JP6251479B2 - Running training device - Google Patents
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Description
本発明は、走行(ランニング)するために必要な筋力を鍛錬するためのランニング鍛錬装置に関する。 The present invention relates to a running training device for training muscle strength necessary for running.
筋力の維持・強化・増進、運動不足の解消、または運動機能のリハビリテーションなど様々な用途で、使用者を上下方向に揺動する装置が提案されている。使用者は、上下揺動する搭乗台の上で自らエクササイズするか、または立位もしくは座位等で静止しているだけで、搭乗台から上向きの加速度を受けるため、主として下肢を鍛錬することができる。 Devices have been proposed that swing a user up and down for various purposes such as maintaining, strengthening, and increasing muscular strength, eliminating lack of exercise, or rehabilitating exercise functions. The user can exercise mainly on the lower limbs by simply exercising on the boarding platform that swings up and down, or by receiving upward acceleration from the boarding platform simply by standing or standing still. .
この種の技術に関し、特許文献1には、使用者が搭乗する搭乗台を上下方向および左右方向に揺動させて種々の揺動運動効果を付与する装置が記載されている。特許文献1の装置は、上下方向と左右方向とを複合した方向に使用者を緩やかにバランスよく揺動させて筋肉のコリをほぐすことができるとされている。 With regard to this type of technology, Patent Document 1 describes an apparatus that imparts various swing motion effects by swinging a boarding platform on which a user is boarded in the vertical direction and the horizontal direction. The device of Patent Document 1 is said to be able to loosen muscle stiffness by gently oscillating a user in a balanced manner in a direction in which the vertical direction and the horizontal direction are combined.
特許文献2には、使用者が搭乗する搭乗台を、下降より上昇が速くなるように上下動させる装置が記載されている。この装置は、昇降部材に設けられた摺動体を、水平回転する昇降駆動部材の周囲に設けられた溝カムによって駆動することで、昇降部材に載置された搭乗台を上下動させるものである。特許文献2の装置は、溝カムの上り傾斜部分と下り傾斜部分との角度を相違させることで、摺動体の上昇速度が下降速度よりも速くなるように構成されている。特許文献2によれば、搭乗した使用者に対して、間欠的にしゃくり上げるような運動を与えることで、トランポリンのような跳躍動作を付与することができるとされている。 Patent Document 2 describes a device that moves a boarding platform on which a user boardes up and down so that the board rises faster than descending. In this device, a board mounted on the lifting member is moved up and down by driving a sliding member provided on the lifting member with a groove cam provided around the lifting drive member that rotates horizontally. . The device of Patent Document 2 is configured such that the ascending speed of the sliding body is higher than the descending speed by making the angles of the ascending and descending inclined portions of the groove cam different. According to Patent Document 2, it is said that a jumping action such as a trampoline can be given to a user who has boarded the vehicle by intermittently raising the movement.
走るという動作は、足裏で地面を蹴って身体を宙に浮かせなければならないため、歩くことに比べて下肢の筋力的負担が大きい。このため、高齢者や、運動機能のリハビリテーショントレーニングをする者など、身体の質量に比して下肢の筋力が不足している者にとっては、走るための筋力を簡易に鍛錬することができれば、走る楽しさをいつまでも失わずにいることができる。 The movement of running requires kicking the ground with the sole of the foot and floating the body in the air, so the muscular strength of the lower limbs is greater than walking. For this reason, for those who lack the muscle strength of the lower limbs compared to the mass of the body, such as elderly people and those who perform rehabilitation training of motor functions, run if you can easily train the muscle strength to run You can never lose joy.
また、近年は子供たちの体力低下が指摘され、骨格や筋力の衰えから長時間立つことが困難な子供たちが増えてきている。若年の成人に関しても、慢性的な運動不足による下肢の筋力の衰えや、栄養の過剰摂取による体重の増加により、路面を満足に走ることが難しい者は多い。したがって、若年の健常者であっても、走るための筋力を簡易に鍛錬することができれば、心身共により健康に日々を過ごすことができると考えられる。 In recent years, children's physical strength has declined, and the number of children who have difficulty standing for a long time due to the decline in their skeleton and muscle strength is increasing. Even for young adults, many people have difficulty running on the road satisfactorily due to weakness of the lower limbs due to chronic lack of exercise and weight gain due to excessive intake of nutrients. Therefore, even if it is a young healthy person, if the muscular strength for running can be trained easily, it is thought that it can spend every day on health both physically and mentally.
これに対し、特許文献1の装置は、使用者に緩やかな上下および左右の揺動刺激を与えるものであって、走行動作の鍛錬にはならない。特許文献2の装置は、突き上げるような加速度を使用者に与えるものであるが、これはいわば膝を伸ばしたまま跳び上がるような強制的な上下動である。このため、特許文献2の装置は、自然な走行運動に使用する筋力を鍛錬するものでは必ずしもなかった。 On the other hand, the device of Patent Document 1 gives a gentle up / down and left / right swinging stimulus to the user, and does not train the running operation. The device of Patent Document 2 gives acceleration to the user to push up, which is a forced vertical movement that jumps up with the knee extended. For this reason, the apparatus of patent document 2 was not necessarily what trains the muscular strength used for a natural running exercise.
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、使用者の自然な走行運動に必要な筋力を簡易に鍛錬することができる装置を提供するものである。 This invention is made | formed in view of the said subject, and provides the apparatus which can train easily the muscular strength required for a user's natural running exercise | movement.
