DE2629929A1

DE2629929A1 - Elektronisch-mechanische einrichtung zur untersuchung von bewegungen bei der sportlichen taetigkeit

Info

Publication number: DE2629929A1
Application number: DE19762629929
Authority: DE
Inventors: Vassil Lasarov Furnadschiev; Boris Krestanov Samardschiev
Original assignee: ZS NA BSFS
Current assignee: ZS NA BSFS
Priority date: 1975-07-02
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1977-01-20
Also published as: DD125047A1; JPS5234830A; ATA482576A; US4057806A; AT349605B; CA1061591A

Description

F-AI F'NiTANWAl.TE SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

MÜNCHEN 9O, MARIAHILFPLATZ 213 POSTADRESSE: D-8 MÜNCHEN 95, POSTFACH 95O16O 9 62992

• dipl. chem. dr. otmar dittmann (flo76)

karl ludwig schiff

dipl. chem. dr. alexander v. funer

dipl. ino. peter strehl

dipl. chem. dr. ursula schübel-hopf

dipl. inq. dieter ebbinghaus

telefon (08θ) 4s so 54 telex b-23b65 auro d

auromarcpat München

ZS na BSPS DA-I7O9I

2. Juli 1976

Elektronisch-mechanische Einrichtung zur Untersuchung von Bewegungen bei der sportlichen Tätigkeit

(Priorität: 2. Juli 1975, Bulgarien, ITr. 30 438)

Die Erfindung betrifft eine elektronisch-mechanische Einrichtung zur Untersuchung von Bewegungen bei der sportlichen Tätigkeit, insbesondere die Aufzeichnung der Raum-, Geschwindigkeits- und Zeit kennlinien von Bewegungen wie Weg und Richtung der Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung, Zeitdauer der einzelnen Phasen usw.

Bekannt ist eine spezialisierte Einrichtung mit Registriermöglichkeiten nur für die Yertikalbewegung von Wegund Zeit und für die· horizontale Abweichung, z.B. der Scheibenhantel während sportlicher Trainingsübimgen beim Heben von großen Gewichten. In diesem

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Falle werden keine anderen Bestimmungsgrößen der Bewegungen in Horizontalrichtung wie Geschwindigkeit, Zeit und Beschleunigung abgelesen, außer die Abweichung dieser Bewegung im Weg, und dies auch nur ungenau.

Die Nachteile dieser bekannten Einrichtung bestehen in ihrer strengen Spezialisierung nur für die Registrierung von Weg und Zeit der Vertikalbewegung und die horizontalen Abweichungen der Scheibenhanteln. Dies verhindert die volle Untersuchung der Raum-, Zeit- und Geschwindigkeitskennlinien der Scheibenhantel. Es fehlt die Möglichkeit für eine Ablesung von zusätzlichen Bestimmungsgrößen, wie Schnelligkeit der Bewegungsreaktion, Anstrengungen in einzelnen Untersuchungsphasen in allen Bewegungsrichtungen, Standhaftigkeit, reaktive Fähigkeit des Nerven-Muskelapparates des Sportlers, Sprunghaftigkeit und Gesamtstruktur der Bewegungen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die aufgezählten Nachteile des bekannten Gerätes zu vermeiden, und ein Universalgerät für Untersuchungen der Raum-, Zeit- und Geschwindigkeitskennlinien der Bewegungen eines Sportlers bei seiner Tätigkeit mit der Scheibenhantel, der Kugel, dem Ball und anderen Sportgeräten zu schaffen,' mit dem auch die Maximal- und Relativkraft während der Übung mit ihren Bestimmungsgrößen wie Ausbruch, Gradient, Stärke, ausgeführte Arbeit, Moment- und Startkraft u. a. verfolgt und die Dynamik der Entwicklung der Sprung- und Geschwindigkeitskraft standhaft igke it der Sportlers, der Grad der Belastung, die Müdigkeit und die Wiederherstellung, die Schralligkeit der Bewegungsreaktion und die Anstrengungen in einzelnen Ausführungsphasen untersucht werden können.

Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung gelöst, bei der ein Analysatorkopf durch einen verbindenden Aufsatz mit dem einer Untersuchung unterliegenden Sportler oder Sportgerät, mit dem er sich beschäftigt, verbunden, wird. Bei einer längs- oder Querbewegung

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des Sportlers oder des Sportgeräts und des mit einem von ihnen verbundenen Aufsatzes kann sich der Analysatorkopf, der seinerseits mit dem Aufsatz durch Saiten verbunden ist, um seine Achse drehen. Bei dieser Bewegung zerlegt der Analysatorkopf die Bewegungen des Sportlers bzw. des Sportgeräts und reproduziert mittels eines Aufzeichnungssystems die analysierten Bewegungen. Die Aufzeichnung wird durch Tonbänder, Wiedergabeköpfe und einen elektronischen Block verwirklicht, die durch Impulse einen elektrischen Schrittmotor betätigen, der das Tonband antreibt .

Die elektronisch-mechanische Einrichtung zur Untersuchung von Bewegungen bei der sportlichen Tätigkeit besteht aus einem Aufsatz, der an dem einer Untersuchung unterliegenden Sportler oder am Sportgerät, mit dem er sich beschäftigt, befestigt werden kann. Von dem Aufsatz gehen zwei dünne Saiten aus, die über zwei Rollen eines kreuzartigen Pendels, das fest in eine sich um eine Achse drehenden Scheibe eingreift, geführt sind. Nach dem kreuzartigen Pendel wickeln sich die beiden Saiten in der. Rille eine Rolle auf und zwar mit Hilfe einer flachen Spiralfeder, die mit der Achse, auf der die Rolle befestigt ist, verbunden ist. Die Scheibe des Analysatorkopfes befindet sich auf derselben Achse, auf der auch die Rolle mit der Rille angeordnet ist und deren Eonsolende als ein Zahnrad, in das zwei zueinander senkrechte Zahnstangen eingreifen, ausgebildet ist. So wird jede Verstellung des Aufsatzes in Horizontal- oder Vertikalrichtung in eine Umdrehung der Achse des Analysatorkopfes transformiert. Diese Umdrehung führt zu einer komplexen bogenartigen Abweichung und zur radialen Verstellung der Zahnstangen, die genau die ausgeführte Bewegung kopieren. Kennzeichnend ist, falls die komplizierte Bewegung des Aufsatzes in zwei Bewegungen -eine horizontale und eine vertikale - zerlegt ist, die im Maßstab der Zahnleistenenden übertragen werden. Von diesen Enden gehen zwei andere Saiten aus, die die Schreibfedern eines Aufzeichnungsgeräts tragen. Die Saitenenden sind mit zwei Federn

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über zwei Tonbänder verbunden. Diese bilden zusammen mit entsprechenden Tonbandköpfen und zwei Reibungskontakten einen sogenannten magnetisch-induktiven Wandler, der aufgrund einer vorher aufgezeichneten bestimmten Frequenz das Erhalten eines Impulses für die Befehlsgabe an einem die Aufzeichnungskarte betätigenden elektrischen Schrittmotor erlaubt.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, z. T. perspektivische Ansicht des Analysatorkopfes,

Fig. 2 eine schematische Gesamtansicht des Gerätes, Fig. 3 eine axonometrische Darstellung des Gerätes, Fig. 4 das Beispiel der Aufzeichnung einer Kreisbewegung

und die entsprechenden Ausgangsimpulse der Tonbandaufnahme ,
Fig. 5 eine andere Reihe von möglichen Aufzeichnungen einer ähnlichen kreisartigen Bewegung und

Fig. 6 eine Aufzeichnung der latenten und motorischen Zeit bei der Untersuchung der Reaktionsschnelligkeit.

