JPS6014876A - Training apparatus - Google Patents

Training apparatus

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JPS6014876A
JPS6014876A JP12317383A JP12317383A JPS6014876A JP S6014876 A JPS6014876 A JP S6014876A JP 12317383 A JP12317383 A JP 12317383A JP 12317383 A JP12317383 A JP 12317383A JP S6014876 A JPS6014876 A JP S6014876A
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JP
Japan
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load
pulse rate
training
training device
pulse
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中尾 新六
正男 伊藤
亮 伊藤
裕 高野
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  • Massaging Devices (AREA)
  • Confectionery (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトレーニング装置に関するものである。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a training device.

現在市場に、マイクロコンピュータを内ML、その指令
に基づき個人的な身体条件(年令・体重・性別・脈拍数
等)を入力し、これらの値を演算処理することにより最
適負荷値及びその負荷下の管理脈拍数を算出し、これら
の値に基づき、使用者の連続運動を継続管理する、いわ
ゆる自転車エルゴメータがトレーニング装置として種々
提供されている。
Currently, there is a microcomputer on the market that inputs personal physical conditions (age, weight, gender, pulse rate, etc.) based on its instructions, and calculates the optimal load value and its load by processing these values. Various so-called bicycle ergometers have been provided as training devices, which calculate the lower control pulse rate and continuously manage the user's continuous exercise based on these values.

この1つにねずみ銑鉄から製造されたフライホイールと
、フライホイールの回転数を検出するための回転センサ
ーと、トルク検出用のひずみゲージとを備えており、ひ
ずみゲージの出方とフライホイールの回転数出力との相
互関係から電磁ブレーキに供給する電流を制御して一定
トルクを得るようにした負荷装置を備えたトレーニング
装置がある。
One of these is equipped with a flywheel made from gray pig iron, a rotation sensor for detecting the number of revolutions of the flywheel, and a strain gauge for detecting torque. There is a training device equipped with a load device that controls the current supplied to the electromagnetic brake based on the correlation with several outputs to obtain a constant torque.

また他のトレーニング装置として上記したフライホイー
ルの回転数、トルク及び制御電流値の関係をあらかじめ
コンピュータ等により計算l、てめ、記憶装置に記憶さ
せておき、プログラムに基づく命令コート主従って、フ
ライホイールの回転数と目標とする制動力より判断して
制動用コイルに流す電流を決定することにより一定トル
クを得るようにした装置がある。
In addition, as another training device, the relationship between the above-mentioned flywheel rotational speed, torque, and control current value is calculated in advance by a computer, etc., and stored in a storage device, and instructions are written based on the program. There is a device that obtains a constant torque by determining the current to be passed through the braking coil based on the rotational speed of the brake and the target braking force.

これら2つの装置に於て、前者は機械的なトルク検出手
段を備えているために、使用開始前又は経年変化に伴う
調整が煩雑である。また後者は事前に複雑な計算を行な
わなければならず、かっこの計算結果をデータとして記
憶する別個の記憶装置が必要である。これらの装置はい
ずれも負荷手段を電気的に複雑に制御することにより一
定トルクを得る構成を有するトレーニング装置である。
Of these two devices, since the former is equipped with a mechanical torque detection means, it is complicated to make adjustments before starting use or as the device changes over time. Furthermore, the latter requires complicated calculations to be performed in advance, and requires a separate storage device to store the results of the parenthesis calculations as data. All of these devices are training devices configured to obtain a constant torque by electrically controlling the load means in a complicated manner.

また、いずれもインナーロータ、アクタ−ステータとい
う構成であるので、励磁コイルを配設するアウターステ
ータが大型となるとと共にインナーロータが高熱となる
という欠点がある。
Furthermore, since both have an inner rotor and an actor-stator structure, there are disadvantages in that the outer stator in which the excitation coil is disposed becomes large and the inner rotor becomes hot.

従って本発明は上記欠点に鑑みなされたものであり、負
荷手段の電気的構成ではなく機械的構成に注目したもの
であり、その構成自体でほぼ一定トルクが得られるうず
電流ブレーキを有する負荷装置を備えたトレーニング装
置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and focuses on the mechanical structure rather than the electrical structure of the load means, and provides a load device having an eddy current brake that can obtain a substantially constant torque with its structure itself. The purpose is to provide a training device with

