2の傾きが大きくなるに従って使用者Mの左側の脚部(とくに大腿部)に作用する負荷が大きくなるのであって、支柱体2の揺動に伴って左側の脚部に作用する負荷を変化させることが可能になる。すなわち、使用者Mの左側の脚部の筋収縮を促し、結果的に筋代謝、糖代謝を促進することになる。
The conversion mechanism of the
ところで、上述したように、支柱体2の定位置と足置台3の定位置との間を連結体4により連結しているから、支柱体2の定位置と足置台3の定位置との間の距離は一定に保たれる。したがって、支柱体2の架台1に対する傾斜角度によらず膝角度はほぼ一定に保たれることになる。使用にあたって、図1(a)のように支柱体2が架台1に対して直立している状態では支柱体2が足置台3よりも多く使用者Mの体重を支え、図1(b)のように支柱体2が架台1に対して傾斜した状態では図1(a)の状態よりも使用者Mの体重によって足置台3にかかる荷重が大きくなる。つまり、図1(b)の状態では図1(a)の状態よりも使用者Mの自重によって大腿部に作用する負荷が大きくなる。ただし、図1(b)の状態でも使用者Mの自重の一部は依然として支柱体2で支持しているから、使用者Mの全自重を負荷として脚部に作用させるスクワット運動に比較すると軽負荷であり、膝関節に障害を持つ場合でも支柱体2の架台1に対する傾斜角度を調節するなどして脚部に作用する負荷を調節することによって使用することが可能になる。
By the way, as mentioned above, since the fixed position of the
要するに、支柱体2を揺動させることによって使用者Mの脚部に作用する負荷を変化させる際に膝が屈伸せず、変形性膝関節症のように膝痛を持つ使用者Mであっても、痛みの増加や症状の悪化のような悪影響を与えることなく使用することが可能になる。なお、使用者Mが膝関節に痛みを持つような場合に、膝の中心と第2指とを結ぶ方向には膝関節をある程度屈伸させることが可能であるが、他の方向に屈伸させると強い痛みを生じたり、症状が悪化することがある。そこで、支柱体2と足置台3との位置関係は、支柱体2を揺動させたときの使用者Mの重心位置と足置台3に載せた足の位置との相対位置の変位方向が、膝関節の屈伸方向に一致するように設定されている。この設定により、膝関節に捻れを伴うことなく使用者Mの脚部に作用する負荷を変化させることができる。
In short, when the load acting on the leg portion of the user M is changed by swinging the
上述のように、支柱体2の起伏方向を膝関節の屈伸方向に一致させるには、支柱体2と足置台3との位置関係だけではなく、足置台3の上での足位置および足先の向きを決めるか、足位置および足先の向きを適宜のセンサによって検出することが必要である。そこで、足置台3の上に足位置および向きを決めるためのマークを表記するとともに、足置台3の表面に滑り止め用の部材を設けるか、足位置と足先の向きとを固定するために足置台3にスリッパあるいはサンダルの先端部のように足先を差し入れるトークリップ部を設けるのが望ましい。
As described above, in order to make the undulation direction of the
図1に示す例では左足用の足置台3のみを示しているが、右足用の足置台3のみを設ける構成も可能である。また、両足をそれぞれ載せる足置台3を設ける場合には、各足置台3と支柱体2とを連結体4により連結する。この場合、支柱体2が一方の足置台3のほうに傾くことによって足置台3が元の位置(支柱体2が架台1に直立しているときの位置)から下降すると、他方の足置台3は元の位置から上昇することになり、使用者Mの重心位置の変位が大きくなって脚部により大きい負荷を与えることになる。
In the example shown in FIG. 1, only the
このように左右両足をそれぞれ載せる足置台3を設けている場合には、支柱体2を架台1に対して直立している位置から左前に傾斜させた後に架台1に対して直立する位置に戻し、次に右又に傾斜させた後に架台1に対して直立する位置に戻すという動作を繰り返すようにするのが望ましい。すなわち、支柱体2の左右方向の揺動の周期と前後方向の揺動の周期とを2:1にするのである。このような動作は、駆動部5において1つの駆動源しか用いない構成であっても、左右方向と前後方向との揺動をそれぞれ実現するためのクランクあるいはカムの回転周期を上述の関係にすることで対応できるから、容易に実現することができ、また変換機構の構成によって対応できるから駆動源の特別な制御が不要になり制御が簡単である。なお、支柱体2を1本だけ設けた構成を例示したが、複数本の支柱体2を設けることも可能である。
In this way, when the
(実施形態2)