本発明によれば、基台と、使用者が搭乗する搭乗台と、前記搭乗台を前記基台に対して上下揺動可能に支持するとともに前記搭乗台を弾力的に上方に付勢する弾性支持部材と、前記搭乗台の揺動周期にあわせて前記搭乗台に周期的に加速度を付与する加速部と、を備え、前記加速部が、上下揺動する前記搭乗台が揺動中心よりも下方にあるときに前記搭乗台に上向きの加速度を付与し、前記弾性支持部材が第一弾性部材と第二弾性部材とを含み、前記第一弾性部材は前記搭乗台と前記基台との間に設けられ、前記第二弾性部材の上面と前記基台との上下間隔は可変に調整可能であり、前記第一弾性部材に支持されて上下揺動する前記搭乗台が所定高さよりも低い沈降状態にあるときに前記第二弾性部材が圧縮されて前記搭乗台を弾力的に上方に付勢することにより、前記沈降状態における前記弾性支持部材の弾性係数が増大し、かつ前記上下間隔を可変に調整することで前記沈降状態にかかる前記所定高さおよび前記搭乗台の揺動周期が変化することを特徴とするランニング鍛錬装置が提供される。 According to the present invention, a base, a boarding board on which a user boardes, and an elasticity that supports the boarding base so as to be able to swing up and down with respect to the base and elastically biases the boarding board upward. A support member; and an accelerating portion that periodically imparts acceleration to the boarding base in accordance with the swinging period of the boarding base, wherein the acceleration part moves the boarding base that swings up and down from the center of swinging. An upward acceleration is imparted to the boarding base when it is below, and the elastic support member includes a first elastic member and a second elastic member, and the first elastic member is between the boarding base and the base. The vertical distance between the upper surface of the second elastic member and the base is variably adjustable, and the platform that is supported by the first elastic member and swings up and down is set lower than a predetermined height. When the second elastic member is compressed, the board is elastically moved upward. By urging, the elastic coefficient of the elastic support member in the settling state is increased, and the predetermined height applied to the settling state and the swinging period of the boarding base are adjusted by variably adjusting the vertical distance. There is provided a running training device characterized by changing .
上記発明によれば、搭乗台を支持する弾性支持部材が搭乗台を弾力的に上方に付勢するため、搭乗台に搭乗した使用者には、膝や足首を柔軟に使って路面を蹴り上げてランニングする状態を模した自然な反発力が付与される。さらに、上下揺動する搭乗台の揺動周期にあわせて、搭乗台が揺動中心よりも下方にあるときに加速部がこれに上向きに加速度を付与するため、弾性支持部材の揺動が減衰することなく使用者に上記の反発力を周期的に付与し続けることができる。 According to the above invention, the elastic support member that supports the boarding board elastically urges the boarding board upward, so that the user who boarded the boarding board can kick up the road surface flexibly using the knees and ankles. A natural repulsive force that imitates the running state is given. Furthermore, in accordance with the swing cycle of the board that swings up and down, the acceleration unit applies acceleration upward to the board when the board is below the center of swing, so the swing of the elastic support member is attenuated. The repulsive force can be periodically applied to the user without doing so.
本発明のランニング鍛錬装置によれば、人が自然に走行した場合の路面からの反発力を模した加速度が使用者に負荷される。このため、使用者の自然な走行運動に必要な筋力を簡易に鍛錬することが可能である。 According to the running training device of the present invention, an acceleration imitating the repulsive force from the road surface when a person travels naturally is loaded on the user. For this reason, it is possible to easily train the muscular strength necessary for the user's natural running exercise.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.
本発明のランニング鍛錬装置の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。 The various components of the running training apparatus of the present invention do not have to be individually independent, but a plurality of components are formed as a single member, and a single component is formed of a plurality of members. That a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.
本実施の形態では前後左右上下の方向を規定して説明する場合があるが、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜的に規定するものであり、本発明に係る製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。具体的には、搭乗台が上下方向に揺動するとは、搭乗台が鉛直上下方向に揺動する場合に限らず、本発明のランニング鍛錬装置が設置される設置面の法線に対して斜め方向に揺動する場合を許容する。 In the present embodiment, there are cases where the front, back, left, right, up, and down directions are defined and described, but this is provided for convenience in order to explain the relative relationship between the components, and the product according to the present invention is manufactured. It does not limit the direction during use. Specifically, the fact that the boarding platform swings in the vertical direction is not limited to the case where the boarding platform swings in the vertical vertical direction, but is oblique to the normal of the installation surface on which the running training apparatus of the present invention is installed. Allow to swing in the direction.
<第一実施形態>
図1および図2は、本発明の第一実施形態のランニング鍛錬装置100を示す正面模式図である。図1はランニング鍛錬装置100の上昇状態を示す。上下揺動する搭乗台10が揺動中心よりも上方に位置している間をランニング鍛錬装置100の上昇状態と呼称する。図2はランニング鍛錬装置100の下降状態を示す。上下揺動する搭乗台10が揺動中心よりも下方に位置している間をランニング鍛錬装置100の下降状態と呼称する。
<First embodiment>
1 and 2 are schematic front views showing a running
図3(a)は、図1のA−A線断面図である。図3(b)は、図2のB−B線断面図である。図3(a)および図3(b)において基台60(図1、図2を参照)は図示省略してある。 FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG. In FIGS. 3A and 3B, the base 60 (see FIGS. 1 and 2) is not shown.