前記目的は使用者の身体条件を入力とし使用者の連続運
動上の管理上限及び下限脈拍数を演算し、これをトレー
ニング域設定範囲とすると共に、連続運動下に於ける脈
拍数の遷移に対して負荷を増減することにより使用者の
脈拍数を前記設定範囲内に維持するトレーニング装置に
於て、前記装置を身体条件(年令・性別・負荷値等)を
入力するための入力手段と、脈拍数を測定する脈拍セン
サーと、前記身体条件の入力に基づき管理上限及び管理
下限脈拍数をプログラムに従って演算すると共にこれを
設定範囲として連続運動下に於ける脈拍センサーからの
出力が前記設定範囲を違脱した場合には負荷を増減して
脈拍センサーの出力が設定範囲内に収まる様に制御する
演算制御回路と、炭素含有量012%以下及びシリコン
含有量0.35%以下の鉄鋼材料からなるアウターロー
タと抜数個の励磁コイルが放射状に配役さり、ている 
インナーステータと前記演算制611回路の出力に応答
してその平方根46号を発生ずる特性信号発生回路と電
流源から1よる負荷装置とから構成することにより達成
することができる。
The purpose is to input the physical conditions of the user, calculate the upper and lower limits of the pulse rate for continuous exercise, use these as the training range setting range, and also calculate the pulse rate for changes in pulse rate during continuous exercise. In a training device that maintains a user's pulse rate within the set range by increasing or decreasing a load, an input means for inputting physical conditions (age, gender, load value, etc.) to the device; A pulse sensor that measures the pulse rate and a control upper limit and a lower control limit pulse rate are calculated according to a program based on the input of the physical conditions, and the output from the pulse sensor during continuous exercise is set within the set range. Consists of an arithmetic control circuit that increases or decreases the load in case of violation so that the output of the pulse sensor stays within the set range, and a steel material with a carbon content of 0.12% or less and a silicon content of 0.35% or less. The outer rotor and several excitation coils are arranged radially.
This can be achieved by comprising an inner stator, a characteristic signal generating circuit that generates the square root 46 in response to the output of the arithmetic control circuit 611, and a load device based on a current source.

また前記アウターロータを2種類の材料の同心円構造と
して、その内周部ローフ材料を構造用炭素鋼管(STK
又はSTKM)から選択した前記含有量を満足する鋼管
として、鋳鉄材料からなる外周部ロータ内に挿入すると
好適である。
In addition, the outer rotor has a concentric structure made of two types of materials, and the inner peripheral loaf material is a structural carbon steel tube (STK).
It is preferable to insert a steel pipe that satisfies the above-mentioned content selected from (or STKM) into the outer peripheral rotor made of cast iron material.

また外周部は内周部に対して単にフライ不イール効果を
付与するのみの場合には、セメント肴の非鉄部拐で作成
することができろ。
In addition, if the outer circumferential portion is simply intended to impart a fly-proof effect to the inner circumferential portion, it can be made from non-ferrous parts of cement plates.

上記の様に構成することにより、何ら電気的に複雑に制
御することなく一定トルクが得られるうず電流ブレーキ
を有する負荷装置を備えたトレーニング装置を提供する
ことかできる。また本発明の構成に係るトレーニング装
置は、同一負荷条件に於て他の従来の装置に比較して低
電流で同一負荷の制御をすることができるので連続的に
使用しても発熱が少なくかつ装置を小型化することがで
きる。
By configuring as described above, it is possible to provide a training device equipped with a load device having an eddy current brake that can obtain a constant torque without any complicated electrical control. In addition, the training device according to the configuration of the present invention can control the same load with a lower current than other conventional devices under the same load conditions, so it generates less heat even when used continuously. The device can be downsized.

以下添付図面を用いて本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1A図は本発明に係るトレーニング装置10を示す図
であり、負荷装置の一部も示されている。
FIG. 1A is a diagram illustrating a training device 10 according to the present invention, including a portion of a loading device.

第2図は、第1図で示した入出力ボックスのフロントパ
ネルである2 使用者は、トレーニング装置10のナト8ル1上に乗り
、入出力ボックス11の側面から伸びている脈拍センサ
ー12を耳に取り付けると共に第2図に示したフロント
/モネル下段のトレーニング操作手順に従ってキー操作
をする。脈拍センサー取り付けたならば次に(リセット
キーを押圧し)所望のトレーニング拳プログラム、すな
わちノミネル中1又にある一部トレーニングが減量トレ
ーニングかを選択し、続いて身体条件(年令・性別・ト
レーニング値)を中段のテンキーを用いて入力する。
FIG. 2 shows the front panel of the input/output box shown in FIG. Attach it to your ear and operate the keys according to the training operation procedure on the front/lower monel shown in Figure 2. Once the pulse sensor is installed, next (press the reset key) select the desired training program, that is, whether some of the training in Nominelle is weight loss training, and then select the physical conditions (age, gender, training). value) using the middle numeric keypad.

