JP4449896B2 - 揺動型運動装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用者が着座した座席を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置に関する。

上記のように、使用者が着座した座席を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置は、子供から老人まで利用可能な手軽な運動器具として、当初のリハビリ目的の医療施設から、一般家庭へと普及してきている。そのような揺動型運動装置の典型的な従来技術としては、たとえば特許文献１，２がある。

特許文献１は、６軸パラレルメカニズムなどを用いて、一連の滑らかな揺動パターンを実現するようにした腰痛予防訓練装置である。

また、特許文献２は、１モータとリンクとで、前後回転往復、左右回転動作を実現するようにしたバランス訓練装置である。
特許第３３９４８９０号明細書 特開２００１−２８６５７８号公報

上述の従来技術には、揺動を作り出す機構については開示されている。しかしながら、揺動運動の終了時における座席の位置制御については、記載されていない。前述のように子供から老人まで使用する可能性のある揺動型運動装置において、停止操作が行われたり、セットされた運動期間が終了すると、該揺動型運動装置は動作を停止するが、任意の時点で揺動を停止してしまうと、次の使用時に乗り難く、これによって正しい騎乗姿勢を取れない場合がある。

また、該揺動型運動装置は、使用者の体重を受けて、それを揺動させるものであり、揺動手段には或る程度の強度が要求され、自重だけで大きな重量となる。このため、座席が倒れたままで揺動を停止すると、前記揺動手段に不自然な力が加わり、またその状態で使用者が乗って起動すると、大きな負荷が加わり、故障の原因となる。

本発明の目的は、使い易く、故障し難い揺動型運動装置を提供することである。

本発明の揺動型運動装置は、使用者が着座した座席を揺動手段が揺動することで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置において、前記座席の揺動位置を検出する位置検出手段と、揺動運動終了時に、前記位置検出手段の検出結果に応答し、前記揺動手段を制御して、前記座席を予め定める位置に停止させる制御手段とを含み、前記揺動手段は、前記座席と脚部との間に設けられる駆動装置として実現され、前記脚部の上部に設けられる第１の台座に対して前後方向の軸線回りに揺動自在であり、前後方向の揺動を発生する揺動機構と、前記揺動機構上で前後方向に揺動可能に支持される前リンクおよび後リンクと、前記前リンクおよび後リンク間に設けられ、前記座席を支持する第２の台座とを備えて構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、使用者が着座した座席を揺動手段が揺動することで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置において、前記揺動手段を制御する制御手段は、揺動運動を終了するにあたって、停止操作が行われた時点や、セットされた運動期間が終了した時点等の任意の時点で揺動を停止させるのではなく、その終了時点が経過した後、位置検出手段で検出される座席の揺動位置が予め定める位置となる時点で停止させる。前記予め定める位置は、初期位置（イニシャルポジション）やホームポジションなどであり、次回の揺動運動開始時に、前記揺動手段の起動負荷が小さかったり、使用者が乗り易い位置などである。

したがって、毎回正確に同じ位置から始動するようになり、使い易く、また故障し難い装置を実現することができる。また、上記の構成から成る駆動装置によって、前後方向および左右方向の揺動を発生する前記揺動手段を実現することができる。

また、本発明の揺動型運動装置では、前記予め定める位置は、前記座席が水平で、かつ前後左右への移動範囲の中心である原点であることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記初期位置やホームポジションとなる前記予め定める位置を、前記座席が水平で、かつ前後左右への移動範囲の中心である原点とすることで、前記座席は、毎回その原点に復帰していることになる。

したがって、使用者は乗り易く、良好な騎乗姿勢を得ることができるとともに、前記揺動手段には、停止状態で不自然な力が加わらず、また起動時にも大きな負荷が加わらず、故障の虞を小さくすることができる。

さらにまた、本発明の揺動型運動装置では、前記位置検出手段は、前記揺動手段において、モータからの動力で前後左右の動きを作成する伝達機構の一部に設けられる検知板と、前記検知板による光路の開閉を検知するフォトインタラプタとを備えて構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、１つのモータの動力から前後左右の動きを作成する伝達機構の一部に、検知板を設け、その検知板をフォトインタラプタで検知することで、前記座席の揺動位置を検出する位置検出手段を構成する。

