JP7072861B2 - 揺動機構 - Google Patents

Description

本発明は、揺動機構に関するものであり、例えば、使用者がバランス運動などを行うことができる運動装置や、使用者の施療部をストレッチすることができる運動装置や、使用者の施療部をマッサージするマッサージ機に備えられる揺動機構に関する。

従来より、使用者に対して捻り運動を付与することで、使用者の姿勢を保つバランス運動が行える着座型の運動装置などが存在する（例えば、特許文献１参照）。また、使用者の施療部である腰部に対して、捻り運動や牽引動作などを付与することで、腰部をストレッチすることができる腰部運動機なども存在する（例えば、特許文献２参照）。また、使用者の施療部に対して、マッサージを行うことができるマッサージ装置なども存在する（例えば、特許文献３参照）。

上で例示したバランス運動やストレッチ運動などができる運動装置、使用者の施療部をマッサージするマッサージ機には、揺動動作を発生し、その揺動により使用者に捻り運動やマッサージ動作などを付与することができる揺動機構が配備されている。
揺動機構は、少なくとも、回転駆動力を左右方向の往復揺動運動に変換する揺動変換部と、変換された往復揺動運動を揺動対象に対して伝達する揺動伝達部材と、を有している。なお、揺動伝達部材は、例えば、特許文献１のバランス運動装置では、座部の下部に設けられている支持部材に該当し、特許文献２の揺動運動機では、ブラケット部に該当し、特許文献３のマッサージ装置では、マッサージ部材に該当する。また、揺動対象は、例えば、特許文献１のバランス運動装置では、座部に該当し、特許文献２の揺動運動機では、下肢載置部に該当し、特許文献３のマッサージ装置では、施療子に該当する。

特開２０１６－１０６９９８号公報 特開２０１３－２３６８０６号公報 特開２０１５－０２４０８８号公報

ところで、特許文献１に開示されている着座型運動装置、特許文献２に開示されている腰部運動機、特許文献３に開示されているマッサージ装置などは、使用者に対して、捻り運動、牽引動作、マッサージなどを十分に付与することができ、様々な効果を期待することができるものである。
しかしながら、近年では、バランスやストレッチなどの運動やマッサージに関する要望は多種多様となり、例えば、「バランス運動やストレッチ運動など揺動運動を行う装置において、小さな捻り運動が行えたり、逆に大きな捻り運動を行うことができるようにして欲しい」といった要望が使用者から挙がってきている。また、「施療部に対するマッサージの揉み心地を変更可能にして欲しい」という要望も挙がっている。

つまり、そのときの使用者の好みで、揺動の大きさ（揺動伝達部材の揺動角度）を切り替えることができる運動装置やマッサージ装置（揺動機構）を開発して欲しいという要望が使用者から挙がってきている。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、揺動対象に対して伝達する揺動伝達部材の揺動角度を任意に切り替え可能とし、使用者に対して、捻り運動、牽引動作、マッサージなどを十分に付与することができるようにすることで、バランス運動やストレッチ運動の効果やマッサージ効果などの様々な効果をさらに向上させることができることができる揺動機構を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる揺動機構は、回転駆動力を往復揺動運動に変換する揺動変換部と、変換された往復揺動運動を揺動対象に対して伝達する揺動伝達部材と、を有していて、前記揺動変換部は、前記揺動伝達部材の揺動角度を、一の揺動角度から他の揺動角度へ切り替え可能な構成とされていることを特徴とする。

また、本発明にかかる揺動機構は、揺動対象に対して往復揺動運動を伝達する揺動伝達部材と、軸心が水平方向を向くように配備され且つ、前記揺動伝達部材の基端側を左右方向に亘って貫通するように設けられた回転軸と、前記回転軸を回転駆動させる駆動部と、前記揺動伝達部材の基端側に設けられていて、前記回転軸の回転力を往復揺動運動に変換して、前記揺動伝達部材を揺動させる揺動変換部と、前記揺動伝達部材の揺動角度を切り替える揺動切替部と、を有していることを特徴とする。

好ましくは、前記揺動切替部は、前記揺動変換部に備えられているとよい。
好ましくは、前記揺動切替部は、切り替えの段階を複数備え、その段階を切り替えるごとに、前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされているとよい。
好ましくは、前記揺動切替部は、凸形状の位置決め片と、凹形状の位置決め部と、を有し、前記位置決め部は、前記位置決め片一つに対し、少なくとも二つ以上備えられていて、前記位置決め部のそれぞれを、繋ぐ溝部が形成されていて、前記位置決め片が、一の位置決め部から前記溝部を通過して、他の位置決め部に嵌り込んで係合されることで、前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされているとよい。

好ましくは、前記位置決め部は、一方の壁面が切り立った面となっていて、前記位置決め片は、前記一方の壁面と接触して前記一の位置決め部と係合されることで、前記揺動伝達部材が前記揺動対象に対して左右方向の往復揺動運動を伝達することを可能とし、前記一方の壁面から離れて前記一の位置決め部との係合が解除され、前記溝部を通過して前記他の位置決め部に嵌り込んで係合されることで、前記段階が切り替わる構成とされている前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされているとよい。

好ましくは、前記揺動切替部は、前記位置決め片が三つ備えられ且つ、前記位置決め部が少なくとも六つ以上備えられていて、前記六つ以上位置決め部のうち、前記位置決め部の一方の三つは位置Ａとされ、前記位置決め部の他方の三つは位置Ｂとされ、前記位置Ａと前記位置Ｂは、隣り合う位置に備えられていて、前記位置Ａにおいて、前記位置決め片と前記位置決め部が係合されたとき、前記揺動伝達部材の揺動角度αに切り替えられ、前記位置Ｂにおいて、前記位置決め片と前記位置決め部が係合されたとき、前記揺動伝達部材の揺動角度βに切り替えられるとよい。
本発明の最も好ましい他の形態は、揺動対象に対して往復揺動運動を伝達する揺動伝達部材と、軸心が水平方向を向くように配備され且つ、前記揺動伝達部材の基端側を左右方向に亘って貫通するように設けられた回転軸と、前記回転軸を回転駆動させる駆動部と、前記揺動伝達部材の基端側に設けられていて、前記回転軸の回転力を往復揺動運動に変換して、前記揺動伝達部材を揺動させる揺動変換部と、前記揺動伝達部材の揺動角度を切り替える揺動切替部と、を有していて、前記揺動切替部は、前記揺動変換部に備えられていて、前記揺動切替部は、切り替えの段階を複数備え、その段階を切り替えるごとに、前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされていて、前記揺動切替部は、凸形状の位置決め片と、凹形状の位置決め部と、を有し、前記位置決め部は、前記位置決め片一つに対し、少なくとも二つ以上備えられていて、前記位置決め部のそれぞれを、繋ぐ溝部が形成されていて、前記位置決め片が、一の位置決め部から前記溝部を通過して、他の位置決め部に嵌り込んで係合されることで、前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、揺動対象に対して伝達する揺動伝達部材の揺動角度を任意に切り替え可能とし、使用者に対して、捻り運動、牽引動作、マッサージなどを十分に付与することができるようにすることで、バランス運動やストレッチ運動の効果やマッサージ効果などの様々な効果をさらに向上させることができる。