更に所望に応じて、目標トレーニング時間及び目標消費
運動量を入力設定することができる。そしてスタートボ
タンを押圧しイダル2上に足を載置すると共にハンドル
ろを握りながら連続的に足の屈伸運動を行なうことによ
りゃ荷栽誼を駆動し、トレーニングを開始する。ペダル
の駆動力はペダル軸上の歯車からチェイン等を介して変
速機4に伝達され、ここで好適に変速された後ベルト等
を介してうず電流ブレーキを用いた負荷装置のアウター
ロータ5,6に伝達されている。従って使用者は第2図
のフロントパネルより入力し設定した負荷値、目標トレ
ーニング時間及び/又は目標消費運動量に応じてトレー
ニングを行なうことができる。
Furthermore, a target training time and a target amount of exercise consumption can be input and set as desired. Then, by pressing the start button, placing the feet on the Idal 2, and continuously bending and stretching the feet while gripping the handle, the training is started. The driving force of the pedal is transmitted from the gear on the pedal shaft to the transmission 4 via a chain or the like, and after being suitably changed in speed, it is transmitted to the outer rotor 5, 6 of a load device using an eddy current brake via a belt or the like. has been communicated to. Therefore, the user can perform training according to the load value, target training time, and/or target exercise consumption input and set from the front panel of FIG. 2.

次に本発明に係るトレーニング装置の演算制御方法につ
いて第1B図及び第2図説明する。
Next, a calculation control method for a training device according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 1B and 2.

本発明のトレーニング装置は第2図に示した入出力ボッ
クスのフロントノミネルにより入力された年令、性別及
び負荷値及びトレーニングプログラムの選択釦より、管
理上限脈拍数、管理下限脈拍数、及び負荷値に於ける初
期負荷値からウオーミングアツプ終了時点として設定し
たトレーニング開始後6分経過後までの負荷印加値が決
定する。
The training device of the present invention inputs the upper limit pulse rate, the lower limit pulse rate, and the load using the age, gender, and load value input through the front nominal panel of the input/output box shown in FIG. 2, and the training program selection button. The load application value is determined from the initial load value at the initial load value until 6 minutes have elapsed from the start of training, which is set as the warm-up end point.

入出力ボックスから入力されたデータはマイクロコンピ
ュータ内部のRAMに記憶されると共に、スタートスイ
ッチの抑圧によりROM内に記憶されている年令から最
高脈拍数をめる一般式(男性: 2.ZQ−0,1X−
P′;女性: ztt;−o、’zス斗学)がCUP内
に呼び出され、前記入力された年令を基に最高脈拍数が
算出され、次に一部トレーニングか減量トシ・−ユング
かの選択指示に基づいて、管理上限脈拍数及び管理下限
脈拍数〔一般トレーニングの場合、最高脈拍数−夕S:
′(上限)及び−65(下限);減量トレーニングの場
合、最高脈拍数−70(上限)及び−1(下限)〕が演
算される。
The data input from the input/output box is stored in the RAM inside the microcomputer, and a general formula (male: 2.ZQ- 0,1X-
P';Female: ztt;-o,'zsu Dougaku) will be called into the CUP, and the maximum pulse rate will be calculated based on the input age, and then some training or weight loss. Based on the selection instructions, the management upper limit pulse rate and the management lower limit pulse rate [in the case of general training, the maximum pulse rate - evening S:
' (upper limit) and -65 (lower limit); in the case of weight loss training, maximum pulse rate -70 (upper limit) and -1 (lower limit)] are calculated.

これとは異なる方法として、本発明のトレーニング装置
は体力測定を行なうことができるプログラムを備えてい
るので、前もって体力測定を行なうことによって前記デ
ータの全てを得ることができる。
As a different method, the training device of the present invention is equipped with a program capable of measuring physical fitness, so that all of the above data can be obtained by measuring physical fitness in advance.