An dem Untersuchungsgegenstand, z. B. einer Scheibenhantel, mit der sich der Sportler beschäftigt, wird ein Aufsatz J der Einrichtung befestigt. An ihm sind zwei Saiten 2 und 2¹ befestigt, die über zwei Rollen 4 und 4¹ geführt sind, die an den beiden Enden eines kreuzartigen Pendels 6 angeordnet sind. Die Saiten 2 und 2¹ passieren die Rollen 4 und 4¹ und wickeln sich anschließend in der Umfangsrille der Scheibe 5, die auf der Achse 8 angeordnet ist, auf. Das ganze System wird von einer auf der Achse fixierten flachen Spiralfeder 9 in gespannter Lage gehalten. Das kreuzartige Pendel 6 ist starr an einer zweiten Scheibe 12 befestigt, die unbeweglich auf der Achse 8 montiert ist, so daß jede Umdrehung des kreuzartigen Pendels 6 sich unmittelbar auf die

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Scheibe 12 überträgt. Auf der Stirnseite der Scheibe 12 sind acht Führungsrollen angeordnet, die zwei zueinander senkrechte Zahnstangen 11 und 13 stützen und führen, die mit den Zähnen eines Ritzels 14 verzahnt sind, das eine natürliche Verlängerung der Achse 8 darstellt. Die Zahnleiste 11 kann nur horizontale Abweichungen des Aufsatzes 3 aufnehmen und übertragen, während die Zahnleiste 13 nur seine vertikalen Abweichungen aufnimmt und überträgt. Diese Abweichungen sind im Maßstab um das Verhältnis zwischen den Durchmessern des Konsolzahnrades 14 und der Scheibe 5 vermindert. Mittels zweier anderer Seiten 15 und 15*» die mit den Zahnstangen 11 und 13 verbunden sind, werden diese Abweichungen in Horizontal- und Vertikalrichtung des Aufsatzes 3 auf zwei Schreibfedern 24 und 25 übertragen. Zu diesem Zweck sind die Saiten 15 und 15* über entsprechende Ablenkungsrollen 16 und 16' geführt und weisen an ihren Enden Zugfedern 22 und 22' auf.

Die Schreibfedern 24 und 25, die die Horizontal- und Vertikalabweichung des Aufsatzes 3 aufzeichnen, sind an entsprechenden G-leitträgern 17 und 17' fixiert und so montiert, daß sie die geradlinige Führung bei einer minimalen Reibung erlauben. Eine Bandrolle 18 wird mit einem elektrischen Schrittmotor 27 betätigt, wobei sie die Aufzeichnungskarte 26 auf eine für jeden Impuls bestimmte Entfernung herauszieht. Die Aufzeichnungskarte 26 weist ein abgedrucktes geeignetes Netz von Vertikal- und Horizontallinien auf, die eine entsprechende Zeit und Entfernung zeigen. Die Karte wird von einem Hebelsystem (auf der Zeichnung nicht gezeigt) für eine neue Aufnahme oder für ihre Einstellung losgelassen.

Das System von G-leitträgern 17 und 17', Schreibfedern 24 und 25, dem Schrittmotor 27, der Bandrolle 18 und der Aufzeichnungskarte 26 bilden in der Einrichtung eine selbständige Gruppe, das Registriersystem 19. Hinter den G-leitträgern 17 und 17' sind entsprechend zwei Tonbänder 20 und 20' montiert, auf denen vorhergehend gleichmäßig verteilte Magnetimpulse (Fig. 2) aufgezeich-

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net sind. Bei der Betätigung der Tonbänder 20 und 20' in den Tonbandköpfen 28 und 29 werden Spannungsimpulse induziert. Gleichzeitig bei der Anfangsbetätigung der Tonbänder werden auch entsprechende Kontakte 30 und 31 angezogen. Letztere schalten in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Tonbänder 20 und 20' auch die entsprechenden Kontakte für die negative oder positive Bewegungsrichtung des Schrittmotors 27 ein, vrobei das Signal in einem elektronischen Block moduliert wird.

Das ganze System von Tonbändern 20 und 20', Tonbandköpfen 28 und 29 und Kontakten 30 und 31 ist in einem selbständigen magnetischinduktiven Umwandler 21 zusammengefaßt.

Bei der konstruktiven Ausbildung der elektronisch-mechanischen Einrichtung zur Untersuchung von Bewegungen bei der sportlichen Tätigkeit ist die Scheibe 12 im ganzen mit der Scheibe 5 und der flachen Spiralfeder 9 vereinigt, wodurch der sogenannte Analysatorkopf 1 gebildet wird, der an einem massiven, gelenkartigen Arm 23 (Fig. 3) fixiert ist, der von dem Körper 32 des Gerätes getragen wird. Der Körper 32 weist eine schräge Yorderwand auf, auf der das Registriersystem 19 und der magnetisch induktive Umwandler 21 montiert sind, die von außen mit einem beweglichen durchsichtigen Deckel bedeckt sind. Auf dem unteren Teil sind ein Steuerpult 33 und ein Tischchen 37 montiert. Der Körper 32 des Geräts ist auf einem Chassis 36» montiert, das durch an ihm montierte Räder auf dem Boden bewegt werden kann.