はじめに、本実施形態のランニング鍛錬装置100の概要について説明する。ランニング鍛錬装置100は、使用者Uが搭乗する搭乗台10と、この搭乗台10を上下揺動可能に支持するとともに搭乗台10を弾力的に上方に付勢する弾性支持部材20と、搭乗台10の揺動周期にあわせて搭乗台10に周期的に加速度を付与する加速部50と、を備えている。加速部50は、上下揺動する搭乗台10が揺動中心よりも下方にあるときに、搭乗台10に上向きの加速度を付与することを特徴とする。
First, the outline | summary of the running
次に、ランニング鍛錬装置100について詳細に説明する。ランニング鍛錬装置100は、搭乗した使用者Uに対して、自らランニングしたときに下肢が路面から受ける反力を模した加速度を付与する装置である。ランニング鍛錬装置100は、平坦な床に基台60を載置して用いられる。
Next, the running
ランニング鍛錬装置100は、基台60の上方に対向して配置された搭乗台10を備える。搭乗台10は複数本の支持軸16に軸支されて基台60に対して相対的に上下揺動する。支持軸16は基台60に対する搭乗台10の揺動を案内するガイド部材である。搭乗台10には、支持軸16の上端を挿通する貫通孔17が設けられている。
The running
支持軸16の下端は基台60に固定されている。搭乗台10と基台60とは弾性支持部材20により弾性的に接続されている。本実施形態の弾性支持部材20はバネであり、支持軸16の周囲に装着されている。弾性支持部材20は、搭乗台10が基台60に対して所定間隔よりも近接したときに搭乗台10を上方に押し上げる方向に付勢力(反発力)を付与する。搭乗台10が基台60に対して上記の所定間隔を超えて上方に離間したとき、弾性支持部材20は搭乗台10に対して下方に引き下げる方向に付勢力(吸引力)を付与してもよく、または弾性支持部材20は搭乗台10と離間して実質的に上方にも下方にも付勢力を付与しないこととしてもよい。具体的には、弾性支持部材20の上端および下端を、それぞれ搭乗台10および基台60に対して連結してもよく、または弾性支持部材20の上端または下端の一方または両方を、搭乗台10または基台60に対して非連結としてもよい。支持軸16は基台60および搭乗台10の面央を取り囲む三箇所以上に均等に配置されている。使用者Uは搭乗台10の略中央に搭乗する。図1および図2では、2つの支持軸16のみを図示してある。
The lower end of the
搭乗台10には、使用者Uが姿勢を保持するために手で把持する把持部(図示省略)が設けられている。把持部および搭乗台10など、弾性支持部材20の上方にある構造物の合計質量を、搭乗台10の質量と呼称する。
The
使用者Uが搭乗台10に搭乗する前のランニング鍛錬装置100の状態を初期状態と呼称する。初期状態で、弾性支持部材20は搭乗台10の自重に基づく荷重負荷を受けて僅かに収縮した状態にある。以下、自重とは、質量と重力加速度との積に相当する荷重を意味する。弾性支持部材20の長さを弾性支持部材20の初期長さという。使用者Uが搭乗台10に搭乗すると、弾性支持部材20は、初期長さから収縮する。使用者Uが搭乗台10に搭乗すると、搭乗台10はしばらく上下方向に減衰振動したうえで、弾性支持部材20が所定の釣り合い長さまで圧縮された状態で搭乗台10は静止する。この状態を、ランニング鍛錬装置100の釣合状態と呼称する。言い換えると、使用者Uが搭乗台10に搭乗すると、釣合状態における搭乗台10の高さ位置を揺動中心として、搭乗台10は減衰振動する。減衰振動の減衰率は、弾性支持部材20の内部損失や、支持軸16と貫通孔17との摩擦力など(以下、ランニング鍛錬装置100の内部損失という)により定まる。
The state of the running
ランニング鍛錬装置100は、搭乗台10に上向きの加速度を付与する加速部50を備えている。加速部50は、搭乗台10の減衰振動の揺動周期にあわせて、搭乗台10が揺動中心よりも下方にあるときに搭乗台10に上向きの加速度を付与する。これにより、使用者Uの下肢には、ランニング動作中に路面を蹴り上げたときの反力を模した加速度が、搭乗台10の揺動の減衰をキャンセルして持続的に付与される。
The running
本実施形態の加速部50は、モータ52と、クラッチ部54と、カム56とを含んで構成されている。モータ52は、基台60に固定されている。モータ52はギア(図示せず)を有しており、使用者Uによる操作部の操作によってモータ52の出力回転数を昇降調整することが可能である。
The
クラッチ部54は、モータ52のトルク出力を、所望に選択されたタイミングでカム56に伝達する機構である。クラッチ部54の具体的な構造は特に限定されないが、本実施形態では複数の傘歯車55(55a〜55d)の組み合わせによるクラッチ部54を例示する。具体的には、歯面を内向きにして対向配置された一対の傘歯車55aおよび55bと、これらの傘歯車55a、55bの間に咬合する傘歯車55cとでクラッチ部54は構成されている。傘歯車55aはモータ軸53の先端に設けられている。傘歯車55cは搭乗台10とともに昇降動作する。モータ軸53と、傘歯車55bの回転軸58は基台60に対して平行である。回転軸58は軸受59により基台60の上面に平行に軸支されている。傘歯車55cの回転軸55dは基台60に対して直交している。傘歯車55cは歯面を下方に向けた状態で回転軸55dの下端に設けられている。回転軸55dは搭乗台10に対して厚み方向に摺動可能である。搭乗台10と傘歯車55cとの間には、傘歯車55cを搭乗台10に向けて上向きに押圧することにより圧縮可能な弾性部材55eが装着されている。カム56は回転軸58と同軸で回転駆動される偏心部材である。
The
図3(b)は、搭乗台10が下降状態にあってカム56が搭乗台10と離間している状態を示している。
FIG. 3B shows a state where the
搭乗台10が揺動中心よりも上方にある上昇状態(図1を参照)で、傘歯車55cは傘歯車55aおよび55cから離間する。弾性部材55eは、回転軸55dに沿って伸長する。傘歯車55cが傘歯車55aおよび55cから離間することで、モータ軸53のトルクは回転軸58に伝達されなくなる。図3(a)は、搭乗台10が上昇状態にあってカム56が搭乗台10と離間している状態を示している。モータ52(図1を参照)に回転駆動されるカム56の回転方向を矢印で示す。カム56は、回転軸58からの径方向の距離が最長となる頂部57を備えている。搭乗台10が上昇状態にあるとき、カム56は図3(a)の位置で停止している。具体的には、カム56の頂部57が最上位値よりも回転方向の僅かに手前側に位置した状態でカム56は停止している。これをスタンバイ状態と呼称する。軸受59(図1参照)と回転軸58とは互いに係合する係合部(図示せず)を有している。傘歯車55cが傘歯車55aおよび55cから離間すると、この係合部が互いに係合することで、カム56はスタンバイ状態で停止する。
