AT505722A1

AT505722A1 - Beinschub-trainingsmaschine

Info

Publication number: AT505722A1
Application number: AT0128807A
Authority: AT
Inventors: Helmut Ddr Kern; Dusan Dr Hamar; Otto Gazovic; Josef Dr Kovarik
Original assignee: Kovarik Josef
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-03-15

Description

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PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS

DIPL.-ING. WALTER HOLZER DIPL.-ING. DR. TECHN. ELISABETH SCHOBER

A-1010 WIEN, SCHOTTENRING 16, BÖRSEGEBÄUDE

Die Erfindung betrifft eine Beinschub-Trainingsmaschine zum Trainieren und Überwachen der Beinmuskulatur, mit einem Sitz und einem relativ dazu linear beweglichen Fußteil.

Mit Trainingsmaschinen dieser Art sollen mehrere Bein-beanspruchungs- und Beinbewegungsformen ausgeführt werden können, die im Training oder in der medizinischen Diagnose erforderlich sind. Solche Bewegungsformen sind:

Beidbeinig gleichzeitig in einer Richtung,

Beidbeinig alternierend (ein Bein vor und ein Bein rück aus einer Mittelstellung),

Unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten alternierend, isokinetisch geführt (Geschwindigkeit wird extern vorgegeben) , isokinetisch nicht geführt (Geschwindigkeit wird limitierend vorgegeben), auxotone Regulierung der Bewegungsgeschwindigkeit. Erforderliche Beanspruchungsformen sind: konzentrisch bewegt (widerstandsüberwindend), exzentrisch bewegt (widerstandsnachgebend) , isometrisch (bewegungsneutral).

Es sind Beintrainingsmaschinen bekannt, bei denen eine sitzende trainierende Person eine Kraft auf Stemmbretter ausübt, auf welche die Person ihre Füße auf setzt. Das Auf bringen der Belastungen und der Bewegungsdefinitionen, die der trainierenden Person entgegengesetzt werden, erfolgt durch Gewicht sbelastung, hydraulische oder pneumatische Widerstände, welche mittels Zylinder bzw. Wind- oder Wasserräder erfolgen und durch rotierende Elektromotoren, welche ihr Drehmoment über Getriebe und umlaufende Zugelemente bzw. Kurbeltriebe auf das Stemmbrett übertragen. Diese Geräte haben den Nachteil, daß nicht alle Beanspruchungs- und Bewegungsformen ausgeführt werden können, die im Training oder in der Diagnose erforderlich sind.

Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Beinschub-Trainingsmaschine der einleitend angegebenen Art zu schaffen, die Belastungen im Bewegungsablauf programmierbar verändern kann und die Gegenkraft der trainierenden Person registriert. Weiters soll dies für beide Beine getrennt oder wahlweise verschiedentlich gekoppelt erfolgen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Fußteil in zwei unabhängig voneinander bewegliche Schlitten mit Stemmbrettern geteilt ist und daß die Schlitten durch jeweils mindestens einen Linearmotor mit einem Tisch verbunden sind.

Vorzugsweise sind die Linearmotoren unabhängig voneinander elektronisch steuerbar. Die Linearmotoren sind in der Praxis elektronisch durch einen Computer steuerbar, wodurch die Bewegungs- und Belastungsformen programmierbar sind.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal weisen die Schlitten jeweils zwei gegeneinander in Bewegungsrichtung der Linearmo- «· ·« ·· · ·· ··♦· • ·· ·· · · · ·· • · · · · ···· · ··· • Μ · ··· ···· · · · ·" ··» "· · · · · ι ·· ·· ·· · ·· ··· toren gleitverschiebliche Teile auf, die mit jeweils einem Dehnungselement verbunden sind, welches mit mindestens einem Dehnmeßstreifen versehen ist.

Die Neigungswinkel zwischen Stemmbrettebene und Bewegungsrichtung der Linearmotoren ist in mehreren Stufen einstellbar. Der Neigungswinkel zwischen Sitzfläche und Rückenlehne des den Stemmbrettern gegenüberliegenden Sitzes ist ebenso in mehreren Stufen einstellbar. Damit kann die Beinschub-Trainingsmaschine auf den individuellen Körperbau des Trainierenden und auf die Trainingsart eingestellt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 die Seitenansicht der gesamten Beinschub-Trainings-maschine,

Fig. 2 die Draufsicht eines Schlittens,

Fig. 3 die Vorderansicht eines Schlittens,

Fig. 4 die Seitenansicht eines Stemmbrettes mit Schlitten in verschiedenen Winkelpositionen,

Fig. 5 die Seitenansicht des Sitz in maximal verstellter Position.