体力測定を行なって前記データを得る方法としては、使
用者の安静状態の脈拍数を第1データとして測定し、第
1負荷下に於ける定常脈拍数を第2データとして測定し
、統計によりめた性別最小2乗法平均負荷−脈拍数直線
上の第1負荷下に於ける定常脈拍数である第1基準値と
比較し第29荷値を決定し、第2負荷下に於ける定常脈
拍数を第6データとして測定し統計によりめた性別最小
2乗法平均負荷−脈拍数直線上の第2負荷下に於ける定
常脈拍数である第2の基準値と比較し第6負荷値を決定
し、第6負荷値以下に於ける定常脈拍数を第4データと
して測定すると共にその測定値上限を年令・性別で計算
される運動安全脈拍数で限定し、第4のデータが得られ
た場合には第2〜第4のデータを基に、第4のデータが
得られる前に運動安全脈拍数に達した場合には第1〜第
6のデータを基に負荷−脈拍数近似直線を得ると共にそ
の直線上限を年令・性別で計算される最高脈拍数で限定
し、その最高脈拍数から9丈を減算した値を管理脈拍上
限としてまた・6ダ拍を減算した値を管理脈拍下限とし
て一般トレーニングの場合には使用する。この場合最適
負荷値は管理脈拍下限に対応する値を選択している。又
減量トレーニングは、例えば肥満体の人が体力の維持向
上を目的とすると共に、体重の減量をも目的として運動
する場合は、最高脈拍数から 7D 拍を減算した値を
管理脈拍上限として、また 80拍を減算した値を管理
脈拍下限として使用する。
The method of obtaining the data by measuring physical strength is to measure the pulse rate of the user in a resting state as the first data, measure the steady pulse rate under the first load as the second data, and calculate the statistical accuracy. The 29th load value is determined by comparing it with the first reference value which is the steady pulse rate under the first load on the gender least squares average load-pulse rate line, and the steady pulse rate under the second load is determined. is measured as the sixth data and compared with the second standard value, which is the steady pulse rate under the second load on the gender least squares average load-pulse rate line determined by statistics, to determine the sixth load value. , when the steady pulse rate under the 6th load value is measured as the 4th data, and the upper limit of the measured value is limited to the exercise safe pulse rate calculated by age and gender, and the 4th data is obtained. If the exercise safe pulse rate is reached before the fourth data is obtained, a load-pulse rate approximation straight line is obtained based on the first to sixth data. In addition, the upper limit of the straight line is limited by the maximum pulse rate calculated by age and gender, and the value obtained by subtracting 9 jo from the maximum pulse rate is set as the upper limit of the control pulse rate.The value obtained by subtracting 6 da beats is set as the lower limit of the control pulse rate. Used for general training. In this case, a value corresponding to the lower limit of the management pulse rate is selected as the optimal load value. In weight loss training, for example, if an obese person exercises for the purpose of maintaining and improving physical strength as well as for the purpose of losing weight, subtracting 7D beats from the maximum pulse rate as the upper limit of the management pulse rate. The value obtained by subtracting 80 beats is used as the control pulse lower limit.

最適負荷値は一般トレーニングの時と同様に、管理脈拍
下限の脈拍数に対応する負荷値を使用する。
As in the case of general training, the optimum load value is the load value corresponding to the lower limit of the control pulse rate.

この場合、ウオーミングアツプ中に負荷制御条件(管理
脈拍範囲)に脈拍センサーからの出力が達した場合には
、その時点より、負荷制御を憂先させる。
In this case, if the output from the pulse sensor reaches the load control condition (control pulse range) during warming up, load control is prioritized from that point on.

続く制御の方法として ■ スタートから一定時間内に
脈拍管理下限に達したならば負荷な適量下げる。■ ス
タートから一定時間経過した後脈拍数が脈拍管理上限を
越えたらすぐに負荷を適量下げる。下げた後一定時間後
を判断点として同じ判断を繰返す。■ スタートから一
定時間経過後、脈拍数が脈拍管理下限に暑していない場
合9荷を適量上げる。上げた後一定時間経過したら同じ
判断を繰返す。
As a subsequent control method, ■ If the lower limit of pulse rate control is reached within a certain period of time from the start, reduce the load by an appropriate amount. ■ If the pulse rate exceeds the pulse control upper limit after a certain period of time has elapsed since the start, immediately reduce the load by an appropriate amount. The same judgment is repeated using a certain period of time after the lowering as the judgment point. ■ After a certain period of time has elapsed since the start, if the pulse rate has not reached the lower limit of pulse control, increase the 9th load by an appropriate amount. Repeat the same judgment after a certain period of time has passed.

以上の負荷の増減を繰返しながら使用者の脈拍数が管理
脈拍数範囲内に維持されるように制御する。このトレー
ニングは入力時点で設定された目標トレーニング時間又
は後述する計算によりめられる運動量が目標消費運動量
に達する迄続けられる。
The user's pulse rate is controlled to be maintained within the control pulse rate range while repeating the above load increase/decrease. This training continues until the target training time set at the time of input or the amount of exercise determined by the calculation described later reaches the target amount of exercise consumption.

消費カロリーの計算は、トレーニング・スタート時点か
ら30秒肋の負荷値をザンブリング値として計測し、カ
ロリーをめる一般式 E=負荷強度(@X O,014
(K”体) X 110.233(自転正による運動効
率)X時間扮)でその60秒間の消費カロリーとし、こ
れらをトレーニング終了時点まで積分した値でめること
ができる。以上でトレーニング運動を終了する。
To calculate calorie consumption, measure the rib load value for 30 seconds from the start of training as a Zumbling value, and calculate the calorie using the general formula: E = load intensity (@X O, 014
(K" body) finish.

以上述べた本発明のトレーニングの動作を第3 図 図
にフローチャートして示した。
The training operation of the present invention described above is shown in a flowchart in FIG.

次に本発明のトレーニング装置に使用する負荷装置を説
明する。本発明の負荷装置はうず電流ブレーキにより構
成されている。
Next, a load device used in the training device of the present invention will be explained. The load device of the present invention is constituted by an eddy current brake.