The
搭乗台10が揺動中心よりも下方にある下降状態(図2を参照)で、傘歯車55cは傘歯車55aおよび55cに咬合する。このとき、伸長していた弾性部材55eが徐々に収縮することで、傘歯車55cが傘歯車55aおよび55cに対して衝突する撃力を緩和する。傘歯車55cが傘歯車55aおよび55cに咬合することで、モータ軸53のトルクが回転軸58に伝達されるようになる。スタンバイ状態(図3(a)を参照)にあったカム56は矢印の向きに回転駆動される。図3(b)に示す下降状態では、搭乗台10と回転軸58との上下距離は、カム56の頂部57と回転軸58との径方向の距離よりも短い。このため、カム56の頂部57は搭乗台10を押し上げる。これにより、加速部50は、上下揺動する搭乗台10が揺動中心よりも下方にあるときに、搭乗台10に上向きの加速度を付与する。
The
本実施形態のランニング鍛錬装置100において加速部50が搭乗台10に付与する加速度について更に説明する。
The acceleration which the
図4は本実施形態の搭乗台10の高さ位置および上向きの加速度を示すグラフである。具体的には、二点鎖線で示すグラフ1Aは、モータ52を停止して加速部50が搭乗台10に加速度を付与しなかった場合に減衰振動する搭乗台10の高さ位置を表す。縦軸の数値は搭乗台10の正規化された高さ位置を示している。初期状態の搭乗台10の高さ位置を1とし、釣合状態の搭乗台10の高さ位置を0としている。横軸は時間を示す。実線の矩形波を示すグラフ1Bは、本実施形態の加速部50が搭乗台10に付与する上向きの加速度を表す。実線で示すグラフ1Cは、弾性支持部材20および加速部50が搭乗台10に付与する上向きの合成加速度を表す。グラフ1Bおよび1Cにおいて、釣合状態で搭乗台10に付与される上向きの加速度を0としている。破線で示すグラフ1Dは、加速部50が搭乗台10に上向きの加速度を付与する場合の本実施形態の搭乗台10の高さ位置を表す。グラフ1Bから1Dの縦軸の各数値は正規化してある。
FIG. 4 is a graph showing the height position and the upward acceleration of the
グラフ1Aが示すように、加速部50が搭乗台10を加速しない場合、搭乗台10は初期状態の高さ位置(=1)を最高点として徐々に減衰していく。これに対し、グラフ1Dが示すように、本実施形態の搭乗台10は減衰することなく所定の振幅で揺動を持続する。本実施形態の場合、1〜3周期目に振幅を漸増させ、4周期目以降は定常的な振幅となっている。
As
本実施形態の加速部50は、搭乗台10が下降状態にあるときに、搭乗台10に上向きの加速度を付与する。言い換えると、グラフ1Dが示す搭乗台10の高さ位置が釣合状態(高さ位置=0)よりも低位にあるときに、グラフ1Bが示すように加速部50は間欠的に搭乗台10を上向きに加速する。これにより、グラフ1Cが示すように、搭乗台10に付与される加速度は、釣合状態を中心に上下非対称となる。
The
すなわち、本実施形態のランニング鍛錬装置100では、搭乗台10の揺動周期のうち、搭乗台10が最下点を通過してから揺動中心(釣合状態)に至るまでの間に、加速部50が搭乗台10に付与する上向きの加速度が最大となる。これにより、ランニングする人間が路面を蹴り上げる瞬間のピーク的な加速度が摸擬される。
That is, in the running
グラフ1Dは周期的に極小値をとる。これが、ランニング動作中に膝を沈み込ませて路面に足裏で接地している状態に相当する。このとき、弾性支持部材20は初期長さよりも圧縮された状態にある。加速部50は、弾性支持部材20が最大圧縮状態を通過する前後に亘って搭乗台10に上向きの加速度を付与する。これは、ランニング動作中に路面からの反力を膝で吸収して減速し、もっとも深く膝を沈み込ませてから蹴り足で路面を蹴り上げるまでの動作を摸擬したものである。
The
使用者Uは、両足で搭乗台10の上で起立して静止していてもよく、または搭乗台10の揺動周期にあわせて足踏みしてもよい。本実施形態のランニング鍛錬装置100によれば、自力でランニングすることが困難な高齢者やリハビリ患者であっても、ランニング動作を摸擬した加速度を下肢に負荷することができる。このため、通常の歩行(ウォーキング)や筋力トレーニングでは負荷を与えることが困難な、ランニングのための筋力を鍛錬することができる。
The user U may stand on the
なお本実施形態については種々の変形を許容する。例えば、上記実施形態では図4に示すように、高さ位置=1から1.5まで搭乗台10の揺動振幅を増幅する状態を例示したが、本発明はこれに限られない。初期状態の高さ位置(=1)よりも小さな振幅(1未満)で搭乗台10の揺動を持続させてもよい。具体的には、本実施形態のランニング鍛錬装置100は、加速部50が搭乗台10に付与する加速度(図4のグラフ1Bを参照)を増減調整する調整部を含んでもよい。調整部としては、たとえば、使用者Uによる操作部(図示せず)の操作と連動してモータ52のトルク出力を増減させるギア機構を例示することができる。
Various modifications are allowed for this embodiment. For example, in the above embodiment, as illustrated in FIG. 4, a state in which the swing amplitude of the
<第二実施形態>
図5および図6は本発明の第二実施形態のランニング鍛錬装置100を示す正面模式図である。図5はランニング鍛錬装置100の上昇状態を示し、図6はランニング鍛錬装置100の下降状態を示す。
<Second embodiment>
5 and 6 are schematic front views showing the running
本実施形態のランニング鍛錬装置100は、搭乗台10の揺動周期を長短調整する周期調整部を含む。これにより、ランニング鍛錬装置100で摸擬されるランニングのピッチを高速または低速に調整することができる。ここで、搭乗台10の揺動周期は、使用者Uおよび搭乗台10の質量と、弾性支持部材20の弾性係数(バネ定数)によって変化させることができる。周期調整部は、搭乗台10の質量または弾性支持部材20の弾性係数を増減調整する手段である。
The running
本実施形態の周期調整部として、弾性支持部材20の弾性係数を増減調整する剛性調整部40を例示する。図7は剛性調整部40の説明図である。
As the period adjusting unit of the present embodiment, a
