JPH0257946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はスポーツ選手のパワーアツプ訓練、
一般人の体力維持向上訓練、身障者の運動訓練な
どに使用する訓練装置で、特にパワー（抵抗力×
速度）が一定になるように訓練部の速度に応じて
抵抗力が変化するようにした訓練装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、身体の筋肉又は関節を発達又は強化する
ための訓練装置には、重錘や水を負荷に用いた抵
抗力一定の訓練装置又は油圧、空気圧を利用して
等速性運動を行わせる訓練装置などがあつた。

近年訓練方法の研究が進み訓練方法が多様化し
て、単に筋力の強化のみならずスピードがあつ
て、かつ力が強いというパワーアツプに関する訓
練装置が要求されるようになつて来た。

パワーアツプのための運動訓練装置としては、
次のようなものが考えられていた。

第２図は従来考えられていた運動訓練装置の構
成を示すブロツク図で、図において、１は訓練ア
ーム、３は電磁ブレーキ、４は制御部、８は希望
するパワー値を制御部４へ入力するためのキーボ
ードあるいは回転つまみなどのパワー設定部、６
は訓練アーム１の回転速度を検出するための速度
センサ、７は速度センサ６と共に回転速度検出手
段を構成している検出ホイールで、例えば速度セ
ンサ６が磁気式の場合には磁性材よりなる歯車型
の検出ホイール、速度センサ６が光電式の場合は
周面が黒白等間隔で交互に塗装された検出ホイー
ルが使用される。９は被訓練者が訓練の際に握る
グリツプ、１６は端部に訓練アーム１が連結し、
中間に検出ホイール７が結合されている電磁ブレ
ーキ３の回転軸、１７は電磁ブレーキ３を支持す
る支持台である。

次に、第２図に示す従来考えられていた運動訓
練装置の動作について説明する。まず、パワー設
定部８によつて希望するパワー値を設定する。次
いで、被訓練者が訓練アーム１のグリツプ９を握
り訓練アーム１を回転させる。すると検出ホイー
ル７が回転し、速度センサ６によつて回転軸１６
の回転速度情報が制御部４へ入力される。制御部
４はこの回転速度情報と上記パワー設定部８によ
り設定したパワー値によつて電磁ブレーキ３のブ
レーキトルクを制御する。

ブレーキトルクをTB、回転数をＮ（rpm）、パ
ワー値設定数をＰとすると、TB＝kP／Ｎの関係
式が保持されるように制御部４は電磁ブレーキ３
の制御を行う。上記式中のｋは比例定数である。
このように制御されるので、訓練アーム１を回転
させるときの抵抗トルクはブレーキトルクTBに
等しいので訓練アーム１の回転速度に反比例する
ようになり、常にパワー一定の抵抗力が与えられ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の考えられていた運動訓練装置は、実
際の訓練に使用する場合、訓練アーム１には抵抗
力として100Kg−ｍ以上のトルクが必要であり、
しかも設定したパワー値と訓練アーム１の回転速
度によつて変化しなければならない。従つて、電
磁ブレーキ３はそのブレーキトルクが極めて大き
く、かつ変動範囲の非常に広いものを必要とし、
制御部４も広い範囲にわたり制御しなければなら
ないと共に、極めて大きな電力の制御を必要とす
るという問題点があつた。このような問題点は上
記運動訓練装置の実用化を阻む原因となり今日ま
で商品化されなかつた。

この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたもので、小型電磁ブレーキを用いたコンパク
トで安価なパワー訓練のための運動訓練装置を得
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る運動訓練装置は、無段減速手段
の減速側軸には被訓練者に抵抗力を与える訓練ア
ームを、高速側軸にはブレーキ手段を連設し、訓
練アームの回転速度が変化してもブレーキ手段の
回転速度は常に一定に保持されるように制御する
構成としたものである。