第１実施形態の揺動機構を備えたバランス運動装置を示す前方斜視図である。 第１実施形態の揺動機構を備えたバランス運動装置を示す正面図である。 第１実施形態の揺動機構を備えたバランス運動装置を示す展開図である。 第１実施形態の揺動機構を備えたバランス運動装置を示す正面断面図である。 第１実施形態の揺動変換部及び揺動切替部を示す右側方斜視図である。 第１実施形態の揺動変換部及び揺動切替部を示す左側方斜視図である。 第１実施形態の揺動変換部及び揺動切替部を示す正面断面図である。 第１実施形態の揺動変換部及び揺動切替部の分解図である。 第１実施形態の揺動切替部の分解図である。 第１実施形態の揺動変換部及び揺動切替部を示す側方断面図である。 第１実施形態の揺動切替部を構成する回転部材を示す斜視図である。 第１実施形態の回転部材を示す側面図及びＸ－Ｘ断面図であり、揺動伝達部材の揺動角度αを模式的に示した図である（位置決め部・位置Ａ）。 第１実施形態の回転部材を示す側面図及びＹ－Ｙ断面図であり、揺動伝達部材の揺動角度βを模式的に示した図である（位置決め部・位置Ｂ）。 第２実施形態の揺動変換部及び揺動切替部を示す右側方斜視図である。 第２実施形態の揺動切替部の分解図である。 第２実施形態の揺動切替部を示す右側方斜視図である。 第２実施形態の揺動切替部を構成する回転部材を示す斜視図である。 本発明の揺動機構を備えたバランス運動装置の使用態様図である。

以下、本発明にかかる揺動機構１２の実施形態を、図を参照して説明する。本実施形態においては、バランス運動装置１を例に挙げて、揺動機構１２を説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。また、図面に関して、見やすくするため、構成部品の一部を省略して描いている。また、適宜、図面内に説明のための方向を図示している。以降の説明においては、バランス運動装置１に備えられた揺動機構１２の詳細について説明する。
［第１実施形態］
バランス運動装置１は、使用者Ｍが様々な姿勢で搭乗することが可能な搭乗体５と、搭乗体５の下方に配備され且つ当該搭乗体５を前後左右に往復揺動運動させる揺動機構１２と、その揺動機構１２を配備すると共に、床面Ｆへ載置可能な基盤体２と、を有している。

このバランス運動装置１は、揺動機構１２により揺れて不安定な搭乗体５上で、姿勢が崩れそうになる使用者Ｍの身体を捻ったり伸ばしたりしてバランスをとって姿勢を維持することで、体幹などの筋力トレーニング（バランス運動）を行うことができるものである。
図１～図４に示すように、基盤体２は、平面視で略円形の平板であって、その平板上には揺動機構１２と、その揺動機構１２を制御する制御部（図示せず）などが設置されている。その基盤体２上には、揺動機構１２が取り付けられる基台３が立設されている。また、基盤体２の底面（下面）には、床面Ｆなどの上に安定して載置可能な脚部４が設けられている。なお、この基盤体２の構造は限定されるものではなく、装置稼働中においても床面Ｆ上で安定して支持できる構造であればよい。

揺動機構１２などが設置された基盤体２の上方には、使用者Ｍが様々な姿勢で搭乗することが可能な搭乗体５が配設されている。
搭乗体５は、上方に凸形状、例えば半円形状のドーム型の屋根のような形状に形成されている。すなわち、搭乗体５は、球体の上部だけを残したような、側面視で上方に湾曲した形状であって、その下方には空間が形成されている。また、搭乗体５は、使用者Ｍに対する往復揺動運動が実施されたとしても、安全に乗ることのできる広さである。

詳しくは、搭乗体５は、平面視で円形状とされ、基盤体２の直径より大きな直径とされている。上方から見た場合において、搭乗体５の中心位置と基盤体２の中心位置は、略一致するものとなっていて、搭乗体５は基盤体２を隠すような構成となっている。搭乗体５は、中央部が周縁部よりも高く、その中央部に使用者Ｍがバランスを取りつつ搭乗するものである。すなわち、凸形状の搭乗体５に使用者Ｍが搭乗すれば、安定して着座することができなくなるので、使用者Ｍにバランス運動を行わせることが可能となる。

搭乗体５は、内部に硬質のプラスチックなどで形成されたドーム状の芯体６を備え、その上面側全体にウレタンなどで形成された中間材７が備えられ、この中間材７のさらに外側にシリコンゴムなどで形成された被覆材８が備えられている。つまり、下側から芯体６、中間材７、被覆材８という順に重ねた構造（積層構造）となっている。
さらに、搭乗体５（被覆材８）の上面には、使用者Ｍが着座した搭乗体５から滑り落ちることを防止する滑り止めリブ９が複数条に亘って形成されている。また、搭乗体５の上面には、電源のＯＮ／ＯＦＦなどバランス運動装置１の動作を操作する操作パネル１０が設置されている。操作パネル１０は、埋め込まれたＬＥＤなどにより、操作状況が把握できるようになっている。

