JPH067728Y2 - 筋力測定及び訓練装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案はスポーツ選手の筋力増強、一般人の体力維持
向上訓練、身障者の運動訓練などに使用される筋力測定
機能を備えた訓練装置に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は従来の筋力測定装置の一例を示す説明図であ
る。図において、１２はアーム、１３は被測定者が握る
グリップ、１３ａはグリップ基部、１４はグリップ基部
１３ａに複数個取り付けられた歪ゲージ、１５は歪ゲー
ジ１４の検出信号を取り出すための歪ゲージケーブルで
ある。

被測定者がグリップ１３を握り力を加えると、グリップ
基部１３ａは上記力の強さに応じて曲る。その曲り量は
歪ゲージ１４に伸長又は圧縮を起こして検知される。こ
の曲り量から被測定者の筋力が算定される。

この他、油圧によって筋力訓練装置を駆動し、筋力の測
定には被測定者が装置のグリップを握り力を加えると油
圧が上昇し、この上昇した油圧から筋力を測定する装置
がある。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記従来の筋力測定装置は以上のように構成されている
ので、被測定者のグリップを握る位置によって、被測定
者が加えた力のモーメントが変化するので、正確に筋力
を測定することができないという問題点があった。

また、油圧によって装置を駆動し測定を行うものにおい
ては、温度の変化や長時間の経過に伴い油の粘度が変化
したり油漏れを生ずるなどの問題点があった。さらに、
近年では高速訓練が重要視されているが、油圧を利用し
た装置においては、油の流速を高速にするとキャビテー
ションの発生や油温の上昇などが生ずるので、高速にす
ることができないという問題点があった。

この考案はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、グリップの握る位置に左右されない筋力測定機能を
備え、装置の出力を徐々に増加させることができ、高速
訓練が可能で精度の高い速度制御ができる筋力測定及び
訓練装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案に係る筋力測定及び訓練装置は、サーボモータ
の回転出力をパゥダクラッチ、減速機及び正逆切換え装
置を介して出力軸に伝達し、この出力軸に設けたねじり
歪検出ユニットによって被測定者の筋力を測定し、回転
角度検出ユニットによりアームの回転角度を検出して訓
練を行うように構成したものである。

［作用］ この考案の筋力測定及び訓練装置においては、出力軸に
設けたねじり検出ユニットによって検出される出力軸の
ねじりから、被測定者に与えている負荷トルクが測定さ
れるので、その測定値はグリップを握る位置によって左
右されることがなく正確に筋力を測定することができ
る。また、ポテンションメータによる角度検出によって
アームの回転角度と負荷トルクの関係を測定できる。ま
た、サーボモータの出力をパゥダクラッチを介して出力
軸に伝達しているので、パゥダクラッチの励磁電流を徐
々に強くして負荷トルクを徐々に上げてゆくことがで
き、さらにサーボモータによって低速から高速まで精度
の高い速度制御ができる。

［実施例］ 第１図はこの考案の一実施例である筋力測定及び訓練装
置の駆動系統を示すブロック図、第２図は上記第１図に
示した出力軸部分の要部断面図、第３図は上記出力軸部
分の正面図である。

第１図において、１はサーボモータ、２はサーボモータ
１を駆動するモータ駆動回路、３はモータ駆動回路２の
出力を調節しサーボモータ１の速度を調節する可変抵抗
器Ａ、４はサーボモータ１の出力軸と入力軸１０の間に
介装されたパゥダクラッチ、５はパゥダクラッチ４の励
磁電流を調節する可変抵抗器Ｂ、６は上記パゥダクラッ
チ４と電磁クラッチ８及び９に励磁用の電力を供給する
定電圧電源、７は電磁クラッチ８，９、入力軸１０、歯
車７１〜７７、２段軸７８、出力軸１１などからなる減
速機を兼ねた正逆切換え装置、１２は出力軸１１に取り
付けられたアーム、１３はグリップ、１３ａはグリップ
基部で、アーム１２のアーム先端部１２ａにおいて出入
自在にアーム１２に連結していて、出力軸１１の中心か
らグリップ１３をまでの長さを調節できるようになって
いる。１４は出力軸１１のアーム１２と歯車７７の間に
取り付けられてねじり検出ユニットとなる歪ゲージ、１
６は出力軸１１の端部に設けられ、図示省略した歪ゲー
ジケーブルを介して歪ゲージ１４に接続されたスリップ
リング、１７は歪ゲージ１４の出力を増幅する歪ゲージ
増幅器、１８及び１９は光電式あるいは電磁式の近接セ
ンサ、２０は近接センサ１８及び１９の信号によってス
イッチＳＷ１及びＳＷ２のＯＮ・ＯＦＦを制御する正転
・逆転制御回路、２１は出力軸１１の回転角度を検出す
るために出力軸１１の一端に設けられたポテンションメ
ータ、２２はポテンションメータ増幅器、２３は出力軸
１１の回転角度，出力軸１１の出力トルク（負荷トル
ク）などを記録する記録装置である。