本実施形態の弾性支持部材20は、第一弾性部材22と第二弾性部材30とを含んでいる。第一弾性部材22は、第一実施形態と同様に、搭乗台10を下方支持して上昇状態と下降状態とに揺動遷移させる部材である。そして第二弾性部材30は、第一弾性部材22に支持されて上下揺動する搭乗台10が所定高さよりも低い沈降状態にあるときに、搭乗台10を弾力的に上方に付勢する部材である。沈降状態は、搭乗台10が釣合状態よりも下方にある下降状態において、さらに最下点の近傍に位置する一部状態である。下降状態は、ランニング動作において膝を曲げて路面の反発力を吸収するクッション動作を摸擬したものである。沈降状態は、足首の曲げ伸ばしによって、更に柔軟に路面の反発力を吸収するとともに、その反作用で路面を蹴り上げる動作を摸擬したものである。本実施形態のランニング鍛錬装置100は、沈降状態における弾性支持部材20の弾性係数を、その前後に比べて大きくすることにより、リズミカルな跳躍動作に加えて、ランニング動作中に蹴り足によって路面を蹴り上げる際に下肢に負荷される荷重を使用者Uに付与することができる。
The
図7に示すように、本実施形態の剛性調整部40は、ダイヤル部42によってステージ44を搭乗台10に対して昇降移動させる。これにより、ステージ44と基台60(図6参照)との上下間隔が変化する。ステージ44は搭乗台10よりも下方において昇降移動する。第二弾性部材30はステージ44と基台60との間に設けられている。第一弾性部材22は、搭乗台10と基台60との間に設けられている。ダイヤル部42を操作してステージ44と搭乗台10との距離を縮めると、搭乗台10が上昇状態から下降状態に転じてまもなく第二弾性部材30はステージ44によって圧縮されることになる。このため、搭乗台10の最下点の近傍では、第二弾性部材30は大きく圧縮されることとなり、第一弾性部材22と第二弾性部材30とをあわせた弾性支持部材20の弾性係数は増大する。このため、搭乗台10の揺動周期は短くなる。
As shown in FIG. 7, the
逆に、ダイヤル部42を操作してステージ44と搭乗台10との距離を広げると、搭乗台10が最下点の近傍まで下降してようやく第二弾性部材30はステージ44によって圧縮されることになり、搭乗台10の揺動周期において第二弾性部材30の圧縮長さは小さくなる。このため、第一弾性部材22と第二弾性部材30とを複合した弾性支持部材20全体でみた弾性係数は減少する。このため、搭乗台10の揺動周期は長くなる。
On the contrary, when the distance between the
なお、本実施形態のランニング鍛錬装置100において、搭乗台10が揺動中心よりも下方にある下降状態にあるときに加速部50が搭乗台10に上向きの加速度を付与することは第一実施形態と共通である。また、搭乗台10の揺動周期のうち、搭乗台10が最下点を通過してから釣合状態に至るまでの間に加速部50が搭乗台10に付与する上向きの加速度を最大とすることも第一実施形態と共通である。
In the running
図8は、本実施形態の搭乗台10の高さ位置および上向きの加速度を示すグラフである。本実施形態の第一弾性部材22と第一実施形態の弾性支持部材20とのバネ定数を共通とし、本実施形態は更に第二弾性部材30を備えるものである。使用者Uおよび搭乗台10の質量は第一実施形態と共通としてある。破線で示すグラフ1Dは、図4のグラフ1Dに対応し、第一実施形態のランニング鍛錬装置100における搭乗台10の高さ位置を表す。実線の矩形波を示すグラフ2Bは、本実施形態の加速部50が搭乗台10に付与する上向きの加速度を表す。実線で示すグラフ2Dは、本実施形態の搭乗台10の高さ位置を表す。グラフ2Bおよび2Dの縦軸の各数値は正規化してある。
FIG. 8 is a graph showing the height position and upward acceleration of the
本実施形態においては、第一実施形態と同様に、1〜3周期目に振幅を漸増させ、4周期目以降は定常的な振幅となっている(グラフ2Dを参照)。定常的な振幅が、初期状態の高さ位置(=1)に対して1.5倍となるように、搭乗台10の揺動を加速部50で励起している。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the amplitude is gradually increased in the first to third cycles, and the fourth and subsequent cycles have a steady amplitude (see
図8のグラフ1Dとグラフ2Dとを比較すると、本実施形態の搭乗台10の振動周期は第一実施形態よりも短い。これは、弾性支持部材20が第一弾性部材22に加えて第二弾性部材30を含むことで、弾性支持部材20の弾性係数が第一実施形態よりも第二実施形態の方が大きいことに起因する。
Comparing the
本実施形態のランニング鍛錬装置100は剛性調整部40を備え、ダイヤル部42を操作することで弾性支持部材20の弾性係数(バネ定数)を調整することができる。これにより、搭乗台10が使用者Uに付与する荷重および揺動周期を所望に調整することができる。よって、ランニング動作における蹴り足の強さおよび走行ピッチを可変に摸擬することができる。
The running
なお、本実施形態では周期調整部として、弾性支持部材20の弾性係数を増減調整する剛性調整部40を例示したが、本発明はこれに限られない。例えば、周期調整部は、搭乗台10の裏面などに着脱可能に装着される錘(ウェイト)でもよい。搭乗台10の自重を増減調整することで、弾性支持部材20の弾性係数が不変であっても、搭乗台10の揺動周期を長短に調整することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では第一弾性部材22と第二弾性部材30とが支持軸16の周囲に同軸で装着されていることを例示したが、本発明はこれに限られない。第一弾性部材22と第二弾性部材30とを、異なる軸またはケーシングによって支持してもよい。
In the present embodiment, the first
図4のグラフ1Bおよび図8のグラフ2Bに示すように、4周期目以降の定常的な揺動状態では、ランニング鍛錬装置100の内部損失を補うだけの僅かな加速度を加速部50から搭乗台10に付与すればよい。したがって、振動初期から定常的な揺動状態に至るまでの間に、加速部50(モータ52)のトルク出力を初期トルクから漸減させてもよい。具体的には、搭乗台10の貫通孔17に対する支持軸16の挿入深さを検知するためのリニアポテンショメータなどの位置センサを設け、その測定値に基づいてモータ52のギア機構を動作させてモータ52のトルク出力を増減調整してもよい。または、モータ52として、位置センサの測定値に基づいてトルク出力が調整可能なトルクモータを用いてもよい。これにより、搭乗台10の振幅が可変調整できるため、使用者Uが設定した所望の負荷が使用者Uの下肢に付与される。
As shown in the
<第三実施形態>