［作用］ この発明の運動訓練装置は、訓練アームが無段
減速手段の減速側軸に連結しており、高速側軸に
ブレーキ手段が連結しているので、無段減速手段
の減速比をｎ：１とすると、訓練アームの抵抗ト
ルクはブレーキ手段のブレーキトルクのｎ倍とな
る。その上ブレーキ手段の回転速度は一定に保持
されているので、ブレーキ手段は小型でブレーキ
トルクの変動範囲も特に広いものでなくても使用
できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例である運動訓練装
置の構成を示すブロツク図で、第２図と同一又は
相当部分は同一符号を用いて表示してあり、その
詳細な説明は省略する。図において、２は無段減
速手段である機械式の無段減速機で、その減速側
軸１５には一方向クラツチ１０を介して訓練アー
ム１が連結している。５はブレーキ手段である電
磁ブレーキ３の駆動用のブレーキ用増幅器、１１
は無段減速機２の変速レバーで、この変速レバー
１１の位置を変えて減速比を任意の値にすること
ができる。１１ａは変速レバー１１の先端部に揺
動自在に取り付けられているナツト、１２はナツ
ト１１ａに螺合するねじ棒で、一端は軸受１３に
よつて支持され、他端はパイロツトモータＭ１に
連結している。１６は電磁ブレーキ３の回転軸
で、その一端は無段減速機２の高速側軸１４と連
結し、その他端は始動モータＭ２に連結してい
る。この回転軸１６には、第２図と同様に回転速
度検出手段の一要素である検出ホイール７が結合
している。

一方向クラツチ１０は訓練アーム１と無段減速
機２を一方向の回転に限つて連結するクラツチで
ある。

次に、第１図に示すこの発明の一実施例である
運転訓練装置の動作について説明する。

まず、パワー設定部８によつて希望するパワー
値を設定し、次に電源スイツチ（図示しない）を
ONにすると、始動モータＭ２が制御部４の制御
により通電され回転を始め、電磁ブレーキ３、検
出ホイール７及び無段減速機２を回転させる。こ
のとき訓練アーム１は一方向クラツチ１０がある
ので回転しない。次に被訓練者がグリツプ９を握
り訓練アーム１を所定の方向に回転させ、回転軸
１６の回転速度が所定の値に達すると、制御部４
の制御によつて始動モータＭ２は通電がOFFに
なりフリーの状態になる。こののち制御部４は、
速度センサ６からの回転速度情報によつてパイロ
ツトモータＭ１の正逆回転及び停止を制御する。
例えば被訓練者が訓練アーム１を速い回転速度で
回転させると、制御部４はパイロツトモータＭ１
を無段減速機２の変速レバー１１による減速比を
小さくする方向に偏位させるように回転させるの
で、電磁ブレーキ３の回転軸１６は所定の回転速
度に戻り、回転軸１６の回転速度が所定の値に戻
るとパイロツトモータＭ１は停止させられる。

被訓練者が力を抜いて訓練アーム１の回転速度
を下げると、検出ホイール７の回転速度が下がる
ので制御部４はパイロツトモータＭ１を前とは逆
方向に回転させ、変速レバー１１による減速比を
大きくする方向に偏位させる。

以上のようにして電磁ブレーキ３の回転速度は
所定の一定速度に保持され、無段減速機２の減速
比は訓練アーム１の回転速度に反比例した値にな
る。一方、電磁ブレーキ３はパワー設定部８から
の信号と制御部４の制御によつて作動するブレー
キ用増幅器５によつて、パワー設定部８で設定し
たパワー値に対応したブレーキトルクに保持され
る。

このようにして訓練アーム１の回転速度をどの
ように変化させても電磁ブレーキ３の回転速度は
一定で、ブレーキトルクも設定したパワー値に対
応した一定の値に保持されているので、訓練アー
ム１の抵抗力はその回転速度に反比例し、そのパ
ワー値（抵抗力×速度）は回転速度に関係なく一
定となる。