なお、搭乗体５は、揺動軌跡が前後方向と左右方向とで異なるものとなる。例えば、８の字の軌道を描くように前後左右の方向に揺動することとなる。そのため、搭乗体５に着座位置を簡易的に示すマーク（前後左右を示す印）が刻印されていることが好ましい。
また、搭乗体５による挟み込みなど不都合な状況を確実に回避するなどの安全性を高めるため、搭乗体５の外周囲に可撓性を有する弾性部材を覆うように備えているとよい。

また、搭乗体５の下側と基盤体２の上側との間には、内張材１１が設けられている。また、スポンジ体を内挿した内張材１１としていてもよい。このような内張材１１により、使用者Ｍの手などが装置内部に入り込めなくなり、揺動する搭乗体５による手の挟み込みを防止することができる。
なお、図１～図４に示した本実施形態の搭乗体５は円形状としたが、この形状に限定されない。例えば、搭乗体５を平面視で楕円形状などとしてもよい。

図３、図４に示すように、基盤体２上であって搭乗体５の下方には、搭乗体５を前後及び左右に往復揺動運動させることにより、上下方向を向く軸回りに搭乗体５を回転させるように捻る、捻り動作を発生させる揺動機構１２が備えられている。
揺動機構１２は、搭乗体５を下方から支持し、その搭乗体５に対して左右方向の往復揺動運動を伝達する支持部材１３と、軸心が水平方向を向くように配備され且つ、支持部材１３の基端側を左右方向に亘って貫通するように設けられた回転軸１６と、その回転軸１６を回転駆動させる駆動部１８と、支持部材１３の基端側に設けられていて、回転軸１６の回転力を左右方向に沿った往復揺動運動に変換して、支持部材１３を揺動させる揺動変換部２１と、支持部材１３の揺動角度を切り替える揺動切替部３３と、を有している。

なお、本実施形態においては、支持部材１３が揺動伝達部材であり、揺動対象が搭乗体５である。
図３、図４に示すように、駆動部１８は、回転駆動力を出力する駆動モータ１９と、所定の速度に減速する減速機２０とを有している。駆動モータ１９は、回転軸１６の後側に備えられていて、出力軸は左側の減速機２０に挿入されている。減速機２０は、所定の速度に減速するものであり、駆動モータ１９の出力軸より入力された出力を減速して回転軸１６に出力するものである。駆動モータ１９は、減速機２０を介して回転軸１６と繋がっている。

回転軸１６は、基盤体２上に設けられた基台３に、軸心が左右方向に向くように架設されている。詳しくは、図４に示すように、回転軸１６の左端側は、基台３上に設けられた駆動部１８の減速機２０内に挿入され且つ、ベアリング１７を介して基台３に、左右方向を向く軸回りに回転自在に支持されている。また、回転軸１６の右端側は、ベアリング１７を介して基台３に、左右方向を向く軸回りに回転自在に支持されている。

さらに、回転軸１６の右端には、回転軸１６の回転角度を検出する軸角度検出部４１（詳細は後述）は設けられている。
支持部材１３は、揺動対象である搭乗体５に対して、揺動変換部２１で変換された往復揺動運動を伝達する揺動伝達部材であり、その搭乗体５を下方から支持するものである。この支持部材１３は、搭乗体５に搭乗した使用者Ｍによる荷重（体重）に耐え得る十分な強度を有している。

支持部材１３は、搭乗体５が取り付けられる載置部１４と、当該載置部１４を下方から支持する支持部１５と、を有している。
図３、図４に示すように、載置部１４は、水平方向に沿うように配備された板状の部材であり、搭乗体５を構成する芯体６が取り付けられるものとなっている。支持部１５は、正面視で、下端から載置部１４が設けられている上端に向かって延設された形状に形成されている。

また、図５に示すように、支持部１５は、側面視で、下端から上端に向かって広がる拡張形状とされている。つまり、支持部１５は、左右方向に厚みがあり、前後方向において下端側の幅より上端側の幅が広い略逆三角形状の部材である。この支持部１５の下端には、規制部３０を構成する規制ピン３１が設けられている。なお、支持部材１３については、載置部１４と支持部１５が一体形成されているとよい。

このように、図１～図４に示すように、載置部１４と支持部１５からなる支持部材１３が背が低いものであり、搭乗体５の高さが低くなって床面Ｆに近くなるので、使用者Ｍは安心してバランス運動を行うことができる。
支持部材１３の下端（基端）側には、回転軸１６からの回転駆動力を往復揺動運動に変換する揺動変換部２１が配備されている。

図５～図１３などに示すように、揺動変換部２１は、回転軸１６からの回転駆動力を往復揺動運動に変換して、支持部材１３により搭乗体５に伝達して前後左右に往復揺動運動させる。
揺動変換部２１は、回転軸１６に固定され、その回転軸１６と一体回転する回転ボス部２２と、支持部材１３（揺動伝達部材）の基端に設けられていて、回転ボス部２２の外周縁に嵌り込む環状嵌合部２８と、支持部材１３が回転軸１６との同伴回転することを規制する規制部３０と、を有している。

回転ボス部２２は、回転軸１６に外嵌して取り付けられていて、回転軸１６の回転と共に回転する。回転ボス部２２の外周面には、回転軸１６に対して傾斜状のカム面２３が設けられている。回転ボス部２２の軸心方向と、回転軸１６の軸心方向は、異なった方向を向いた偏心した状態となっており、回転軸１６の回転に対して回転ボス部２２は傾斜回転する。このような回転ボス部２２（カム面２３）の傾きにより、支持部材１３の往復揺動運動が実現される。

図９、図１１などに示すように、本実施形態の回転ボス部２２は、回転軸１６に固定されている回転部材２４と、回転部材２４の外周縁に嵌り込むリング部材２７と、を有している。
回転部材２４は、回転軸１６の外周を覆うように取り付けられる円筒部２５と、当該円筒部２５の外周側を取り巻くように形成されている球体部２６と、を有している。言い換えれば、回転部材２４は、円筒部２５が球体部２６を貫通した状態の部材である。回転部材２４は、回転軸１６にネジ止めされており、回転軸１６と揺動変換部２１とを確実に供回りさせるようになっている。

