Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trainingsvorrichtung mit 3D-Positionserfassung für dreidimensionales, funktionales Training. Die Trainingsvorrichtung weißt einen Aktuator auf, der mit einem Seil in Wirkverbindung steht, wobei das Seil über einen Arm geführt wird und am Handhabungsgerät mit einem Seilende in Verbindung steht. Durch die räumliche Erfassung des Kraftvektors am Handhabungsgerät und die entsprechende Ansteuerung der Trainingsvorrichtung kann über das Biofeedback der Trainingsablauf verbessert werden. The present invention relates to a training device with 3D position detection for three-dimensional, functional training. The training device has an actuator operatively connected to a rope, the rope being passed over an arm and communicating with a rope end on the handling device. Due to the spatial detection of the force vector on the handling device and the corresponding control of the training device, the training process can be improved via the biofeedback.
In der DE 3727689 A1 ist ein Trainingsgerät zum Entwickeln und Stärken der Muskeln und Gelenke einer Übungsperson durch hin- und hergehende Bewegungen unter Last gezeigt. Dabei wird die Last über einen Elektromotor abgebremst. Es wird ein Motor mit Gleichstrom und Nebenschlusscharakterisik verwendet, wobei der Ständer mit permanentmagnetischen Spulen ausgeführt ist. Die Klemmspannung des Elektromotors ist über ein Steuergerät dabei stufenlos hochregelbar und dessen Abtriebsmoment über ein Getriebe, in einer die Übungsperson belastende Linearkraft, umwandelbar. In the DE 3727689 A1 A training device for developing and strengthening the muscles and joints of an exerciser is shown by reciprocating movements under load. The load is decelerated by an electric motor. It uses a motor with DC and Nebenschlusscharakterisik, the stator is designed with permanent magnetic coils. The clamping voltage of the electric motor is steplessly highly controllable via a control unit and its output torque via a transmission, in a the exercise person loading linear force convertible.
In der DE 19733595 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Muskeltraining gezeigt. Dabei wird eine, in einem senkrecht stehenden Führungsrahmen verschiebbar geführten, von einem Motor angetriebenen Handhabe, von einer Trainingsperson erfasst. Während der Bewegung der Handhabe in einer Richtung wird diese dauernd mit der maximal aufbringbaren Muskelkraft entgegen dieser Richtung gebremst. In the DE 19733595 C2 a method and apparatus for muscle training is shown. In this case, a, in a vertical guide frame slidably guided, driven by a motor handle, detected by a training person. During the movement of the handle in one direction, it is permanently braked against this direction with the maximum amount of muscle force that can be applied.
In der DE 102005051674 A1 ist ein Trainingsgerät für Muskeltraining gezeigt. Eine Gegenleistungserzeugungseinrichtung, weist einen Elektromotor mit einem Ausgang auf, der mit wenigstens einem dem Trainierenden dargebotenen Übungsorgan zusammenwirkt, wobei dem Elektromotor eine Regeleinrichtung vorgeordnet ist. Das Übungsorgan ist dabei mit einer Seilzuganordnung verbunden und weißt zwei Greifmöglichkeiten für den Trainierenden auf. In the DE 102005051674 A1 is shown a training device for muscle training. A counter-power generating device has an electric motor with an output, which interacts with at least one exerciser provided to the trainee, a control device being arranged upstream of the electric motor. The exercise organ is connected to a cable arrangement and know two gripping options for the trainees.
Eine Aufgabe ist es eine gattungsgemäße Trainingsvorrichtung so auszubilden, dass eine einfache und effiziente Trainingsmöglichkeit geschaffen wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. One object is to design a generic training device in such a way that a simple and efficient training opportunity is created. This object is solved by the features of the independent claim. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.
Die erfindungsgemäße Trainingsvorrichtung, insbesondere für funktionales Muskeltraining, weißt einen Aktuator auf, der mit einem Seil in Wirkverbindung stehen kann. Zudem kann die Trainingsvorrichtung einen Arm zur Führung des Seils aufweisen und einen Verstellmechanismus zum Verstellen des Arms. Über eine Steuereinheit kann der Aktuator der Trainingsvorrichtung angesteuert werden. Die Trainingsvorrichtung kann zudem Erfassungsmittel aufweisen, zur Ermittlung der räumlichen Position, eines mit dem Seil in Verbindung stehenden Handhabungsgeräts (insbesondere auch zur Ermittlung des Kraftvektors am Handhabungsgerät). Die räumliche Position kann dabei basierend auf einer Seilaustrittsrichtung aus der Seilführung des Arms, einer ausgegebenen Seillänge und/oder der räumlichen Position des Arms ermittelt werden. Das Erfassungsmittel kann zudem die am Seil wirkende Seilkraft erfassen. Die Steuereinheit kann den Aktuator dabei basierend auf dem Vergleich der ermittelten räumlichen Position und/oder der Seilkraft und/oder deren Ableitungen mit vorbestimmten Werten steuern. Dadurch kann eine Trainingsvorrichtung bereitgestellt werden, welche es dem Benutzer erlaubt eine Vielzahl von verschiedensten Übungen durchzuführen, ohne dazu eine weitere Trainingsvorrichtung zu benötigen. Zudem wird es ermöglicht über die aktive Steuerung der Trainingsvorrichtung in Abhängigkeit der Benutzerkraft am Handhabungsgerät bzw. in Abhängigkeit der ermittelten Position des Handhabungsgeräts und der Seilkraft individuell und flexibel die Belastung für den Benutzer anzupassen. Über visuelles, haptisches, und/oder akustisches Biofeedback ist es somit möglich den Benutzer stets in der optimalen bzw. vorbestimmten oder gewünschten Trainingslinie bzw. im optimalen Trainingskorridor zu führen. Daher ist es möglich den Benutzer stets zu vermitteln in welcher gewünschten Kraft-, Raum- und Zeitrelation die jeweilige Trainingsübung ausgeführt werden soll, und es können Abweichungen von der optimalen Relation in einfachster Weise mitgeteilt werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass durch die Ansteuerung der Trainingsvorrichtung, Fehlbelastungen des Benutzers der Trainingsvorrichtung reduziert werden können. The training device according to the invention, in particular for functional muscle training, knows an actuator that can be in operative connection with a rope. In addition, the training device may comprise an arm for guiding the rope and an adjusting mechanism for adjusting the arm. About a control unit, the actuator of the training device can be controlled. The training device may also comprise detection means for determining the spatial position of a handling device connected to the rope (in particular also for determining the force vector on the handling device). The spatial position can be determined based on a cable exit direction from the cable guide of the arm, an issued rope length and / or the spatial position of the arm. The detection means can also detect the rope force acting on the rope. The control unit can control the actuator based on the comparison of the determined spatial position and / or the cable force and / or their derivatives with predetermined values. Thereby, a training device can be provided, which allows the user to perform a variety of different exercises without the need for another training device. In addition, it is possible via the active control of the training device as a function of the user power on the handling device or as a function of the determined position of the handling device and the cable force individually and flexibly adjust the load for the user. By means of visual, haptic, and / or acoustic biofeedback it is thus possible to guide the user always in the optimal or predetermined or desired training line or in the optimal training corridor. Therefore, it is possible to always convey the user in which desired force, space and time relation the respective training exercise should be performed, and deviations from the optimal relation can be communicated in the simplest manner. Another advantage is the fact that can be reduced by the activation of the training device, incorrect workload of the user of the training device.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung kann das Erfassungsmittel einen Kraftvektor, basierend auf der räumlichen Position des Handhabungsgeräts und der Seilkraft, ermitteln. Basierend auf diesen Kraftvektor ist es möglich die Bewegungen des Benutzers zu erfassen und zu überwachen und der Steuerung einen Trainingskorridor vorzugeben, in welchem sich der Kraftvektor zu befinden hat, um stets eine optimale Übungsausführung zu bewirken. In an advantageous embodiment of the training device according to the invention, the detection means can determine a force vector based on the spatial position of the handling device and the cable force. Based on this force vector, it is possible to detect and monitor the user's movements and to give the controller a training corridor in which to locate the force vector in order to always perform an optimal exercise.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung kann die Steuereinheit, basierend auf dem Vergleich an den Aktuator, einen Sollwert ausgeben. Der Aktuator wird somit unmittelbar von der räumlichen Position und/oder der Seilkraft und/oder deren Ableitungen beeinflusst, wodurch gewährleistet werden kann, dass der Benutzer die Trainingsübung stets im vorbestimmten Kraft- bzw. Raumbereich durchführt und somit können Fehlbelastungen vermieden werden und die Effektivität der Trainingsübung kann gesteigert werden. Zudem ist es auch möglich die Belastung des Benutzers in Abhängigkeit der Kraftänderung bzw. der Beschleunigung der Benutzerhandhabe dynamisch anzusteuern. Der Sollwert kann auch ein Bewegungssollwert sein, sodass damit ein 3D-Bewegungskorridor vorgegeben werden kann und/oder auch die Auszugsrichtung und Rückführungsrichtung unterschiedlich sein können. Dadurch wird die Einsetzbarkeit noch weiter erhöht und es können noch vielseitigere Übungen durchgeführt werden. In a further advantageous embodiment of the training device according to the invention, the control unit, based on the comparison to the actuator, output a desired value. The actuator is thus influenced directly by the spatial position and / or the cable force and / or their derivatives, which can be ensured that the user always the training exercise in performs predetermined force or space area, and thus incorrect loads can be avoided and the effectiveness of the training exercise can be increased. In addition, it is also possible to dynamically control the load of the user as a function of the force change or the acceleration of the user handle. The setpoint value can also be a motion setpoint value, so that a 3D motion corridor can thus be specified and / or the pull-out direction and return direction can also be different. As a result, the applicability is further increased and even more versatile exercises can be performed.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung kann die Steuereinheit, basierend auf dem Vergleich den Aktuator, einen Geschwindigkeitssollwert, einen Kraftsollwert und/oder Bewegungssollwerte ausgeben. Durch die Vorgabe eines Bewegungssollwerts kann nicht nur ein dreidimensionaler Bewegungskorridor vorgegeben werden, sondern es kann zusätzlich auch die Auszugsrichtung und die Rückführungsrichtung mit unterschiedlichen Sollwerten beaufschlagt werden. Über die Geschwindigkeitssollwerte und die Kraftsollwerte bzw. Bewegungssollwerte können einerseits die Effizienz der Trainingsübungen erhöht werden und andererseits kann auch die Benutzerfreundlichkeit der Trainingsvorrichtung erhöht werden, da durch die individuelle Anpassung erstens ein Wechsel der Trainingsvorrichtung entfällt und zweitens auch die Änderung der Belastung automatisch durchgeführt werden kann, so dass der Benutzer nicht manuell die Gewichtsplatten der Trainingsvorrichtung seiner gewünschten Trainingsbelastung anpassen muss. In a further advantageous embodiment of the exercise device according to the invention, the control unit, based on the comparison of the actuator, a speed setpoint, a force setpoint and / or output motion setpoints. By specifying a motion setpoint not only a three-dimensional motion corridor can be specified, but it can also be applied in addition to the extension direction and the return direction with different setpoints. On the one hand, the speed of the training exercises can be increased and on the other hand, the user-friendliness of the training device can be increased because the individual adjustment firstly eliminates a change of training device and secondly, the change in the load can be automatically performed on the speed setpoints and the force setpoints or movement setpoints so that the user does not have to manually adjust the weight plates of the training device to his desired training load.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, der erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung, kann die Steuereinheit, basierend auf dem Vergleich, einen Sollwert für die räumliche Position des Arms ausgeben und dem Arm entsprechend steuern. Dabei kann insbesondere der Kraftvektor während der Übung gezielt beeinflusst werden. Durch diese zusätzliche Möglichkeit der Steuerung ist es möglich den Arm individuell und abhängig von den jeweiligen Randbedingungen stets optimal anzupassen. Dadurch ist es einerseits möglich gekrümmte räumliche Sollwertkorridore vorzugeben und gleichzeitig die Richtung des Benutzerkraftvektors gezielt zu beeinflussen. Somit kann die Trainingsvorrichtung noch flexibler und effizienter eingesetzt werden. Insbesondere können auch Vektorfelder vorgegeben werden, mit Vektoren verschiedenster Größen und Ausrichtung. Die Benutzerfreundlichkeit und Effektivität der Trainingsvorrichtung kann somit stark erhöht werden. In a further advantageous embodiment of the training device according to the invention, the control unit, based on the comparison, output a desired value for the spatial position of the arm and control the arm accordingly. In particular, the force vector can be specifically influenced during the exercise. This additional possibility of control makes it possible to optimally adapt the arm individually and depending on the respective boundary conditions. This makes it possible on the one hand to specify curved spatial reference value corridors and at the same time to influence the direction of the user force vector in a targeted manner. Thus, the training device can be used even more flexible and efficient. In particular, vector fields can also be specified, with vectors of various sizes and orientation. The ease of use and effectiveness of the training device can thus be greatly increased.