Nachdem das Gerät zur Untersuchungsstelle gebracht ist, wird es blockiert und nivelliert. Der Aufsatz 3 wird an die Testscheibe 34 angehängt, die durch zwei Saiten 35 und 35' die genaue Abweichung nach der Höhe + y und horizontal zurück -x vorgibt. Die Schreibfedern 24 und 25 des Registriersystems 19 werden auf der Aufzeichnungskarte 26 entsprechend auf Punkten mit Koordinaten +y und -x festgesetzt. Nach der Pestsetzung werden sie automatisch fixiert. Anschließend wird der Aufsatz 3 von der

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Testscheibe 34 abgehängt und auf dem Untersuchungsgegenstand fixiert.

Pig. 4 zeigt eine beispielhafte Anwendung der Einrichtung beim Registrieren einer Kreisbewegung des Untersuchungsgegenstandes. Dieser Kreis ist mit einem Start und Anfang vom Boden in Drehrichtung des Uhrzeigers ausgeführt. Die zerlegten Horizontal- und Vertikalbewegungen werden von den Schreibfedern 24 und 25 auf die Aufzeichnungskarte 26 aufgezeichnet, und zwar als zwei gegeneinander um 90° phasenverschobene sinusoidale Bewegungen. Von den zwei erhaltenen Kennlinien X und Y auf der Aufzeichnungskarte 26 können zu jeder Zeit die Abweichung (Weg) und die Geschwindigkeit des Gegenstandes abgelesen werden. Oder es kann von den registrierten Kennlinien X und T auf der Aufzeichnungskarte 26 eine volle Raum- und Zeitcharakteristik der Gegenstandsbewegung in der untersuchten Ebene angefertigt werden.

Im unteren Teil der Fig. 4 ist auch das Signal des magnetischinduktiven Wandlers 21 gezeigt, wobei mit +X oder -X die Bewegungsrichtung des Gegenstandes in horizontaler Richtung, während aie

mit .+Y oder -Y/in vertikaler Richtung bezeichnet wird.

In Pig. 5 sind drei andere Arten von Aufzeichnungen auf Aufzeichnungskarten 26 bei Kreisbewegungen des Gegenstandes gezeigt. Im betrachteten Falle hat der Aufsatz 3 (Gegenstand) Kreisbewegungen mit einem Durchmesser von 40 cm, mit einem Start vom Boden und in Drehrichtung des Uhrzeigers unter Drehung für 2 see (Fig. 5a) ausgeführt. Diese auf die Achse X (Horizontalbewegung) projizierte Bewegung ist eine sinusoidale Bewegung. Die im selben Augenblick auf die Achse Y projizierte Bewegung ist ebenfalls sinusoidal um 90° verzögert.