リング部材２７は、球体部２６の外周縁に嵌り込む部材であり、左右方向に二つに分割された分割体となっている。すなわち、リング部材２７は、左右から球体部２６を挟み込むように外嵌するものとなっている。リング部材２７の外周面には、回転軸１６に対して傾斜状のカム面２３が設けられている。
環状嵌合部２８は、支持部材１３に形成されていて、回転ボス部２２（リング部材２７）を相対回転自在な状態で、ベアリング２９を介して外嵌するものである。支持部材１３は、回転ボス部２２の傾斜回転及び偏心回転により、往復揺動運動をする。

規制部３０は、環状嵌合部２８が回転ボス部２２に対して供回りすることを規制する。この規制部３０は、回転軸１６の下側に設けられている。規制部３０は、支持部材１３の基端側に設けられた規制ピン３１と、規制ピン３１の対面する位置に設けられ、且つ当該規制ピン３１が摺動自在に嵌り込む規制溝３２と、を有している。規制ピン３１は、円柱状の突起とされ、支持部材１３の基端（環状嵌合部２８の下方）側から、下方向に突設されている。また、規制溝３２は、規制ピン３１の下方であって、基盤体２に設けられている。規制溝３２は、左右方向に長い溝とされていて、規制ピン３１が左右方向に摺動自在に挿入される。

さて、本発明の揺動機構１２においては、揺動変換部２１に揺動切替部３３が備えられていることを特徴を有している。つまり、揺動変換部２１に、搭乗体５（揺動対象）に対して往復揺動運動を伝達する支持部材１３（揺動伝達部材）の揺動角度を、一の揺動角度（例えば、小なる揺動角度）から他の揺動角度（例えば、大なる揺動角度）へ切り替えることができる揺動切替部３３が備えられている。

揺動切替部３３は、切り替えの段階を複数備え、その段階を切り替えるごとに、支持部材１３が所定の揺動角度に切り替わる構成とされている。
本実施形態においては、回転ボス部２２に揺動切替部３３が備えられている。また、回転軸１６は、回転が切り替えられる構成となっている。つまり、回転軸１６の回転方向が、支持部材１３の往復揺動運動時と、支持部材１３の揺動角度を切り替える時とで異なっている。

図５、図９、図１０などに示すように、支持部材１３の往復揺動運動時における回転軸１６の回転を正回転（時計回り）とすると、支持部材１３の揺動角度を切り替える時の回転軸１６の回転は逆回転（反時計回り）となる。
図９に示すように、揺動切替部３３は、回転ボス部２２を構成するリング部材２７に備えられた凸形状の位置決め片３４と、回転部材２４に設けられていて、位置決め片３４が嵌り込む凹形状の位置決め部３５と、を有している。

本実施形態においては、位置決め片３４は、リング部材２７に備えられたホルダ３７に格納された係合ピンである。
ところで、リング部材２７は、左右方向に二つに分割された分割体となっており、左右の分割体のそれぞれには半円筒状の凹み部３６が複数設けられている。凹み部３６は、対面する位置に設けられていて、二つの分割体が合わせられると円筒状となるものである。

図１０に示すように、本実施形態においては、リング部材２７を側面視したとき、正三角形の頂点の位置に、凹み部３６がそれぞれ設けられている。つまり、凹み部３６は、等間隔に三つ設けられている。
凹み部３６には、円筒状のホルダ３７が備え付けられるようになっている。つまり、凹み部３６は、ホルダ３７を外嵌するものとなっている。そのホルダ３７には、係合ピンが格納されている。係合ピンは、ホルダ３７に格納されたバネ（図示せず）により、軸心方向に出退自在となっている。この係合ピンが、凹形状の位置決め部３５に係合可能な、凸形状の位置決め片３４である。

言い換えれば、リング部材２７は、左右から球体部２６を挟み込むように外嵌すると共に、ホルダ３７を凹み部３６により外嵌するものとなっている。
図１０、図１１などに示すように、位置決め部３５は、回転部材２４の球体部２６に、複数形成されている。すなわち、位置決め部３５は、位置決め片３４一つに対し、少なくとも二つ以上備えられていることとなる。

回転部材２４の球体部２６を側方断面視したとき、位置決め部３５は、一方の壁面３８が切り立った面となっていて、その一方の壁面３８と向かい合う他方の壁面３９は傾斜面となっている。一方の壁面３８は、鉛直方向を向く面或いは鉛直より少し傾いた斜面とされていて、位置決め片３４を係合する部位である。他方の壁面３９は、緩やかな斜面とされていて、位置決め片３４が通過する部位である。

凹形状の位置決め部３５のそれぞれを繋ぐ溝部４０が、球体部２６に形成されている。つまり、溝部４０は、底部に凹部を複数備えたものといえる。溝部４０は、無端状の軌道となるように、球体部２６の外周を周回して形成されている。溝部４０は、後ほど詳細を述べるが、回転軸１６に対して蛇行しながら球体部２６の外周を周回するように形成されている。言い換えれば、位置決め部３５のそれぞれは、球体部２６の径方向（軸心と交差する方向）において、同一直線上に設けられていないといえる。

また、溝部４０には、位置決め片３４が摺動自在に嵌り込むようになっている。溝部４０は、位置決め片３４を左右両側から挟み込むように支持し、その位置決め片３４を案内するものである。
本実施形態において、例えば、図１０に示す位置において、回転部材２４の球体部２６を側方断面視したとき、正三角形の頂点の位置に、位置決め部３５がそれぞれ設けられている。この三つの位置決め部３５を、位置Ａとする。つまり、位置Ａの位置決め部３５は、等間隔に三つ設けられている。なお、この位置Ａは、支持部材１３の揺動角度αに切り替えるときに使われる位置決め部３５である。

また、回転部材２４の球体部２６を側方断面視したとき、逆正三角形の頂点の位置に、位置決め部３５がそれぞれ設けられている。この三つの位置決め部３５を、位置Ｂとする。つまり、位置Ｂの位置決め部３５は、等間隔に三つ設けられている。なお、この位置Ｂは、支持部材１３の揺動角度βに切り替えるときに使われる位置決め部３５である。
すなわち、本実施形態においては、位置決め片３４が三つ備えられ且つ、位置決め部３５が少なくとも六つ以上備えられていて、位置Ａの位置決め部３５と、位置Ｂの位置決め部３５は、隣り合う位置に設けられている。