Die Steuereinheit kann zudem ein Bewegungsprofil, basierend auf der ermittelten räumlichen Position, bestimmen, wobei zudem die Größe der Seilkraft erfasst werden kann. Dadurch kann einerseits im Rahmen einer einzelnen Übung das gesamte Trainingsprofil bzw. auch der Trainingsablauf für Analysezwecke und/oder Optimierungszwecke der Übungen erfasst werden und andererseits können die Bewegungsprofile auch von mehreren Übungen erfasst werden und in Abhängigkeit von der tatsächlich auf den Nutzer aufgebrachten Trainingskraft, individuelle Bewegungsprofile erstellt werden um den Trainingseffekt noch weiter zu erhöhen. Zudem können sich die Bewegungsprofile nach Bedarf dynamisch ändern, um die Effizienz der Trainingsübung weiter zu erhöhen. The control unit can also determine a movement profile based on the determined spatial position, wherein in addition the size of the cable force can be detected. As a result, on the one hand, the entire training profile or training course for analysis purposes and / or optimization purposes of the exercises can be detected within the framework of a single exercise and, on the other hand, the movement profiles can also be recorded by several exercises and, depending on the actual training force applied to the user, individual Motion profiles are created to increase the training effect even further. In addition, the motion profiles may change dynamically as needed to further increase the efficiency of the training exercise.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung kann das Seil über eine schwenkbare Rolle zu einem Seilaustrittsbereich des Arms geführt werden. Die schwenkbare Rolle ermöglicht dabei eine weitere Bewegungsachse des Seils im Raum. Dadurch kann das Seil einerseits über die Führung ausgerollt werden und andererseits kann sich über die schwenkbare Rolle kann sich der Austrittswinkel des Seils, in Abhängigkeit der Übung bzw. der Position des Handhabungsgeräts, ändern. Dadurch wird die Flexibilität der Trainingsvorrichtung erhöht und die Effizienz der Trainingsvorrichtung kann weiter gesteigert werden, da durch die schwenkbare Rolle zusätzliche Trainingsübungen ermöglicht werden. In a further advantageous embodiment of the training device according to the invention, the rope can be guided via a pivotable roller to a cable exit region of the arm. The pivoting roller allows a further axis of movement of the rope in space. As a result, the cable can be rolled out on the one hand on the guide and on the other hand can be on the pivoting roller, the exit angle of the rope, depending on the exercise or the position of the handling device, change. As a result, the flexibility of the training device is increased and the efficiency of the training device can be further increased, since the swivel role additional training exercises are possible.
Das Seil kann durch eine schwenkbare Hülse in einem Seilaustrittsbereich des Arms geführt werden. Durch eine schwenkbare Hülse wird es möglich den Seilaustrittswinkel über die Lage der Hülse zu messen. Dadurch lässt sich die Seilrichtung im Austrittsbereich genau bestimmen und in weiterer Folge kann der Aktuator über die Steuereinheit, basierend auf dem Winkel der schwenkbaren Hülse, gesteuert werden. Das Vorsehen der schwenkbaren Hülse ermöglicht zudem eine zeitnahe Erfassung des Seilaustrittswinkels aus der Führung. Da die schwenkbare Hülse das Seil führt, wird ein Schlupf vermieden und somit die Genauigkeit der Messung des Winkels erhöht. The rope can be guided by a pivotable sleeve in a rope exit region of the arm. By a pivotable sleeve, it is possible to measure the rope outlet angle over the position of the sleeve. As a result, the cable direction in the exit region can be determined precisely, and subsequently the actuator can be controlled via the control unit based on the angle of the pivotable sleeve. The provision of the pivotable sleeve also allows a timely detection of the cable outlet angle from the guide. Since the pivotable sleeve guides the cable, slippage is avoided, thus increasing the accuracy of measuring the angle.
Das Erfassungsmittel kann die Seilaustrittsrichtung, basierend auf einem Schwenkwinkel der schwenkbaren Hülse und/oder der schwenkbaren Rolle, ermitteln. Durch die Erfassung der Seilaustrittsrichtung über die schwenkbare Hülse und/oder schwenkbare Rolle kann die Seilaustrittsrichtung aus der Führung im Raum ohne Verzögerung und mit hoher Genauigkeit ermittel werden. Zudem ist es möglich über zusätzliche Sensoren in der schwenkbaren Rolle bzw. in deren Lagerung die Seilkraft zu messen und daraus auf dem Benutzerkraftvektor an der Handhabe zu schließen bzw. diesen zu ermitteln. The detection means may determine the cable exit direction based on a pivot angle of the pivotable sleeve and / or the pivotable roller. By detecting the cable exit direction via the pivotable sleeve and / or pivoting roller, the cable exit direction can be determined from the guide in the room without delay and with high accuracy. In addition, it is possible to measure the cable force by means of additional sensors in the pivotable roller or in its bearing and to close it on the user force vector on the handle or to determine this.
Das Seil kann zumindest teilweise durch den Arm hindurchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, einerseits das Seil in diesen Bereichen vor Umgebungseinflüssen zu schützen und andererseits die Benutzerfreundlichkeit der Trainingsvorrichtung zu erhöhen, da die Abschnitte mit exponiertem Seil der Trainingsvorrichtung reduziert werden und sich somit z.B. die Verletzungsgefahr durch Einklemmen zwischen dem Seil und der Seilführung reduzieren lässt. Zudem kann das Risiko einer Fehlbedienung der Trainingsvorrichtung reduziert werden, da der Arm vom Benutzer angefasst werden kann, ohne befürchten zu müssen das darauf geführte Seil aus der Führung zu heben. The rope can be passed at least partially through the arm. That's it It is possible, on the one hand, to protect the rope in these areas from environmental influences and, on the other hand, to increase the user-friendliness of the training device, since the exposed rope sections of the training device can be reduced, thus reducing, for example, the risk of injury by pinching between the rope and the cable guide. In addition, the risk of incorrect operation of the training device can be reduced, since the arm can be touched by the user, without having to worry about lifting the rope led out of the guide.
Der Arm kann zudem einen Griff aufweisen und im Bereich des Griffs kann ein Schalter zur Ansteuerung des Verstellmechanismus angeordnet sein. Durch diese Anordnung ist es dem Benutzer auf einfache Weise möglich, über den Griff und dem Schalter, den Arm in die gewünschte Position, für die jeweilige Übung, zu verstellen. Über den Schalter wird zudem der Verstellmechanismus angesteuert, so dass einerseits ein Schalter zur Freigabe der Verstellung des Arms und andererseits ein Schalter zur automatischen Positionierung des Arms in die gewünschte Position möglich sind. The arm may also have a handle and in the region of the handle may be arranged a switch for controlling the adjusting mechanism. By this arrangement, it is possible for the user in a simple manner, on the handle and the switch to move the arm in the desired position, for each exercise. In addition, the adjustment mechanism is actuated via the switch, so that on the one hand a switch for releasing the adjustment of the arm and on the other hand a switch for the automatic positioning of the arm in the desired position are possible.
Der Verstellmechanismus kann dazu eingerichtet sein, den Arm durch die Steuereinheit automatisch zu positionieren, die Bewegung des Arms zu blockieren und/oder den Arm freizugeben, so dass der Arm manuell in die gewünschte Position bewegt werden kann. Somit ist es möglich den Arm nicht nur manuell zu verstellen, sondern auch automatisch über den Verstellmechanismus bzw. kann für eine schnelle Verstellung der Verstellmechanismus den Arm freigeben, so dass dieser mit einer einfachen Bewegung des Benutzers in die gewünschte Position gebracht werden kann. Zudem kann der Arm blockiert werden, so dass während der Trainingsübungen die Stabilität der Trainingsvorrichtung gewährleistet wird und Schwingungen des Arms vermieden werden können. Zudem ist es möglich den Arm (z.B. während der Trainingsübung) so anzusteuern, dass eventuell auftretende Schwingungen ausgeglichen werden. Dies kann insbesondere durch Bewegungen erreicht werden, welche der Amplitude der Schwingung entgegen gerichtet sind. The adjustment mechanism may be configured to automatically position the arm by the control unit, block the movement of the arm, and / or release the arm so that the arm can be manually moved to the desired position. Thus, it is possible not only to manually adjust the arm, but also automatically via the adjustment mechanism or can release the arm for a quick adjustment of the adjustment, so that it can be brought into the desired position with a simple movement of the user. In addition, the arm can be blocked, so that during the training exercises, the stability of the training device is ensured and vibrations of the arm can be avoided. In addition, it is possible to control the arm (for example during the training exercise) in such a way that any vibrations occurring are compensated. This can be achieved in particular by movements which are directed counter to the amplitude of the oscillation.
Der Aktuator kann eine Sensorvorrichtung zur Bestimmung der Größe der Seilkraft und/oder zur Bestimmung der ausgerollten Seillänge umfassen. Durch die Messung der Seilkraft direkt am Aktuator kann die Seilkraft noch genauer eingestellt werden, da Reibungsverluste und Bewegungsverluste des Seils, durch die örtlich nahe Messung beim Aktuator die Messung weniger stark beeinflussen, als eine Messung an weit entfernten Punkten. Zudem kann diese Sensorvorrichtung mit der bereits im Aktuator, vorhandenen Sensorvorrichtung kombiniert werden, so dass die Anzahl der nötigen Sensoren reduziert werden kann. Zudem kann durch die Vorsehung einer Sensorvorrichtung beim Aktuator, die Signalübertragungsweglänge reduziert werden, wodurch eine schnellere Ansteuerung des Aktuators möglich wird. The actuator may comprise a sensor device for determining the magnitude of the cable force and / or for determining the unrolled cable length. By measuring the cable force directly on the actuator, the cable force can be adjusted even more precisely, since friction losses and loss of motion of the cable, due to the locally close measurement at the actuator, affect the measurement less than a measurement at distant points. In addition, this sensor device can be combined with the sensor device already present in the actuator, so that the number of necessary sensors can be reduced. In addition, the provision of a sensor device in the actuator, the signal transmission path length can be reduced, whereby a faster actuation of the actuator is possible.
Der Aktuator kann für das Auf- und Abspulen des Seils mit einer Seilwinde in Wirkverbindung stehen. Alternativ wäre es auch möglich die Seillänge über einen Flaschenzug und einen Linearzylinder zu beeinflussen. Durch diese Ausgestaltung kann die Seillänge besonders genau eingestellt werden und auch die gewünschte Seilkraft kann äußerst genau eingestellt werden. Insbesondere ist es zudem möglich über die Berechnung der aufgewickelten Seillänge die Elastizität des ausgerollten Seils in die Steuerung des Motors mit einfließen zu lassen. Durch die unmittelbare Wirkverbindung des Aktuators mit der Seilaufnahme wie z.B. einer Seilwinde, ist es möglich eine kompakte Trainingsvorrichtung bereitzustellen. The actuator may be in operative connection with a cable winch for winding and unwinding the cable. Alternatively, it would also be possible to influence the rope length via a pulley and a linear cylinder. With this configuration, the rope length can be set very accurately and also the desired cable force can be set extremely accurately. In particular, it is also possible on the calculation of the wound rope length to incorporate the elasticity of the rolled-up rope in the control of the engine. Due to the direct operative connection of the actuator with the cable receiver such as e.g. a winch, it is possible to provide a compact training device.
Die Abweichung der ermittelten räumlichen Position und/oder der Seilkraft und/oder deren Ableitungen von vorbestimmten Werten kann als Biofeedback ausgegeben werden, insbesondere kann dieses Feedback über akustische, visuelle und/oder haptische Signale an den Trainierenden bzw. dem Benutzer der Trainingsvorrichtung weitergegeben werden. (Insbesondere durch Vorsehung von Displays, einer Videobrille, Lautsprechern und/oder über entsprechende Ansteuerung des Aktuators.) Dadurch wird es möglich für den Benutzer interaktiv bzw. intuitiv die jeweiligen Trainingsübungen optimal durchzuführen. Dadurch wird nicht nur der Trainingseffekt erhöht, sondern auch die Einsetzbarkeit der Trainingsvorrichtung kann erweitert werden. Daher können z.B. auch blinde Personen die Trainingsvorrichtung, ohne komplizierte Schulungen, benutzen und gleichzeitig einen idealen Trainingseffekt erreichen. Die Kraftregulierung über das Biofeedback vermittelt dem Benutzer, ob die Übung in der gewünschten Kraft-, Raum-, Zeitrelation ausgeführt wird, oder ob sie davon abweicht. Fehlbelastungen können dann durch entsprechende Kraftreduzierungen verhindert werden bzw. können koordinative Fähigkeiten geschult werden, indem über die Kraftregulierung eine propriozeptive Rückkopplung über die Bewegungsqualität vermittelt werden kann. Dies kann durch eine als Artefakte Kraftwirkung erkennbare Störgröße, welche in der aktuellen Bewegung oder aber in deren retrograden Bewertung in die Antizipation der nächsten Bewegung einfließt und dadurch eine sukzessive Bewegungsverbesserung ermöglicht werden. Daher können mit dieser Art der Widerstandssteuerung auch Blinde eine räumlich vorgegebene Bewegung erlernen. The deviation of the determined spatial position and / or the cable force and / or their derivatives from predetermined values can be output as biofeedback, in particular this feedback can be passed on to the exerciser or the user of the training device via acoustic, visual and / or haptic signals. (In particular, by providence of displays, a video glasses, speakers and / or via appropriate control of the actuator.) This makes it possible for the user interactively or intuitively perform the respective training exercises optimally. As a result, not only the training effect is increased, but also the usability of the training device can be extended. Therefore, e.g. Even blind persons use the training device without complicated training and at the same time achieve an ideal training effect. Power regulation via biofeedback teaches the user whether the exercise is performed in the desired force, space, time relation or whether it deviates from it. Faulty loads can then be prevented by corresponding force reductions or coordinative abilities can be trained by imparting proprioceptive feedback on the quality of motion via power regulation. This can be detected by a force variable recognizable as artifacts force effect, which in the current movement or in their retrograde evaluation in the anticipation of the next movement flows and thereby a successive improvement in movement are made possible. Therefore, with this type of resistance control even blind people can learn a spatially predetermined movement.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Details der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden, anhand verschiedener Ausführungsbeispiele mit Bezug auf schematische Figuren, beschrieben. Advantageous embodiments and further details of the present invention will be described below with reference to various embodiments with reference to schematic figures.
In den schematischen Zeichnungen ist die Erfindung näher erläutert. In the schematic drawings, the invention is explained in more detail.