したがって、正確に揺動位置を検出することができる。

また、本発明の揺動型運動装置では、前記位置検出手段は、前記揺動手段のモータに流れる電流から前記座席の揺動位置を検出する電流検出手段であることを特徴とする。

上記の構成によれば、フィードバック制御や保護動作などのために、モータに流れる電流から前記座席の揺動位置を検出する電流検出手段を利用して、前記位置検出手段を構成する。

したがって、センサレスによって座席の揺動位置を検出することができ、低コスト化を実現することができる。

さらにまた、本発明の揺動型運動装置では、前記制御手段は、前記揺動運動終了時に、前記揺動手段のモータへの電流を減少させて揺動速度を低下させ、前記座席を予め定める位置に停止させることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記制御手段は、前記揺動運動終了時に、前記揺動手段のモータへの電流を減少させて、段階的に、或いは滑らかに揺動速度を低下させ、前記座席を予め定める位置に停止させる。

したがって、速度変化による急激な衝撃を緩和し、使用者に優しい装置を実現することができる。

さらにまた、本発明の揺動型運動装置では、前記揺動機構は、前記脚部の上部に設けられる台座上に立設される前後一対の軸支板と、前記軸支板に前記前後方向に延びるピンによって左右方向に揺動可能に支持される前板および後板ならびにそれらの前板および後板に左右両側から固定される側板を備えて成る筐体と、前記筐体内に縦据え置きされるモータと、前記両側板に枢支され、前記モータで駆動される第１および第２のシャフトと、前記第１のシャフトの両端部に相互に同位相となる角度でそれぞれ取付けられる偏心クランクと、前記偏心クランクに一端が取付けられるアームリンクと、前記第２のシャフトの少なくとも一端に偏心して立設されるピンと前記台座との間に設けられる偏心ロッドとを備えて構成され、前記前リンクは、前記前板の下部側で前後に揺動自在に支持されるとともに前記アームリンクの他端が取付けられることで前記前後方向に揺動可能となり、かつ前記偏心ロッドの駆動によって前記揺動機構が前記左右方向に揺動することを特徴とする。

上記の構成によれば、モータが駆動すると、第１のシャフト、偏心クランク、アームリンクおよび前リンクによって座席を支持する台座は前後方向に揺動し、第２のシャフトおよび偏心ロッドによって前記座席を支持する台座は左右方向に揺動する。

本発明の揺動型運動装置は、以上のように、使用者が着座した座席を揺動手段が揺動することで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置において、前記揺動手段を制御する制御手段は、揺動運動を終了するにあたって、停止操作が行われた時点や、セットされた運動期間が終了した時点等の任意の時点で揺動を停止させるのではなく、その終了時点が経過した後、位置検出手段で検出される座席の揺動位置が予め定める位置となる時点で停止させる。

それゆえ、毎回正確に同じ位置から始動するようになり、使い易く、また故障し難い装置を実現することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の一形態に係る揺動型運動装置１１１の全体構成を示す側面図であり、図２はその背面図であり、図３はその分解斜視図である。この揺動型運動装置１１１は、馬の背や鞍を模した形状で使用者が着座する座席１１２を、前記座席１１２内に設けられる駆動装置１１３で駆動する。前記駆動装置１１３は、脚部１１４によって、床面から支持される。

前記座席１１２は、前記駆動装置１１３に取付けられるシート１１５上に、クッション台１１６が積層されて成る。前記座席１１２の前方両側には（図３では、図面の簡略化のために、左側しか示していない）、鐙１１８が垂下して取付けられている。

鐙１１８は、使用者が足を掛ける足掛け部１１８ａと、前記シート１１５にねじ止め固定される取付け片１１８ｂと、それらを連結する連結片１１８ｃとを備えて構成されており、取付け片１１８ｂの下端に立設されたピン１１８ｄに連結片１１８ｃの上端に形成された孔１１８ｅが嵌め込まれることで該連結片１１８ｃが揺動自在となり、その連結片１１８ｃの下端に立設されたピン１１８ｆに、足掛け部１１８ａの上端に複数形成された孔１１８ｇの何れかが嵌め込まれることで、該鐙１１８の長さ（足掛け部１１８ａの高さ）調整が可能となっている。