位置Ａにおいて、位置決め片３４と位置決め部３５が係合されたとき、支持部材１３の揺動角度αに切り替えられる。また、位置Ｂにおいて、位置決め片３４と位置決め部３５が係合されたとき、支持部材１３の揺動角度βに切り替えられる。
ここで、位置決め片３４の動きについて、説明する。
図１０に示すように、例えば、位置決め片３４が位置Ａの位置決め部３５に位置している場合、位置決め片３４は、位置Ａの位置決め部３５の一方の壁面３８と接触して係合されている。この場合、支持部材１３（揺動伝達部材）が揺動角度αとなっている。このときの支持部材１３は、搭乗体５（揺動対象）に対して、揺動角度αにおける往復揺動運動を伝達することが可能となっている。

なお、支持部材１３の往復揺動運動時においては、位置決め片３４と位置決め部３５との係合が三点となっているので、その支持部材１３は三点で支持されている。また、位置決め片３４と位置決め部３５との係合が三点となっているので、往復揺動運動を実施している際、使用者Ｍからの大きな荷重により、回転ボス部２２が回転している回転軸１６上でスリップが起こらないようになっている。

次に、位置決め片３４を位置Ｂの位置決め部３５に移動させるとすると、回転軸１６を後方向へ回転させて、位置決め片３４を一方の壁面３８から離して、位置Ａの位置決め部３５との係合を解除する。すると、位置決め片３４は、他方の壁面３９を通過し、前記溝部４０へと向かうこととなる。さらに、位置決め片３４は、溝部４０を通過して位置Ｂの位置決め部３５に嵌り込む。このとき、位置決め片３４は、位置Ｂの位置決め部３５の一方の壁面３８と接触して係合される。

この場合、支持部材１３が揺動角度βとなっている。このときの支持部材１３は、搭乗体５に対して、揺動角度βにおける往復揺動運動を伝達することが可能となっている。
このように、揺動切替部３３は、位置決め片３４が、位置Ａの位置決め部３５から溝部４０を通過して、位置Ｂの位置決め部３５に嵌り込んで係合されることで、支持部材１３が所定の揺動角度に切り替わる構成とされている。

すなわち、揺動切替部３３は、支持部材１３を往復揺動運動させるとき、回転軸１６を一方方向（図１０では時計回り）に回転させて、位置決め片３４と位置決め部３５を係合して、回転部材２４とリング部材２７を共に一体回転させる。これにより、支持部材１３は、往復揺動運動することとなる。
また、揺動切替部３３は、支持部材１３の揺動角度を切り替えるとき、支持部材１３の揺動を停止して、回転軸１６を逆方向（図１０では反時計回り）に回転させて、回転部材２４を回転させる。そして、位置決め片３４と位置決め部３５の係合を解除し、リング部材２７の傾斜角度を変更する。このリング部材２７の傾斜角度の変更により、支持部材１３の揺動角度が切り替わることとなる。

つまり、揺動切替部３３は、回転軸１６の回転方向を切り替えることで、位置決め片３４と位置決め部３５の係合と解除を行い、支持部材１３の往復揺動運動と揺動角度の切り替えを可能する。
ここで、支持部材１３の揺動角度について、説明する。
図１２に、回転部材２４の図であり、支持部材１３の揺動角度αを模式的に示す（位置決め部３５・位置Ａ）。なお、図１２の右図が回転部材２４の正面図であり、左図がＸ－Ｘ断面図（側方断面図）である。

図１２に示すように、位置Ａの位置決め部３５の一つを上へ位置させたとすると、左図のように、位置決め部３５は、回転部材２４を軸方向から見たＸ－Ｘ断面視で、正三角形の頂点の位置となる。そのとき、位置Ｂの位置決め部３５は、逆正三角形の頂点の位置となる。すなわち、星形正六角形の頂点となる位置にそれぞれ、六つの位置決め部３５が設けられていることとなる。

図１２の右図に示すように、回転部材２４の正面視において、球体部２６の中心を通る垂線を引く。次に、位置Ａの位置決め部３５のうち、上側の点と下側の一点の二点を結ぶ直線を引く。これら二つの直線がなす角度αが、リング部材２７の傾きとなり、支持部材１３の揺動角度αとなる。
例えば、なす角度αが６°とした場合、リング部材２７は６°傾く。つまり、支持部材１３の揺動角度αは６°となる。この場合、支持部材１３は、往復揺動運動時に左右に６°ずつ傾斜して揺動する。

図１３に、回転部材２４の図であり、支持部材１３の揺動角度βを模式的に示す（位置決め部３５・位置Ｂ）。なお、図１３の右図が回転部材２４の正面図であり、左図がＹ－Ｙ断面図（側方断面図）である。
図１３に示すように、位置Ｂの位置決め部３５の一つを上へ位置させたとすると、左図のように、位置決め部３５は、回転部材２４を軸方向から見たＹ－Ｙ断面視で、正三角形の頂点の位置となる。そのとき、位置Ａの位置決め部３５は、逆正三角形の頂点の位置となる。

図１３の右図に示すように、回転部材２４の正面視において、球体部２６の中心を通る垂線を引く。次に、位置Ｂの位置決め部３５のうち、上側の点と下側の一点の二点を結ぶ直線を引く。これら二つの直線がなす角度βが、リング部材２７の傾きとなり、支持部材１３の揺動角度βとなる。
例えば、なす角度βが１２°とした場合、リング部材２７は１２°傾く。つまり、支持部材１３の揺動角度βは１２°となる。この場合、支持部材１３は、往復揺動運動時に鉛直方向に対して、左右に１２°ずつ傾斜して揺動する。

位置Ａ～その隣の位置Ｂ～位置Ａといった順に位置決め部３５を繋いで行くと、溝部４０は球体部２６の外周を蛇行して形成されることとなる。
なお、支持部材１３の揺動角度に関しては、６°（位置Ａ）、１２°（位置Ｂ）の二つを例示したが、この角度に限定されない。例えば、支持部材１３の揺動角度（リング部材２７の傾斜角度）を、揺動が小さくなるような角度と、揺動が大きくなるような角度の組み合わせにしてもよい。

