JP4609328B2 - マッサージ機 - Google Patents

Description

本発明は、独立駆動される２軸以上の駆動軸で施療子にマッサージ動作を行わせるマッサージ機に関するものである。

独立駆動される３軸の駆動軸を備えて、これら駆動軸による２軸乃至３軸方向の動きを組み合わせることによって施療子に二次元乃至三次元的な複合動作を行わせて、いわゆる揉みマッサージを実現しているマッサージ機がある（特許文献１参照）。

このものでは各軸の動きを同調させなくては求める動きを施療子に行わせることができないことから上記特許文献１に示されたものでは、ある駆動軸による動きが目標位置に達しても他の駆動軸による動きが目標位置に達していない時には、後者の動きが目標位置に達するまで前者の動きを止めることで同調させていた。

この場合、２軸のうちの１軸しか動いていない状態が生じるために、施療子の軌跡は１軸方向に沿った直線的なものとなってしまうことから、滑らかな円状の軌跡を描かせたくても得ることができない。
特開２００４ー０１６５１４公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、二次元的乃至三次元的な動きを常に滑らかなものとして得ることができるマッサージ機を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係るマッサージ機は、施療子を異なる軸方向に個別に往復駆動する駆動手段と、制御データに基づいて各軸方向の駆動手段を駆動して各軸方向の動きの組み合わせで施療子に所要の軌跡を描く動きを行わせる制御部とを備えるマッサージ機において、制御部は制御データが有する移動方向を含んだ各軸方向の速度データに基づく速度制御のみで各駆動手段を個別に周期的動作で駆動するものであることに特徴を有している。各軸方向の動きを速度でもって制御駆動することで各軸の動きが互いに干渉を受けないようにしたものである。各軸方向について位置検出を行う位置センサを備えて、制御部は各軸方向の動きの停止を位置センサ出力に基づいて行うものであり、次の動作を行うための位置補正動作を必要としなくなるために、使用者にとって不自然な動きを無くすことができるものである。この時、停止させる位置はそれまでの施療子の動きの軌跡からいずれかの軸方向に伸ばした接線上にあり、違和感を生じさせない停止動作を得ることができるものである。

この時、制御データが所定時間毎に速度データが設定されたものであれば、負荷が大きくて指令値通りの速度が出なくても移動量が減るだけで軌跡の形状変化は少ない上に滑らかな軌跡を保つことができる。

各軸方向の動きを検出する速度センサを備えて、制御部は速度のフィードバック制御を行うものであれば、負荷の大小による速度変動を抑えることができるために、目的とする軌跡を常に得ることができる。

そして、制御データは各軸方向の動きの反転タイミングをずらしたもの、各軸方向の１往復周期が異なるもの、各軸方向の１往復動作における往路と復路の移動量が異なるものであれば、多様な動きを容易に得ることができる。

本発明は、各軸方向の動きを速度でもって制御駆動するために各軸の動きは互いに干渉を受けることがないものであり、このために位置を基に制御している従来例に比して、不自然な軌跡が発生することがなく、滑らかな軌跡を描く動きを常に得ることができると共に、停止させる位置に向かう動きがそれまでの軌跡に対して連続感のある動きとなるために、違和感を生じさせない停止動作を得ることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。まず、ｘｙｚ３軸の動きを独立して行わせることができるマッサージ機の機構的なことから説明すると、図４〜図７において、図中１は掴みマッサージ機能も備えたマッサージ機構であり、椅子の背もたれ内に上下に自走自在な状態で配設される該マッサージ機構１は、フレームを構成する幅方向両端の側板１１，１１の間に、上下駆動軸１２と強弱駆動軸（図示せず）が架設されるとともに、可動ユニット１４が配設されている。図中５は施療子下方カバーである。

上記の上下駆動軸１２は、一方の側板１１に固定された上下駆動用モータ１５にて回転駆動されるもので、その両端にはころ１６とピニオン１７が夫々取り付けられている。ころ１６は背もたれ内に配設されたレールを転動し、ピニオン１７は上記レールに付設されているラックと噛合することから、上下駆動用モータ１５の駆動によってマッサージ機構は背もたれ内においてレールに沿って上下に自走する。また、強弱駆動軸は他方の側板１１に固定された強弱用モータにて回転駆動されるもので、可動ユニット１４を回転させるためのギアが取り付けられている。

