JP7072861B2 - 揺動機構 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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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