つまり、支持部材１３の揺動角度の具体的な数値については、任意に設定可能である。また、位置決め部３５の個数については、支持部材１３を三点で支持することが好ましいので、３×ｎ（ｎ≠１）となるように設定すればよい。すなわち、位置決め部３５については、球体部２６を側方から見て、星形正多角形（八角形、十角形、十二角形など）となるように、設けるとよい。

図５～図７に戻って、軸角度検出部４１、原点復帰部４２について、説明する。
軸角度検出部４１は、回転軸１６の右端に設けられていて、回転軸１６の回転角度を検出するものである。なお、軸角度検出部４１としては、ロータリーエンコーダなどを採用するとよい。
軸角度検出部４１は、揺動角度切り替え時において、回転軸１６の回転角度が予め決められた回転角度になると、その位置を検出する。検出された位置は、位置決め片３４が位置Ａ又は位置Ｂの位置決め部３５に移動したことを示す。つまり、軸角度検出部４１が検出する位置は、支持部材１３の揺動角度α＝６°又はβ＝１２°となったことを示す。

すなわち、軸角度検出部４１は、例えば、位置決め片３４が位置Ａから位置Ｂの位置決め部３５に移動したとすると、支持部材１３の揺動角度がα＝６°からβ＝１２°に切り替わったことを検出する。検出されると、回転軸１６の回転は停止される。
原点復帰部４２は、支持部材１３の揺動角度の切り替え時において、バランス運動装置１が原点位置に復帰したことをを検出するものである。原点復帰部４２は、リング部材２７に取り付けられた探索片４３と、支持部材１３に取り付けられた復帰部４４と、原点に復帰したことを検出する検出部４５と、を有している。原点復帰部４２においては、回転する探索片４３が復帰部４４に接触して停止したとき、バランス運動装置１の原点に復帰したこととなる。

復帰部４４は、矩形状の板片であり、支持部材１３（環状嵌合部２８）の上部に取り付けられている。復帰部４４は、垂下状に設けられていて、下部がリング部材２７の側方に位置している。
探索片４３は、三角形状の板片であり、垂直辺４６は復帰部４４に接触して係合されるものとなっている。

検出部４５は、支持部材１３を挟んで、復帰部４４及び探索片４３と対面する位置に備えられている。検出部４５は、探索片４３の垂直辺４６が復帰部４４に接触して係合したとき、バランス運動装置１の原点に復帰したことを検出する。なお、図５において、垂直方向に向いた辺を垂直辺４６とし、垂直方向に対して傾斜した辺を傾斜辺４７とする。
図５に示すように、回転軸１６が正回転する往復揺動運動時においては、探索片４３は、傾斜辺４７が復帰部４４に接触すると、その傾斜辺４７が下方に移動するので、復帰部４４に係合されずに通過するものとなっている。つまり、往復揺動運動時では、リング部材２７と回転部材２４が一体回転し続けるので、探索片４３は復帰部４４を通過して回転し続けることとなる。

一方、回転軸１６が逆回転する揺動角度切り替え時においては、探索片４３によるバランス運動装置１の原点を探索する動作が行われる。探索片４３の垂直辺４６と復帰部４４が接触すると、リング部材２７の回転が停止することとなる。この停止位置が原点であり、復帰したこととなる。検出部４５により、バランス運動装置１が原点に復帰したことが検出される。

つまり、揺動角度切り替え時では、リング部材２７の回転と回転部材２４の回転が切り離されることとなり、探索片４３が復帰部４４に接触して停止すると、リング部材２７の回転が停止する。このとき、バランス運動装置１は、原点に復帰した状態となる。
なお、回転部材２４は、原点に復帰した状態の位置決め片３４が、例えば、位置Ａから次の位置Ｂの位置決め部３５に係合されると、回転が停止する。このとき、軸角度検出部４１により、支持部材１３の揺動角度がαからβへ切り替わったことが検出される。
［作動態様］
以上述べた構成を有する揺動機構１２及びその揺動機構１２が備えられたバランス運動装置１の作動態様について、説明する。

まず、位置Ａの位置決め部３５に位置決め片３４が係合され、支持部材１３の揺動角度をα＝６°から始めることとする。
使用者Ｍは、電源ＯＦＦの状態で、搭乗体５の上に乗る（座っても立ってもよい）。その後、搭乗体５の前面に設けられている操作パネル１０を操作して電源をＯＮにする。すると、揺動機構１２を制御する制御部が、揺動機構１２の駆動部１８を動作させて、回転軸１６を前方向に回転（正回転（図１０に示す時計回りに回転））させる。回転部材２４とリング部材２７は、位置決め片３４と位置Ａの位置決め部３５との係合により、回転軸１６の回転と共に一体回転する。搭乗体５は、揺動機構１２により往復揺動運動する。なお、支持部材１３の揺動角度がα＝６°であるので、搭乗体５の揺動角度もα＝６°となっている。

搭乗体５は、複合ツイスト運動（複雑な８の字運動）を生じさせることにより、使用者Ｍは捻り運動を行う。すなわち、搭乗体５の前端部が右側へ振られると共に、その上面が左下がりとなるとき、後端部は左側へ振られると共に、その上面が右上がりとなる。反対に、搭乗体５の前端部が左側へ振られると共に、その上面が右下がりとなるとき、後端部は右側へ振られると共に、その上面が左上がりとなる。

ここで、支持部材１３（搭乗体５）の揺動角度をαからβに切り替えることとする。
使用者Ｍは、操作パネル１０を操作して、揺動角度切り替えのスイッチをＯＮにする。揺動機構１２を制御する制御部は、揺動機構１２の駆動部１８を動作させて、回転軸１６を後方向に回転（逆回転（図１０に示す反時計回りに回転））させる。
すると、揺動切替部３３は、バランス運動装置１を原点に復帰させて位置決め片３４を位置Ａから位置Ｂの位置決め部３５に移動させる。すなわち、リング部材２７の位置決め片３４（係合ピン）が、位置Ａの位置決め部３５との係合が解除される。位置決め片３４は、球体部２６の溝部４０に沿って、位置Ａから位置Ｂの位置決め部３５に移動し、その位置Ｂの位置決め部３５に嵌り込むことにより係合される。