可動ユニット１４は図５に示すように左右一対のギアプレート１９，１９間に幅駆動軸２０や２本のスライドガイド軸２１，２１を架設し、左右一対の施療子ユニット７（図４及び図５では一方の施療子ユニット７のみを示している）を取り付けたもので、両ギアプレート１９，１９に対して軸回りの回転が自在となっている幅駆動軸２０の両端が、上記マッサージ機構の一対の側板１１，１１で回転自在に支持されることで側板１１，１１間に配設されている。そして上記ギアプレート１９の外周面の歯部１９ａが前記強弱駆動軸のギアに噛合しており、強弱駆動軸が回転する時、可動ユニット１４は幅駆動軸２０の軸回りに回転し、施療子ユニット７に設けた施療子２ｂ，２ａの背もたれ前面側への突出量を変化させる。なお、上記幅駆動軸２０は一方の側板１１に固定された幅駆動用モータにて回転駆動される。

施療子ユニット７は図６に示すように、施療子支持部材としてのアームペースプレート２２、先端部に施療子２ｂを取り付けた上アーム４ｂ、先端に施療子２ａを取り付けた下アーム４ａ等からなるもので、上アーム４ｂ及び下アーム４ａの基端部を支軸２３によって回転自在に支持している上記アームベースプレート２２は、上記幅駆動軸２０のねじ部に螺合する送りナット２４と、上記スライドガイド軸２１，２１にスライド自在に嵌合するスライダー２５，２５とを備えて、幅駆動軸２０の回転によって幅駆動軸２０及びスライドガイド軸２１の軸方向位置を変化させるものであり、また、幅駆動軸２０に形成されたねじ部は、一対の施療子ユニット７，７の送りナット２４，２４が噛合する左右のうちの一方が逆ねじで形成されていることから、左右一対の施療子ユニット７，７における各アームベースプレート２２は幅駆動軸２０の回転によって互いに接近したり離れたりする。

上下駆動用モータ１５で上下駆動軸１２を駆動する時、マッサージ機構１は前述のように背もたれ内を上下に自走して施療子２ｂ，２ａの位置を上下に変更する。また強弱駆動用モータで強弱駆動軸を駆動すれば、前述のように可動ユニット１４が幅駆動軸２０の軸回りに回転するために、幅駆動軸２０から見た施療子２ｂの背もたれ前方への突出量、つまりは施療子２ｂが人体を押圧する強さが変化する。また、幅駆動用モータで幅駆動軸２０を駆動することで、左右一対の施療子ユニット７，７は幅駆動軸２０の軸方向である左右方向において接近離反して、左右の施療子２ｂ，２ａの左右方向位置及び間隔を変更する。

このマッサージ機では、上記３つのモータによる上記各動作を組み合わせることで、施療子２ｂ，２ａに二次元的な複合動作並びに三次元的な複合動作を行わせて、いわゆる揉みマッサージを実現しているものである。

また、上アーム４ｂ及び下アーム４ａの間に掴みマッサージ用のアクチュエータであるエアバッグ２６，２７が設けられている。エアバッグ２６はエアの供給で膨張する時、図７に示すように両アーム４ｂ，４ａ先端の施療子２ｂ，２ａを互いに接近させる方向にアーム４ａ，４ｂを支軸２３を中心に回転させ、エアバッグ２７はその膨張時に逆に施療子２ｂ，２ａが遠ざかる方向にアーム４ａ，４ｂを回転させる。上下方向に間隔をおいて配置されている対の施療子２ｂ，２ａのエアバッグ２６，２７による接近離反動作により、施療子２ｂ，２ａで人体に対して掴みマッサージを行うことができるものである。

更に、上下で対になっている施療子２ｂ，２ａが左右一対設けられているとともに、施療子２ｂ，２ａは上アーム４ｂ及び下アーム４ａがアームベースプレート２２に対して可動範囲が制限された状態で回動自在に枢支されているために、上記可動範囲内において回動することで上下の施療子２ｂ，２ａが共に人体背面に接触する状態を保つようになっているわけであるが、上アーム４ｂとアームベースプレート２２間に設けたアクチュエータであるフロートロック用エアバッグ２８を膨張させた時には、上アーム４ｂ（と下アーム４ａ）はアームベースプレート２２に対して支軸２３を中心に回動して施療子２ｂを背もたれの前面側に押し出すために、上方側の施療子２ｂのみが人体に接触する状態を得ることができるものであり、また空気ばねとして機能することになるエアバッグ２８の膨張による上アーム４ｂの付勢力の増大により、アームベースプレート２２に対する上アーム４ｂ及び下アーム４ａの回動自在な領域が狭められることになるとともに、エアバッグ２８を最大限に膨張させた時には上記回動範囲が実質的にゼロとなる。ただし、大きな荷重が施療子２ｂにかかった時にはエアバッグ２８が縮むことで、人体に対する負荷が過大になり過ぎることはない。