本発明者らはうず電流ブレーキのフライホイールのファ
クターの内固有抵抗(Ω、歯)及び透磁率(ル0に着目
し、種々の材料からフライホイールを作成しそのブレー
キ力と励磁コイルの励磁電流との関係を測定した。この
結果を第4図として示した。図中■は純鉄、■は鋳鋼、
■は従来のねずみ鋳鉄により作成したフライホイールの
ブレーキカー励磁電流特性である。この時の負荷装置の
はダル回転数は50 rpmである。図から容易に理解
できるように、少ない電流値で最も高負荷が得られるの
は純鉄製のフライホイールであり、次いで鋳鋼製のフラ
イホイール、そしてこれら2者とは比較にならない程性
能の悪いものが従来使用されているねずみ鋳鉄製のフラ
イホイールである。
The present inventors focused on the specific resistance (Ω, teeth) and magnetic permeability (Le 0) of the factors of the flywheel of an eddy current brake, created flywheels from various materials, and calculated the braking force and excitation current of the excitation coil. The results are shown in Figure 4. In the figure, ■ is pure iron, ■ is cast steel,
■ is the brake car excitation current characteristic of a flywheel made from conventional gray cast iron. At this time, the dull rotation speed of the load device was 50 rpm. As can be easily understood from the figure, pure iron flywheels provide the highest load with a small current value, followed by cast steel flywheels, and flywheels whose performance is incomparably worse than these two. is the conventionally used flywheel made of gray cast iron.

従って、フライホイール材料としては純鉄又は鋳鋼製の
ものが好ましいということが判断できる。
Therefore, it can be determined that pure iron or cast steel is preferable for the flywheel material.

更に本発明者らは、これら使用した鉄材料の成分をとブ
レーキ特性との関係を調べたところ、Si (シリコン
)の含有率が固有抵抗に関係しており、その量が少ない
程固有抵抗が小さくなること、及び炭素の含有率が透磁
率に関係しており、その量が少ない捏造磁率が大きくな
ることがわかった。各フライホイールの成分を分析した
ff5’j :%1.’を表1に示した。
Furthermore, the present inventors investigated the relationship between the components of the iron materials used and the braking characteristics, and found that the content of Si (silicon) is related to the specific resistance, and the smaller the amount, the lower the specific resistance. It was found that the carbon content is related to the magnetic permeability, and that the smaller the amount, the larger the fabricated magnetic permeability. ff5'j that analyzed the components of each flywheel: %1. ' is shown in Table 1.

表 1 純鉄 鋳タト′1 鋳鉄 ねずみalj鉄が、:素 0
.00ろ 0.16 0.18 6.04シリコン 0
.060.160,55 2.1マンガン 0.20 
0,53 1.5U O,65リン 0.04 0.0
4 0.tJ61イオウ 0.04 0.口4 0.[
J[J88従って本発明者らは、負荷装置のうず電流ブ
レーキを構成する場合、そのフライホイールの材料の組
成成分を規定することにより、特性の優れた、かつ小電
流で大きな負荷を得ることができるという結論に達した
Table 1 Pure iron Cast tato'1 Cast iron Mouse alj Iron: Bare 0
.. 00ro 0.16 0.18 6.04 Silicon 0
.. 060.160,55 2.1 Manganese 0.20
0,53 1.5U O,65 phosphorus 0.04 0.0
4 0. tJ61 Sulfur 0.04 0. Mouth 4 0. [
J [J88 Therefore, the present inventors have found that when constructing an eddy current brake for a load device, by specifying the composition of the flywheel material, it is possible to obtain a large load with excellent characteristics and a small current. I came to the conclusion that it can be done.

この結論に従かえば、フライホイールを鉄材料の中で炭
素及びシリコンの含有量が最も少ない純鉄を用いて構成
すれは一番良い特性、かつ小電流で最大の介荷値を得る
ことができる。
According to this conclusion, if the flywheel is constructed using pure iron, which has the lowest carbon and silicon content among iron materials, it will be possible to obtain the best characteristics and the maximum loading value at a small current. can.

しかし、純鉄は市場では入手が困難であり、高価格であ
るので、本発明者らは、純鉄と近似した特性の得られる
鋳鋼を用いてフライホイールを製造したところ、はぼ満
足のゆく特性を得ることができた。この場合、フライホ
イールの諸特性と市場での入手の容易さを考慮し、市場
で容易IC入手できる構造用炭素鋼管を励磁コイルに面
する内周側部材とし、外周側をフライホイール効果を生
じさせるために、ねずみ鋳鉄により外周側部材を製造し
ても、全体を鋳鋼により製造した場合とほぼ同じ結果が
得られることがわかった。但しこの場合、STK又はS
TKMと呼ばれる構造用炭素鋼管の組成成分はJISに
於てはその上限が定められているのみであるので、前記
構造用炭素鋼管を使用する場合には規格品として製造さ
れた錐管の中から所望の炭素及びシリコンの含有率条件
な滴たすものを選択しなければならない。
However, pure iron is difficult to obtain on the market and is expensive, so the inventors manufactured a flywheel using cast steel, which has properties similar to those of pure iron. I was able to obtain the characteristics. In this case, considering the characteristics of the flywheel and its ease of availability on the market, a structural carbon steel tube that is easily available in the market is used as the inner peripheral member facing the excitation coil, and the outer peripheral side is used to create a flywheel effect. In order to achieve this, it has been found that even if the outer peripheral side member is manufactured from gray cast iron, almost the same results can be obtained as when the entire member is manufactured from cast steel. However, in this case, STK or S
JIS only sets upper limits for the composition of structural carbon steel pipes called TKM, so when using structural carbon steel pipes, select from among the conical pipes manufactured as standard products. The droplets must be selected to meet the desired carbon and silicon content.