このとき、原点復帰部４２において、探索片４３が復帰部４４に係合されることにより、リング部材２７の回転が停止する。一方で、回転部材２４は、回転軸１６の回転と共に回転する。原点復帰部４２は、探索片４３と復帰部４４との係合により、バランス運動装置１が原点位置に復帰したことを、検出部４５により検出する。また、軸角度検出部４１は、回転軸１６の回転角度により、位置Ｂの位置決め部３５に移動したことを検出する。

このような揺動切替部３３の動作により、支持部材１３の揺動角度がα＝６°からβ＝１２°へと切り替わるので、搭乗体５の揺動角度がβ＝１２°に切り替わる。
以上の動作を終えると、揺動切替部３３は、揺動機構１２を制御する制御部により停止する。
その後、揺動機構１２を制御する制御部は、揺動機構１２の駆動部１８を動作させて、回転軸１６を前方向に回転（正回転（図１０に示す時計回りに回転））させる。回転部材２４とリング部材２７は、位置決め片３４と位置Ｂの位置決め部３５との係合により、回転軸１６の回転と共に一体回転する。このとき、支持部材１３は、揺動角度β＝１２°で往復揺動運動するので、搭乗体５も揺動角度β＝１２°で往復揺動運動する。

搭乗体５が揺動機構１２により、揺動角度β＝１２°で往復揺動運動することにより、使用者Ｍはさらに負荷のかかる捻り運動を行う。
なお、支持部材１３の揺動角度をβからαに切り替える場合も、上記の動作と同じである。
さて、上記した揺動機構１２を備えるバランス運動装置１への乗り方には、様々な方法が考えられる。

例えば、図１８に示すように、搭乗体５に臀部を置き、足を宙に浮かせた状態で乗ることができる。バランスを崩すような往復揺動運動を搭乗体５が行うこととなるため、この姿勢状態を維持することで、腹筋や背筋を中心とした体幹が格段に鍛えられることになる。また、バランス運動装置１は、搭乗体５上であぐらをかいて座った姿勢や立った姿勢、仰向けの姿勢で背中の部分を搭乗体５に乗るなどいずれの姿勢でも可能である。

以上述べた本発明の揺動機構１２によれば、揺動対象５に対して伝達する揺動伝達部材１３の揺動角度を任意に切り替え可能とし、使用者Ｍに対して、捻り運動、牽引動作、マッサージなどを十分に付与することができるようにすることで、バランス運動やストレッチ運動の効果やマッサージ効果などの様々な効果をさらに向上させることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明にかかる揺動機構１２を構成する揺動切替部３３の第２実施形態について、図１４～図１７を参照しながら、説明する。

図１４に、第２実施形態の揺動変換部２１及び揺動切替部３３を示す。図１５、図１６に、第２実施形態の揺動切替部３３の構成を示す。図１７に、第２実施形態の揺動切替部３３を構成する回転部材２４を示す。
本実施形態の揺動切替部３３は、回転ボス部２２を構成するリング部材２７に備えられた凸形状の位置決め片３４と、回転部材２４に設けられ、位置決め片３４が嵌り込む凹形状の位置決め部３５と、を有している。しかし、位置決め部３５及び位置決め片３４の構成や配置などが、第１実施形態と異なっている。

位置決め片３４は、少なくとも二つ以上備えられている。本実施形態においては、位置決め片３４は、四つ備えられている。位置決め片３４は、第１実施形態と異なり、リング部材２７に形成された凹み部３６により、直接挟み込むように外嵌される。
図１６に示すように、本実施形態においては、リング部材２７を側面視したとき、位置決め片３４は、向かい合うように備えられている。四つの位置決め片３４のうち、二つの位置決め片３４が向かい合うように備えられ、また一方の二つの位置決め片３４が向かい合うように備えられている。すなわち、対面する一対の位置決め片３４が、二組備えられているともいえる。ここが、第１実施形態と異なる点である。

図１５～図１７などに示すように、位置決め部３５は、回転部材２４の球体部２６に、複数形成されている。本実施形態においては、位置決め部３５は、四つ形成されている。
図１６に示すように、本実施形態の位置決め部３５は、回転部材２４の球体部２６を側方断面視したとき、一方の壁面３８が切り立った面となっている。この一方の壁面３８は、鉛直方向を向く面或いは鉛直より少し傾いた斜面とされていて、位置決め片３４を係合する部位である。

なお、他方の壁面３９は、第１実施形態と異なり、後述する溝部４０の底面と一体となっていて、位置決め片３４が通過する。
位置決め部３５のそれぞれは、溝部４０によって繋げられている。溝部４０は、二つの位置決め部３５を繋げるものであって、第１実施形態と異なり、終端を有する軌道となっている。つまり、溝部４０は、回転部材２４を構成する球体部２６の外周に、二つ形成されている。

図１６に示すように、一の溝部４０は、一方端が位置Ｃの位置決め部３５であり、他方端は位置Ｄの位置決め部３５である。また、二の溝部４０は、一方端が位置Ｄの位置決め部３５であり、他方端は位置Ｃの位置決め部３５である。
なお、位置Ｃは、一組目の位置決め片３４が係合され、支持部材１３の揺動角度αに切り替えるときに使われる位置決め部３５である。また、位置Ｄは、二組目の位置決め片３４が係合され、支持部材１３の揺動角度βに切り替えるときに使われる位置決め部３５である。

一の溝部４０の一方端（位置Ｃの位置決め部３５）と、二の溝部４０の他方端（位置Ｃの位置決め部３５）が対面する位置に設けられている。また、一の溝部４０の他方端（位置Ｄの位置決め部３５）と、二の溝部４０の一方端（位置Ｄの位置決め部３５）が対面する位置に設けられている。
さらには、一の溝部４０の一方端（位置Ｃの位置決め部３５）と、二の溝部４０の一方端（位置Ｄの位置決め部３５）が隣り合いものとされている。また、一の溝部４０の他方端（位置Ｄの位置決め部３５）と、二の溝部４０の他方端（位置Ｃの位置決め部３５）が隣り合うものとされている。

すなわち、本実施形態においては、回転軸１６の回転を切り替えることで、揺動切替部３３が動作して、支持部材１３の揺動角度が切り替わる構成とされている。つまり、例えば、回転軸１６を正回転させたとき、支持部材１３の揺動角度がαとなり、回転軸１６を逆回転させたとき、支持部材１３の揺動角度がβとなる構成とされている。
［作動態様］
第２実施形態の揺動切替部３３の作動態様について、説明する。