上記の各動作は図２に示す制御部ＣＵの制御下に行われる。図中の上下センサや強弱センサ、幅センサは、上下モータと強弱モータと幅モータの駆動制御のためのものである。なお、ここには示していないが、前記エアバッグ２６〜２８に対するエアの給排のためのエアポンプ及び電磁弁からなるエア駆動ユニットも制御部ＣＵの制御下にある。

ここにおいて、施療子２ｂ，２ａに二次元的乃至三次元的な動きを行わせる場合、制御部ＣＵは記憶部Ｍに記憶させてある制御データを読み出して、この制御データに基づいて上記各モータを幅駆動部や上下駆動部や強弱駆動部を介して駆動することで施療子２ｂ，２ａに所要の軌跡を描く動きを行わせるのであるが、上記制御データとしてここでは所定の時間タイミング毎に各軸の速度データが記述されたものを用いている。図３は上下方向駆動と幅方向駆動とを組み合わせて施療子２ｂ，２ａにほぼ円形の軌跡を描かせる場合の制御データの一例（便宜的に連続的なデータとして示しているが、実際は離散的データである）を示している。なお、図からも明らかなように速度データは移動方向も含むデータとなっている。

そして制御部ＣＵは図１に示すように所要の時間タイミング毎に上記制御データに基づく速度となるように対象となる各駆動軸を駆動するとともに、次の時間タイミングまでその速度を維持させるものであり、図３に示した正弦波状の上下駆動制御データと幅駆動データとに基づいて上下駆動用モータと幅駆動用モータとを駆動すれば、施療子２ｂ，２ａは上下左右の面内において円（楕円を含む）を描く軌跡で動く。このように各軸について個別の速度データに基づいて駆動するために、各軸の動きは他の軸の動きの干渉を受けることがなく、従来のような位置データに基づく駆動の場合のような不自然な軌跡が発生することがなく、滑らかな軌跡を描かせることができる。なお、図示例では２軸の動きの組み合わせを示しているが、更にもう１軸を同様に個別の速度データで駆動してもよいのはもちろんである。また、ここでは２軸の動きを同時に開始させているものを示したが、一方を動作させてから所定時間後に他の軸の動きを開始させてもよく、また一方が動作開始後、所定の位置まで動いたことを検出してから他の軸の動きを開始させてもよい。

更には、制御データそのものは速度ではなく軸の位置であっても制御部ＣＵの内部で軸の速度に変換して駆動部に出力するものであればよい。また、モータの回転速度と軸の速度が比例関係であれば、データはモータの回転速度であってもよい。

ところで、動きの方向が反転するタイミングは時間で持つ事になるために、負荷が大きくて制御データ通りの速度を得ることができない場合は、図８に破線に示すように実線で示す制御データ通りの速度が得られる場合と比較すると、おおまかな軌跡はほぼ同じであるが移動量が小さくなってしまう。

この点に対しては、各軸の動きの速度を検出するセンサを設けてフィードバックをかければよい。図１０及び図１１は各モータに回転速度検出部を設けてフィードバックする場合を示している。この場合、負荷が大きくても指定の速度で動かすことができるために、移動量が小さくなってしまうことがなくなるとともに、意図していた軌跡を確実に描かせることができる。

ところで、制御データを速度データで持つということは、図１１に示すように、上下と幅の正弦波状の制御データに９０°の位相差を持たせるとともに、一往復あたりの移動量を等しくすれば、図１２(a)に示す正円を描く軌跡を描かせることになり、一往復あたりの移動量を軸によって変えることで、図１２(b)に示すような楕円軌跡を描かせることになり、更に図１３に示すように上記位相差を４５°としたり０°とすれば図１４に示すように斜めに傾いた楕円軌跡あるいは斜めの直線状軌跡を描かせることができる。

更に各軸の周期Ｔ１，Ｔ２をずらせば、位相のずれが漸次変化することから、図１５に示すように軌跡を漸次変化させていくことができる。

また、周期Ｔ１，Ｔ２は同じでも往路（速度が正）の移動量と復路（速度が負）の移動量とを一方の軸だけ変えたならば、図１６（ａ）に示すｖ１＞ｖ２の場合は少しずつ上方に円を描く位置がずれていく図１６(b)に示す動きを得ることができ、図１７（ａ）に示すｖ３＞ｖ４の場合は少しずつ左右方向に円を描く位置がずれていく図１７（ｂ）に示す動きを得ることができる。もちろん、ｖ１＞ｖ２，ｖ３＞ｖ４の両条件が共に成立する場合は、円を描く位置が斜めにずれていく動きを得ることができる。

