CN105854235A - 一种基于气动原理的多功能健身装置 - Google Patents

Abstract

一种基于气动原理的多功能健身装置采用常规气动组件模拟常见健身装置抬举重物或者推拉阻尼器件的工作原理。该装置以可调定差减压阀为核心的支路在工作时能够在气缸活塞两侧形成与力量、速度无关的稳定压差，模拟抬举重物的运动特性；以可调节流阀为核心的支路能够在气缸活塞两侧形成仅与活塞移动速度正相关的压差，模拟推拉阻尼器件的运动特性；以常闭电磁开关阀为核心的无负载支路实现单方向无负载；以单片机为核心的电控系统控制电磁阀的工位可实现6种运动模式的切换。所述多功能健身装置具有丰富的健身模式和宽泛的特性调节范围，并且无噪音、安全性好、成本低、结构简单等特点非常适合家用。

Description

一种基于气动原理的多功能健身装置

技术领域

本发明涉及健身器材领域，具体为一种基于气动原理的多功能健身装置。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高和体力劳动的减少，人们越来越重视自身体质的锻炼，运动健身已经成为人们生活中的重要部分。随着健身活动的大众化，跑步等常规运动难以满足所有人的健身需求，有条件的人们往往通过社区广场或健身会所的器械达到专项锻炼的目的。然而，公共健身设施往往因需要考虑大众化需求而专业性和针对性较弱，使用健身会所的设备的花销较大且不太方便。因此，有很多人为找到适合自己的或自己喜欢的健身方法和装置而犯难。

发明专利CN104436523A公开了“一种多边扩展健身架及相应的综合健身组合架”，解决了现有建设设施功能单一、安装分散、安全性和私密性差的缺点，然而该类健身设备结构复杂、体型庞大，需要专门的场地安装，不适合便携或家用；发明专利CN105457228A公开了“一种健身装置”，提出了一种锻炼自身柔韧性的健身床，携带方便、可加用，但是该健身装置功能单一。综上所述，当前健身装置往往因功能单一或者体积庞大而不适合家用，再者往往因利用重力或弹簧储能而具有安全隐患。因此，本发明基于气动原理，通过各种阀门、气缸、管路等气动组件的组合，提出了一种便携式、安全性好、适合家用的多功能健身装置。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服当前健身装置结构复杂、功能单一、安全性差等缺点，本发明提出了一种基于气动原理的多功能健身设备，采用双作用气缸、换向阀、电磁开关阀、可调定差减压阀、可调节流阀和管路附件模拟抬举重物和推拉阻尼器件的运动效果，具有便于携带、适合家用、噪声低、安全性好等特点。

本发明解决问题所采用的技术方案是：包括由气动系统和电控系统组成的一种基于气动原理的多功能健身装置，其特点是：利用可调定差减压阀的工作原理在气缸活塞两侧产生不随力量、速度变化的稳定压差，在通手柄移动活塞杆时具有抬举重物的效果，并且通过调节减压值可获得增减重物质量的效果；利用可调节流阀的工作原理在气缸活塞两侧形成与速度正相关的压差，在通过手柄移动活塞杆时具有推拉阻尼器件的效果，并且可以通过调节节流口开度获得改变阻尼系数的效果；使用一个电磁开关阀与双作用气缸并联单独成一支路，通过连通本支路可临时关闭装置的负载模拟功能，进而实现单方向锻炼模式；使用单片机最小系统通过继电器组控制电磁开关阀的开启和闭合实现不同健身模式的切换。

所述一种基于气动原理的多功能健身装置的气动系统由双作用气缸、电磁开关阀、可调定差减压阀、可调节流阀、电磁换向阀、充气单向阀、压力表、管路附件组成，气动组件之间通过启动软管和快插接头连连接，可快速拆装和组合；系统共有3条支路分别负责模拟抬举重物功能、推拉阻尼器件功能和无负载，3条支路共用双作用气缸、充气单向阀、压力表，同一时刻只有其中1路与双作用气缸接通；模拟抬举重物的气动支路以可调定差减压阀为核心，因为减压阀具有方向性，与其并联的电磁换向阀可确保气缸活塞双向运动时减压阀均能正常工作，通过电磁开关阀控制该路是否与双作用气缸连通；模拟推拉阻尼器件的气动支路以可调节流阀为核心，节流阀的节流效果不受流向影响，因此该支路仅额外配置电磁开关阀用于控制该支路是否与双作用气缸连通；无负载的支路仅有电磁开关阀，接通该路系统无负载，移动气缸活塞不需耗力，根据接近开关反馈信号在气缸活塞某方向运动时开启该支路，可实现单方向锻炼模式；本装置使用空气作为工质，增大系统压力可以弱化气体可压缩形的影响，采用常规轮胎气嘴作为充气单向阀，可直接使用家用打气筒为系统增压。