例えば、操作パネル１０を操作して電源をＯＮにする。揺動機構１２を制御する制御部は、揺動機構１２の駆動部１８を動作させて、回転軸１６を後方向に回転（図１６に示す反時計回りに回転）させる。すると、揺動切替部３３が動作するようになる。すなわち、位置決め片３４が溝部４０に沿って、位置Ｃの位置決め部３５へ移動して一方の壁面３８に接触する。位置決め片３４は、位置Ｃの位置決め部３５にて係合される。この揺動切替部３３の動作により、支持部材１３の揺動角度がαとなる。

回転軸１６は、そのまま後方向に回転するので、回転部材２４とリング部材２７は、回転軸１６の回転と共に、一体回転し始める。搭乗体５は、支持部材１３により揺動角度αで往復揺動運動するようになる。
ここで、支持部材１３（搭乗体５）の揺動角度を切り替えることとする。
揺動角度切り替えのスイッチをＯＮにする。揺動機構１２を制御する制御部は、回転軸１６を前方向に回転（図１６に示す時計回りに回転）させる。すると、揺動切替部３３が動作するようになる。すなわち、位置決め片３４が溝部４０に沿って、位置Ｃから位置Ｄの位置決め部３５に移動して一方の壁面３８に接触する。位置決め片３４は、位置Ｄの位置決め部３５にて係合される。この揺動切替部３３の動作により、支持部材１３の揺動角度がαからβに切り替わる。

回転軸１６は、そのまま後方向に回転するので、回転部材２４とリング部材２７は、回転軸１６の回転と共に、一体回転し始める。搭乗体５は、支持部材１３により揺動角度βで往復揺動運動するようになる。
本実施形態の揺動切替部３３においても、揺動対象５に対して伝達する揺動伝達部材１３の揺動角度を任意に切り替え可能となるので、使用者Ｍに対して、捻り運動、牽引動作、マッサージなどを十分に付与することができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、作動条件や操作条件、構成物の寸法、重量などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

本実施形態においては、バランス運動装置１を例に挙げて揺動機構１２を説明したが、本発明の揺動機構１２は、腰部をストレッチすることができる腰部運動機や、使用者の施療部に対してマッサージを行うことができるマッサージ装置などの様々な装置に適用可能である。また、本実施形態においては、揺動対象５と揺動伝達部材１３を別部材としたが、一体となっているものでも構わない。例えば、下肢用マッサージ装置に備えられている、足やふくらはぎを覆うマッサージ部材などが挙げられる。

１ バランス運動装置
２ 基盤体
３ 基台
４ 脚部
５ 搭乗体（揺動対象）
６ 芯体
７ 中間材
８ 被覆材
９ 滑り止めリブ
１０ 操作パネル
１１ 内張材
１２ 揺動機構
１３ 支持部材（揺動伝達部材）
１４ 載置部
１５ 支持部
１６ 回転軸
１７ ベアリング
１８ 駆動部
１９ 駆動モータ
２０ 減速機
２１ 揺動変換部
２２ 回転ボス部
２３ カム面
２４ 回転部材
２５ 円筒部
２６ 球体部
２７ リング部材
２８ 環状嵌合部
２９ ベアリング
３０ 規制部
３１ 規制ピン
３２ 規制溝
３３ 揺動切替部
３４ 位置決め片（係合ピン）
３５ 位置決め部
３６ 凹み部
３７ ホルダ
３８ 一方の壁面
３９ 他方の壁面
４０ 溝部
４１ 軸角度検出部
４２ 原点復帰部
４３ 探索片
４４ 復帰部
４５ 検出部
４６ 垂直辺
４７ 傾斜辺
Ｆ 床面
Ｍ 使用者

Claims (3)

1. 揺動対象に対して往復揺動運動を伝達する揺動伝達部材と、軸心が水平方向を向くように配備され且つ、前記揺動伝達部材の基端側を左右方向に亘って貫通するように設けられた回転軸と、前記回転軸を回転駆動させる駆動部と、前記揺動伝達部材の基端側に設けられていて、前記回転軸の回転力を往復揺動運動に変換して、前記揺動伝達部材を揺動させる揺動変換部と、前記揺動伝達部材の揺動角度を切り替える揺動切替部と、を有していて、
   前記揺動切替部は、前記揺動変換部に備えられていて、
   前記揺動切替部は、切り替えの段階を複数備え、その段階を切り替えるごとに、前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされていて、
   前記揺動切替部は、凸形状の位置決め片と、凹形状の位置決め部と、を有し、前記位置決め部は、前記位置決め片一つに対し、少なくとも二つ以上備えられていて、前記位置決め部のそれぞれを、繋ぐ溝部が形成されていて、前記位置決め片が、一の位置決め部から前記溝部を通過して、他の位置決め部に嵌り込んで係合されることで、前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされている
   ことを特徴とする揺動機構。
2. 前記位置決め部は、一方の壁面が切り立った面となっていて、
   前記位置決め片は、前記一方の壁面と接触して前記一の位置決め部と係合されることで、前記揺動伝達部材が前記揺動対象に対して左右方向の往復揺動運動を伝達することを可能とし、
   前記一方の壁面から離れて前記一の位置決め部との係合が解除され、前記溝部を通過して前記他の位置決め部に嵌り込んで係合されることで、前記段階が切り替わる構成とされている前記揺動伝達部材が所定の揺動角度に切り替わる構成とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の揺動機構。
3. 前記揺動切替部は、
   前記位置決め片が三つ備えられ且つ、前記位置決め部が少なくとも六つ以上備えられていて、
   前記六つ以上位置決め部のうち、前記位置決め部の一方の三つは位置Ａとされ、前記位
   置決め部の他方の三つは位置Ｂとされ、
   前記位置Ａと前記位置Ｂは、隣り合う位置に備えられていて、
   前記位置Ａにおいて、前記位置決め片と前記位置決め部が係合されたとき、前記揺動伝達部材の揺動角度αに切り替えられ、
   前記位置Ｂにおいて、前記位置決め片と前記位置決め部が係合されたとき、前記揺動伝達部材の揺動角度βに切り替えられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の揺動機構。

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