前記座席１１２の前方には、たずな１１９が設けられている。このたずな１１９は、半円弧状の持ち手１１９ａの両端１１９ｂ，１１９ｃが内方に（直径線方向に）折り返され、その両端１１９ｂ，１１９ｃが座席１１２の前端で枢支されることで、前記持ち手１１９ａが使用者の側で前記座席１１２から起こして使用可能になり、倒すことで収納可能に構成されている。

また、前記座席１１２の前方には、支持台１２０が形成されており、該支持台１２０上には、操作器回路基板１２１が搭載された後、操作器ケース１２２で覆われ、さらにフロントパネル１２３で覆われることで、操作部が設けられている。

一方、上述のように構成される座席１１２が上部に取付けられる駆動装置１１３は、昇降ベース１２４上に搭載され、その昇降ベース１２４は前記脚部１１４の脚柱１２５内を摺動可能に構成されており、その摺動によって、前記座席１１２の床面からの高さが変化可能となっている。このため、前記脚部１１４の脚台１２６には、昇降機構１２７の下端１２７ａが取付けられ、上端１２７ｂが昇降ベース１２４の台座１２４ａの裏面から取付けられるとともに、前記昇降ベース１２４の外周面に設けられた案内ローラ１２４ｂが前記脚柱１２５内に形成された案内軌条１２５ａ上を走行し、該昇降機構１２７が、伸長することで前記座席１１２の床面からの高さが高くなり、縮小することで低くなる。

前記昇降機構１２７は、一対の柱片１２７ｃと、それらの間に収納される作動片１２７ｄと、柱片１２７ｃの上部に取付けられるギアボックス１２７ｅと、前記ギアボックス１２７ｅを駆動するモータ１２７ｆと、高さ検知ユニット１２７ｇとを備えて構成される。前記柱片１２７ｃの下端１２７ａが前記脚台１２６に取付けられ、上端には前記ギアボックス１２７ｅが取付けられる。前記作動片１２７ｄは、ボールねじなどから成り、その上端１２７ｂが昇降ベース１２４の（第１の）台座１２４ａの取付け片１２４ｘ（後述の図５参照）に取付けられ、それよりも下方の部分が前記ギアボックス１２７ｅ内を通過可能になっており、前記ボールねじにはギアボックス１２７ｅ内の図示しない歯車の内周面に形成された内ねじが噛合し、その歯車がモータ１２７ｆの出力軸に固着されたウォームギアで駆動されることで前記作動片１２７ｄが柱片１２７ｃ間から伸長／縮小し、座席１１２の昇降が可能となる。

前記高さ検知ユニット１２７ｇは、連結片１２７ｈによって作動片１２７ｄに連結されたスリット板１２７ｉの変位を、センサ１２７ｊで読取ることで、前記座席１１２の高さを検知する。

前記昇降ベース１２４の台座１２４ａには、昇降カバー１２８が取付けられて、前記昇降機構１２７が伸長しても、昇降ベース１２４が脚柱１２５から露出しないようになっており、また前記台座１２４ａには、機構部カバー１２９が取付けられることで前記駆動装置１１３が露出しないように保護されている。これらのカバー１２８，１２９が取付けられた後、機構部カバー１２９の上部とシート１１５の下部との間には、伸縮自在の布地などによるカバー１３０が被せられている。

さらにまた、前記昇降ベース１２４の台座１２４ａ上には、本体側回路基板１１０が搭載されており、脚柱１２５内で脚台１２６上には、重量物の電源トランス１９０などが収納されている。

図４は前記駆動装置１１３の詳細な構成を示す分解斜視図であり、図５はその駆動装置１１３を組立てた状態での側面図であり、図６は図５の上面から見た部分断面図であり、図７は図５の正面から見た部分断面図である。なお、図５〜図７では、理解し易くするために、一部の部品を省略したりしている。この駆動装置１１３では、前記昇降ベース１２４の台座１２４ａは、後傾斜しているものの、前記昇降機構１２７による変位以外では動かず、揺動の基台となる。

前記図３も参照して、この台座１２４ａ上に前後一対の軸支板１３１，１３２が立設されており、その軸支板１３１，１３２の軸受け１３１ａ，１３２ａに挿通されるピン１３３，１３４によって揺動機構１３５が前記参照符号Ｎで示す左右方向に揺動可能になり、さらにその揺動機構１３５によって支持される前リンク１３６および後リンクとなる昇降機構１３７を介して、前記座席１１２を搭載する（第２の）台座１４０が前記参照符号Ｘで示す前後方向に揺動可能となる。そして、それらの台座１２４ａ、前リンク１３６、台座１４０および昇降機構１３７で囲まれた空間内に、駆動部１３８が収納されている。