1 zeigt eine Übersicht über die erfindungsgemäße Trainingsvorrichtung 1 shows an overview of the training device according to the invention
2 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Trainingsvorrichtung 2 shows a side view of an embodiment of the exercise device
3 zeigt eine Detailansicht des oberen Endes des Arms 3 shows a detailed view of the upper end of the arm
4 ist eine weitere Detailansicht des oberen Endes des Arms 4 is another detail view of the upper end of the arm
5 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Trainingsvorrichtung 5 is a front view of an embodiment of the exercise device
6 ist die Vorderansicht einer Ausführungsform der Trainingsvorrichtung, wobei der Arm nach unten gedreht ist 6 Figure 11 is a front view of an embodiment of the exercise device with the arm turned down
7 ist eine Detailansicht eines Ausschnitts auf den Verstellmechanismus 7 is a detail view of a section on the adjustment mechanism
8 ist eine Draufsicht auf den in der Trainingsvorrichtung eingebauten Verstellmechanismus mit angebrachten Armen 8th is a plan view of the built-in training device adjustment mechanism with attached arms
9 ist eine Detailansicht des Verstellmechanismus und dem Schneckengetriebe 9 is a detailed view of the adjustment mechanism and the worm gear
10 ist ein Steuerungs- und Regelkreis einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung 10 is a control and regulating circuit of an embodiment of the vorlie invention
11 zeigt das Ausführungsbeispiel A eines Hülsenkörpers mit einer Füh rungshülse 11 shows the embodiment A of a sleeve body with a Füh approximately sleeve
12 zeigt das Ausführungsbeispiel B eines Hülsenkörpers mit einer Füh rungshülse 12 shows the embodiment B of a sleeve body with a Füh approximately sleeve
13 zeigt das Ausführungsbeispiel C eines Hülsenkörpers mit einer Füh rungshülse 13 shows the embodiment C of a sleeve body with a Füh approximately sleeve
14a zeigt das Ausführungsbeispiel C im eingebauten Zustand 14a shows the embodiment C in the installed state
14b zeigt die Führungshülse 14b shows the guide sleeve
15 zeigt eine weitere Ansicht des Ausführungsbeispiels C im eingebauten Zustand 15 shows a further view of the embodiment C in the installed state
16 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Seilvektorerfassung mittels opti schem Sensor 16 shows an embodiment of a cable vector detection by means of opti cal sensor
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen Detailed description of embodiments
In 1 ist eine schematische Übersicht des Aufbaus der Trainingsvorrichtung gezeigt. Dabei ist ein Ende des Seils 1 mit einem Handhabungsgerät 18 verbunden. Am Handhabungsgerät 18 wird die Kraft des Benutzers der Trainingsvorrichtung in das Seil eingeleitet. In 1 ist schematisch der Benutzerkraftvektor (FB) eingezeichnet, welcher die Benutzerkraft und deren Richtung schematisch darstellt. Für das Handhabungsgerät 18 sind verschiedenste Arten von Griffen einsetzbar bzw. ist es auch möglich weitere Übungsgeräte am Seilende anzuschließen. In 1 a schematic overview of the structure of the exercise device is shown. This is an end of the rope 1 with a handling device 18 connected. On the handling device 18 The force of the user of the training device is introduced into the rope. In 1 is schematically drawn the user force vector (FB), which shows the user power and its direction schematically. For the handling device 18 are various types of handles used or it is also possible to connect more exercise equipment at the end of the rope.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, der vorliegenden Erfindung, werden an der in 1 gezeigten Verbindungsstelle des Handhabungsgeräts 18 mit dem Seil 1, das Seilende einer zweiten erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung angeschlossen. Durch diese Möglichkeit der Ausgestaltung bzw. Kombination der Trainingsvorrichtungen ist es möglich den in 1 gezeigten Benutzerkraftvektor direkt umzukehren, so dass der Benutzer der Trainingsvorrichtung in einer Übung sowohl Zug als auch Druckkräfte auf die verbundenen Seile aufbringen kann. Je nachdem ob eine Zugkraft oder Druckkraft, ausgehend von der Belastung des Benutzers vorliegt, wird das Seil der ersten oder der zweiten Trainingsvorrichtung auf Zug belastet. In a particularly advantageous embodiment, of the present invention, at the in 1 shown connection point of the handling device 18 with the rope 1 , the rope end of a second training device according to the invention connected. This possibility of embodiment or combination of training devices, it is possible in 1 directly reversing the user force vector shown so that the user of the training device can apply both tensile and compressive forces to the connected ropes in one exercise. Depending on whether a tensile force or compressive force, based on the burden of the user, the rope of the first or the second training device is charged to train.
Im Seilaustrittsbereich 4 welche im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Oberseite des Arms 3 liegt, tritt das Seil aus der Führung im Arm aus und wird über eine schwenkbare Rolle 9 und durch eine schwenkbare Hülse 10 zu dem Bereich des Benutzers der Trainingsvorrichtung geführt. In diesem sogenannten Trainingsbereich befindet sich der Benutzer während der Übung. Die schwenkbare Hülse 10 ist um eine Schwenkachse der Hülse, der Schwenkachse 17, drehbar bzw. schwenkbar gelagert. Durch eine vorgesehene Sensorvorrichtung kann der Schwenkwinkel der schwenkbaren Hülse 10 erfasst werden und für die weitere Verarbeitung an einer Steuereinheit weitergeleitet werden. Anstatt einer schwenkbaren Hülse wäre es zudem möglich andere Arten der Austrittsrichtungserfassung vorzusehen. In the rope exit area 4 which in the embodiment shown at the top of the arm 3 is located, the rope exits the guide in the arm and is about a pivoting role 9 and by a pivotable sleeve 10 led to the area of the user of the training device. In this so-called training area, the user is during the exercise. The swiveling sleeve 10 is about a pivot axis of the sleeve, the pivot axis 17 , rotatably or pivotally mounted. By an intended sensor device, the pivot angle of the pivotable sleeve 10 be captured and forwarded to a control unit for further processing. Instead of a pivotable sleeve, it would also be possible to provide other types of exit direction detection.
Die schwenkbare Rolle 9 ist um zumindest eine Schwenkachse 16, der schwenkbaren Rolle 9, schwenkbar bzw. drehbar. Zusätzlich ist es auch möglich die schwenkbare Rolle 9 drehbar entlang z.B. einer Längsachse des Arms zu lagern und gleichzeitig schwenkbar bezüglich einer Schwenkachse, wobei beide Winkel (Drehwinkel und Schwenkwinkel) gemessen werden können. Der Schwenkwinkel wird zudem über eine Sensorvorrichtung erfasst und kann der Steuereinheit zur Steuerung des Aktuators weitergeleitet werden. Die Richtungserfassung 8 setzt sich in der in 1 gezeigten Ausführungsform aus der schwenkbaren Hülse 10 und der schwenkbaren Rolle 9 zusammen bzw. aus den vorgesehenen jeweiligen Sensorvorrichtungen zur Erfassung der jeweiligen Schwenkwinkel (bzw. Drehwinkel) und letztlich zur Erfassung des Austrittswinkels bzw. der Austrittsrichtung des Seils 1. The swiveling roller 9 is at least one pivot axis 16 , the pivotable roller 9 , swiveling or rotatable. In addition, it is also possible the pivoting roller 9 rotatably supported along, for example, a longitudinal axis of the arm and at the same time pivotable with respect to a pivot axis, both angles (angle of rotation and tilt angle) can be measured. The swivel angle is also detected by a sensor device and can be forwarded to the control unit for controlling the actuator. The direction detection 8th sits down in the 1 shown embodiment of the pivotable sleeve 10 and the pivoting roller 9 together or from the provided respective sensor devices for detecting the respective pivot angle (or Rotation angle) and ultimately for detecting the exit angle or the exit direction of the rope 1 ,
Der in 1 dargestellte Arm 3 ist um eine erste Drehachse 6 und eine zweite Drehachse 7 beweglich angeordnet. In einem Endbereich des Arms 3 befindet sich ein Griff 15, an dem ein Schalter 19 angebracht werden kann. Über diesen Schalter 19 und dem Griff 15 ist es möglich, einerseits den Verstellmechanismus 5 anzusteuern und durch Einwirkung auf den Griff 15 die Position des Arms 3 um die erste Drehachse 6 und/oder die zweite Drehachse 7 zu verstellen. Das Seil 1 wird im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Arm 3 hindurchgeführt, wodurch dieses Seil geschützt vor äußeren Umständen vorgesehen ist. Zudem wird durch eine Durchführung des Seils durch den Arm vermieden, dass sich Personen durch Einklemmung zwischen dem Seil und der Seilführung verletzen. An einem der Seilaustrittsposition abgewandten Seite des Arms 3 kann sich ein Ausgleichsgewicht 14 befinden, welches dazu dient, einen ausbalancierten Arm bereitzustellen. Ein ausbalancierter Arm 3 hat den Vorteil, dass dieser ohne großen Kraftaufwand in die gewünschte Position vom Benutzer bewegt werden kann. Eine besonders kostengünstige und effiziente Ausgestaltung des Arms bietet die Verwendung von vierkantigen Rohprofilen oder Rohren. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Arm 3 ausfahrbar ausgestaltet, sodass die Länge des Arms 3 veränderbar ist. Der Arm 3 kann somit je nach Einsatz statisch als auch dynamisch während einer Trainingsübung bzw. während dem Betrieb der Trainingsvorrichtung in seiner Länge verändert werden. Die Längenveränderbarkeit wird beispielsweise über ineinander verschieblich angeordnete Profile erreicht, wobei die Längenänderung über einen vorgesehenen Motor, z.B. einen Linearmotor erreicht werden kann. The in 1 illustrated arm 3 is about a first axis of rotation 6 and a second axis of rotation 7 movably arranged. In one end of the arm 3 there is a handle 15 where a switch 19 can be attached. About this switch 19 and the handle 15 It is possible, on the one hand, the adjusting mechanism 5 to steer and by acting on the handle 15 the position of the arm 3 around the first axis of rotation 6 and / or the second axis of rotation 7 to adjust. The rope 1 will be in 1 illustrated embodiment by the arm 3 passed through, whereby this rope is provided protected from external circumstances. In addition, it is avoided by a passage of the rope through the arm that injure persons by entrapment between the rope and the cable guide. At a side facing away from the rope exit position of the arm 3 can get a balance weight 14 which serves to provide a balanced arm. A balanced arm 3 has the advantage that it can be moved to the desired position by the user without much effort. A particularly inexpensive and efficient design of the arm provides the use of four-edged raw profiles or pipes. In an advantageous embodiment, the arm 3 extendable, so the length of the arm 3 is changeable. The arm 3 Depending on the application, it can thus be changed in its length both statically and dynamically during a training exercise or during operation of the training device. The length variability is achieved, for example, via profiles which are arranged displaceably in one another, wherein the change in length can be achieved via a provided motor, for example a linear motor.
Der Arm 3 ist über eine Welle mit dem Verstellmechanismus 5 verbunden. Der Verstellmechanismus 5 hat unter anderem die Aufgabe den Arm 3 im Raum passend zur jeweiligen Übung des Benutzers zu positionieren. Der Verstellmechanismus 5 verfügt dabei über einen ersten Verstellantrieb 11 und einen zweiten Verstellantrieb 12, über welche die erste Drehachse 6 und die zweite Drehachse 7 des Arms 3 angesteuert werden. Der gesamte Verstellmechanismus 5 ist auf dem Grundkörper 19 angebracht. Dieser Grundkörper 19 ist in 1 lediglich als einfaches Gestell dargestellt, wobei an dessen Unterseite der Aktuator 2 angebracht ist. Der Aktuator 2 steht mit einer Seilwinde 13 in Winkelverbindung, über welche das Seil 1 auf- und abgewickelt werden kann. Das Seil 1 wird somit über die Seilwinde 13 durch den Verstellmechanismus 5 hindurch in den Arm 3 geführt und im Seilaustrittsbereich 4 wird das Seil über die Richtungserfassung 8 in den Trainingsbereich zu dem Benutzer geführt, welcher die Trainingskraft auf das Seil 1 aufbringen kann, wobei dies insbesondere über das Handhabungsgerät 18 stattfinden kann, oder auch durch direkten Kontakt zum Seilende durch den Benutzer. The arm 3 is about a shaft with the adjustment mechanism 5 connected. The adjustment mechanism 5 has, among other things, the task of the arm 3 to be positioned in the room according to the user's exercise. The adjustment mechanism 5 has a first adjustment drive 11 and a second adjustment drive 12 over which the first axis of rotation 6 and the second axis of rotation 7 of the arm 3 be controlled. The entire adjustment mechanism 5 is on the body 19 appropriate. This basic body 19 is in 1 merely shown as a simple frame, wherein on the underside of the actuator 2 is appropriate. The actuator 2 stands with a winch 13 in angled connection, over which the rope 1 can be wound up and unwound. The rope 1 is thus about the winch 13 through the adjustment mechanism 5 through the arm 3 guided and in the rope exit area 4 The rope is about the direction detection 8th led into the training area to the user, which the training force on the rope 1 can apply, this particular on the handling device 18 take place, or by direct contact with the end of the rope by the user.