所述一种基于气动原理的多功能健身装置的电控系统由单片机系统板、继电器组、模式选择器、接近开关、锂电池、电源开关组成，打开电源开关锂电池为系统供电，单片机系统板通过继电器组控制电磁开关阀和电磁换向阀的开合，实现健身模式的切换；模式选择器通过3个I/O进行编码对6中健身模式进行编码，实现模式选择功能，1模拟重物只推、2模拟重物只拉、3模拟重物推拉、4模拟阻尼只推、5模拟阻尼只拉、6模拟阻尼推拉、0和7空模式；某一侧接近开关被触发表明气缸活塞即将往另一侧运动，控制系统可据此判断活塞的运动方向，进而通过继电器组控制电磁开关阀和电磁换向阀的开断。

本发明的有益效果是：

1.本发明提出了一种基于气动原理的多功能健身装置，具有健身模式方多样化且不同模式切换简便的特点，通过双作用气缸、接近开关、电磁换向阀、电磁开关阀、可调节流阀、可调定差减压阀等气动组件的有机组合实现对于抬举重物、推拉阻尼这2种常见健身原理的模拟，每种原理的健身模式又有仅锻炼拉力、仅锻炼推力、同时锻炼推拉力3种小模式可以选择，通过单片机最小系统板控制继电器组改变电磁阀的工位，可以方便实现上述6中健身模式的切换；

2.本发明提出了一种基于气动原理的多功能健身装置，具有噪声低、适合家用、安全性好、便携等特点，使用气动原理以空气作为工作介质模拟抬举重物、推拉阻尼，因不使用任何配重部件和传动部件而结构简单而便携，因运动部件少儿噪声低且安全性好，可基本避免挤伤、砸伤等人身伤害；

3.本发明提出了一种基于气动原理的多功能健身装置，具有广泛的适应性，通过调节可调定差减压阀的减压值可改变移动双作用气缸活塞杆所需的力量，通过调节可调节流阀的开度可以改变以一定速度移动双作用气缸活塞杆所需的力量，通过调节系统工作压力，可以改变气缸活塞的运动特性对施力的响应特性，配合6种健身模式本发明可适应不同人群的健身需求。

附图说明

图1：所述多功能健身装置的气动原理图；

图2：所述电系统工作原理图；

图中：1.可调节流阀 2.充气单向阀 3.第一电磁开关阀 4.双作用气缸 5.第二电磁开关阀 6.气缸活塞 7.电控系统 8.电磁换向阀 9.压力表 10.第三电磁开关阀11.活塞杆 12可调定差减压阀 13.第一接近开关 14.第二接近开关 15.锂电池16.电源开关 17.继电器组 18.电源模块 19.单片机系统板 20.模式选择器

具体实施方式

本实施例是一种基于气动原理的多功能健身装置。

参阅图1～图2，一种基于气动原理的多功能健身装置由可调节流阀1、充气单向阀2、第一电磁开关阀3、双作用气缸4、第二电磁开关阀5、气缸活塞6、电控系统7、电磁换向阀8、压力表9、第三电磁开关阀10、活塞杆11、可调定差减压阀12组成，其中可调节流阀1与第一电磁开关阀3串联构成模拟推拉阻尼器件的气动支路，可调定差减压阀12、电磁换向阀8、第三电磁开关阀10串联构成模拟抬举重物的气动支路，第二电磁开关阀5形成无负载支路，3条气动支路共用双作用气缸4、充气单向阀2、压力表9等气动组件，不同气动组件之间使用DN8mm的启动软管和快插接头连接；通过调节可调节流阀1和可调定差减压阀12通过充气单向阀调节系统压力可改变气缸活塞6对推拉力的而响应特性，进而适应不同人群的使用需求。