先ず、前側の軸支板１３１の軸受け１３１ａには、ピン１３３によって前板１４１が左右方向に揺動可能に支持され、同様に後側の軸支板１３２の軸受け１３２ａには、ピン１３４によって後板１４２が左右方向に揺動可能に支持される。それらの板１４１，１４２には、左右両側から側板１４３，１４４が、ビス１４５，１４６によってねじ止め固定される。こうして、可動架台となる前記揺動機構１３５の筐体が構成されている。

前記両側板１４３，１４４には、ビス１４７によって、モータ１４８がねじ止め固定される。前記モータ１４８は揺動機構１３５内に縦据え置きされ、出力回転軸の突出方向は上向きとされる。そのモータ１４８の出力回転軸に固着された歯車１４９は、第１シャフト１５０に設けられた第１ギア１５１に噛合し、その第１シャフト１５０に設けられた第２ギア１５２は、第２シャフト１５３に設けられたギア１５４に噛合している。前記シャフト１５０，１５３は、前記両側板１４３，１４４の軸受け１４３ａ，１４４ａ；１４３ｂ，１４４ｂに枢支されている。

前記第１シャフト１５０の両端部は、角柱状に形成されており、相互に同位相となる角度で、偏心クランク１５５，１５６がそれぞれ取付けられている。前記偏心クランク１５５，１５６には、それぞれアームリンク１５７，１５８の一端が取付けられている。前記アームリンク１５７，１５８の他端は、前記前リンク１３６の上部側で、左右に設けられる軸ピン１５９，１６０にそれぞれ連結されている。一方、前記前リンク１３６の下部側で、左右に設けられる軸ピン１６１，１６２は、前記両側板１４３，１４４の前方下部側に設けられる軸受け１４３ｃ，１４４ｃにそれぞれ軸着されている。また、前記前リンク１３６の上部側で左右に設けられる軸受け１６３，１６４は、前記台座１４０の前端側で左右に設けられる軸受け１６５，１６６と、シャフト１６７によって軸着される。したがって、前記モータ１４８が回転すると、第１シャフト１５０の回転力が偏心クランク１５５，１５６およびアームリンク１５７，１５８によって直線往復運動に変換され、台座１４０が前記参照符号Ｘで示す前後方向に揺動可能となる。

これに対して、前記第２シャフト１５３の一方の端部には、偏心してピン１５３ａが立設されており、このピン１５３ａには偏心ロッド１６８の一端が連結されている。この偏心ロッド１６８の他端は、前記台座１２４ａに取付けられた連結金具１６９に揺動自在に連結されている。前記ピン１５３ａおよび偏心ロッド１６８は、図４〜図７では、揺動機構１３５の左側に設けられているけれども、右側に設けられてもよく、あるいはピン１５３ａが第２シャフト１５３の両端で相互に位相が１８０°異なる位置に設けられ、揺動機構１３５の両側に設けられてもよい。したがって、前記モータ１４８が回転すると、第２シャフト１５３の回転力がピン１５３ａおよび偏心ロッド１６８によって直線往復運動に変換され、台座１４０を搭載した揺動機構１３５が、前記参照符号Ｎで示す左右方向に揺動する。

また駆動装置１１３には、後リンクとして前記昇降機構１３７が設けられている。前記台座１４０の後部裏面には、Ｕ字状の連結片１７０が固着されており、その連結片１７０の両側の垂下部１７１，１７２に設けられた軸受け１７１ａ，１７２ａと、昇降機構１３７の作動片１７３の上端に取付けられたＵ字状の連結片１７４の両側の立上げ部１７５，１７６に設けられた軸受け１７５ａ，１７６ａとが、ピン１７７によって軸着される。また、前記両側板１４３，１４４の下部後端側には、それぞれ軸受け１４３ｄ，１４４ｄが設けられており、昇降機構１３７の左右一対の取付け片１８１，１８２の下端に設けられた軸受け１８１ａ，１８２ａとが、ピン１８２によって軸着される。こうして、昇降機構１３７は、台座１４０の後端側で、両側板１４３，１４４とのリンクとなる。