Durch die Erfassungsmittel zur Ermittlung der räumlichen Position des Seils 1 bzw. des damit in Verbindung stehenden Handhabungsgerät 18, basierend auf der Seilaustrittsrichtung aus der Seilführung des Arms 3, welcher über die schwenkbare Hülse 10 und die schwenkbare Rolle 9 ermittelt werden kann, ist es möglich die Austrittsrichtung des Seils 1 aus dem Arm zu bestimmen. Zudem wird über das Erfassungsmittel eine ausgegebene Seillänge ermittelt, welche z.B. über die Seilwinde 13 und einen daran befestigten Sensor ermittelt werden kann. Zudem kann über einen Sensor an der schwenkbaren Rolle 9, welcher die Umdrehungen der Rolle, welche sich schlupffrei mit dem Seil 1 bewegt, die ausgerollte Seillänge ermittelt werden. Die räumliche Position des Arms 3 kann über Sensoren, welche z.B. den Drehwinkel an der Drehachse des Arms messen, (insbesondere der zweiten Drehachse 7 und der ersten Drehachse 6 des Arms) ermittelt werden. Zur Ermittlung des Drehwinkel, sowohl an der ersten und zweiten Drehachse des Arms als auch des Schwenkwinkels der Hülse und der Rolle ist es möglich über optoelektronische Sensoren oder Magnetfeldsensoren den jeweiligen Winkel zu ermitteln. Dabei können sowohl Absolutwertgeber als auch Inkrementalgeber vorgesehen werden, in Abhängigkeit von dem zu messenden Winkel. Zudem können über die jeweiligen Sensoren an der schwenkbaren Hülse 10 und der schwenkbaren Rolle 9 bzw. an der Schwenkachse 16 der Rolle nicht nur die Winkel sondern auch die Winkelgeschwindigkeiten gemessen werden, dadurch ist es möglich die Bewegung am Handhabungsgerät 18 noch genauer zu bestimmen. By the detection means for determining the spatial position of the rope 1 or the associated handling device 18 , based on the cable exit direction from the cable guide of the arm 3 , which over the pivotable sleeve 10 and the swivel roll 9 can be determined, it is possible the exit direction of the rope 1 to determine from the arm. In addition, an output rope length is determined via the detection means, which eg via the winch 13 and a sensor attached thereto can be detected. In addition, via a sensor on the pivoting roller 9 which revolves the roller, which is slip-free with the rope 1 moved, the rolled-up rope length are determined. The spatial position of the arm 3 can via sensors, for example, measure the angle of rotation on the axis of rotation of the arm, (in particular the second axis of rotation 7 and the first axis of rotation 6 of the arm). To determine the angle of rotation, both at the first and second axis of rotation of the arm and the pivot angle of the sleeve and the roller, it is possible to determine the respective angle via opto-electronic sensors or magnetic field sensors. In this case, both absolute encoder and incremental encoder can be provided, depending on the angle to be measured. In addition, via the respective sensors on the pivotable sleeve 10 and the pivoting roller 9 or on the pivot axis 16 The role of not only the angle but also the angular velocities are measured, thus it is possible the movement on the handling device 18 to determine even more precisely.
Die Seilkraft kann über einen Sensor im Aktuator 2 gemessen werden bzw. über Kraftsensoren, welche mit dem Seil in Verbindung stehen. Zudem ist es in einer weiteren Ausführungsform möglich über einen Radialkraftsensor die Seilkraft direkt an der schwenkbaren Rolle 9 zu ermitteln. Weiterhin ist es möglich in einer Ausführungsform die Seilkraft über einen Seilspannungssensor zu messen. The cable force can be via a sensor in the actuator 2 be measured or via force sensors, which are in communication with the rope. In addition, it is possible in a further embodiment via a radial force sensor, the cable force directly to the pivoting roller 9 to investigate. Furthermore, it is possible in one embodiment to measure the cable force via a cable tension sensor.
All diese Vorrichtungen zur Ermittlung der Winkel bzw. der Winkelgeschwindigkeiten, zählen zu den Erfassungsmitteln über welche die räumliche Position des Seils bzw. des Handhabungsgeräts 18 bestimmt werden kann. Über eine Steuereinheit, welche in 1 nicht dargestellt ist, wird der Aktuator 2 angesteuert, welcher basierend auf dem Vergleich der ermittelten Werte wie räumliche Position und/oder Seilkraft und/oder deren Ableitungen (bzw. auch des Kraftvektors am Handhabungsgerät oder Seilende) mit vorbestimmten Werten steuert. Für die Ausgestaltung der Trainingsübungen mit der Trainingsvorrichtung bieten sich anhand dieser genauen Ermittlungen des Benutzerkraftvektors im Raum vielfältige Möglichkeiten zur Trainingsoptimierung an. Abhängig von der räumlichen Position des Handhabungsgeräts 18 bzw. der räumlichen Lage des Benutzerkraftvektors, der Größe des Benutzerkraftvektors und/oder der Richtung des Benutzerkraftvektors bzw. deren Änderungen lassen sich somit die über den Aktuator 2 erzeugten Seilkräfte steuern. All of these devices for determining the angles or the angular velocities belong to the detection means via which the spatial position of the rope or of the handling device 18 can be determined. About a control unit, which in 1 not shown, is the actuator 2 which controls based on the comparison of the determined values such as spatial position and / or cable force and / or their derivatives (or the force vector on the handling device or cable end) with predetermined values. For the design of the training exercises with the training device are based on this accurate Investigations of the user force vector in the room various possibilities for training optimization. Depending on the spatial position of the handling device 18 or the spatial position of the user force vector, the size of the user force vector and / or the direction of the user force vector or their changes can thus be over the actuator 2 control generated rope forces.
Zudem ist in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, dass zusätzlich zu der Kraft, welcher der Aktuator 2 auf das Seil 1 aufbringt, auch die Lage des Arms 3 über den Verstellmechanismus 5 dynamisch angepasst wird (während der Trainingsübung), in Abhängigkeit von den genannten ermittelten Werten. Somit wird die dreidimensionale Position im Raum des Handhabungsgeräts 18 ermittelt und der Aktuator als auch die Armposition können individuell und sogar dynamisch während dem Training angepasst werden, wodurch neue Trainingsansätze realisiert werden können. In addition, in another embodiment of the present invention, it is possible that in addition to the force which the actuator 2 on the rope 1 applies, also the position of the arm 3 over the adjustment mechanism 5 is dynamically adjusted (during the training exercise), depending on the stated values. Thus, the three-dimensional position in the space of the manipulator 18 determined and the actuator as well as the arm position can be adjusted individually and even dynamically during the training, whereby new training approaches can be realized.
Werden zwei Trainingsgeräte benutzt, welche über die Seile miteinander in Verbindung stehen, kann das Übungsspektrum noch maßgeblich erweitert werden. Insbesondere können mehrere Trainingsvektoren in unterschiedlichen Raumkoordinaten erzeugt werden, wodurch auch unterschiedliche Zugvektoren auf den Kraftangriffspunkt des Benutzers erzeugt werden können. Dies kann z.B. dazu genutzt werden, den Kraftvektorverlauf während der Übung gezielt zu beeinflussen um mehr Trainingsreize auf die zu trainierenden Muskeln zu erwirken. Die Seilaustrittspositionen von zwei Trainingsvorrichtungen können sich in unterschiedlicher Weise im Raum befinden, wodurch bei einer Trainingsübung gewisse Störgrößen für den Bewegungsablauf des Benutzers erzeugt werden, welche auch nicht parallel zur Haupttrainingsrichtung sein können und welche der Benutzer austarieren muss. If two training devices are used, which are connected with each other via the ropes, the range of exercises can be considerably extended. In particular, a plurality of training vectors can be generated in different spatial coordinates, whereby different train vectors can be generated on the force application point of the user. This can e.g. be used to selectively influence the force vector course during the exercise to obtain more training stimuli on the muscles to be trained. The rope exit positions of two training devices can be located in different ways in space, which during a training exercise certain disturbances to the movement of the user are generated, which also can not be parallel to the main training direction and which the user must balance.
Die Rückmeldung für den Benutzer, ob die gerade durchgeführte Bewegung im optimalen Bereich liegt oder nicht, kann einerseits direkt über die Ansteuerung des Aktuators 2 erfolgen oder zusätzlich auch über Projektionen und/oder ein Display, eine Videobrille bzw. akustische Signale oder auch visuelle Signale, so dass der Benutzer stets in Kenntnis ist, ob er mit seiner durchgeführten Übung im, für ihn, optimalen Bereich ist. Dadurch können Fehlbelastungen des Benutzers vermieden werden bzw. reduziert werden und ein einfaches Feedback wird gewährleistet. The feedback for the user, whether the currently performed movement is in the optimal range or not, on the one hand directly via the control of the actuator 2 take place or in addition via projections and / or a display, a video glasses or acoustic signals or visual signals, so that the user is always aware of whether he is with his exercise in, for him, optimal range. As a result, user stress can be avoided or reduced and simple feedback is ensured.
In 2 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Trainingsvorrichtung gezeigt. Auf dem Grundkörper 19 ist dabei der Verstellmechanismus 5 angebracht. Der Verstellmechanismus 5 wird dabei über einen ersten Verstellantrieb 11 und einen zweiten Verstellantrieb 12 bewegt. Direkt an den Verstellmechanismus 5 ist über die L-förmige Armaufnahme 3005 der Arm angebracht. Das Seil wird dabei durch den Verstellmechanismus 5 hindurchgeführt und über die Armaufnahme 3005 und die Seilführungsrolle des Arms, – Seilführungsrolle 3003, in die Führung des Arms eingeführt. Durch diese zentrale Führung des Seils 1 ist es möglich die Drehbewegungen des Arms durchzuführen, ohne große Verluste zu erzeugen. Zudem ermöglicht die Durchführung des Seils 1, in zentraler Position, eine Bewegung des Arms um die eigenen Achsen. In 2 is shown a side view of a training device according to the invention. On the main body 19 is the adjustment mechanism 5 appropriate. The adjustment mechanism 5 is doing about a first adjustment 11 and a second adjustment drive 12 emotional. Directly to the adjustment mechanism 5 is over the L-shaped arm support 3005 the arm attached. The rope is thereby by the adjustment mechanism 5 passed through and over the arm support 3005 and the cable guide roller of the arm, - cable guide roller 3003 , introduced to the leadership of the arm. Through this central guidance of the rope 1 It is possible to perform the rotary movements of the arm without generating large losses. In addition, the implementation of the rope allows 1 , in a central position, a movement of the arm around its own axes.
Der Arm 3 im 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist aus einem ersten Armabschnitt 3001 und einem zweiten Armabschnitt 3002 aufgebaut. An einem Ende des zweiten Armabschnitts 3002 befindet sich die Schwenklagerung der schwenkbaren Rolle 9. Die Drehachse der Schwenklagerung 9001 ist dabei entlang der Symmetrieachse des zweiten Armabschnitts 3002 vorgesehen. Das Seil 1 wird durch die schwenkbare Hülse 10 geführt. Zusätzlich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform, der vorliegenden Erfindung, ist es auch möglich, dass der erste Armabschnitt 1 über zwei zweite Armabschnitte verfügt und insbesondere über ein zweites Seil und einem zweiten Aktuator die Möglichkeit geschaffen wird, dass zwei Übungspersonen gleichzeitig an einer Trainingsvorrichtung ihre Übungen durchführen. The arm 3 in the 2 embodiment shown is of a first arm portion 3001 and a second arm portion 3002 built up. At one end of the second arm section 3002 is the pivot bearing of the pivoting roller 9 , The axis of rotation of the pivot bearing 9001 is along the symmetry axis of the second arm section 3002 intended. The rope 1 is through the swivel sleeve 10 guided. In addition to the in 2 illustrated embodiment, the present invention, it is also possible that the first arm portion 1 has two second arm portions and in particular a second cable and a second actuator, the possibility is created that two people perform exercises simultaneously on a training device.
In 3 ist eine Detailansicht der Richtungserfassung 8 am zweiten Armabschnitt 3002 dargestellt. Die Schwenklagerung 9001, der schwenkbaren Rolle 9, besteht dabei aus einer Drehscheibe 9002, welche über eine Lagerung mit dem Gegenstück 9003 beweglich in Verbindung steht. Die Drehscheibe 9002 ist somit drehbar um eine Drehachse, welche entlang der Symmetrieachse des zweiten Armabschnitts 3002 verläuft, angeordnet. Bevorzugt läuft das Seil 1 direkt entlang dieser Drehachse, so dass sich bei Drehung der Drehscheibe 9002 das Seil 1 innerhalb des zweiten Armabschnitts 3002 nur um die eigene Achse dreht. Die Drehscheibe 9002 ist mit einer Basis 9004 verbunden. Die Basis 9004 kann dabei auf die Drehscheibe 9002 geschweißt werden. Außerdem ist es möglich die Basis 9004 über Schrauben lösbar mit der Drehscheibe 9002 zu verbinden, um ein schnelles Auswechseln der Basis 9004 zu ermöglichen. In 3 is a detail view of the direction detection 8th on the second arm section 3002 shown. The pivot bearing 9001 , the pivotable roller 9 , consists of a turntable 9002 which have a bearing with the counterpart 9003 movably communicating. The turntable 9002 is thus rotatable about an axis of rotation, which along the axis of symmetry of the second arm portion 3002 runs, arranged. Preferably, the rope is running 1 directly along this axis of rotation, so that upon rotation of the turntable 9002 the rope 1 within the second arm section 3002 only turning around its own axis. The turntable 9002 is with a base 9004 connected. The base 9004 can do it on the turntable 9002 be welded. Besides, it is possible the base 9004 via screws detachable with the turntable 9002 to connect to a quick replacement of the base 9004 to enable.
Die Basis 9004 ist zudem geeignet weitere Sensoren aufzunehmen, wie z.B. Beschleunigungssensoren oder Drehwinkelsensoren. In der in 3 dargestellten Ausführungsformen werden die Drehwinkel der Hülse 10 und der schwenkbaren Rolle 9 über den Sensor 10006 und dem Sensor 3013 erfasst. Zusätzlich kann ein Sensor vorgesehen sein, welcher den Drehwinkel der schwenkbaren Rolle bezüglich der Basis 9004 erfasst um z.B. auf die ausgerollte Seillänge zurückzuschließen. Die schwenkbare Hülse 10 umfasst neben dem Sensor 10006 eine Hülsenlagerung, auf welche die Hülse drehbar mit der Basis 9004 befestigt ist und einen ersten Hülsenrahmen 10003 und einen zweiten Hülsenrahmen 10004, welche gemeinsam den Hülsenkörper 10005 fixieren, durch welchen das Seil 1 durch eine Seilöffnung 10002 geführt wird. The base 9004 is also suitable to accommodate other sensors, such as acceleration sensors or rotation angle sensors. In the in 3 illustrated embodiments, the rotation angle of the sleeve 10 and the pivoting roller 9 over the sensor 10006 and the sensor 3013 detected. In addition, a sensor may be provided which determines the angle of rotation of the pivotable roller with respect to the base 9004 recorded, for example, to close on the rolled-up rope length. The swiveling sleeve 10 includes next to the sensor 10006 a sleeve bearing, on which the sleeve rotatable with the base 9004 is attached and a first sleeve frame 10003 and a second sleeve frame 10004 , which together the sleeve body 10005 fix, through which the rope 1 through a rope opening 10002 to be led.