実施形態1では、連結体4を支柱体2と足置台3とにそれぞれ固定的に結合してあり、支柱体2と足置台3と連結体4との間に可動部分はない。したがって、支柱体2が架台1に対して傾斜したときに、支柱体2の傾斜に伴って下降する足置台3は支柱体2の下端部に近付く向きに移動することになる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the
本実施形態は、足置台3を上下方向にのみ移動可能とし、支柱体2の下端部と足置台3との距離をほぼ一定に保つようにしたものである。すなわち、図3に示すように、板状の足置台3の四隅に設けたガイド孔3aに対して架台1に立設された4本のガイドピン3bを挿通することにより、足置台3をガイドピン3bに沿って上下方向にのみ移動させる構成を採用している。この構成の場合、支柱体2と足置台3とに対して連結体4を不動に固定すると、支柱体2を架台1に対して傾けることができなくなるから、連結体4の両端部において支柱体2と足置台3とにそれぞれ結合する部位に、球軸受のようなヒンジ4a.4bを設けている。この構成により、支柱体2と連結体4とがなす角度と、足置台3と連結体4とがなす角度とをそれぞれ任意に変化させることができ、支柱体2の揺動に伴って足置台3を上下方向に移動させることが可能になる。
In the present embodiment, the
図3に示す構成と同様の動作は、図4に示すように、足置台3を上下方向にのみ伸縮自在であるパンタグラフ3cを介して架台1に取り付ける構成によっても実現できる。架台1の上に取り付けたパンタグラフ3cは伸縮方向が上下方向に制限されているから、足置台3も上下方向にのみ移動する。さらにまた、図5に示すように、足置台3を、架台1において使用者の後方位置でヒンジ1aにより枢着されたリンク3dと、リンク3dの前端部上面に固定され使用者Mの足を載せる足載部3eとで構成し、連結体4の下端部をリンク3dの前端部(図示例では足載部3eの後方)に対してヒンジ4bで連結した構成を採用することも可能である。リンク3dは剛体であって、足載部3eが実質的に上下方向のみの移動となるようにリンク3dの長さ寸法を十分に大きく設定すれば、図3、図4に示した構成例と同様に、使用者の足の移動方向を上下方向に規制することができる。
The operation similar to the configuration shown in FIG. 3 can also be realized by a configuration in which the
実施形態1の構成では、連結体4が支柱体2および足置台3に対して定位置に不動に固定されているから、腰掛けに対する使用者Mの臀部の位置と、足置台3に対する使用者Mの足の位置とがずれないかぎりは、架台1に対する支柱体2の傾斜角度によらず膝関節の屈曲角度は一定に保たれる。一方、本実施形態のように、連結体4の両端部にヒンジ4a,4bを設けている場合には、腰掛けに対する臀部の位置や足置台3に対する足の位置がずれないとしても、股関節および足関節の位置が連結体4の両端に設けたヒンジ4a,4bの位置とずれていると、5本のリンクを5関節で連結した構造に近似されるから、支柱体2の傾斜角度に応じて膝関節J1(図6参照)の屈曲角度が変化する可能性が生じる。そこで、図6に示すように、連結体4の両端部に設けたヒンジ4a,4bの位置を股関節J2の側方と足関節J3の側方とに位置決めするのが望ましい。すなわち、支柱体2の上端部に設けた腰掛けよりも上方でヒンジ4aを設け、足置台3の上面よりも上方でヒンジ4bを設ける。この構成を実現するために、ヒンジ4a,4bは支柱体2および足置台3に対して適宜のスペーサを介して取り付ける。また、股関節J2および足関節J3の位置とヒンジ4a,4bの位置とがずれるのを防止するために、腰掛けおよび足置台3にベルトのような拘束具を設けてもよい。なお、股関節J2および足関節J3の位置とヒンジ4a,4bの位置とがずれないことを保証することができる場合には、足置台3の移動方向を上下方向のみに規制する構成を採用しなくてもよいが、このような保証は難しいから足置台3(足置台3にのせた足)の移動方向を上下方向に規制しておくのが望ましい。他の構成および動作は実施形態1と同様である。
In the configuration of the first embodiment, since the connecting
(実施形態3)