前記昇降機構１３７は、左右一対の取付け片１８１，１８２と、それらの間に収納される作動片１７３と、前記取付け片１８１，１８２の上部に取付けられるギアボックス１８３と、前記ギアボックス１８３を駆動するモータ１８４と、高さ検知ユニット１８５とを備えて構成される。

前記作動片１７３は、ボールねじなどから成り、その上端１７３ａに前記連結片１７４が取付けられ、それよりも下方の部分が前記ギアボックス１８３内を通過可能になっており、前記ボールねじにはギアボックス１８３内のウォームホイールに嵌合されたナットの内周面に形成された内ねじが噛合し、そのウォームホイールがモータ１８４の出力軸に固着されたウォームギアで駆動されることで前記作動片１７３が取付け片１８１，１８２間から伸長／縮小し、前記図３および図５において参照符号Ｍで示すように、座席１１２の前傾／後傾が可能となる。

前記高さ検知ユニット１８５は、連結片１９１によって作動片１７３に連結されたスリット板１９２の変位を、センサ１９３で読取ることで、前記座席１１２の傾きを検知する。その検知レベルは、たとえば最前傾、前傾、水平、後傾、最後傾である。前述の座席１１２の高さ調整を行う昇降機構１２７の構造は、この昇降機構１３７と基本的に同様であり、耐荷重やセンサ１９３，１２７ｊの分解能などが異なる程度である。

注目すべきは、本実施の形態では、第２シャフト１５３のピン１５３ａと偏心ロッド１６８との間に検知板２００が設けられており、この検知板２００は第２シャフト１５３の回転に伴って、フォトインタラプタ２０１の光路を開閉することである。したがって、フォトインタラプタ２０１によって第２シャフト１５３が所定の回転位置に達したことが検知される。前記第２シャフト１５３は、第１シャフト１５０に噛合しており、第１シャフト１５０はモータ１４８の歯車１４９に噛合しており、これらは組み付けられたときのままの位置関係を保ちつつ回転する。したがって、フォトインタラプタ２０１によって、前記座席１１２が所定の位置に達したことが検知され、これら検知板２００およびフォトインタラプタ２０１は、位置検出手段を構成する。

前記フォトインタラプタ２０１は、取付け板２０２に取付けられ、該取付け板２０２は、ビス２０３によって、側板１４４に取付けられる。上述のように、歯車１４９から第１シャフト１５０および第２シャフト１５３までは、ずれることなく連動して回転するので、前記検知板２００は、前記第２シャフト１５３に限らず、周辺空間に余裕のある任意の箇所に取付けられれば、前記座席１１２が所定の位置に達したことを検知することができる。また、位置検出手段として、前記検知板２００およびフォトインタラプタ２０１では、前記座席１１２が所定の位置に達したか否かしか検知できないけれども、エンコーダなどで連続してリアルタイムで、座席１１２の位置が検知されてもよい。

図８は、この揺動型運動装置１１１の電気的構成を示すブロック図である。前記操作器回路基板１２１からの操作に応答して、前記本体側回路基板１１０は、直流ブラシレスモータなどから成る揺動用のモータ１４８、直流モータなどから成る傾斜用のモータ１８４および直流モータなどから成る昇降用のモータ１２７ｆを駆動する。前記傾斜用のモータ１４８による座席１１２の傾斜量はセンサ１９３によって検知されており、前記昇降用のモータ１２７ｆによる座席１１２の高さはセンサ１２７ｊによって検知されており、それらの検知結果は前記本体側回路基板１１０に入力される。また、前記フォトインタラプタ２０１によって、座席１１２が所定の位置に達したことも前記本体側回路基板１１０に入力される。

図９は、前記操作部の正面図である。電源ＯＦＦ状態でスイッチＳ０が操作されると、ランプＬ０が点灯して動作可能となり、さらにアップスイッチＳ１またはダウンスイッチＳ２が操作されると、前記本体側回路基板１１０は、昇降用のモータ１２７ｆを駆動して座席１１２を昇降変位する。電源ＯＮ状態でスイッチＳ０が操作されると、ランプＬ０が消灯して動作を終了する。