図9は本発明の第三実施形態のランニング鍛錬装置100を示す正面模式図である。図10は本実施形態のランニング鍛錬装置100の機能ブロック図である。
<Third embodiment>
FIG. 9 is a schematic front view showing a running
本実施形態のランニング鍛錬装置100は、弾性支持部材20が自然状態または伸長状態となる高さ位置で搭乗台10をロックする掛止機構90を備える点で第一および第二実施形態と相違する。ここで、弾性支持部材20の自然状態とは、使用者Uが搭乗台10に搭乗する前の初期状態における弾性支持部材20の状態をいう。言い換えると、搭乗台10の自重負荷によって弾性支持部材20が圧縮されて静止した釣り合いの状態を自然状態と呼称している。弾性支持部材20の伸長状態とは、弾性支持部材20が搭乗台10に対して下方に付勢している状態をいい、本実施形態の場合、弾性支持部材20が自然状態よりも伸長した状態をいう。掛止機構90は、搭乗台10と基台60との対向間隔を、解除可能に固定する手段である。掛止機構90を備えることで、搭乗台10の下降を防止し、使用者Uがより安全に搭乗台10に搭乗することができる。使用者Uが搭乗台10に搭乗した状態で掛止機構90のロックを解除することで、ランニング鍛錬装置100の釣合状態に向かって搭乗台10は下降を開始する。これにより、使用者Uおよび搭乗台10の位置エネルギーを十分に利用して搭乗台10を揺動させることができるため、加速部50により付与する上向きの加速度を小さく抑えることができる。
The running
本実施形態の掛止機構90は、一対の電磁石92および94とからなる。電磁石94は搭乗台10に対して固定的に取り付けられている。電磁石92は支持軸16の上端に固定的に取り付けられている。弾性支持部材20が自然状態または伸長状態となる高さ位置で、電磁石94の下面と電磁石92の上面とが接触するか、または近接する。この状態で、電源部(図示せず)より電磁石92および94に通電して、互いに吸引する向きの電磁力を発生させることで、電磁石94(搭乗台10)に対する電磁石92(支持軸16)の摺動を防止する。すなわち、電磁石92および94の間の吸引力は、使用者Uとして想定される自重よりも大きい。
The
本実施形態の加速部50は、制御部110と、この制御部110により駆動制御されるエアシリンダ70を備えている。制御部110は、エアシリンダ70の伸長周期、伸長ストロークおよび付勢荷重を制御する。すなわち、本実施形態のランニング鍛錬装置100は、加速部50が搭乗台10に付与する加速度を増減調整する制御部110(調整部)を含んでいる。ランニング鍛錬装置100は、使用者Uの操作入力を受け付けてエアシリンダ70の伸長周期および伸長ストロークを設定する設定入力部130を備えている。設定入力部130は制御部110およびエアシリンダ70と接続されている。
The
本実施形態のランニング鍛錬装置100は、制御部110と、搭乗台10の上面に負荷される下向きの荷重を検知する荷重検知部112とを備えている。制御部110は、搭乗台10の上面に負荷される下向きの荷重が所定の閾値以下になったことを荷重検知部112が検知したことに基づいて、加速部50が付与する上向きの加速度を低減させる。これにより、使用者Uが搭乗台10の上で跳び上がるか、またはこれに近い状態となったときに搭乗台10の揺動を抑制して使用者Uの安全を迅速に確保することができる。本実施形態において、加速部50が搭乗台10に付与する上向きの加速度を低減するとは、当該加速度を非ゼロに軽減することと、当該加速度をゼロにすることと、加速部50が搭乗台10に対して下向きの加速度を付与することとを含む。
The running
具体的な荷重検知部112は特に限定されないが、制御部110に接続された歪みゲージを例示することができる。荷重検知部112(歪みゲージ)を搭乗台10の表面または裏面に貼り付けておくことで、使用者Uが搭乗台10に付与する自重により搭乗台10に発生する撓みに起因する搭乗台10の面内の歪みを定量的に検出することができる。
Although the specific
また、本実施形態のランニング鍛錬装置100は、制御部110に加えて、柔軟な連結紐120と、この連結紐120を引抜可能に装着するコネクタ部122と、コネクタ部122から連結紐120が外れたことを電気的に検知する検知部124と、を含む。制御部110は、連結紐120がコネクタ部122から外れたことを検知部124が検知したことに基づいて、加速部50が付与する上向きの加速度を低減させる。これにより、使用者Uが搭乗台10から落下するか、または搭乗台10の上で所定以上にバランスを崩した場合に、搭乗台10の揺動を抑制して使用者Uの安全を迅速に確保することができる。
In addition to the
図9に示すように、使用者Uは衣服や靴などに保持具121を取り付け、保持具121とコネクタ部122とを、僅かに弛ませた連結紐120で連結する。検知部124はコネクタ部122に通電しており、連結紐120がコネクタ部122から外れることで、検知部124またはコネクタ部122の回路が導通または遮断するように構成されている。
As shown in FIG. 9, the user U attaches the holding
図10に示すブロック図を用いてランニング鍛錬装置100の動作を説明する。使用者Uは、設定入力部130を操作して設定情報を制御部110に入力する。設定情報は、搭乗台10の揺動周期または揺動振幅の少なくとも一方を含む情報である。
The operation of the running
搭乗台10に設けられた荷重検知部112は、使用者Uの自重を示す体重情報を制御部110に送信する。掛止機構90は、制御部110から揺動開始信号を受信して、電磁石92および94の少なくとも一方の通電を遮断して搭乗台10の揺動を開始させる。本実施形態の制御部110は、出力調整部140と周期調整部150の機能を有する。出力調整部140は、設定入力部130から入力された搭乗台10の揺動振幅と、荷重検知部112が検知した荷重に基づいて決定された使用者Uの自重と、からエアシリンダ70の伸長ストロークを決定する。
The
本実施形態の周期調整部150は、揺動前の弾性支持部材20の長さを伸縮自在に調整することにより搭乗台10の揺動周期を長短調整する。周期調整部150は、設定入力部130から入力された揺動周期と、荷重検知部112が検知した荷重に基づいて決定された使用者Uの自重と、から剛性調整部40の駆動量を決定する。本実施形態の剛性調整部40は、基台60に対して上下方向に移動するステージ44を備えている。ステージ44は弾性支持部材20の下端を支持している。ステージ44を基台60から上昇させることで弾性支持部材20の長さが短縮される。これにより、弾性支持部材20の弾性係数(バネ定数)が不変であっても、搭乗台10および弾性支持部材20の揺動周期を短縮することができる。周期調整部150は、ステージ44の昇降量を決定し、ステージ44を昇降駆動する。
The