In 4 ist nochmals die Ansicht, ähnlich des in 3 dargestellten Abschnitts des Endbereichs des zweiten Armabschnitts 3002, dargestellt, wobei jedoch die Seilaustrittsrichtung verändert wurde. Daher ist einerseits der Hülsenkörper 10005, welche die Seilöffnung 10002 umfasst, der angepassten Seilaustrittsrichtung angepasst und anderseits hat sich die Basis 9004 mit der Drehscheibe 9002, bezüglich des zweiten Armabschnitts 3002 der Seilaustrittsrichtung, nachgedreht. Die schwenkbare Rolle 9 ist mit einer Seilführung 9005 ausgestaltet, in welcher das Seil geführt ist. Diese Seilführung 9005 ist so ausgestaltet, dass das Seil nicht über die Seitenwände der schwenkbaren Rolle 9 hinausragt und somit ein Herausspringen des Seils 1 aus der schwenkbaren Rolle 9 wirksam verhindert wird. In 4 is again the view, similar to the one in 3 shown portion of the end portion of the second arm portion 3002 , but with the cable exit direction changed. Therefore, on the one hand, the sleeve body 10005 which the rope opening 10002 includes, adapted to the adjusted cable exit direction and on the other hand has the base 9004 with the turntable 9002 , with respect to the second arm portion 3002 the rope exit direction, turned back. The swiveling roller 9 is with a rope guide 9005 designed, in which the rope is guided. This rope guide 9005 is designed so that the rope does not over the side walls of the pivoting roller 9 protrudes and thus jumping out of the rope 1 from the swivel roll 9 effectively prevented.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung, der vorliegenden Erfindung, weist die schwenkbare Rolle 9 zusätzlich zur Seilführung 9005 eine erste Mantelfläche 9a und eine zweite Mantelfläche 9b auf, welche die Seilführung 9005 begrenzen und einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der Durchmesser des Umlenkungsradius des Seils 1 um die Drehachse der schwenkbaren Rolle 9, so dass das Seil stets sicher in der Seilführung 9005 geführt ist. Besonders vorteilhaft ist zusätzlich noch eine Ausführungsform bei der die erste Mantelfläche 9a und zweite Mantelfläche 9b derart ausgestaltet sind, dass der Durchmesser der schwenkbaren Rolle 9 in Richtung der Seilführung 9005 welche mittig in der schwenkbaren Rolle 9 vorgesehen ist, abnimmt, so dass, sollte das Seil durch ruckartige Bewegung von der Seilführung 9005 abheben, die erste und zweite Mantelfläche 9a, 9b, das Seil wieder in die Seilführung 9005 hineinführen. Der Durchmesser der Mantelfläche nimmt somit in dieser Ausführungsform, in Richtung der Seilführung 9005, stetig ab. Daraus resultiert eine V-förmige Ausgestaltung der beiden Mantelflächen, welche sich in Richtung Seilführung 9005 treffen. In an advantageous embodiment of the present invention, the pivotable roller 9 in addition to the rope guide 9005 a first lateral surface 9a and a second lateral surface 9b on which the rope guide 9005 limit and have a diameter which is greater than the diameter of the deflection radius of the rope 1 around the axis of rotation of the pivoting roller 9 , so that the rope is always safe in the rope guide 9005 is guided. In addition, an embodiment in which the first lateral surface is particularly advantageous 9a and second lateral surface 9b are configured such that the diameter of the pivotable roller 9 in the direction of the rope guide 9005 which is centered in the pivoting roller 9 is provided, decreasing, so that, should the rope by jerky movement of the rope guide 9005 take off, the first and second lateral surface 9a . 9b Put the rope back in the rope guide 9005 usher. The diameter of the lateral surface thus increases in this embodiment, in the direction of the cable guide 9005 , steadily. This results in a V-shaped configuration of the two lateral surfaces, which in the direction of cable guide 9005 to meet.
Das Seil 1 wird durch die Seilöffnung 10002 durch den Hülsenkörper 10005 hindurchgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, dass diese Seilöffnung 10002 eine besondere Beschichtung aufweist, welche es erlaubt die Seilreibung zu minimieren. Dadurch wird der Trainingswiderstand des Seils weniger verfälscht. Zudem werden die Kanten der Seilöffnung 10002 derart abgerundet, dass die Seilreibung minimiert wird. The rope 1 gets through the rope opening 10002 through the sleeve body 10005 passed. It is advantageous that this rope opening 10002 has a special coating, which allows to minimize the rope friction. As a result, the training resistance of the rope is less distorted. In addition, the edges of the rope opening 10002 so rounded that the rope friction is minimized.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung (Ausführung A) wird der Hülsenkörper 10005 zur Erhöhung der Messgenauigkeit modifiziert. In 11 ist der modifizierte Hülsenkörper 10005 dargestellt. Die Seilöffnung 10002 ist dabei in einer Führungshülse A5 vorgesehen. Diese Führungshülse A5 ist entlang einer Führung beweglich ausgestaltet, wobei die Führung im Hülsenkörper 10005 befestigt ist. Zur Zentrierung der Führungshülse A5 ist eine Zentrierfeder vorgesehen, über welche die Zentrierung der Führungshülse A5 in einfacher Weise bewirkt werden kann. Die Lagerung der Führung erfolgt dabei über ein Führungslager A3, welches vorteilhaft beispielsweise als Linearkugellager ausgebildet ist. Die Führungshülse A5 ist somit entlang einer vorbestimmten Achse beweglich. Die Bewegung der Führungshülse A5 wird über einen damit in Wirkverbindung stehenden Führungsstößel A4 weitergeleitet. Der Führungsstößel A4 ist an einem Ende mit einem Dipolmagnet A2 verbunden, welcher zur Reduktion von Umwelteinflüssen in einer eigenen Messkammer vorgesehen ist. Über einen Sensor A1 und insbesondere einen magnetoresistiven Sensor wird die Lage des Dipolmagneten A2 ermittelt. Dadurch wird ermöglicht, dass über einen Magneten in einer getrennten Messkammer, die Position und die Geschwindigkeit der Führungshülse A5 und des Führungsstößels A4 mit hoher Genauigkeit ermittelt wird. Durch diesen modifizierten Hülsenkörper ist es zudem möglich die Bewegung des Seils noch genauer zu erfassen und vor allem auch genaue Messwerte im dynamischen Betrieb der Trainingsvorrichtung zu ermitteln. Anstatt des magnetoresistiven Sensors sind jedoch auch andere Sensoren zur Positionserfassung möglich, wie zum Beispiel optische, widerstandsabhängige oder induktive/kapazitive Sensoren. Insbesondere kann durch die beschriebene Ausgestaltung auch die Position und die Bewegung des Seils quer bzw. orthogonal zur Seilabwicklungsebene erfasst werden. Die Seilabwicklungsebene ist dabei die Ebene in der die Rolle 9 liegt und in der das Seil 1 von der Rolle 9 abgewickelt wird. In an advantageous embodiment (embodiment A) of the sleeve body 10005 modified to increase the accuracy of measurement. In 11 is the modified sleeve body 10005 shown. The rope opening 10002 is provided in a guide sleeve A5. This guide sleeve A5 is designed to be movable along a guide, wherein the guide in the sleeve body 10005 is attached. For centering the guide sleeve A5, a centering spring is provided, via which the centering of the guide sleeve A5 can be effected in a simple manner. The bearing of the guide takes place via a guide bearing A3, which is advantageously designed for example as a linear ball bearing. The guide sleeve A5 is thus movable along a predetermined axis. The movement of the guide sleeve A5 is forwarded via a guide ram A4 which is in operative connection therewith. The guide tappet A4 is connected at one end to a dipole magnet A2, which is provided for the reduction of environmental influences in a separate measuring chamber. The position of the dipole magnet A2 is determined via a sensor A1 and in particular a magnetoresistive sensor. This makes it possible to determine the position and the speed of the guide sleeve A5 and the guide tappet A4 with high accuracy via a magnet in a separate measuring chamber. By means of this modified sleeve body, it is also possible to detect the movement of the rope even more accurately and, above all, to determine accurate measured values in the dynamic operation of the training device. Instead of the magnetoresistive sensor, however, other sensors for position detection are possible, such as optical, resistance-dependent or inductive / capacitive sensors. In particular, the position and the movement of the rope can be detected transversely or orthogonally to the cable handling level by the described embodiment. The rope handling plane is the plane in which the roll 9 lies and in the rope 1 from the role 9 is handled.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung (Ausführung B) ist die Führungshülse B5 an einem Führungsstößel B4 vorgesehen, wie in 12 dargestellt. Über eine rechte Zentrierfeder B7 und eine linke Zentrierfeder B6 wird die Führungshülse B5 auf einfache Weise zentriert. Der Führungsstößel B4 ist dabei über ein erstes und zweites Lager B3 und B8, im Hülsenkörper 10005 gelagert. Die Führungshülse B5 weist zudem einen Dipolmagneten B2 zur Positionserfassung auf. Der Dipolmagnet B2 ist dabei in vorteilhafter Weise in der Führungshülse B5 integriert, sodass der benötigte Einbauraum reduziert wird und demnach der Hülsenkörper 10005 besonders kompakt ist. Über einen magnetoresistiven Sensor B1 wird über eine Polwinkelerfassung die Position der Führungshülse mit beispielsweise dem integrierten Magneten bestimmt. In a further advantageous embodiment (embodiment B), the guide sleeve B5 is provided on a guide tappet B4, as in 12 shown. Via a right centering spring B7 and a left centering spring B6, the guide sleeve B5 is centered in a simple manner. The guide plunger B4 is via a first and second bearings B3 and B8, in the sleeve body 10005 stored. The guide sleeve B5 also has a dipole magnet B2 for position detection. The dipole magnet B2 is integrated in an advantageous manner in the guide sleeve B5, so that the required installation space is reduced and therefore the sleeve body 10005 is particularly compact. Via a magnetoresistive sensor B1, the position of the guide sleeve with, for example, the integrated magnet is determined via a pole angle detection.
In einer weiteren Ausführungsform (Ausführung C), gemäß 13, ist die Führungshülse C5 über zwei Führungsstangen C3 und C4 gelagert. Die Führungshülse weist dabei Öffnungen auf durch welche diese Führungsstangen C3 und C4 durchgeführt werden. Die Führungshülse C5 kann sich somit entlang der beiden Führungsstangen bewegen. Analog zur Ausführungsform B ist dabei ein Dipolmagnet C2 in der Führungshülse C5 integriert und über einen magnetoresistiven Sensor C1 wird die Lage der Führungshülse C5 ermittelt. In den 14a, 14b und 15 ist eine Führungshülse C5 gemäß der Ausführungsform C im Einbauzustand dargestellt. Der Hülsenkörper 10005 ist dabei auf dem ersten Hülsenrahmen 10003 und dem zweiten Hülsenrahmen 10004 aufgebracht. Das Seil 1 wird über die Rolle 9 abgewickelt und durch die Führungshülse C5 geführt. Eine Drehbewegung des Hülsenrahmens 10005 um die Drehachse der Rolle 9 wird dabei über den Sensor 10006 erfasst und eine Bewegung quer (bzw. orthogonal) zur Abwicklungsrichtung des Seils 1 wird über die Bewegung der Führungshülse C5 und insbesondere über den Sensor C6 erfasst. Zur Zentrierung der Führungshülse C5 können auch Federn vorgesehen sein welche bevorzugt beiderseitig auf der ersten und/oder auf der zweiten Führungsstange vorgesehen sind. In a further embodiment (embodiment C), according to 13 , the guide sleeve C5 is supported by two guide rods C3 and C4. The Guide sleeve has openings through which these guide rods C3 and C4 are performed. The guide sleeve C5 can thus move along the two guide rods. Analogous to embodiment B, a dipole magnet C2 is integrated in the guide sleeve C5 and the position of the guide sleeve C5 is determined via a magnetoresistive sensor C1. In the 14a . 14b and 15 is a guide sleeve C5 according to the embodiment C shown in the installed state. The sleeve body 10005 is on the first sleeve frame 10003 and the second sleeve frame 10004 applied. The rope 1 will about the role 9 unwound and passed through the guide sleeve C5. A rotational movement of the sleeve frame 10005 around the axis of rotation of the roll 9 is doing over the sensor 10006 detected and a movement transversely (or orthogonally) to the direction of unwinding of the rope 1 is detected via the movement of the guide sleeve C5 and in particular via the sensor C6. For centering the guide sleeve C5 and springs can be provided which are preferably provided on both sides on the first and / or on the second guide rod.