上述した実施形態では、腰掛けと足置台3とを連動させる連動機構部が支柱体2と連結体4とからなる例を示したが、本実施形態は、図7に示すように、連動機構部が支柱体2とワイヤ6とを備え、さらに足置台3の移動方向を上下方向に規制する移動規制部を備える。移動規制部は、図7に示していないが、実施形態2において説明した足置台3の移動方向を規制する構成と同様に構成される。ワイヤ6は、支柱体2の上端部の定位置と足置台3の定位置とを連結するものであり、支柱体2の後方を通り足置台3の下方から足置台3に結合されるように、架台1に対して定位置に固定した滑車7a〜7cに掛け回される。図示例においては、3個の滑車7a〜7cを用い、ワイヤ6を支柱体2の上端部から後方に引き出して滑車7aに掛け回した後、滑車7aにより下方に方向転換して滑車7aの下方に配置した滑車7bに掛け回し、次に滑車7bにより前方に方向転換して滑車7bの前方に配置した滑車7cに掛け回し、さらに滑車7cにより上方に方向転換して足置台3に結合する構成を採用している。ここに、支柱体2が架台1に対して直立した位置から右前方と左前方とに傾くから、支柱体2から滑車7aへのワイヤ6の向きは左右に振れることになる。したがって、滑車7aについては左右の振れを許容する形で架台1に取り付けるのが望ましい。なお、滑車7a,7bは1個で兼用することが可能である。
(Embodiment 3)
In the above-described embodiment, the example in which the interlocking mechanism unit that interlocks the stool and the
上述した構成では支柱体2の上端部が図の左方に倒れると、ワイヤ6の張力によって足置台3は下向きに移動する。ただし、図示した構成では支柱体2が傾いた位置から直立する位置に復帰したときに足置台3を上昇させることができないから、支柱体2が架台1に対して傾いた位置から直立する位置に復帰する際に足置台3を上昇させる構成が必要である。この構成としては、足置台3から上方に引き出したワイヤを支柱体2の前方から支柱体2に結合する構成を採用することができる。また、後述するように、足置台3と架台1との間に弾性部材を設け、弾性部材により足置台3の下向き荷重に抗するばね力を生じさせるようにしてもよい。他の構成および動作は実施形態1と同様である。
In the configuration described above, when the upper end portion of the
上述した実施形態1〜3については、図8に示すように、架台1と足置台3との間に弾性部材としての復帰ばね8を配置し、足置台3に下向き荷重が作用したときに、復帰ばね8が圧縮されることにより足置台3の下向き荷重に抗するばね力が足置台3に作用する構成を採用するのが望ましい。この構成によって、支柱体2が架台1に対して傾いた位置から直立する位置に復帰する際に、復帰ばね8のばね力を支柱体2に作用させることができ、駆動部5のみによって支柱体2を復帰させる場合に比較すると駆動部5が発揮する力を軽減することができる。なお、復帰ばね8に代えてウレタンフォームのような他の弾性部材を用いることも可能である。
About Embodiment 1-3 mentioned above, as shown in FIG. 8, when the return spring 8 as an elastic member is arrange | positioned between the
(実施形態4)
本実施形態は、図9に示すように、駆動部5を足置台3よりも上方に位置するように駆動部5を載せる載置台9を設けたものである。つまり、駆動部5と腰掛け11との距離を短くすることによって、支柱体2の長さ寸法を小さくしてある。この構成により、支柱体2の傾斜角度が同じであれば、支柱体2の下端部回りのモーメントが小さくなり、駆動部5が発揮する力を低減することが可能になる。また、図示例においては、駆動部5に半球状ないしドーム状のガイド10を設け、ガイド10には支柱体2を案内する案内溝10aを設けている。ガイド10に設けた案内溝10aにより支柱体2の移動方向が規制されるから、使用者の臀部を腰掛け11で支持することによって支柱体2に作用する荷重の一部をガイド10に分散させることになり、このことによっても駆動部5が発揮する力を軽減させることができる。案内溝10aはガイド10の頂点である上端から2条形成され、支柱体2が架台1に対して直立する位置から右前方と左前方とに傾くことができるようにしてある。なお、図9には示していないが、本実施形態においても上述した各実施形態において用いた連動機構部を設けることにより、腰掛け11と足置台3とを連動させることができる。他の構成および動作は実施形態1と同様である。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, a mounting table 9 on which the
(実施形態5)