掛止機構90を解除して搭乗台10の揺動が開始してから半周期が経過する前後のタイミングで、エアシリンダ70は、上記の伸長ストロークで搭乗台10を押し上げることにより搭乗台10に上向きの加速度を付与する。以降、一周期ごとにエアシリンダ70は所定の伸長ストロークで搭乗台10を押し上げる。エアシリンダ70の伸長ストロークは、図4のグラフ1Bおよび図8のグラフ2Bに示すように、搭乗台10の揺動振幅が定常化するまで漸減させるとよい。
The
使用者Uと連結紐120(図9を参照)で連結されたコネクタ部122は検知部124と接続されている。検知部124は、連結紐120がコネクタ部122から外れたことを検知すると、かかる検出信号を出力調整部140に送信する。出力調整部140は、エアシリンダ70の伸長ストロークをゼロまたは小さな値に低減して、エアシリンダ70の出力を抑制する。
The
以上により、本実施形態のランニング鍛錬装置100によれば、ランニング動作における走行ピッチと走行速度を可変に調整した場合の路面の反力をそれぞれ摸擬した加速度を、搭乗台10から使用者Uに付与することができる。また、使用者Uの体重が重いか軽いかによらず、使用者Uが希望する揺動周期および揺動振幅で搭乗台10を揺動させることができる。
As described above, according to the running
本実施形態では、弾性支持部材20とエアシリンダ70とを別体として例示したが、本発明はこれに限られない。弾性支持部材20をエアシリンダ70の内部に設けてもよい。すなわち、エアシリンダ70によって搭乗台10を支持して、その内部の弾性支持部材20によって搭乗台10を弾性的に上下揺動させてもよい。さらに、搭乗台10が下降状態にあるタイミングでエアシリンダ70の高圧室によって弾性支持部材20を押し上げ、これにより搭乗台10に上向きの加速度を付与してもよい。
In the present embodiment, the
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。例えば、上記実施形態では搭乗台10が単段に構成されて基台60に対向して設置されることを例示したが、本発明はこれに限られない。基台60と搭乗台10との間に揺動台を設置し、搭乗台10と揺動台とを弾性支持部材20で弾性的に連結し、さらに基台60と揺動台とを下部弾性支持部材で弾性的に連結してもよい。そして、搭乗台10と揺動台とを連成振動させ、揺動台に対して加速部50で上向きに加速度を付与してもよい。これにより、ランニング動作中に路面に対して下肢を沈み込ませ、そして足裏で路面を蹴り上げて体躯を伸長させる動作を好適に摸擬した加速度を使用者Uに付与することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications and improvements as long as the object of the present invention is achieved. For example, in the above-described embodiment, the
上記実施形態では使用者Uが立位で搭乗台10に搭乗することを例示したが、本発明はこれに限られない。搭乗台10の上に椅子等の腰掛け台を設置し、座位で搭乗台10に搭乗してもよい。さらに、使用者Uが全体重を搭乗台10に負荷させて使用する態様のみならず、使用者Uの一部質量のみを搭乗台10に載せて上下揺動させる態様で使用してもよい。たとえば床面に仰臥した使用者Uが、その脚部のみを搭乗台10に載せて使用してもよい。
In the said embodiment, although the user U boarded the
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
(1)使用者が搭乗する搭乗台と、前記搭乗台を上下揺動可能に支持するとともに前記搭乗台を弾力的に上方に付勢する弾性支持部材と、前記搭乗台の揺動周期にあわせて前記搭乗台に周期的に加速度を付与する加速部と、を備え、前記加速部が、上下揺動する前記搭乗台が揺動中心よりも下方にあるときに前記搭乗台に上向きの加速度を付与することを特徴とするランニング鍛錬装置。
(2)前記揺動周期のうち、前記搭乗台が最下点を通過してから前記揺動中心に至るまでの間に、前記加速部が前記搭乗台に付与する上向きの加速度が最大となることを特徴とする上記(1)に記載のランニング鍛錬装置。
(3)前記加速部が、前記弾性支持部材が最大圧縮状態を通過する前後に亘って前記搭乗台に上向きの加速度を付与する上記(1)または(2)に記載のランニング鍛錬装置。
(4)前記加速部が前記搭乗台に付与する前記加速度を増減調整する調整部を含む上記(1)から(3)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
(5)前記揺動周期を長短調整する周期調整部を含む上記(1)から(4)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
(6)前記弾性支持部材が第一弾性部材と第二弾性部材とを含み、前記第一弾性部材に支持されて上下揺動する前記搭乗台が所定高さよりも低い沈降状態にあるときに前記第二弾性部材が前記搭乗台を弾力的に上方に付勢することにより、前記沈降状態における前記弾性支持部材の弾性係数が増大することを特徴とする上記(1)から(5)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
(7)前記弾性支持部材の弾性係数を増減調整する剛性調整部を含む上記(1)から(6)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
(8)前記弾性支持部材が自然状態または伸長状態となる高さ位置で前記搭乗台をロックする掛止機構を備える上記(1)から(7)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
(9)前記搭乗台の上面に負荷される下向きの荷重を検知する荷重検知部と、前記下向きの荷重が所定の閾値以下になったことを前記荷重検知部が検知したことに基づいて前記加速部が付与する上向きの加速度を低減させる制御部と、を備える上記(1)から(8)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
(10)柔軟な連結紐と、前記連結紐を引抜可能に装着するコネクタ部と、前記コネクタ部から前記連結紐が外れたことを電気的に検知する検知部と、前記連結紐が前記コネクタ部から外れたことを前記検知部が検知したことに基づいて前記加速部が付与する上向きの加速度を低減させる制御部と、を備える上記(1)から(9)のいずれか一項に記載のランニング鍛錬装置。
The above embodiment includes the following technical idea.