Die Beinschub-Trainingsmaschine wird gemäß Fig. 1 aus einer Bodenplatte 1, dem aus der Sitzfläche 2 und der Rückenlehne 3 bestehenden Sitz und den mit nicht gezeigten Linearmotoren verbundenen Einheiten aus Stemmbrettern 4, 5 und Schlitten 6, 7 gebildet. In Fig. 1 ist die Einheit aus Stemmbrett 4 und • · · f · ιλ -i • · · · ··♦ ···· · ·· ···

Schlitten 6 für das rechte Bein bzw. den rechten Fuß vorgesehen und ist zur Sitzfläche am nächsten positioniert. Die in Fig. 1 dahinterliegende Einheit aus Stemmbrett 5 und Schlitten 7 ist für das linke Bein bzw. den linken Fuß vorgesehen. Die Basen der Linearmotoren sind in einen aus Stahl konstruierten Tisch 10 eingesetzt, so daß sich die Schlitten 6 während des Trainings etwa in Höhe der Sitzfläche 2 linear von dieser weg oder zu dieser hin bewegen lassen. Die Linearmotoren bewegen sich kugelgelagert auf jeweils einem Stahlstangenpaar 8. Dadurch ist das Luftpolster zwischen der Magnetbahn und den Linearmotoren in gewünschter Genauigkeit gewährleistet. Die aktuelle Position eines Schlittens 6 entlang der Achse des Linearmotors wird mittels einer am Schlitten befestigten Hall-Sonde elektronisch festgestellt. Diese Positionsbestimmung ist für den Startvorgang des Motors wichtig, da ohne genaue Bestimmung der Ausgangslage der mit den Schlitten gekoppelten Motoren ein genauer Bewegungsbeginn nicht möglich ist. Der Bewegungsbereich der Linearmotoren beträgt typischerweise 1200 mm. Der Tisch 9 und die Sitzfläche 2 sind fest mit der Bodenplatte 1 verbunden.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht eines Schlittens 6 ohne Stemmbrett. Im Training wird er entlang der Fluchtlinie A bewegt. Die obere Grundplatte 10 ist gemäß Fig. 3 über ein Dehnungselement 11 gleitverschieblich mit der unteren Grundplatte 12 verbunden. Eine trainierende Person bringt eine Kraft gegen die Motorkraft des Linearmotors auf ein Stemmbrett 4 auf und

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• — ·!> -• t ·· ·· ···· • · · • · ··♦ • · · • · · ·· ··· verursacht Dehnungen und Stauchungen am Dehnungselement 11. Diese werden mittels Dehnmeßstreifen des Dehnungselementes 11 elektronisch registriert. Auf der oberen Grundplatte 10 des Schlittens 6 befinden sich Aufnahmestücke 13, durch welche die Stemmbretter gelenkig mit den Schlitten verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Beinschub-Trainingsmaschine ist durch die computergesteuerte Motorisierung und Dehnungsmessung fähig, einen Widerstand zu generieren und die auf die Stemmbretter aufgebrachte Kraft geteilt für beide unteren Extremitäten zu registrieren. Beide Funktionseinheiten können entweder verbunden parallel, verbunden gegenläufig oder völlig unabhängig arbeiten. Die Beinschub-Trainingsmaschine kann jegliche Beanspruchungsform statischer, dynamischer und rhythmischer Art ermöglichen, wodurch ein gleichzeitiges koordinatives und kräftigendes Training der unteren Extremitäten generiert werden kann.

Beim isokinetischen Betrieb bewegen sich die Schlitten 6 mit einer konstanten, vor der Übung eingestellten Geschwindigkeit aus der Start- in die Zielposition (konzentrische Phase) und zurück (exzentrische Phase). Konstante Bewegungsgeschwindigkeit wird mit einem computergesteuerten Linearmotor gewährleistet. Das Steuerungssystem empfängt Informationen über die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung und überprüft, ob die aktuellen Werte mit den eingestellten Werten übereinstimmen. Falls es zur Abweichung kommt (Dezeleration als Folge der Brems-, oder Akzeleration als Folge der Antriebswirkung V σ

·· · ·· • · · · · • · · · · · • ··· ···· ♦ # · · · ·· · ·· ·# ·· der äußeren Kräfte, ausgelost durch Muskelkontraktion des Trainierenden) , erhöht das System die Brems- bzw. die Antriebskraft des Motoren, so daß die Geschwindigkeit konstant bleibt.