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In der Sportpraxis wird oft nur die Registrierung von einem Teil oder Teilen der untersuchten einzelnen Bewegung oder Serie von Bewegungen mit einer bestimmten Richtung gefordert. So z. B. bei einer nur nach oben gerichteten Bewegung (in Fig. 5b sind die entsprechenden Registrierkennlinien gezeigt). Dies ist notwendig z. B. bei der Registrierung der Bewegung der Scheibenhantel nach oben, ohne daß ihr Weg nach unten aufgezeichnet wird, oder bei der Registrierung von AufSprungbewegungen des Athleten mit Registrierung des AufSprungs nach oben. Dies erlaubt die Registrierung von Arbeitsmomenten einer bestimmten spezifischen Bewegung, die nahe neben einander angeordnet sind, mit der Möglichkeit zum Vergleich ihrer Kennlinien und Einsparung von Raum auf der Aufzeichnungskarte. Nach demselben Prinzip kann beim Einschalten nur von bestimmten Umschaltern vom Steuerpult eine oder eine Kombination von Aufzeichnungen der vier Bewegungsrichtungen in der untersuchten Ebene - nach vorwärts, zurück, nach oben und nach unten - mit einer bestimmten Geschwindigkeit der Aufzeichnung registriert werden. Eine ähnliche Aufnahme ist in Fig. 5c gezeigt. Hier sind nur die Amplituden der Bewegung nach oben registriert. In dieser Aufnahme entspricht jede aufgezeichnete senkrechte Linie einer Kreisbewegung, die vom G-egenstand ausgeführt ist. Diese Arbeitsweise des Gerätes ist bei der Untersuchung der Standhaftigkeit, bei der man das Verfolgen der Amplitude und der Kennlinie der Bewegungen bei langdauernder Arbeit fordert", d. h. Registrierung und Analyse mehrerer Aufzeichnungen, besonders zweckmäßig, die auf der Aufzeichnungskarte ausgeführt sind.

Die Einrichtung enthält einen Tongenerator und einen starken Tonverstärker, an den ein nichtgezeigter Lautsprecher angeschlossen ist. Diese Ergänzungen des Geräts erlauben die Durchführung von Untersuchungen, die mit den Bewegungsreaktionen der Sportler verbunden sind. Bei der Eingabe eines entsprechenden Ton- oder Lichtsignals mit gleichzeitiger Betätigung der Aufzeichnungskarte 26 kann die Latentzeit t (Fig. 6) abgelesen werden, nach der der Gegenstand reagiert und entsprechende Bewegungen ausführt, deren Zeit, Weg und Geschwindigkeit von dem Gerät fixiert werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektronisch-mechanische Einrichtung zur Untersuchung von Bewegungen bei der sportlichen Tätigkeit mit einem an dem einer Untersuchung unterliegenden Sportler oder am Sportgerät, mit dem er sich beschäftigt befestigbaren Aufsatz, der durch Saiten mit einem kreuzartigen Pendel verbunden ist, die mit einem eine Rille aufweisenden Rad verbunden sind, das eine Achse mit einem Ritzel aufweist, welches mit einer zwischen vier Rollen liegenden Zahnstange verzahnt ist, dadurch gekennzeich net, daß mit dem Ritzel (14-) eine zur ersten Zahnstange (11) senkrechte zweite Zahnstange (13)in Eingriff steht, indem die Enden der Zahnleisten (11 und 13) durch Saiten (15 und 15')» die über Lenkungsrollen (16 und 16') geführt sind, mit einem Registriersystem (19) verbunden sind, das von einem magnetischinduktiven Umwandler (21) gesteuert wird.

Elektronisch-magnetische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Registriersystem (19) zwei Gleitträger (17 und 17') aufweist, die die Schreibfedern (24 und 15) tragen, die eine Aufzeichnungskarte (26) berühren, die von einer mit einem elektrischen Schrittmotor (27) verbundenen Rolle (18) zum Herausziehen des Bandes angedrückt ist, der von einem magnetisch-induktiven Umwandler (21) mit Impulsen beschickt wird.

Elektronisch-mechanische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der magnetischinduktive Umwandler (21) zwei Tonbänder (20 und 20') mit gleichmäßig aufgetragenem Impuls und mit ihnen in Berührung stehende Tonbandköpfe (28 und 29) und Kontakte (30 und 31) aufweist, während die Tonbandköpfe (28 und 29) über einen elektronischen Block mit dem Schrittmotor (27) elektris-ch verbunden SLnd.

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4. Elektronisch-mechanische Einrichtung nach einem der Ansprüche

t bis 3 j dadurch gekennzeichnet , daß am Körper (52) zwei Saiten (55 und 55') befestigt sind, die eine Testscheibe (54) tragen, die mit einem von zwei Saiten (2 und 2')» die in den Analysatorkopf (1) eintreten, getragenen Aufsatz (5) verbindbar ist.

5. Elektronisch-mechanische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4f dadurch gekennzeichnet , daß die Aufzeichnungskarte (26) liniert ist, wobei die Abszissenachse für die Zeit und die Ordinatenach.se für die Entfernung vorgesehen sind.

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