本実施形態は、図10に示すように、駆動部5を足置台3よりも上方に位置するように駆動部5を載せる載置台9を設けるとともに、駆動部5として前後方向の往復直線移動と左右軸の回りの往復回転移動(ピッチング)に制限した機構を備えるものを用いている。具体的には、載置台9に固定される固定板5aと、固定板5aの上方に配置され腰掛け11を載せる可動板5bと、固定板5と可動板5bとの前後両端部をそれぞれ結合する左右2本ずつのリンク5c,5dとを設けている。固定板5aおよび可動板5bに対してリンク5c,5dは左右方向の軸回りに回動可能となるように結合される。固定板5aに対するリンク5c,5dの結合部位の距離は、可動板5bに対するリンク5c,5dの結合位置の距離よりも短く設定される。したがって、図10(a)に示す初期位置では可動板5bはやや後傾し、図10(b)に示す中間位置において可動板5bが略水平になり、さらに図10(c)に示す最大傾斜位置において可動板5bが前傾する。腰掛け11の上面は必ずしも可動板5bの上面と平行でなくてもよく、可動板5bが後傾した図10(a)の位置において腰掛け11の上面が略水平になるようにしてもよい。また、図10では駆動源を示していないが、駆動源の出力はカムやクランクのような伝達機構を用いて可動板5bに伝達すればよい。あるいはまた、駆動源の出力をリンク5c,5dにおける固定板5a側の軸に伝達する構成とし、リンク5c,5dを支柱体2として用いることも可能である。つまり、支柱体2は1本に限らず複数本設けることが可能である。さらにまた、リンク5c,5dの上下方向の中間部に駆動源の出力を伝達する構成とすることも可能である。他の構成および動作は実施形態4と同様である。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, a mounting table 9 is provided on which the
なお、駆動部5として前後方向のみに移動方向を規制したものを用いることも可能であり、また前後軸の回りに往復回転移動(ローリング)する機構を付加することも可能である。
In addition, it is possible to use a
(実施形態6)
本実施形態では、図11に示すように、駆動部5を足置台3よりも上方に位置するように駆動部5を載せる載置台9を設け、また架台1に対して揺動する支柱体2を設けずに腰掛け11を上下方向に交差する一つの面内で平行移動させる案内装置12を駆動部5に設けている。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a mounting
案内装置12は、腰掛け11の移動方向を前後方向に規制する第1ガイドレール12aと、第1ガイドレール12aを含めて腰掛け11の移動方向を左右方向に規制する第2ガイドレール12bとを備える。駆動部5は、第1ガイドレール12aと第2ガイドレール12bとを同時に用いることにより、腰掛け11を基準位置と右前方の位置との間で往復させ、また腰掛け11を基準位置と左前方の位置との間で往復させる。要するに、第1ガイドレール12aおよび第2ガイドレール12bは、腰掛け11の移動方向を規制するものであり、駆動部5に設けたクランクなどの他の要素とともに、1つの駆動源(モータ)の回転力を腰掛け11の上述した動きに変換する変換機構の一部を構成する。
The
上述した各実施形態のように支柱体2を用いると、駆動部5と支柱体2との結合部位の回りでモーメントが生じるから、駆動部5と支柱体2との結合部位においてモーメントに抗する強度が必要になるが、本実施形態ではモーメントが作用しないから、案内装置12において使用者の質量に対応する強度を確保すればよく、比較的低強度の材料を用いて実現することが可能になる。また、実施形態2、3のように足置台3の移動方向を上下方向に規制する構成を採用すれば、本実施形態においても連結体4やワイヤ6により足置台3を腰掛け11に連動させることができる。
When the
図示例では案内装置12が腰掛け11とともに外部に露出しているが、案内装置12は外部に露出しないようにカバーで覆うのが望ましい。また、案内装置12は腰掛け11を一つの面内で平行移動させるものであれば、架台1の上面に平行であるか架台10の上面に対して傾斜しているかを問わない。たとえば、前方に向かって下り傾斜する面内で腰掛け11が移動するように案内装置12を構成してもよい。なお、腰掛け11と足置台3とを連動させるにあたって、足置台3を駆動する駆動源を腰掛け11を駆動する駆動源とは別に設け、両駆動源を連動させる構成を採用することも可能であるが、コスト高になるから、実施形態2、3と同様の連動機構部を設けて機械的に連動させることが望ましい。他の構成および動作は実施形態2、3と同様である。
In the illustrated example, the
1 架台
1a ヒンジ
2 支持体
3 足置台
3a ガイド孔
3b ガイドピン
3c パンタグラフ
3d リンク
3e 足載部
4 連結体
4a,4b ヒンジ
5 駆動部
7a〜7c 滑車
6 ワイヤ
8 復帰ばね
9 載置台
10 ガイド
10a 案内溝
11 腰掛け
12 案内装置
12a 第1ガイドレール
12b 第2ガイドレール
J1 膝関節
J2 股関節
J3 足関節
M 使用者
DESCRIPTION OF
M user
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