参阅图2，一种基于气动原理的多功能健身装置的电控系统7由第一接近开关13、第二接近开关14、锂电池15、电源开关16、继电器组17、电源模块18、单片机系统板19、模式选择器20组成，其中锂电池15通过电源线为继电器组17和电源模块18供电并通过电源开关16控制电路的通断，锂电池15提供DC12V的电流可直接驱动电磁开关阀3、5、10和电磁换向阀8工作，需先通过电源模块18将电压转成5V为单片机系统板19供电。模式选择器通过3根杜邦线分别于单片机系统板19的3个I/O口相连，根据3口的电平高低组合实现模式选择。第一接近开关13和第二接近开关14分别通过杜邦线与单片机系统板19的2个I/O相连，接近开关触发则输出高电平，否则为低电平。

参阅图1和图2，所属一种基于气动原理的多功能健身装置的6种健身模式对应的各执行部件的逻辑时序如下。电磁开关阀3、5、10和电磁换向阀8的常工况参阅图1，电控系统控制继电器通电后可将阀芯切换至另一工位，断电则复位至常工况。如果选定模拟重物只推(参阅图1气缸活塞6向右运动为推，向左运动为拉)模式，首先给第三电磁开关阀10供电，第一接近开关13被触发时给第二电磁开关阀5供电，第二接近开关14被触发时停止第二电磁开关阀5供电；如果选定模拟重物只拉模式，首先给第三电磁开关阀10供电，第二接近开关14被触发时给第二电磁开关阀5供电，第一接近开关13被触发时停止第二电磁开关阀5供电；如果选定模拟重物推拉模式，首先给第三电磁开关阀10供电，第一接近开关13被触发时给电磁换向阀8供电，第二接近开关14被触发时停止电磁换向阀8供电；如果选择模拟阻尼只推，首先给第一电磁开关阀3供电，第一接近开关13被触发时给第二电磁开关阀5供电，第二接近开关14被触发时停止第二电磁开关阀5供电；如果选择模拟阻尼只拉，首先给第一电磁开关阀3供电，第二接近开关14被触发时给第二电磁开关阀5供电，第一接近开关13被触发时停止第二电磁开关阀5供电；如果选择模拟阻尼推拉，只第一电磁开关阀3供电即可。

Claims (6)

1.一种基于气动原理的多功能健身装置，包括气动系统和电控系统，其特征是：气动系统以可调定差减压阀和可调节流阀为核心模拟抬举和推拉阻尼器件的运动效果，电控系统以单片机系统板为核心通过继电器组控制电磁阀的工位切换运动模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于气动原理的多功能健身装置，其特征是：气动系统由双作用气缸、电磁开关阀、可调定差减压阀、可调节流阀、电磁换向阀、充气单向阀、压力表、管路附件组成，气动组件之间通过启动软管和快插接头连连接，可快速拆装或组合。

3.根据权利要求1所述的一种基于气动原理的多功能健身装置，其特征是：电控系统由单片机系统板、继电器组、模式选择器、接近开关、锂电池、电源开关组成，打开电源开关锂电池为系统供电，单片机系统板通过继电器组控制电磁开关阀和电磁换向阀的开合，实现健身模式的切换。

4.根据权利要求1所述的一种基于气动原理的多功能健身装置，其特征是：两个接近开关分别安装在双作用气缸两侧，气缸活塞移动至极限位置时，另一侧接近开关被触发，电控系统根据接近开关的触发状态判断气缸活塞的运动方向，进而通过继电器组控制电磁开关阀和电磁换向阀的开断。

5.根据权利要求1所述的一种基于气动原理的多功能健身装置，其特征是：基于气动原理以空气作为工作介质模拟抬举重物、推拉阻尼这两种常见的健身设备工作原理，装置不含配重部件、传动部件和储能部件且结构简单易于维护，工作过程中安静安全，装置便携且适合家用。

6.根据权利要求1所述的一种基于气动原理的多功能健身装置，其特征是：通过调节可调定差减压阀的减压值可改变移动双作用气缸活塞杆所需的力量，通过调节可调节流阀的开度可以改变以一定速度移动双作用气缸活塞杆所需的力量，通过调节系统工作压力，可以改变气缸活塞的运动特性对施力的响应特性，配合6种健身模式本发明可适应不同人群的健身需求。