また、手動スイッチＳ４が操作されると、対応するランプＬ４が点灯して、手動での座席１１２の傾斜角変化が可能となり、前傾スイッチＳ５または後傾スイッチＳ６が操作されると、前記本体側回路基板１１０は、傾斜用のモータ１８４を駆動して、座席１１２の傾斜角を変化する。前記センサ１９３によって、最前傾位置に達したことが検知されるとランプＬ１が点灯し、水平位置に達したことが検知されるとランプＬ２が点灯し、最後傾位置に達したことが検知されるとランプＬ３が点灯して使用者３３に報知する。さらにまた、前記操作器回路基板１２１において、各種の自動コースのスイッチＳ７〜Ｓ１０が操作され、その自動コースが開始されると、対応するランプＬ７〜Ｌ１０が点灯するとともに、ランプＬ５にその自動コースでの残り時間が表示される。

一方、直流ブラシレスモータなどから成る揺動用のモータ１４８は、駆動回路から与えるパルス周波数を変化することでその回転速度が調整可能であり、前記操作器回路基板１２１において、速度調整スイッチＳ１１またはＳ１２が操作されることで、たとえば９段階に速度調整可能である。前記速度調整スイッチＳ１１またはＳ１２で選択された速度レベルは、ランプＬ６によって表示される。

図１０は、前記本体側回路基板１１０の電気的構成を示すブロック図である。先ず電源プラグ２１１から入力された商用交流は、電源回路２１２において、たとえば１４０Ｖ、１００Ｖ、１５Ｖ、１２Ｖおよび５Ｖの各直流に変換されて、該本体側回路基板１１０内の各回路へ供給される。この本体側回路基板１１０では、マイクロコンピュータ２１３ａおよび揺動動作のパターンを記憶しているメモリ２１３ｂを備える制御回路２１４が動作を制御しており、操作器駆動回路２１５を介して、前記操作器回路基板１２１に表示出力を行わせるとともに、操作器回路基板１２１からの入力を受付ける。その入力や、センサ信号処理回路２１６を介して入力される揺動用のモータ１４８の回転速度、センサ駆動回路２１７，２１８を介して入力されるセンサ１９３，１２７ｊの検知結果、およびフォトインタラプタ駆動回路２２１を介して入力されるフォトインタラプタ２０１の検知結果に応答して、前記制御回路２１４は、駆動回路２１９を介して揺動用のモータ１４８を駆動し、駆動回路２２０を介して傾斜用のモータ１８４および昇降用のモータ１２７ｆを駆動する。

上述のように構成される揺動型運動装置１１１において、本実施の形態で注目すべきは、本体側回路基板１１０は、前記駆動装置１１３を駆動して座席１１２を揺動変化させながら、前記操作器回路基板１２１のスイッチＳ０によって停止操作されると、また前記スイッチＳ７〜Ｓ１０で選択された自動コースの終了時点となると、その時点で前記モータ１４８を停止するのではなく、その後、前記フォトインタラプタ２０１によって座席１１２が所定位置となったことを検知した後、徐々に前記モータ１４８に、与えるパルスを減少させてゆき、座席１１２を予め定められる原点位置に復帰させた状態で前記モータ１４８を停止させることである。前記原点位置は、初期位置（イニシャルポジション）やホームポジションなどであり、次回の揺動運動開始時に、前記駆動装置１１３の起動負荷が小さく、かつ使用者が乗り易い位置に選ばれる。なお、モータ１４８による座席１１２の揺動とともに、モータ１８４による座席１１２の角度に変化を生じさせている場合には、その角度も原点位置である水平状態で停止するように制御される。

図１１は、座席１１２の変位を説明するための図である。Ｘ，Ｙは、それぞれ前後方向および左右方向を示す。上述のような駆動装置１１３によれば、座席１１２は、水平面で見れば、図１２で示すような∞の軌道を描くように移動する。

そして、前後の動きでは、前リンク１３６と後リンクとなる昇降機構１３７とを立ち上げるとき（原点に復帰するとき）にモータ１４８の負荷が大きくなり、前方位置および後方位置に変位するときには、前記前リンク１３６と昇降機構１３７とは倒れ込むので、負荷が軽くなる。また、左右の動きでは、揺動機構１３５がピン１３３，１３４回りに倒れ込むときに負荷が軽くなり、水平に起き上がるときに負荷が大きくなる。したがって、前記原点位置として、前記座席１１２が水平で、かつ前後左右への移動範囲の中心である原点とすることで、停止時の負荷は大きくなるものの、次の起動時の負荷は最も小さく、円滑に起動させることができる。