第２図及び第３図において、１５は歪ゲージ１４とスリ
ップリング１６を接続する歪ゲージケーブル、２４は上
記アーム１２の回動面に平行に近接して設けられた断面
がＴ字状の円弧状レール、２５はレール２４の任意の位
置に止めねじ２５ａによって固定することができるよう
に構成され、近接センサ１９及びゴムなどからなるダン
パ２６を備えたＬ字状又は逆Ｌ字のブラケット、２７は
レール２４を支持する支持台である。

次に、上記第１図〜第３図に示すこの考案の一実施例で
ある筋力測定及び訓練装置の動作について説明する。

まず、被測定者の肘を軸とした上肢を屈曲・伸展すると
きの筋力測定について説明する。

被測定者は出力軸１１に肘を合わせグリップ１３を握
り、予め可変抵抗器Ａ３でサーボモータ１の回転速度、
可変抵抗器Ｂ５でパゥダクラッチ４の励磁電流を調節し
て設定された負荷トルクに抗して力を入れる。このとき
出力軸１１に取り付けられたねじ検出ユニットである歪
ゲージ１４からの出力は歪ゲージ増幅器１７を経て記録
装置２３に記録される。このとき同時に、ポテンション
メータ２１の出力もポテンションメータ増幅器２２を経
て記録装置２３に入力されるので出力軸１１の角度偏位
も記録される。

従って、試験員又は補助者が負荷トルクを零から徐々に
可変抵抗器Ｂ５を操作して上げてゆくと、被測定者はあ
る負荷トルクに達するとそのトルクに耐えられなくなり
アーム１２が動いてしまう。このときのトルクと出力軸
１１の角度が記録装置２３に記録されているので、その
記録から被測定者の任意の角度における最大耐力を正確
に知ることができる。

この場合の出力軸１１の回転方向の選択は次のようにし
て行われる。

被測定者又は被訓練者がグリップ１３を握り、アーム１
２を第３図において右側のブラケット２５に近づけ近接
センサ１８の上にアーム先端部１２ａが来ると、近接セ
ンサ１８が感知して正転・逆転制御回路２０に信号を送
る。この信号を受けた正転・逆転制御回路２０はスイッ
チＳＷ１をＯＮにし（スイッチＳＷ２はＯＦＦ）電磁ク
ラッチ８を作動させ、減速用の歯車７４〜７７を介して
出力軸１１を時計方向に回転させるように接続するよう
になっている。又アーム１２を第３図に示すように左側
の近接センサ１９の上に持ってくると、正転・逆転制御
回路２０は近接センサ１９の信号を受けてスイッチＳＷ
１をＯＦＦにしスイッチＳＷ２をＯＮにし、電磁クラッ
チ９を作動させ、歯車７１〜７３，７６及び７７を介し
て出力軸１１を回転させるが、この場合は歯車７２がア
イドラーとして１個多く入っているので反時計方向の回
転となる。

また、正転・逆転制御回路２０には手動モードに切り換
えられるようになっていて、手動でスイッチＳＷ１又は
スイッチＳＷ２のいずれかをＯＮにして任意の回転方向
を選択することもできる。