実施例として従来のねずみ鋳鉄により製造した外周側フ
ライホイールと同心円2重構造とし励磁コイルに対向す
る円周@1をS’rK −5[]から炭素及びシリコン
の含有率(C=0.12%旬下、5i=0.35以下)
が条件を)満たすものを選択しうず電流ブレーキを構成
した。この2重溝造及びねずみ鋳鉄で製造したフライホ
イールを有するうす電流ブレーキの特性を第6図から第
11図に示した。
As an example, the outer flywheel made of conventional gray cast iron has a concentric double structure, and the circumference @1 facing the excitation coil is changed from S'rK -5 [] to carbon and silicon content (C = 0.12 %, 5i = 0.35 or less)
The eddy current brake was constructed by selecting the one that satisfied the conditions. The characteristics of this thin current brake having a flywheel made of double groove construction and gray cast iron are shown in FIGS. 6 to 11.

S’I’に以外にS T K h、iのIfil管から
選択しても11い。
In addition to S'I', you can also select from the Ifil tubes of S T K h, i.

第6は1及び第7図は従来及び本発明に係る負荷装置の
うず電流ブレーキのW −I、、特性でとろ。
6th, 1 and 7 are the W-I characteristics of the eddy current brakes of the load devices according to the conventional and the present invention.

第4図にて示した拉二に、同じ印加電流、葡に於て、本
発明に係るフライホイールを用いた場合の方が大ぎな角
荷力を得られると共に、各回転数に於ける負荷値間で差
が少なく、その曲線が2乗曲線で近似できる。IPPに
第6図に於ては4UrlI+1zItlrの曲線が他の
曲線がもかl【りはずれている。
When using the flywheel according to the present invention at the same applied current and speed as shown in FIG. 4, a larger angular load can be obtained, and the load at each rotation speed can be There is little difference between the values, and the curve can be approximated by a squared curve. In FIG. 6, the curve 4UrlI+1zItlr is different from the other curves.

第8図及び第9図は従来及び本発明に係る負荷装置のう
ず電流ブレーキのトルク−回転数特性である。うず電流
ブレーキを用いた負荷装置のペダルの実用回転数範囲を
40〜60 rPmとしてその電流値及びトルクの変動
範囲を比11りしたものを表2として示した、 表 2 従来 本発明 上記比較から容易に理解できるように、本発明に係るフ
ライホイール構成は、励磁コイルの電流値を一定にした
場合、フライホイールのはダルの実用回転数範囲に於て
従来例より格段に変動が少1工り、かつ高出力負狗を得
ることができるものである。
FIGS. 8 and 9 show the torque-rotational speed characteristics of the eddy current brakes of the load devices according to the prior art and the present invention. Assuming that the practical rotational speed range of the pedal of a load device using an eddy current brake is 40 to 60 rPm, the fluctuation range of the current value and torque is shown in Table 2. As can be easily understood, the flywheel configuration according to the present invention, when the current value of the excitation coil is kept constant, has significantly less fluctuation in the practical rotational speed range of the flywheel than the conventional example. It is also possible to obtain a high-output dog.

第10図及び第11図にトルク−励磁電流特性を各回転
数を基に示した。図中斜線で示した部分は回転数及びト
ルクの実用回転数内て゛の変動帖を示す図であり、正1
1Fに一定負荷とする場合電流値を更に制御する等して
補償し7:(ければ′f′、cらt(い部分である。実
用・:υ囲としてトルクを5UrprrL時3’OOW
の点である3 8.8 kg−cm以下と想定すると、
第11図に示した斜線部分は第1U図に示した斜線部分
と比較すると;’lsiど無視できる程度である。
FIGS. 10 and 11 show torque-excitation current characteristics based on each rotation speed. The shaded area in the figure is a diagram showing the variation of rotation speed and torque within the practical rotation speed.
If a constant load is applied to 1F, compensate by further controlling the current value.
Assuming that the point is 38.8 kg-cm or less,
The shaded area shown in FIG. 11 is negligible when compared with the shaded area shown in FIG. 1U.