Beim isotonischen Betrieb hält das System einen vordefinierten Widerstand in einer vordefinierten Position der Schlitten. Solange die von dem Trainierenden ausgeübte Kraft die definierte Widerstandskraft nicht übersteigt, bleibt der Schlitten in unveränderter Position. Auf dem Computermonitor werden aktuelle Werte der Dehnmeßstreifen registrierten Kraft abgebildet. Wenn die ausgeübte Kraft den konstanten Kraftwiderstand übersteigt, kommt es zu einer Beschleunigung in der Richtung der wirkenden Kraft. Die Beschleunigung ist proportional zu der Masse des gesamten Schlittens. Ab dem Moment des Bewegungsanfanges werden auf dem Bildschirm außer der ausgeübten Kraft auch Werte der aktuellen Geschwindigkeit sowie der Position der Schlitten abgebildet.

Beim isometrischen Betrieb wird in einer gewünschten Position der Schlitten die maximale Bremskraft des Systems eingestellt (typischerweise 1870 N pro Bein) . Da die Systemkraft größer als die ausgeübte Kraft des Trainierenden ist, bleiben die Schlitten in Ruhe. Das System registriert die aktuellen Werte der Kraft und bildet diese zusammen mit den Positionen der beiden Schlitten auf dem Bildschirm ab.

Fig. 4 zeigt einen Schlitten 6 mit Stemmbrett 4 in vier möglichen Winkelpositionen, die durch das Einrasten eines ·· ·· • · t · • · · · ·· · • · • · · ··· ··» • · ·· · w -: • t ·· ·· ··*· • · · • · ··« ♦ · · • · · ·· ···

Stützgestänges 14 in jeweils eine Kerbe eines mit einem Stufenraster versehenen Stützbleches 15 eingestellt werden. Führung und Arretierung des Stützgestänges 14 erfolgt durch einen daran angebrachten Hebel 16. Der Winkel zwischen Sitzfläche 2 und Rückenlehne 3 kann gemäß Fig. 5 ebenso stufenweise verändert werden, indem Stützbleche 17 der Sitzfläche 2 ein Stufenraster aufweisen, in dessen Kerben ein mit der Rückenlehne 3 verbundene Stützgestänge 18 eingespannt werden kann.

Claims

·· ···· Λ Patentansprüche: 1. Beinschub-Trainingsmaschine zum Trainieren und Überwachen der Beinmuskulatur, mit einem Sitz und einem relativ dazu linear beweglichen Fußteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil in zwei unabhängig voneinander bewegliche Schlitten (6, 7) mit Stemmbrettern (4, 5) geteilt ist und daß die Schlitten durch jeweils mindestens einen Linearmotor mit einem Tisch (9) verbunden sind.
2. Beinschub-Trainingsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearmotoren unabhängig voneinander elektronisch steuerbar sind.
3. Beinschub-Trainingsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (6, 7) jeweils zwei gegeneinander in Bewegungsrichtung der Linearmotoren gleitverschiebliche Teile aufweisen, die mit jeweils einem Dehnungselement (11) verbunden sind, welches mit mindestens einem Dehnmeßstreifen versehen ist.
4. Beinschub-Trainingsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen und die Bewegungen der Schlitten elektronisch koppelbar sind.
5. Beinschub-Trainingsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schlitten (6, 7) jeweils mindestens eine Hall-Sonde befestigt ist, die mit der Basis des jeweiligen Linearmotors zusammenwirkt. V V

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6. Beinschub-Trainingsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stemmbretter (4, 5) und die Schlitten (6, 7) miteinander gelenkig verbunden sind, wobei eines der angelenkten Teile mit mindestens einem Stütz-blech (15) mit Stufenraster fest verbunden ist, in dessen Kerben ein Stützgestänge (14) stabilisierend einrastbar ist.
7. Beinschub-Trainingsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (2) und die Rückenlehne (3) miteinander gelenkig verbunden sind, wobei eines der angelenkten Teile mit mindestens einem Stützblech (17) mit Stufenraster fest verbunden ist, in dessen Kerben ein Stützgestänge (18) stabilisierend rastbar ist.