In der 16 ist eine weitere Ausgestaltung der Seilvektorbestimmung dargestellt. Dabei wird bei dieser Ausführungsform der Seilaustrittsvektor über einen optischen Sensor S1 erfasst. Insbesondere durch Einsatz eines 3D- Kamera -Chips, wie zum Beispiel einen 3D CCD Messsensor, ist es möglich in einfacher Weise die Seilaustrittsrichtung des Seils 1 zu bestimmen. Dabei wird der optische Messsensor direkt am Arm 3, insbesondere am zweiten Armabschnitt 3002, über eine Sensoraufnahme befestigt, wie es in 16 dargestellt ist. Der Sensor ist derart installiert, dass die Seilaustrittsposition des Seils 1 aus der Rolle 9 im Erfassungsbereich S2 des optischen Sensors S1 liegt. In einer weiteren Ausgestaltung wird die Sensoraufnahme direkt an der Basis 9004 oder der Drehscheibe 9002 befestigt, sodass sich der optische Sensor mit der Drehscheibe 9002 mit dreht. Dies erleichtert vor allem die Erfassung des Seilaustrittswinkels/-vektors Da sich das Seil 1 im Erfassungsbereich S2 des optischen Sensors S1 befindet, kann somit auf einfache Weise der Seilvektor ermittelt werden, da jeder Messpunkt des Sensors über die Raumkoordinaten x, y und z aufgreifbar ist. In the 16 a further embodiment of the cable vector determination is shown. In this embodiment, the cable outlet vector is detected via an optical sensor S1. In particular, by using a 3D camera chip, such as a 3D CCD measuring sensor, it is possible in a simple manner, the rope exit direction of the rope 1 to determine. The optical measuring sensor is directly on the arm 3 , in particular on the second arm portion 3002 , attached via a sensor mount, as is in 16 is shown. The sensor is installed such that the rope exit position of the rope 1 from the role 9 in the detection range S2 of the optical sensor S1. In a further embodiment, the sensor receptacle is directly at the base 9004 or the turntable 9002 attached, so that the optical sensor with the turntable 9002 with turns. This facilitates above all the detection of the cable outlet angle / vector Since the rope 1 is in the detection range S2 of the optical sensor S1, thus, the cable vector can be determined in a simple manner, since each measuring point of the sensor via the spatial coordinates x, y and z can be picked up.
In 5 ist eine weitere Ansicht auf die Trainingsvorrichtung dargestellt, wobei lediglich der erste Armabschnitt 3001 des Arms montiert ist. Auf dem Grundkörper 19 ist über eine horizontale Grundplatte 5A2, der Horizontalverstellmechanismus 5A angebracht. Dieser Horizontalverstellmechanismus 5A verfügt über ein Horizontalschneckenrad 5A1, welches die Drehung um die vertikale Achse ermöglicht. Der Horizontalverstellmechanismus 5A ist mit einem Vertikalverstellmechanismus 5B in Verbindung. Der Horizontalverstellmechanismus 5A verstellt die Position des Vertikalverstellmechanismus 5B und des Arms um die vertikale Achse und der Vertikalverstellmechanismus 5B wiederrum verstellt die Position des Arms um eine Achse in horizontaler Richtung. In 5 is a further view of the training device shown, wherein only the first arm portion 3001 of the arm is mounted. On the main body 19 is over a horizontal base plate 5A2 , the horizontal adjustment mechanism 5A appropriate. This Horizontalverstellmechanismus 5A has a horizontal worm wheel 5A1 which allows rotation about the vertical axis. The horizontal adjustment mechanism 5A is with a Vertikalverstellmechanismus 5B in connection. The horizontal adjustment mechanism 5A adjusts the position of the vertical adjustment mechanism 5B and the arm about the vertical axis and the vertical adjustment mechanism 5B in turn, the position of the arm about an axis in the horizontal direction is adjusted.
Der Vertikalverstellmechanismus 5B ist auf einer vertikalen Grundplatte 5B2 fixiert, wobei der Vertikalverstellmechanismus 5B zudem ein Vertikalschneckenrad 5B1 aufweist. Über die Verschraubung 3006 der Armaufnahme wird die Armaufnahme 3005, an welcher der Arm 3 fixiert ist, mit dem Vertikalschneckenrad in Verbindung gesetzt. Besonders vorteilhaft an dem in 5 gezeigten Verstellmechanismus 5 ist die zentrale Durchführung des Seils 1 durch die jeweiligen Drehachsen, so dass eine Rundumbewegung des Arms ermöglicht wird ohne das Seil 1 dabei unerwünscht zu blockieren. The vertical adjustment mechanism 5B is on a vertical base plate 5B2 fixed, wherein the Vertikalverstellmechanismus 5B also a vertical worm wheel 5B1 having. About the screw connection 3006 The arm intake becomes the arm support 3005 at which the arm 3 is fixed, with the vertical Schneckenrad put in connection. Particularly advantageous on the in 5 shown adjusting mechanism 5 is the central implementation of the rope 1 through the respective axes of rotation, so that an all-round movement of the arm is made possible without the rope 1 unwanted blocking.
In 6 ist die Ausführung gemäß 5 nochmals dargestellt, wobei der erste Armabschnitt 3001 um die horizontale Achse, welche durch den Vertikalverstellmechanismus 5B angesteuert wird, nach unten verstellt wurde. Zu sehen ist dabei, dass sich die Position des Seils 1 durch diese Drehbewegung nicht verändert hat. In 6 is the execution according to 5 shown again, wherein the first arm portion 3001 about the horizontal axis, which by the Vertikalverstellmechanismus 5B is controlled, was adjusted down. It can be seen that the position of the rope 1 has not changed by this rotation.
Durch die Seildurchführung 5B3, durch den Vertikalverstellmechanismus 5B, ist es somit möglich den Arm in sämtliche Raumrichtungen zu bewegen ohne das Seil zu blockieren. Through the rope passage 5B3 , by the Vertikalverstellmechanismus 5B , it is thus possible to move the arm in all spatial directions without blocking the rope.
In 7 ist eine Detailansicht des Verstellmechanismus 5 dargestellt. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der zentralen Durchführung des Seils 1. Das Seil 1 wird dabei, kommend von dem Grundkörper 19 und dem darin befindlichen Aktuator 2, durch das horizontale Schneckenrad 5A1 geführt und über die Umlenkrolle 5C durch das Vertikalschneckenrad 5B1, des Vertikalverstellmechanismus, 5B geführt. In weiterer Folge wird das Seil 1 über die Anbindungsrolle 3010 in die Führung des Arms bzw. des ersten Armabschnitts 3001 eingeführt. Das horizontale Schneckenrad 5A1 ist beweglich auf der horizontalen Grundplatte 5A2 gelagert. Die Drehung des horizontalen Schneckenrads 5A1 wird über die horizontale Schneckenwelle 5A3 bewirkt. Der besondere Vorteil des dargestellten Verstellmechanismus ist darin zu sehen, dass sie horizontale Schneckenwelle 5A3 über einen weiteren ersten Fixierantrieb 101 an das horizontale Schneckenrad 5A1 hinzu geklappt werden kann. Insbesondere wird es dadurch möglich einerseits das horizontale Schneckenrad für eine freie Bewegung freizugeben, so dass der erste Fixierantrieb 111 die horizontale Schneckenwelle 5A3 von dem horizontalen Schneckenrad 5A1 wegklappt, so dass diese nicht mehr miteinander in Berührung sind. Zudem wird ermöglicht über den ersten Fixierantrieb 101 die horizontale Schneckenwelle 5A3 in Bewegungskontakt mit dem horizontalen Schneckenrad 5A1 zu bringen, um dadurch durch die Drehung der horizontalen Schneckenwelle 5A3 eine Drehung des horizontalen Schneckenrads 5A1 zu bewirken und drittens ermöglicht der erste Fixierantrieb 101 ein Anpressen der Horizontalen Schneckenwelle 5A3 an das horizontale Schneckenrad 5A1 und damit eine Blockierung jeglicher Bewegung des horizontalen Schneckenrads 5A1. In 7 is a detailed view of the adjustment mechanism 5 shown. Particular attention is paid to the central implementation of the rope 1 , The rope 1 will be there, coming from the main body 19 and the actuator therein 2 , through the horizontal worm wheel 5A1 guided and over the pulley 5C through the vertical worm wheel 5B1 , the vertical adjustment mechanism, 5B guided. Subsequently, the rope becomes 1 about the connection role 3010 in the guide of the arm or the first arm portion 3001 introduced. The horizontal worm wheel 5A1 is movable on the horizontal base plate 5A2 stored. The rotation of the horizontal worm wheel 5A1 is via the horizontal worm shaft 5A3 causes. The particular advantage of the adjusting mechanism shown is the fact that they horizontal worm shaft 5A3 via another first fixing drive 101 to the horizontal worm wheel 5A1 can be worked out. In particular, this makes it possible on the one hand to release the horizontal worm wheel for a free movement, so that the first fixing drive 111 the horizontal worm shaft 5A3 from the horizontal worm wheel 5A1 fold away so that they are no longer in contact with each other. In addition, it is possible to use the first fixing drive 101 the horizontal worm shaft 5A3 in moving contact with the horizontal worm wheel 5A1 to bring through thereby the rotation of the horizontal worm shaft 5A3 a rotation of the horizontal worm wheel 5A1 to effect and thirdly allows the first fixing drive 101 a pressing of the horizontal worm shaft 5A3 to the horizontal worm wheel 5A1 and thus blocking any movement of the horizontal worm wheel 5A1 ,
Für die Bewegung des horizontalen Schneckenrads über die horizontale Schneckenwelle 5A3 ist ein erster Verstellantrieb 11 vorgesehen, welcher die horizontale Schneckenwelle dreht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des horizontalen Verstellmechanismus 5A ermöglicht somit eine flexible Ansteuerung der Position des Arms um diesen einerseits frei zu bewegen, um diesen zu fixieren bzw. um diesen automatisch in eine gewünschte Position zu bringen. For the movement of the horizontal worm wheel via the horizontal worm shaft 5A3 is a first adjustment drive 11 provided which rotates the horizontal worm shaft. The inventive design of the horizontal adjustment mechanism 5A allows flexible control of the position of the arm to this one hand to move freely to fix this or to bring this automatically in a desired position.
In funktional gleicher Weise wird der Vertikalverstellmechanismus 5B vorgesehen. Der Vertikalverstellmechanismus 5B weist demnach einen zweiten Verstellantrieb 12 auf, welcher die vertikale Schneckenwelle antreibt, welche wiederrum je nach Bedarf über den zweiten Fixierantrieb 121 mit der Vertikalschnecke 5B1 entweder berührungsfrei gesetzt wird oder in Bewegungskontakt gesetzt wird oder das Vertikalschneckenrad 5B1 durch festes Anpressen bewegungsblockierend fixiert. Dadurch ist es auch bei Ansteuerung des Vertikalverstellmechanismus möglich, den Arm in verschiedene Positionen automatisch zu bewegen, den Arm in verschiedenen Positionen zu fixieren bzw. den Arm freizugeben. Die zentrale Durchführung des Seils durch das Vertikalschneckenrad, des Horizontalverstellmechanismus 5A und das Vertikalverstellmechanismus 5B über die Umlenkrolle 5C, ermöglicht die bereits erwähnte flexible Rotation des gesamten Arms im Raum. Die Umlenkrolle 5C ist dabei ähnlich wie die schwenkbare Rolle 9 ausgestaltet so dass, die Umlenkrolle auch eine erste und zweite Mantelfläche aufweist, welche über das in der Umlenkrolle geführte Seil 1 hinausragen, um ein Rausspringen des Seils 1 bei ruckartigen Bewegungen aus der Umlenkrolle bzw. der Führung der Umlenkrolle zu vermeiden. In functionally the same way, the Vertikalverstellmechanismus 5B intended. The vertical adjustment mechanism 5B therefore has a second adjustment 12 on, which drives the vertical worm shaft, which in turn as needed via the second fixing drive 121 with the vertical screw 5B1 is set either non-contact or put in motion contact or the vertical worm wheel 5B1 fixed in a manner that locks movement by firm pressing. This makes it possible even when driving the Vertikalverstellmechanismus to automatically move the arm in different positions, to fix the arm in different positions or to release the arm. The central passage of the rope through the vertical worm wheel, the Horizontalverstellmechanismus 5A and the vertical adjustment mechanism 5B over the pulley 5C , allows the already mentioned flexible rotation of the entire arm in the room. The pulley 5C is similar to the swivel roll 9 designed so that the deflection roller also has a first and second lateral surface, which over the guided in the deflection roller rope 1 protrude to a jumping out of the rope 1 to avoid jerky movements from the pulley or the guide of the pulley.
Das Seil wird durch das Vertikalschneckenrad 5B1 zur Anbindungsrolle 3010 geführt, welche über das geführte Seil hinausragende Mantelfläche analog zur Umlenkrolle 5C und zur schwenkbaren Rolle 9 aufweist. Die Anbindungsrolle 3010 ist dabei über eine Lagerung 3011 derart fixiert, dass das Seil 1 mittig durch den Arm geführt werden kann. Das Seil 1 wird dabei durch den ersten Armabschnitt 3001 und den zweiten Armabschnitt 3002 bis hin zur oberen Führungsrolle 3009 geführt, welche über die Lagerung 3012 am zweiten Armabschnitt 3002 gelagert ist. An der Lagerung 3011 als auch an der Lagerung 3012 ist es möglich weitere Sensoren vorzusehen, um die Lage der Führungsrolle 3009 bzw. die Lage der Anbindungsrolle 3010 über eine Winkelmessung zu Erfassen. Zudem ist es möglich an den Lagerungen Kraftsensoren vorzusehen, um die über das Seil auf die Rolle aufgebrachte Kraft zu messen und für die Ansteuerung des Antriebs zu nutzen. Dadurch wird ermöglicht die Verluste der Seilführung durch den Arm über die verschiedenen Rollen genau zu bestimmen und diese in der Ansteuerung zu berücksichtigen, um noch genauere Ansteuerungswerte bereitstellen zu können. The rope is driven by the vertical worm wheel 5B1 to the connection role 3010 guided, which on the guided rope protruding lateral surface analogous to the deflection roller 5C and to the swivel roll 9 having. The connection role 3010 is about a storage 3011 fixed so that the rope 1 can be guided centrally through the arm. The rope 1 is doing through the first arm 3001 and the second arm portion 3002 up to the top leadership 3009 Guided, which about the storage 3012 on the second arm section 3002 is stored. At the storage 3011 as well as the storage 3012 It is possible to provide additional sensors to determine the position of the guide roller 3009 or the location of the connection role 3010 to detect via an angle measurement. In addition, it is possible to provide force sensors on the bearings in order to measure the force applied to the pulley via the cable and to use it to control the drive. This makes it possible to precisely determine the losses of the cable guide through the arm on the various roles and to take into account in the control to provide even more accurate control values can.