このことは本発明のフライホイールを用いたうず電流ブ
レーキは、外g(sからの判別な袖・丘回路(・てより
補正することなくほぼ励磁量bi乙の2乗t【−性で実
用IJ、1囲に於けろシメトルク特定を得ることができ
る。
This means that the eddy current brake using the flywheel of the present invention can be put to practical use without correction due to the external g It is possible to obtain a synergistic torque specification in IJ and 1 circles.

本発明に係るうずl;j jjjLブレーキを用いたヱ
’]、−1::]’装置はその一部が第1図に示されて
いるように、ねずみ鋳鉄製の外周11・゛jコロ−−5
に信造用炭六グ4管(STK−51J)からなる内周側
Iズークー6が内ばめされている。−万インナーステー
タZ上には6個の励磁コイル8がiiJ記内周内周側ロ
ーター6向するように放射状に配設されており、励磁ま
1コイルは互いに直列接続されており、その給電線両端
が定電流駆動回路に接続されている。負荷装置の電気的
構成第1B図に示す様にうず電流ブレーキ21に電流を
供給する電源22と、その間に位置し供給電流を制御す
る電流制御回路23と、回路26に対して外部に設けた
入出力ボックス11のテンキー指示による負荷値(W)
に基づき、その平方根値を指示値として供給する特性信
号発生回路24とから構成されている。
As part of the device using the whirlpool l;j jjjL brake according to the present invention is shown in FIG. --5
An inner circumferential side I-zoo 6 made of Shinzo charcoal 6-g 4-tube (STK-51J) is fitted inside. - Six excitation coils 8 are arranged radially on the inner stator Z so as to face the rotor 6 on the inner circumferential side indicated in iiJ, and the excitation coils 8 are connected in series with each other, and their supply Both ends of the wire are connected to a constant current drive circuit. Electrical configuration of the load device As shown in Figure 1B, a power source 22 that supplies current to the eddy current brake 21, a current control circuit 23 located between them that controls the supplied current, and a circuit 26 provided externally. Load value (W) specified by the numeric keypad of the input/output box 11
, and a characteristic signal generating circuit 24 which supplies the square root value thereof as an instruction value.

入出力ボックス11から回路24への指示はデジタル信
号の場合はD−Aコンバータを介して、アナログの場合
には直接供給されている。
Instructions from the input/output box 11 to the circuit 24 are supplied via a DA converter in the case of digital signals, or directly in the case of analog signals.

従って、本発明の構成は、演算処理回路からの信号に応
答して、簡単な制御方法で正確に負荷装置のうず電流ブ
レーキを制御することができるものである。またこの負
荷装置は、従来のものより格段に優れた定トルク特性を
得られることができると共にその制御特性をほぼ2乗関
数で近似することができる。また従来のトレーニング装
置と比較して低電流で高負荷を得ることができるので、
発熱が少なく放熱を殆ど考慮する必要がなく、長時間の
使用も安心して行なうことができかつ小型化することが
できる。この場合、特に、本発明はインナーステータ、
アウターロータとすることにより、発熱体が回転する構
造となるのでロータの回転j(よる対流+fCより何ら
放熱手段を備えていなくとも発熱自体が少ないので自然
に放熱される。
Therefore, the configuration of the present invention is capable of accurately controlling the eddy current brake of a load device using a simple control method in response to a signal from an arithmetic processing circuit. Further, this load device can obtain constant torque characteristics that are significantly superior to conventional ones, and its control characteristics can be approximately approximated by a square function. Also, compared to conventional training equipment, it is possible to obtain a high load with a low current, so
It generates little heat, so there is no need to consider heat radiation, and it can be used for long periods of time with peace of mind, and it can be made smaller. In this case, the present invention particularly provides an inner stator,
By using an outer rotor, the structure is such that the heating element rotates, so the heat is naturally radiated because the heat generation itself is small even without any heat radiating means than the convection +fC due to the rotation of the rotor.

上記構成に於て、外周部ロータを内周部ロータに対して
単にフライホイール効果を付与するのみの目的で非鉄 
部材、例えばコンクリート等により作成することもでき
る。
In the above configuration, the outer rotor is made of non-ferrous metal for the purpose of simply imparting a flywheel effect to the inner rotor.
It can also be made of a material, such as concrete.

更に、本発明に於ては詳述し′t、【かったが、史に、
ひずみ計等のトルク検出手段を(4fえこの出力をマイ
クロコンピュータに入力し演算補正することにより、上
記本発明の/i¥徴を備えた、正確なエルゴメータを提
供することができる。
Furthermore, the present invention will not be described in detail.
By inputting the output of a torque detecting means such as a strain meter (4f) into a microcomputer and performing calculation correction, it is possible to provide an accurate ergometer having the features of the present invention.