このため、前記制御回路２１４のマイコン２１３ａは、通常時には、メモリ２１３ｂから、各種コースなどに従ったモータ１４８の駆動パターンを取得して制御を行っており、フォトインタラプタ２０１によって、たとえば参照符号Ｔ１で示すタイミングで前記検知片２００が検知されると、前記メモリ２１３ｂから停止時の駆動パターンを取得して、モータ１４８の駆動パルスを徐々に減少させてゆき、座席１１２が原点に到達した時点で駆動を停止する。すなわち、前記検知片２００の取付け角度は、このマイコン２１３ａの停止操作に必要な時間だけ以前で検知されるように設定される。

このように構成することで、座席１１２は、毎回正確に同じ原点位置で停止し、次回の使用時には同じ原点位置から始動するようになり、使用者は乗り易く、良好な騎乗姿勢を得ることができるとともに、前記駆動装置１１３には、停止状態で不自然な力が加わらず、また起動時にも大きな負荷が加わらず、故障の虞を小さくすることができる。

また、座席１１２の位置検出に検知板２００およびフォトインタラプタ２０１を用いることで、正確に揺動位置を検出することができる。さらにまた、前記マイコン２１３ａは、揺動運動終了時に、モータ１４８への駆動パルスを徐々に減少し、すなわち駆動電流を減少して、揺動速度を低下させて停止させるので、速度変化による急激な衝撃を緩和し、使用者に優しい装置を実現することができる。なお、前記駆動パルスの減少は、段階的に行われてもよく、滑らかに行われてもよい。

［実施の形態２］
図１３は、本発明の実施の他の形態に係る揺動型運動装置における座席１１２の変位に伴うモータ１４８の駆動電流の変化を示すグラフである。座席１１２の変位については、前述の図１１と同様である。本実施の形態の揺動型運動装置には、前述の図１〜図１０で示す揺動型運動装置１１１を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、座席１１２の位置検出に前記検知板２００およびフォトインタラプタ２０１は用いられておらず、モータ１４８への駆動電流から前記位置検出を行うことである。

前記制御回路２１４のマイコン２１３ａは、モータ１４８の過負荷や過電流の検知のために、前記センサ信号処理回路２１６を介してモータ１４８の駆動電流をモニタしており、座席１１２が前方または後方および側方に倒れ込むときは負荷が小さく、したがって駆動電流も小さく、最前方位置または最後方位置および最側方位置に到達し、原点への復帰を開始する際に最も大きい電流が流れ、原点へ近付くにつれて駆動電流は減少する。図１３において、前後方向（Ｘ）および左右方向（Ｙ）の波形において、太線で示すのが、原点へ近付く負荷の大きい区間である。

そこで、マイコン２１３ａは、揺動運動を停止すべき状態となると、前記駆動電流から、たとえば図１３において、時刻ｔ１１やｔ１２で示す該駆動電流が最大値となるタイミングを検知して停止動作を開始し、駆動電流を減少してゆくことで、時刻ｔ１３やｔ１４で示す座席１１２が原点に復帰したタイミングで揺動を停止することができる。この停止動作の開始タイミングも、前述の検知板２００の取付け角度と同様に、検知から停止動作を行って座席１１２を原点で停止できるタイミングであればよく、前記速度調整スイッチＳ１１またはＳ１２によって設定された速度に対応したタイミングを前記メモリ２１３ｂに記憶させておき、前記時刻ｔ１１，ｔ１２で示す該駆動電流が最大値となるタイミングから、その揺動速度に対応した遅れ時間をカウントした時点で開始すれば、揺動速度が異なっても、常に座席１１２を原点で停止させることができる。

このようにフィードバック制御や保護動作などのためにモータ１４８に流れる電流を検出する検出手段を用いて座席１１２の揺動位置を検出することで、センサレスによって座席１１２の揺動位置を検出することができ、低コスト化を実現することができる。

本発明の実施の一形態に係る揺動型運動装置の全体構成を示す側面図である。 図１の背面図である。 図１の分解斜視図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置における駆動装置の詳細な構成を示す分解斜視図である。 図４で示す駆動装置を組立てた状態での側面図である。 図５を上面から見た部分断面図である。 図５を正面から見た部分断面図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置における操作部の正面図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置における本体側回路基板の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置による座席の変位を説明するための図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置による座席の軌跡の図である。 本発明の実施の他の形態に係る揺動型運動装置における座席の変位に伴うモータの駆動電流の変化を示すグラフである。