動きを停止させる場合については、前述の位置センサを用いて所定の位置に停止させるようにしてもよい。図１８はこの場合のフローチャートを示しており、記憶部Ｍの制御データから指示された動作中に移動方向が正反転する回数をカウントし、最後の正転または反転動作後は位置センサで検出された位置が所定の位置であればデータが残っていても直ちにモータを停止させる。２軸以上を位置センサを使って所定の座標に停止させたい場合は、停止させる位置にきた時点でその軸の動きを止めて、他の軸は停止させる位置にくるまで動きを続行させればよい。なお、位置センサのばらつきによっては停止させる位置にくる前にデータが終了してしまう場合があるために、予めデータは多目に記述しておくか、最後の速度データをゼロ以外の値としておくとよい。

ただし、位置センサ出力で２軸以上を停止させる場合、停止位置をそれまでの軌跡上（図１９中のイの位置）に設定すると、一方の軸が先に到達した時、他方の軸の動きは上記軌跡の内側にえぐりこむような軌跡を描くことになり、これは使用者にしてみれば違和感を感ずることになる。このために停止位置については、それまでの軌跡からいずれか一方の軸（好ましくは上下方向）に沿った方向に伸びる接線上（図１９中の口）に設定することが好ましい。停止位置に向かう動きがそれまでの軌跡に対して連続感のある動きとなるために、使用者が違和感を感ずることはない。また、ある軌跡を描くことによるマッサージ手技の終了を使用者が認識することができることにもなる。なお、位置センサで停止させる場合で説明したが、制御データ自体が上記停止位置口に向かうものとなるようにしておいてもよいのはもちろんである。

位置センサの利用は、次の場合も有効である。すなわち、速度データに基づいた駆動を長時間行えば、負荷によっては想定した位置からのずれが拡大していく場合があり、このずれの方向が人体に対して危険な方向であったり、機器が破損する領域に至るものとなっていると問題である。このために位置センサによって常時各軸の位置を監視し、ある位置までずれた場合は直ちにマッサージを停止してそのマッサージ手技の開始位置に戻るようにしておくことが望ましい。位置センサによる上記回避策の他に、予め想定される最大負荷をかけて負荷による軌跡の移動量を計測し、危険な領域に入らない回数または時間が経過した時点で停止させたり開始点に戻るような動作を入れたりすることも有効である。

また、以上の各例では、制御データが所定時間毎に速度データが設定されたもので説明したが、所定移動量毎に速度データが設定されたものであってもよい。この場合においても上記の各例と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の実施の形態の一例の動作を示すフローチャートである。 同上のブロック回路図である。 同上の制御データの一例の説明図である。 同上のマッサージ機構の一例の斜視図である。 同上の可動ユニットの斜視図である。 同上の施療子ユニットの分解斜視図である。 同上の掴みマッサージ動作を示す側面図である。 （ａ）（ｂ）は同上の動作の他例の説明図である。 他例のブロック回路図である。 同上の動作を示すフローチャートである。 更に他例の動作説明図である。 （ａ）（ｂ）は同上の動作軌跡の説明図である。 別の例の動作説明図である。 同上の動作軌跡の説明図である。 更に別の例の動作軌跡の説明図である。 （ａ）は他の例の動作説明図、（ｂ）は動作軌跡の説明図である。 （ａ）は別の例の動作説明図、（ｂ）は動作軌跡の説明図である。 他例のフローチャートである。 更に他例における停止位置設定についての説明図である。

符号の説明

２ｂ，２ａ 施療子
ＣＵ 制御部

Claims (6)

1. 施療子を異なる軸方向に個別に往復駆動する駆動手段と、制御データに基づいて各軸方向の駆動手段を駆動して各軸方向の動きの組み合わせで施療子に所要の軌跡を描く動きを行わせる制御部と、各軸方向について位置検出を行う位置センサとを備えるマッサージ機において、制御部は制御データが有する移動方向を含んだ各軸方向の速度データに基づく速度制御のみで各駆動手段を個別に周期的動作で駆動すると共に、各軸方向の動きの停止を位置センサ出力に基づいて行うものであり、停止させる位置はそれまでの施療子の動きの軌跡からいずれかの軸方向に伸ばした接線上にあることを特徴とするマッサージ機。
2. 制御データは所定時間毎に速度データが設定されたものであることを特徴とする請求項１記載のマッサージ機。
3. 各軸方向の動きを検出する速度センサを備えて、制御部は速度のフィードバック制御を行うものであることを特徴とする請求項１または２記載のマッサージ機。
4. 制御データは各軸方向の動きの反転タイミングをずらしたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマッサージ機。
5. 制御データは各軸方向の１往復周期が異なるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマッサージ機。
6. 制御データは各軸方向の１往復動作における往路と復路の移動量が異なるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマッサージ機。

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