又、実用回転数範囲を拡大する場合には、回転砂補正を
行tc 5とよい。
In addition, when expanding the practical rotational speed range, it is preferable to perform rotating sand correction at tc5.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1A図は本発明のトレーニング装置を示す図であり、 第1B図はマイクロコンピュータ及び負荷装置のブロッ
ク図であり、 第2図は入出力ボックスのフロントパネルの図であり、 第6 図 は本発明のトレーニング 装置の動作のフローチャートであり、 第4図から第11図は負荷装置の種々の特性を示す図で
ある。 (図中符号) i:サト”ル、 2:ペダル、 3:ハントゝル、4:
変速機、 5:外周側ローター、 6:内周側ロータ、
7:ステータ、8:励磁コイル、 9:定電流駆動回路
、1o:定電流駆動回路、11:入出力ボックス、 1
2:脈拍センサー 代理人 弁理士(8107) 佐々本 清 隆(ほか3
名) 第 1A 図 20
FIG. 1A is a diagram showing the training device of the present invention, FIG. 1B is a block diagram of the microcomputer and load device, FIG. 2 is a diagram of the front panel of the input/output box, and FIG. It is a flowchart of the operation of the training device of the invention, and FIGS. 4 to 11 are diagrams showing various characteristics of the loading device. (Symbols in the diagram) i: Sattle, 2: Pedal, 3: Handle, 4:
Transmission, 5: Outer rotor, 6: Inner rotor,
7: Stator, 8: Excitation coil, 9: Constant current drive circuit, 1o: Constant current drive circuit, 11: Input/output box, 1
2: Pulse sensor agent Patent attorney (8107) Kiyotaka Sasamoto (and 3 others)
1A Figure 20

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)使用者の身体条件を入力とし使用者の脈拍数の管理
上限及び管理下限を演算し、これをトレーニング域設定
範囲とすると共に、連続運動途上の脈拍数を計測し、そ
の遷移に対して負荷を増減することにより脈拍数を前記
設定範囲内に維持するトレーニング装置であって、前記
装置は、身体条件(年令・性別・負荷値等)を入力する
ための入力手段と、脈拍数を測定する脈拍センサーと、
前記身体条件の入力に基づき管理上限及び管理下限脈拍
数をプログラムに従って演算すると共にこれを設定範囲
として連続運動下に於ける脈拍センサーからの出力が前
記設定範囲を違脱した場合には負荷を増減して、脈拍セ
ンサーの出力が設定範囲内に収まる様に制御する演算制
御回路と、炭素含有量0.12%以下及びシリコン含有
量0.65以下磁コイルが放射状に配設されている イ
ンナーステータと前記演算制御回路の出力に応答してそ
の平方根信号を発生ずる特性46゛号発生回路と励磁コ
イルの電流源からなる負荷装置とから構成されているこ
とを特徴とするトレーニング装置、2)前記アククーロ
ータは2独類の鉄鋼材料からなる同心円構造であり、そ
の内周部ロータ材料は構造用炭素鋼管(STK又はST
KM )がら選択された前記宮有量を満足する鋼管であ
り、鋳鉄材料からなる外周部ロータに挿入されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のトレーニ
ング装置、 3) 前記2種類の同心円構造のアククーロータの外周
部は任への非鉄部材(コンクリート)がらなり、内周部
に対してフラーl 8Zイール効果を付与していること
を特徴と1゛る%πF 請求の範囲第2項に記載のトレ
ーニング装り。 4)更に、前記負荷装置はひずみ割等のトルク検出手段
を備えており、特性信号発生回路の出力徴とする前記特
許請求の範囲のいずれか1項に記載のトレーニング装置
[Claims] 1) Calculates upper and lower management limits of the user's pulse rate by inputting the user's physical conditions, sets these as the training range setting range, and measures the pulse rate during continuous exercise. , a training device that maintains the pulse rate within the set range by increasing or decreasing the load with respect to the transition, the device having an input for inputting physical conditions (age, gender, load value, etc.) means, a pulse sensor for measuring pulse rate;
Based on the input of the physical conditions, the upper limit and lower limit pulse rate are calculated according to the program, and this is used as the set range.If the output from the pulse sensor during continuous exercise exceeds the set range, the load is increased or decreased. and an inner stator in which magnetic coils with a carbon content of 0.12% or less and a silicon content of 0.65 or less are arranged radially. 2) a training device comprising: a characteristic No. 46 generator circuit for generating a square root signal thereof in response to the output of the arithmetic control circuit; and a load device comprising a current source for an exciting coil; The Akku rotor has a concentric structure made of two unique steel materials, and the inner rotor material is structural carbon steel pipe (STK or ST
3) The training device according to claim 1, characterized in that the training device is a steel pipe that satisfies the above-mentioned yield quantity selected from KM), and is inserted into an outer peripheral rotor made of cast iron material. The outer periphery of the two types of concentric rotors is made of a non-ferrous material (concrete), and the inner periphery is given a Fuller l8Z eel effect.Claims: Training attire as described in Section 2. 4) The training device according to any one of the above claims, wherein the load device further includes a torque detection means such as a strain ratio, and the output signal of the characteristic signal generation circuit is used as an output signal.
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