以上のように被訓練者は訓練アーム１の回転速
度に関係なく一定のパワー値になる抵抗力を受け
て訓練を続けることができ、力を抜いて回転速度
を下げると大きい抵抗力を受けるようになり、回
転速度を上げると抵抗力は小さくなる。従つて、
長時間訓練を続けても飽きず、被訓練者が独自の
プログラム（例えば始めはゆつくり、中間で高
速、終りはまたゆつくりと行うなど）で訓練する
ことのできる運動訓練装置を得ることができる。

また、無段減速機２の減速側軸１５に訓練アー
ム１を連結し、高速側軸１４に電磁ブレーキ３を
連結しているので、電磁ブレーキ３のブレーキト
ルクは従来考えられていた装置に比べ非常に小さ
な値でよくなり、その変化範囲もパワー設定値に
比例した範囲となるので小型の電磁ブレーキを使
用することができる。

なお、第２図に示した運動訓練装置の訓練アー
ム１のグリツプ９は訓練部位に応じて種々交換さ
れるものであり、一方向クラツチ１０は必ずしも
必要とするものではない。また、回転速度検出手
段（速度センサ６及び検出ホイール７）は電磁ブ
レーキ３の回転軸１６に設けないで無段減速機２
の減速側軸１５に設け、その回転速度に反比例し
た減速比になるように変速レバー１１を偏位する
ように制御して、電磁ブレーキ３の回転数を常に
一定の速度を保つようにしてもよい。

始動モータＭ２は始動初期の回転数が低い間無
段変速機２の変速比が大となり、訓練アーム１の
抵抗力が非常に大きなものとなつて被訓練者の力
で回転することができなくなることを防ぐために
設けたものである。

なお、始動に際しては上記電磁ブレーキ３のブ
レーキトルクを零にし、上記電磁ブレーキ３の回
転速度が所定の値に達したとき、あるいは電源ス
イツチをONにしてから所定時経過後に上記ブレ
ーキ用増幅器５を作動させるようにしてもよいが
制御が複雑にある。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、運動訓練装置
において、無段減速手段の減速側軸に訓練アーム
を連結し、高速側軸にブレーキ手段を連結する構
成としたので、ブレーキ手段の必要なブレーキト
ルクを非常に小さく、またその変化範囲も狭くす
ることができる。従つて、装置全体をコンパクト
で安価なものにすることができるという優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である運動訓練装
置の構成を示すブロツク図、第２図は従来考えら
れていた運動訓練装置の構成を示すブロツク図で
ある。 図において、１……訓練アーム、２……無段減
速機、３……電磁ブレーキ、４……制御部、５…
…ブレーキ用増幅器、６……速度センサ、７……
検出ホイール、８……パワー設定部、９……グリ
ツプ、１０……一方向クラツチ、１１……変速レ
バー、１１ａ……ナツト、１２……ねじ棒、１３
……軸受、１４……高速側軸、１５……減速側
軸、１６……回転軸、１７……支持台、Ｍ１……
パイロツトモータ、Ｍ２……始動モータである。
なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 抵抗力に打ち勝つことにより身体の筋肉又は
   関節を発達又は強化するための訓練装置におい
   て、被訓練者に上記抵抗力を与える訓練アーム
   と、この訓練アームの回転軸にブレーキ力を与え
   るブレーキ手段と、上記訓練アームを減速側軸
   に、上記ブレーキ手段を高速側軸に連結した無段
   減速手段と、上記ブレーキ手段又は上記訓練アー
   ムの回転軸に設けられた回転速度検出手段と、こ
   の回転速度検出手段によつて検出された回転速度
   情報によつて、上記ブレーキ手段の回転速度が常
   に一定に保持されるように制御する制御手段とか
   らなることを特徴とする運動訓練装置。 ２ 上記ブレーキ手段に始動モータを連設したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の運動
   訓練装置。