符号の説明

１１０ 本体側回路基板
１１１ 揺動型運動装置
１１２ 座席
１１３ 駆動装置
１１４ 脚部
１１５ シート
１１６ クッション台
１１８ 鐙
１１９ たずな
１２１ 操作器回路基板
１２２ 操作器ケース
１２３ フロントパネル
１２４ 昇降ベース
１２５ 脚柱
１２６ 脚台
１２７ 昇降機構
１２７ｆ モータ
１２４ａ 台座
１３１，１３２ 軸支板
１３５ 揺動機構
１３６ 前リンク
１３７ 昇降機構
１４０ 台座
１３８ 駆動部
１４１ 前板
１４２ 後板
１４３，１４４ 側板
１４８ モータ
１５０ 第１シャフト
１５３ 第２シャフト
１５５，１５６ 偏心クランク
１５７，１５８ アームリンク
１６８ 偏心ロッド
１６９ 連結金具
１８３ ギアボックス
１８４ モータ
１８５ 高さ検知ユニット
１９３ センサ
２００ 検知片
２０１ フォトインタラプタ
２１３ａ マイクロコンピュータ
２１３ｂ メモリ
２１４ 制御回路
２１５ 操作器制御回路
２１６ センサ信号処理回路
２１７，２１８ センサ駆動回路
２１９，２２０ 駆動回路
２２１ フォトインタラプタ駆動回路

Claims (6)

1. 使用者が着座した座席を揺動手段が揺動することで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置において、
   前記座席の揺動位置を検出する位置検出手段と、
   揺動運動終了時に、前記位置検出手段の検出結果に応答し、前記揺動手段を制御して、前記座席を予め定める位置に停止させる制御手段とを含み、
   前記揺動手段は、
   前記座席と脚部との間に設けられる駆動装置として実現され、
   前記脚部の上部に設けられる第１の台座に対して前後方向の軸線回りに揺動自在であり、前後方向の揺動を発生する揺動機構と、
   前記揺動機構上で前後方向に揺動可能に支持される前リンクおよび後リンクと、
   前記前リンクおよび後リンク間に設けられ、前記座席を支持する第２の台座とを備えて構成されることを特徴とする揺動型運動装置。
2. 前記予め定める位置は、前記座席が水平で、かつ前後左右への移動範囲の中心である原点であることを特徴とする請求項１記載の揺動型運動装置。
3. 前記位置検出手段は、前記揺動手段において、モータからの動力で前後左右の動きを作成する伝達機構の一部に設けられる検知板と、前記検知板による光路の開閉を検知するフォトインタラプタとを備えて構成されることを特徴とする請求項１または２記載の揺動型運動装置。
4. 前記位置検出手段は、前記揺動手段のモータに流れる電流から前記座席の揺動位置を検出する電流検出手段であることを特徴とする請求項１または２記載の揺動型運動装置。
5. 前記制御手段は、前記揺動運動終了時に、前記揺動手段のモータへの電流を減少させて揺動速度を低下させ、前記座席を予め定める位置に停止させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
6. 前記揺動機構は、
   前記脚部の上部に設けられる台座上に立設される前後一対の軸支板と、
   前記軸支板に前記前後方向に延びるピンによって左右方向に揺動可能に支持される前板および後板ならびにそれらの前板および後板に左右両側から固定される側板を備えて成る筐体と、
   前記筐体内に縦据え置きされるモータと、
   前記両側板に枢支され、前記モータで駆動される第１および第２のシャフトと、
   前記第１のシャフトの両端部に相互に同位相となる角度でそれぞれ取付けられる偏心クランクと、
   前記偏心クランクに一端が取付けられるアームリンクと、
   前記第２のシャフトの少なくとも一端に偏心して立設されるピンと前記台座との間に設けられる偏心ロッドとを備えて構成され、
   前記前リンクは、前記前板の下部側で前後に揺動自在に支持されるとともに前記アームリンクの他端が取付けられることで前記前後方向に揺動可能となり、かつ前記偏心ロッドの駆動によって前記揺動機構が前記左右方向に揺動することを特徴とする請求項１記載の揺動型運動装置。

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