訓練の場合は、予め訓練プログラムに従ってサーボモー
タ１の回転数を可変抵抗器Ａ３で、トルクの大きさを可
変抵抗器Ｂ５で、さらに、アーム１２の回動範囲は近接
センサ１８及び１９の取り付けられたブラケット２５を
望む位置に固定することで設定する。そうして被訓練者
は、例えばアーム１２を第３図において右側の近接セン
サ１８の上に持ち来すと近接サンサ１８が作動し、上述
のように正転・逆転制御回路２０はスイッチＳＷ１をＯ
Ｎにし電磁クラッチ８を作動し、アーム１２に時計方向
へ回動する負荷トルクを与える。被訓練者はこの負荷ト
ルクに耐える訓練を行う。また、第３図において左側の
近接センサ１９の上にアーム１２を持って来ると反時計
方向の負荷トルクがアーム１２にかかるようになる。

このようにしてアーム１２の回動方向を任意、かつ容易
に選択することができる。

また、被訓練者の力が不足してアーム１２の回動を停止
させることができなくても、反対側の近接センサ１９あ
るいは１８にアーム１２が接近すると電磁クラッチ９あ
るいは８の作動が停止され、さらにアーム１２はダンパ
２６に当接して停止させるので安全である。

さらに、近接センサ１８及び１９の設定した回動角度範
囲をアーム１２が往復回動させる訓練も行うことができ
る。

以上のように、この考案の一実施例である筋力測定及び
訓練装置は正確な筋力測定を行い多種多様の訓練を行う
ことができると共に、被訓練者が容易にアーム１２の回
動方向を変えることができるので、自分の体調や強化方
針に合わせ訓練が可能で興味を失わず長く訓練を続ける
ことができる。

［考案の効果］ この考案は以上説明したとおり、サーボモータの回転出
力をパゥダクラッチ，減速機及び正逆切換え装置を介し
て出力軸に伝達し、この出力軸に設けたねじり歪検出ユ
ニットによって被測定者の筋力を測定し、回転角度検出
ユニットによりアームの回転角度を検出して訓練を行う
ように構成したので、被測定者に徐々に増大する負荷ト
ルクを与えることができ、出力軸に設けたねじり歪検出
ユニットによって負荷トルクを測定するので、グリップ
の握り位置に左右されない正確な値を測定することがで
き、長期間の使用に耐え、しすもサーボモータにより低
速から高速まで正確な速度制御を行うことができるなど
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例である筋力測定及び訓練装
置の駆動系統を示すブロック図、第２図は上記第１図に
示した出力軸部分の要部断面図、第３図は上記出力軸部
分の正面図、第４図は従来の筋力測定装置の一例を示す
説明図である。 図において、１……サーボモータ、２……モータ駆動回
路、３……可変抵抗器Ａ、４……パゥダクラッチ、５…
…可変抵抗器Ｂ、６……定電圧電源、７……正逆切換え
装置、８，９……電磁クラッチ、１０……入力軸、１１
……出力軸、１２……アーム、１２ａ……アーム先端
部、１３……グリップ、１３ａ……グリップ基部、１４
……歪ゲージ、１５……歪ゲージケーブル、１６……ス
リップリング、１７……歪ゲージ増幅器、１８，１９…
…近接センサ、２０……正転・逆転制御回路、２１……
ポテンションメータ、２２……ポテンションメータ増幅
器、２３……記録装置、２４……レール、２５……ブラ
ケット、２５ａ……止めねじ、２６……ダンパ、２７…
…支持台、ＳＷ１，ＳＷ２……スイッチである。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】低速から高速まで精度の高い速度制御が可
   能なサーボモータと、このサーボモータの回転出力を入
   力軸に伝達するパゥダクラッチと、上記入力軸の両端部
   に設けられた電磁クラッチと、この電磁クラッチ、上記
   入力軸、減速用の歯車群、出力軸等からなる減速機を兼
   ねた正逆切換え装置と、上記出力軸の一端に設けられ、
   先端部にグリップを備えたアームと、上記出力軸に設け
   られ、この出力軸のねじりから被測定者の筋力を測定す
   るねじり歪検出ユニットと、上記出力軸に設けられ、こ
   の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出ユニット
   と、上記アームの回動面の近傍に配置され、上記アーム
   が近接すると作動する１個以上の近接センサと、この近
   接センサの作動による信号を受信した時に、上記電磁ク
   ラッチ及び上記減速用の歯車群を介して上記アームの回
   転方向を切り換える正転・逆転制御回路とを備えたこと
   を特徴とする筋力測定及び訓練装置。