(1) A boarding board on which a user boards, an elastic support member that supports the boarding board so that the boarding board can swing up and down, and elastically urges the boarding board upward, and a swinging cycle of the boarding board. An accelerating portion that periodically applies acceleration to the boarding base, and the accelerating unit applies an upward acceleration to the boarding base when the boarding base that swings up and down is below the center of swinging. A running training device characterized by giving.
(2) The upward acceleration which the acceleration part gives to the boarding board becomes the maximum during the rocking period between the boarding board passing the lowest point and the center of rocking. The running training apparatus according to (1) above, wherein
(3) The running training device according to (1) or (2), wherein the acceleration unit applies an upward acceleration to the boarding base before and after the elastic support member passes through a maximum compression state.
(4) The running training apparatus according to any one of (1) to (3), including an adjustment unit that increases or decreases the acceleration applied by the acceleration unit to the boarding board.
(5) The running training device according to any one of (1) to (4), including a cycle adjustment unit that adjusts the oscillation cycle length.
(6) The elastic support member includes a first elastic member and a second elastic member, and the boarding table supported by the first elastic member and swinging up and down is in a settling state lower than a predetermined height. Any one of the above (1) to (5), wherein the second elastic member elastically biases the boarding base upward to increase the elastic coefficient of the elastic support member in the settling state. The running training apparatus according to one item.
(7) The running training apparatus according to any one of (1) to (6), further including a rigidity adjustment unit that increases or decreases an elastic coefficient of the elastic support member.
(8) The running training device according to any one of (1) to (7), further including a latching mechanism that locks the boarding board at a height position at which the elastic support member is in a natural state or an extended state.
(9) A load detection unit that detects a downward load applied to the upper surface of the boarding base, and the acceleration based on the detection by the load detection unit that the downward load has become a predetermined threshold value or less. A running training device according to any one of (1) to (8), further comprising: a control unit that reduces upward acceleration applied by the unit.
(10) A flexible connecting string, a connector part for attaching the connecting string so that the connecting string can be pulled out, a detection part for electrically detecting that the connecting string is detached from the connector part, and the connecting string being the connector part And a control unit that reduces upward acceleration applied by the acceleration unit based on the detection by the detection unit of being out of range. Training device.
10:搭乗台、16:支持軸、17:貫通孔、20:弾性支持部材、22:第一弾性部材、30:第二弾性部材、40:剛性調整部、42:ダイヤル部、44:ステージ、50:加速部、52:モータ、53:モータ軸、54:クラッチ部、55,55a〜55c:傘歯車、55d,58:回転軸、55e:弾性部材、56:カム、57:頂部、59:軸受、60:基台、70:エアシリンダ、90:掛止機構、92,94:電磁石、100:ランニング鍛錬装置、110:制御部、112:荷重検知部、120:連結紐、121:保持具、122:コネクタ部、124:検知部、130:設定入力部、140:出力調整部、150:周期調整部、U:使用者 10: Boarding board, 16: Support shaft, 17: Through hole, 20: Elastic support member, 22: First elastic member, 30: Second elastic member, 40: Rigidity adjustment part, 42: Dial part, 44: Stage, 50: Acceleration section, 52: Motor, 53: Motor shaft, 54: Clutch section, 55, 55a to 55c: Bevel gear, 55d, 58: Rotating shaft, 55e: Elastic member, 56: Cam, 57: Top section, 59: Bearing: 60: Base, 70: Air cylinder, 90: Latching mechanism, 92, 94: Electromagnet, 100: Running training device, 110: Control unit, 112: Load detection unit, 120: Connection string, 121: Holder 122: connector unit, 124: detection unit, 130: setting input unit, 140: output adjustment unit, 150: period adjustment unit, U: user
Claims (8)
前記加速部が、上下揺動する前記搭乗台が揺動中心よりも下方にあるときに前記搭乗台に上向きの加速度を付与し、
前記弾性支持部材が第一弾性部材と第二弾性部材とを含み、前記第一弾性部材は前記搭乗台と前記基台との間に設けられ、前記第二弾性部材の上面と前記基台との上下間隔は可変に調整可能であり、
前記第一弾性部材に支持されて上下揺動する前記搭乗台が所定高さよりも低い沈降状態にあるときに前記第二弾性部材が圧縮されて前記搭乗台を弾力的に上方に付勢することにより、前記沈降状態における前記弾性支持部材の弾性係数が増大し、かつ前記上下間隔を可変に調整することで前記沈降状態にかかる前記所定高さおよび前記搭乗台の揺動周期が変化することを特徴とするランニング鍛錬装置。 A base, a board on which a user boards, an elastic support member that supports the board so that it can swing up and down with respect to the base, and elastically biases the board, upward, and the board An acceleration unit that periodically applies acceleration to the boarding base in accordance with the rocking cycle of the base,
The acceleration unit gives an upward acceleration to the boarding base when the boarding base swinging up and down is below the center of swinging ,
The elastic support member includes a first elastic member and a second elastic member, the first elastic member is provided between the boarding base and the base, and an upper surface of the second elastic member and the base The vertical spacing of can be variably adjusted,
The second elastic member is compressed and elastically urges the boarding base when the boarding board that is supported by the first elastic member and swings up and down is in a settling state lower than a predetermined height. As a result, the elastic coefficient of the elastic support member in the settling state increases, and the predetermined height applied to the settling state and the swing period of the boarding platform change by variably adjusting the vertical distance. A running training device.
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