8 zeigt einen Teil des Horizontalverstellmechanismus 5A. Das horizontale Schneckenrad 5A1 steht dabei im Eingriff mit der horizontalen Schneckenwelle 5a3. Die horizontale Schneckenwelle 5A3 ist dabei beweglich ausgestaltet. Insbesondere ist über die kippbare Aufnahme 5A3 ein hinzu klappen und wegklappen der horizontalen Schneckenwelle 5A3 an das horizontale Schneckenrad 5A1 möglich. Die Drehung der horizontalen Schneckenwelle 5A3 wird über den ersten Verstellantrieb 11 bewirkt, welcher an der Anbringung 5A11 fixiert ist. Die Klappbewegung der horizontalen Schneckenwelle 5A3 wird über den ersten Fixierantrieb 111 und einem optional vorsehbaren Getriebe 5A10 vorgesehen. 8th shows a part of the Horizontalverstellmechanismus 5A , The horizontal worm wheel 5A1 stands in engagement with the horizontal worm shaft 5a3 , The horizontal worm shaft 5A3 is designed to be movable. In particular, is about the tiltable recording 5A3 one fold and fold away the horizontal worm shaft 5A3 to the horizontal worm wheel 5A1 possible. The rotation of the horizontal worm shaft 5A3 is about the first adjustment 11 causes which at the attachment 5A11 is fixed. The folding movement of the horizontal worm shaft 5A3 is about the first fixing drive 111 and an optional gearbox 5A10 intended.
Das horizontale Schneckenrad 5A1 weist im Zentrum eine Durchgangsöffnung 5A7 auf, durch welche das Seil 1 geführt wird. Das horizontale Schneckenrad 5A1 weist zudem erste Bohrungen 5A4 und zweite Bohrungen 5A5 auf. Über diese Bohrungen wird das horizontale Schneckenrad 5A1 mit der horizontalen Grundplatte 5A2 bzw. dem Verbindungsstück 5C5 in Verbindung gesetzt Durch die Anordnung des ersten Verstellantriebs 11 und des ersten Fixierantriebs 111 wird nicht nur eine flexible Ansteuerung des Arms 3 möglich, sondern diese Bauweise ist zudem kompakt und gewichtssparend. Durch den ersten Fixierantrieb 111 wird zudem eine Kraft auf die horizontale Schneckenwelle 5A3 aufgebracht, so dass bei Bedarf das horizontale Schneckenrad 5A1 durch das Verklemmen mit der horizontalen Schneckenwelle 5A3 bewegungsfrei fixiert wird und eine ideale Übungsdurchführung für den Benutzer gewährleistet wird, da Schwingungen durch die Fixierung blockiert werden können. The horizontal worm wheel 5A1 has a passage opening in the center 5A7 on, through which the rope 1 to be led. The horizontal worm wheel 5A1 also has first holes 5A4 and second holes 5A5 on. About these holes is the horizontal worm wheel 5A1 with the horizontal base plate 5A2 or the connector 5C5 connected by the arrangement of the first adjustment drive 11 and the first fixing drive 111 is not only a flexible control of the arm 3 possible, but this design is also compact and weight-saving. Through the first fixing drive 111 also becomes a force on the horizontal worm shaft 5A3 applied, so if necessary, the horizontal worm wheel 5A1 by jamming with the horizontal worm shaft 5A3 is immobilized motion-free and an ideal exercise performance for the user is guaranteed, since vibrations can be blocked by the fixation.
In 9 ist das horizontale Schneckenrad 5A1 und die horizontale Schneckenwelle 5A3 im eingebauten Zustand dargestellt. Zur Ermöglichung der Verkippung der Schneckenwelle 5a3 ist die vom ersten Verstellantrieb 11 abgewandte Seite der Welle, auf der die horizontale Schneckenwelle 5A3 gelagert ist, in einer Führungsöffnung 5A12 geführt. Diese Führungsöffnung kann z.B. als längliche Bohrung oder Nut ausgestaltet sein, um die Kippbewegung der horizontalen Schneckenwelle 5A3 zu ermöglichen. Die horizontale Schneckenwelle 5A3 ist in der kippbaren Aufnahme 5A13 gelagert, welche sich mit der horizontalen Schneckenwelle 5A3 mit klappen lässt. Der stabil ausgeführte Grundkörper 5A14 garantiert dabei, in jeglicher Kippstellung der horizontalen Schneckenwelle 5A3, eine stabile Positionierung bzw. Lagerung der horizontalen Schneckenwelle 5A3 auf der horizontalen Grundplatte 5A2. Im Zentrum des horizontalen Schneckenrads 5A1 befindet sich das Durchgangsloch 5C7 durch welches das Seil 1 geführt wird. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dabei das Seil nicht berührt, so dass die Verluste reduziert werden können. In 9 is the horizontal worm wheel 5A1 and the horizontal worm shaft 5A3 shown in the installed state. To enable the tilt of the worm shaft 5a3 is that of the first adjustment drive 11 opposite side of the shaft on which the horizontal worm shaft 5A3 is stored, in a guide opening 5A12 guided. This guide opening may be configured, for example, as an elongated bore or groove to the tilting movement of the horizontal worm shaft 5A3 to enable. The horizontal worm shaft 5A3 is in the tiltable receptacle 5A13 stored, which are with the horizontal worm shaft 5A3 to fold with. The sturdy basic body 5A14 guarantees, in any tilt position of the horizontal worm shaft 5A3 , a stable positioning or storage of the horizontal worm shaft 5A3 on the horizontal base plate 5A2 , In the center of the horizontal worm wheel 5A1 there is the through hole 5C7 through which the rope 1 to be led. According to an advantageous embodiment of the present invention, the rope is not touched, so that the losses can be reduced.
Das Verbindungsstück 5C5 ist über die Radbefestigung 5C2 mit dem horizontalen Schneckenrad 5A1 verbunden. Somit bewirkt eine Drehung des horizontalen Schneckenrads 5A1 auch eine Drehung des Verbindungsstücks 5C5, welches über die Verbindungsplatte 5B4 mit dem Vertikalverstellmechanismus 5B in Verbindung steht. Das Verbindungsstück 5C5 ist über ein Mittelstück 5C6 mit der Verbindungsplatte 5B4 verbunden, wobei das Mittelstück 5C6 gleichzeitig auch eine Rollenbefestigung 5C1 aufweist über welche die Umlenkrolle 5C gelagert wird. Das horizontale Schneckenrad 5A1 ist über das Lager 5C4 gelagert, welches vorteilhafterweise als Wälzlager ausgestaltet werden kann, um einen einfachen kostengünstigen Aufbau des Verstellmechanismus 5 zu ermöglichen. Das Lager 5C4 kann zudem über eine Befestigungsmutter 5C3, welche eine zentrale Öffnung umfasst, fixiert werden. The connector 5C5 is about the wheel attachment 5C2 with the horizontal worm wheel 5A1 connected. Thus, a rotation of the horizontal worm wheel causes 5A1 also a rotation of the connector 5C5 , which via the connection plate 5B4 with the vertical adjustment mechanism 5B communicates. The connector 5C5 is about a center piece 5C6 with the connection plate 5B4 connected, the middle piece 5C6 at the same time a roller attachment 5C1 has over which the pulley 5C is stored. The horizontal worm wheel 5A1 is about the camp 5C4 stored, which can be advantageously designed as a rolling bearing to a simple inexpensive construction of the adjustment 5 to enable. The warehouse 5C4 can also have a fastening nut 5C3 , which includes a central opening, to be fixed.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Die insbesondere für funktionales Muskeltraining geeignete Trainingsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels kann einen Arm 3 zur Führung eines Seils 1, einen Verstellmechanismus 5 zum Verstellen des Arms 3 und eine Steuereinheit zur Steuerung zumindest des Verstellmechanismus 5 aufweisen. In the following, another embodiment will be described. The particularly suitable for functional muscle training training device of this embodiment may be an arm 3 to guide a rope 1 , an adjustment mechanism 5 for adjusting the arm 3 and a control unit for controlling at least the adjusting mechanism 5 exhibit.
Dabei kann die Steuereinheit dieses Ausführungsbeispiels dazu eingerichtet sein, den Arm 3 durch den Verstellmechanismus 5 zu positionieren, die Bewegung des Arms 3 zu blockieren und/oder den Arm 3 frei zu geben, sodass der Arm 3 manuell in die gewünschte Position bewegt werden kann. Durch eine solche Ausgestaltung der Trainingsvorrichtung ist eine einfache und multifunktionale Verstellung des Arms der Trainingsvorrichtung möglich. Somit kann die gewünschte Seilaustrittsposition entweder automatisch durch den Verstellmechanismus angepasst werden, die Bewegung des Arms kann blockiert werden und/oder der Arm kann auch zur manuellen Positionierung freigegeben werden. Ein ausbalancierter Arm erleichtert dabei die manuelle Positionierung und ist besonders vorteilhaft. Der Verstellmechanismus 5 des Ausführungsbeispiels kann zumindest ein über eine Schnecke 5A3 antreibbares Zahnrad 5A1 umfassen, welches mit der Schnecke 5A3 eingreifbar, im Bereich der Schnecke 5A3 angeordnet sein kann. Über die Verstellung des Arms durch eine Schnecke und ein Schneckenrad oder Zahnrad bzw. durch ein Schneckengetriebe kann der Arm besonders genau positioniert werden. Zudem kann dadurch ein einfacher und kompakter Aufbau des Verstellmechanismus erreicht werden. In this case, the control unit of this embodiment may be adapted to the arm 3 through the adjustment mechanism 5 to position the movement of the arm 3 to block and / or the arm 3 free, so the arm 3 can be manually moved to the desired position. By such an embodiment of the training device a simple and multi-functional adjustment of the arm of the training device is possible. Thus, the desired cable exit position can either be adjusted automatically by the adjustment mechanism, the movement of the arm can be blocked and / or the arm can also be released for manual positioning. A balanced arm facilitates manual positioning and is particularly advantageous. The adjustment mechanism 5 of the embodiment, at least one via a screw 5A3 drivable gear 5A1 include, which with the snail 5A3 engageable, in the area of the snail 5A3 can be arranged. By adjusting the arm by a worm and a worm wheel or gear or by a worm gear, the arm can be positioned very accurately. In addition, this allows a simple and compact design of the adjustment mechanism can be achieved.
Der Arm 3 kann durch den Verstellmechanismus 5 über das Zahnrad 5A1 um eine erste Achse 6 und/oder über ein zweites Zahnrad 5B1 um eine zweite Achse 7 verstellbar sein, wobei jedes Zahnrad über eine eigene Schnecke angetrieben werden kann. Somit kann der Arm um zwei Achsen gedreht werden und der Verstellmechanismus bleibt gleichzeitig kompakt. Vorteilhafterweise kann dabei die Drehachse des jeweiligen Arms mit der Drehachse des jeweiligen Zahnrades zusammenfallen um eine einfache Drehbewegung zu ermöglichen. The arm 3 can through the adjustment mechanism 5 over the gear 5A1 around a first axis 6 and / or a second gear 5B1 around a second axis 7 be adjustable, each gear can be driven by its own screw. Thus, the arm can be rotated about two axes and the adjustment remains compact at the same time. Advantageously, while the axis of rotation of the respective arm coincide with the axis of rotation of the respective gear to allow a simple rotational movement.
Die Drehachse der Schnecke 5A3 kann verstellbar ausgestaltet sein und durch die Verstellung der Drehachse der Schnecke 5A3 kann der Eingriffsbereich der Schnecke 5A3 mit dem Zahnrad 5A1 eingestellt werden. Dadurch kann einerseits das gewünschte Spiel mit dem Zahnrad eingestellt werden und zudem kann durch entsprechende Verstellung der Drehachse der Schnecke das Zahnrad freigegeben oder blockiert werden, indem der Eingriffsbereich gleich Null gewählt wird oder negativ (hoher Anpressdruck führt zu elastischer Verformung und somit zu „negativem“ Eingriffsbereich) wird. The axis of rotation of the screw 5A3 can be configured adjustable and by adjusting the axis of rotation of the screw 5A3 can the engagement area of the screw 5A3 with the gear 5A1 be set. In this way, on the one hand, the desired clearance with the gear can be set and, in addition, the gear can be released or blocked by corresponding adjustment of the rotational axis of the worm by selecting the engagement range equal to zero or negative (high contact pressure leads to elastic deformation and thus to "negative" Engaging area).
Die Schnecke 5A3 kann zur Einstellung des Eingriffsbereichs mit dem Zahnrad 5A1 relativ zum Zahnrad 5A1 verschiebbar angeordnet sein, wobei die Schnecke 5A3 zur Blockierung der Drehung des Zahnrads 5A1 an das Zahnrad 5A1 gepresst wird und wobei zur Freigabe des Zahnrads 5A1 die Schnecke 5A3 vollständig aus dem Eingriffsbereich mit dem Zahnrad 5A1 verschoben werden kann. Dadurch wird ein kompakter und multifunktionaler Verstellmechanismus bereitgestellt, der zudem eine einfache und sichere Benutzung der Trainingsvorrichtung erlaubt. The snail 5A3 can be used to adjust the meshing area with the gear 5A1 relative to the gear 5A1 slidably disposed, the screw 5A3 for blocking the rotation of the gear 5A1 to the gear 5A1 is pressed and where to release the gear 5A1 the snail 5A3 completely out of engagement with the gear 5A1 can be moved. As a result, a compact and multi-functional adjustment mechanism is provided, which also allows easy and safe use of the training device.
Die Verschiebung der Schnecke 5A3 kann über einen Aktuator bewirkt werden. Dadurch ist eine ansteuerbare Positionierung der Schnecke und insbesondere der Drehachse der Schnecke gewährleistet, welche insbesondere durch die Steuereinheit individuell angepasst werden kann, je nach Trainingsübung, bzw. auch während dem Training. The displacement of the screw 5A3 can be effected via an actuator. This ensures a controllable positioning of the screw and in particular the axis of rotation of the screw, which can be adjusted individually, in particular by the control unit, depending on the training exercise, or even during training.
Die Schnecke 5A3 kann axial verschiebbar ausgestaltet sein und eine Duplex-Verzahnung aufweisen. Dadurch kann auf einfache Weise das Spiel im Eingriffsbereich der Schnecke eingestellt werden und gleichzeitig wird eine kompakte Bauweise gewährleistet. The snail 5A3 can be designed axially displaceable and have a duplex toothing. As a result, the clearance in the engagement region of the screw can be adjusted in a simple manner and at the same time a compact design is ensured.
Das Seil 1 kann durch eine Öffnung 5A7 im Zentrum des Zahnrads 5A1 geführt werden. Durch diese besonders vorteilhafte Führung des Seils, werden komplizierte Seilführungen vermieden welche zudem den Drehwinkel des Arm und Zahnrads beschränken, denn durch die Durchführung des Seils durch das Zentrum des Zahnrads entlang der Drehachse des Zahnrads liegt das Seil direkt in der Drehachse und bei einer Drehung muss sich das Seil nur um die eigene Achse drehen. Dadurch wird der mögliche Drehwinkel des Zahnrads, und in weiterer Folge des Arms, erhöht. The rope 1 can through an opening 5A7 in the center of the gear 5A1 be guided. By this particularly advantageous guidance of the rope, complicated cable guides are avoided which also limit the angle of rotation of the arm and gear, because by the passage of the rope through the center of the gear along the axis of rotation of the gear, the rope is directly in the axis of rotation and rotation the rope only turn around its own axis. This increases the possible angle of rotation of the gear, and subsequently of the arm.
Der Verstellmechanismus 5 kann ein zweites Zahnrad 5B1 und eine zweite Schnecke zur Verstellung des Arms um eine zweite Achse umfassen. Dadurch wird der Verstellbereich des Arms auf einfache Weise erhöht. The adjustment mechanism 5 can be a second gear 5B1 and a second worm for adjusting the arm about a second axis. As a result, the adjustment of the arm is increased in a simple manner.
Das Seil 1 kann durch eine Öffnung 5A7 im Zentrum des Zahnrads 5A1 geführt werden, über eine Rolle 5C umgelenkt werden und durch eine Öffnung im Zentrum des zweiten Zahnrads 5B1 geführt werden. Durch die doppelte Durchführung des Seils können die beschriebenen Effekte bezüglich der Erhöhung des möglichen Drehwinkels und der einfachen Führung des Seils um zwei Drehachsen erreicht werden. The rope 1 can through an opening 5A7 in the center of the gear 5A1 be guided over a role 5C be deflected and through an opening in the center of the second gear 5B1 be guided. The double implementation of the rope, the effects described in terms of increasing the possible angle of rotation and easy guidance of the rope can be achieved by two axes of rotation.
Die Öffnung im Zentrum des Zahnrads 5A1, 5B1 kann entlang der Drehachse des Zahnrads 5A1, 5B1 verlaufen. Dabei werden die oben genannten Vorteile erreicht. The opening in the center of the gear 5A1 . 5B1 can along the axis of rotation of the gear 5A1 . 5B1 run. The above advantages are achieved.
Die Drehachse der Schnecke 5A3 kann im Wesentlichen parallel verschiebbar angeordnet sein. Dadurch kann die Schnecke einfach und schnell in den Eingriffsbereich geklappt werden oder aus dem Eingriffsbereich geklappt werden da sich die Richtung der Drehachse im Wesentlichen nicht ändert. Das System wird dadurch besonders robust, und einfach herzustellen und zu lagern. The axis of rotation of the screw 5A3 can be arranged substantially parallel displaceable. As a result, the worm can be easily and quickly folded into the engagement area or folded out of the engagement area since the direction of the axis of rotation does not substantially change. This makes the system particularly robust and easy to manufacture and store.
Eine erste Drehachse des Arms 3 kann durch die Öffnung im Zentrum des Zahnrads 5A1 verlaufen und/oder eine zweite Drehachse des Arms 3 kann durch die Öffnung im Zentrum des zweiten Zahnrads 5B1 verlaufen. Dadurch kann eine multifunktionale und kompakte Verstelleinrichtung mit den bereits genannten Vorteilen erreicht werden. A first axis of rotation of the arm 3 can through the opening in the center of the gear 5A1 run and / or a second axis of rotation of the arm 3 can through the opening in the center of the second gear 5B1 run. This allows a multifunctional and compact adjustment can be achieved with the advantages already mentioned.
In 10 ist ein schematischer Steuerungs-, und Regelungsaufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Trainingsvorrichtung dargestellt. Die vorzugebende Eingangsgröße wird dabei über einen Regler in den elektrischen Antrieb weitergeleitet, welcher diese weiter an die Regelstrecke der Trainingsvorrichtung weitergibt, wobei hier diverse Störgrößen auf die Regelstrecke einwirken, um letztlich zur Seilbewegung zu führen. Gemessen werden dabei die Seilaustrittsrichtung, der Seilweg und die Gegenkraft. Basierend auf diesen Werten kann ein gewünschter Trainingskorridor vorgegeben werden, in welchem sich die Bewegung des Benutzers der Trainingsvorrichtung bewegen soll. Zudem kann der Trainingskorridor auch als Vektorfeld ausgestaltet sein, so dass jeder beliebige Punkt in einem Trainingsbereich abhängig von den gemessenen Eingangsgrößen, wie Position des Handhabungsgeräts 18 oder Bewegungsgeschwindigkeit der Übungsperson oder Kraftaufwand der Übungsperson oder ähnliches, gesteuert werden kann. In 10 Fig. 3 shows a schematic control and regulation structure of an embodiment of the present training device. The input variable to be input is forwarded via a controller in the electric drive, which further passes this to the control system of the training device, in which case various disturbances act on the controlled system to ultimately lead to rope movement. Measured are the cable exit direction, the cable path and the counterforce. Based on these values, a desired training corridor may be set in which the movement of the user of the training device should move. In addition, the training corridor can also be designed as a vector field, so that any point in a training area depends on the measured input variables, such as the position of the manipulator 18 or movement speed of the exercise person or effort of the exercise person or the like, can be controlled.
Die Erfindung enthält weiterhin folgende Aspekte:
Einen ersten Aspekt einer Trainingsvorrichtung, insbesondere für funktionales Muskeltraining, mit einem Arm 3 zur Führung eines Seils 1, einem Verstellmechanismus 5 zum Verstellen des Arms 3, einer Steuereinheit zur Steuerung zumindest des Verstellmechanismus 5 wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Arm 3 durch den Verstellmechanismus 5 zu positionieren, die Bewegung des Arms 3 zu blockieren und/oder den Arm 3 frei zu geben, sodass der Arm 3 manuell in die gewünschte Position bewegt werden kann. The invention further includes the following aspects:
A first aspect of a training device, especially for functional muscle training, with one arm 3 to guide a rope 1 , an adjustment mechanism 5 for adjusting the arm 3 a control unit for controlling at least the adjusting mechanism 5 wherein the control unit is adapted to the arm 3 through the adjustment mechanism 5 to position the movement of the arm 3 to block and / or the arm 3 free, so the arm 3 can be manually moved to the desired position.
Einen zweiten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach dem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus 5 zumindest ein über eine Schnecke 5A3 antreibbares Zahnrad 5A1 umfasst welches mit der Schnecke 5A3 eingreifbar angeordnet ist. A second aspect of a training device according to the first aspect, characterized in that the adjusting mechanism 5 at least one about a snail 5A3 drivable gear 5A1 includes which with the snail 5A3 is arranged engageable.
Einen dritten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach dem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass der Arm 3 durch den Verstellmechanismus 5 über das Zahnrad 5A1 um eine erste Achse 6 und/oder über ein zweites Zahnrad 5B1 um eine zweite Achse 7 verstellbar ist. A third aspect of a training device according to the first aspect, characterized in that the arm 3 through the adjustment mechanism 5 over the gear 5A1 around a first axis 6 and / or a second gear 5B1 around a second axis 7 is adjustable.
Einen vierten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte zwei oder drei, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Schnecke 5A3 verstellbar ausgestalltet ist und durch die Verstellung der Drehachse der Schnecke 5A3 der Eingriffsbereich der Schnecke 5A3 mit dem Zahnrad 5A1 eingestellt wird. A fourth aspect of a training device according to at least one of the aspects two or three, characterized in that the axis of rotation of the screw 5A3 is adjustably ausgestalltet and by adjusting the axis of rotation of the screw 5A3 the engagement area of the screw 5A3 with the gear 5A1 is set.
Einen fünften Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte zwei bis vier, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke 5A3 zur Einstellung des Eingriffsbereichs mit dem Zahnrad 5A1 relativ zum Zahnrad 5A1 verschiebbar angeordnet ist wobei die Schnecke 5A3 zur Blockierung der Drehung des Zahnrads 5A1 an das Zahnrad 5A1 gepresst wird und wobei zur Freigabe des Zahnrads 5A1 die Schnecke 5A3 vollständig aus dem Eingriffsbereich mit dem Zahnrad 5A1 verschoben wird. A fifth aspect of a training device according to at least one of the aspects two to four, characterized in that the screw 5A3 for adjusting the engagement area with the gear 5A1 relative to the gear 5A1 slidably disposed is the screw 5A3 for blocking the rotation of the gear 5A1 to the gear 5A1 is pressed and where to release the gear 5A1 the snail 5A3 completely out of engagement with the gear 5A1 is moved.
Einen sechsten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte zwei bis fünf, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Schnecke 5A3 über einen Aktuator bewirkt wird. A sixth aspect of a training device according to at least one of the aspects two to five, characterized in that the displacement of the screw 5A3 is effected via an actuator.
Einen siebten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach dem vierten Aspekt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke 5A3 axial verschiebbar ausgestaltet ist und eine Duplex-Verzahnung aufweist. A seventh aspect of a training device according to the fourth aspect, characterized in that the screw 5A3 is axially displaceable and has a duplex teeth.
Einen achten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte eins bis fünf, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil 1 durch eine Öffnung 5A7 im Zentrum des Zahnrads 5A1 geführt wird. An eighth aspect of a training device according to at least one of aspects one to five, characterized in that the rope 1 through an opening 5A7 in the center of the gear 5A1 to be led.
Einen neunten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte eins oder zwei, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus 5 ein zweites Zahnrad 5B1 und eine zweite Schnecke zur Verstellung des Arms um eine zweite Achse umfasst. A ninth aspect of a training device according to at least one of aspects one or two, characterized in that the adjusting mechanism 5 a second gear 5B1 and a second worm for adjusting the arm about a second axis.
Einen zehnten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte sieben oder acht, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil 1 durch eine Öffnung 5A7 im Zentrum des Zahnrads 5A1 geführt wird, beispielsweise über eine Rolle 5C umgelenkt wird und durch eine Öffnung im Zentrum des zweiten Zahnrads 5B1 geführt wird. A tenth aspect of a training device according to at least one of the aspects seven or eight, characterized in that the rope 1 through an opening 5A7 in the center of the gear 5A1 is guided, for example via a role 5C is deflected and through an opening in the center of the second gear 5B1 to be led.
Einen elften Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte zwei bis elf, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung im Zentrum des Zahnrads 5A1, 5B1 entlang der Drehachse des Zahnrads 5A1, 5B1 verläuft. An eleventh aspect of a training device according to at least one of the aspects two to eleven, characterized in that the opening in the center of the gear 5A1 . 5B1 along the axis of rotation of the gear 5A1 . 5B1 runs.
Einen zwölften Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach zumindest einem der Aspekte zwei bis elf, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Schnecke 5A3 parallel verschiebbar angeordnet ist. A twelfth aspect of a training device according to at least one of aspects two to eleven, characterized in that the axis of rotation of the screw 5A3 is arranged displaceable parallel.
Einen dreizehnten Aspekt einer Trainingsvorrichtung nach dem Aspekt zehn, dadurch gekennzeichnet, dass das eine erste Drehachse des Arms 3 durch die Öffnung im Zentrum des Zahnrads 5A1 verläuft und/oder eine zweite Drehachse des Arms 3 durch die Öffnung im Zentrum des zweiten Zahnrads 5B1 verläuft. A thirteenth aspect of a training device according to aspect ten, characterized in that the one first axis of rotation of the arm 3 through the opening in the center of the gear 5A1 runs and / or a second axis of rotation of the arm 3 through the opening in the center of the second gear 5B1 runs.
Vorliegende Merkmale, Komponenten, Aspekte und spezifische Details können ausgetauscht und/oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu erstellen, in Abhängigkeit des geforderten Verwendungszwecks. Sofern diese Ausgestaltungen für den Fachmann naheliegend sind, sollen diese mit der vorliegenden Beschreibung im Prinzip gezeigt sein. Present features, components, aspects, and specific details may be interchanged and / or combined to create other embodiments depending on the intended use. If these embodiments are obvious to the person skilled in the art, these should be shown in principle with the present description.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 3727689 A1 [0002] DE 3727689 A1 [0002]
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DE 19733595 C2 [0003] DE 19733595 C2 [0003]
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DE 102005051674 A1 [0004] DE 102005051674 A1 [0004]
