DE69519826T2

DE69519826T2 - Fitness-Feedback-System für Geräte mit gestapelten Gewichten

Info

Publication number: DE69519826T2
Application number: DE69519826T
Authority: DE
Inventors: Keith E. Camhi; Andrew D. Greenberg
Original assignee: Integrated Fitness Corp
Current assignee: Integrated Fitness Corp
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2015-07-01
Also published as: DK0691140T3; CA2153131A1; GR3035700T3; ATE198553T1; US5655997A; PT691140E; CA2153131C; EP0691140A1; DE69519826D1; US5785632A; ES2155116T3; EP0691140B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verbesserungen beim Überwachen, Zurückverfolgen, Aufzeichnen, Aktualisieren und Rückmelden von Informationen über körperliche Übungen auf der Grundlage der Erfassung von Gewichtstapelelementen bei Vorrichtungen zur Körperertüchtigung und Fitness-Systemen.

2. Stand der Technik

Übungsprogramme für die Entwicklung, Aufrechterhaltung oder Rehabilitation von menschlichen Muskeln durch körperliche Betätigung sind seit langem im Gebrauch. Ein Element eines Übungs- und Rehabilitationsprogramms ist der Einsatz von Fitness-Geräten, mit denen menschliche Muskeln verschieden belastet werden, um sie zu weiterer Entwicklung und Rehabilitation anzuregen.
Es sind viele verschiedene Typen von Fitness-Geräten bekannt. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Einrichtungen zum Erzeugen der erforderlichen veränderlichen Lasten, die auf menschliche Muskeln wirken. Die Lastveränderungsfunktion wird dem Stand der Technik nach von Geräten ausgeführt, die Widerstandsvorrichtungen, wie beispielsweise Federn, und noch häufiger, Scheiben und Gewichte umfassen. Bei den Geräten, bei denen Scheiben und Gewichte eingesetzt werden, sind die Fitness-Geräte mit Gewichtstapeln bekannt. Sie setzen der Bewegung verschiedener menschlicher Muskeln Widerstand entgegen, indem die Schwerkraft genutzt wird, die sich in dem Gewichtstapel manifestiert. Der Betrag der Kraft, der von dem Benutzer für Übungszwecke gewählt wird, wird durch die Anzahl von Gewichtplatten bestimmt, die von dem Gewichtstapel ausgewählt werden. Normalerweise wird das für Übungszwecke zu verwendende Gewicht gewählt, indem ein Eingriffsstift eingeführt wird, der die Anzahl der anzuhebenden Gewichtplatten bestimmt.
Obwohl Gewichtstapelgeräte beliebt sind, da sie sich einfach verwenden lassen, gute biomechanische Eigenschaften aufweisen und verbreitet zugänglich sind, weisen sie dahingehend Beschränkungen auf, dass Rückmeldungsinformationen, die erforderlich sind, um ein Übungsprogramm zu optimieren, nicht ohne Weiteres von einer Übungseinheit zur nächsten an dem Gerät oder in dessen Nähe verfügbar sind. Rückmeldungsinformationen über den Fortschritt während eines Übungsprogramms, das sich aus mehreren Einheiten zusammensetzt, sind im Allgemeinen von Vorteil, da dadurch der Einsatz des Fitness-Gerätes erleichtert wird, indem genauer, sicherer und verbessernder Eingriff durch Hilfspersonal möglich ist und die Aktivität psychologisch stimulierend wirkt. Wenn diese psychologische Stimulierung verbessert wird, nimmt auch die Wahrscheinlichkeit der weiteren Nutzung des Gerätes zu. Die Rückmeldung, die erforderlich ist, um eine sichere, psychologisch stimulierende und physisch sinnvolle Übung sicherzustellen, besteht im Allgemeinen aus der Rückverfolgung des erreichten Fortschritts beim Heben der Gewichte, der Überwachung des gesamten Bewegungsspektrums, der Überwachung des Hebens mit der geeigneten Geschwindigkeit, der Erhöhung des Gewichtes auf der Grundlage von vorangehenden Erfolgen beim Gewichtheben, des Trainings verschiedener Muskelgruppen in einer von einem Trainer vorgegebenen Reihenfolge, und der Einstellung des Gerätes für jeden einzelnen Benutzer.
Im Gegensatz dazu erschwert das Fehlen von Rückmeldung die effektive Ausführung eines langfristigen Übungsprogramms. Im Allgemeinen ist der Benutzer, um Rückmeldung zu erzeugen, gezwungen, sich der mühseligen Arbeit der Registrierung durch manuelle Dateneingabe und Einschließendes Abrufen von Einstellungen des Gewichtgerätes und von Abfolgen des Gewichtfortschrittes zu unterziehen, die für optimales körperliches Training erforderlich sind. Wenn diese Registrierung ausgeführt wird oder auch vollständig umgangen wird, nimmt dadurch die Frustration zu, und die Motivation beim Einsatz eines Fitness- Gerätes nimmt ab, wodurch der Ansporn, ein nützliches Programm körperlichen Trainings fortzusetzen, unterdrückt wird.
Eine weitere Beschränkung des gegenwärtigen manuellen Rückmeldungssystems besteht darin, dass sich manuell erzeugte Einträge nicht ohne Weiteres zum Herstellen von Diagrammen eignen, die bisherige Daten in einem leicht erfassbaren Format darstellen, und ebenso wenig für Berichte, die den Benutzer über seinen Fortschritt informieren, und auch Anreize lassen sich nicht einfach in ein manuelles Rückmeldungssystem integrieren.
DE-U-93.07.657 offenbart eine Übungsvorrichtung für Sportler oder Patienten, die aus einem Gerät mit Gewichten zum Heben besteht.
Diese Vorrichtung umfasst des Weiteren:
- einen Dehnungsmessstreifen bzw. Kraftmesser (7), mit dem die von einem Benutzer bei einem Hebevorgang ausgeübte Kraft direkt gemessen wird;
- einen Entfernungsmesser (10), mit dem die Strecke bestimmt wird, die der Gewichtstapel zurückgelegt hat;
- eine Aufzeichnungsvorrichtung für diese Messinformation, die besteht aus: einer Maximalenergie-Anzeige; einer Messanzeige (in Prozent), die gewährleistet, dass der Sportler bzw. Patient nur in dem Leistungsbereich arbeitet, der für seinen Energieverbrauch optimal ist; einen Zähler; eine Zeitsteuerung und eine Abstands/Winkel- Anzeige.
WO-A-87/05727 offenbart ein Übungsinformationssystem, das um ein Datennetzwerk herum aufgebaut ist, das den Datenaustausch zwischen Datenmess-, Anzeige-, Analyse-, Speicher- und Berichtvorrichtungen ermöglicht. Bei dem in WO-A-87105727 beschriebenen System wird ein Positionssensor 22 genutzt, um die Position des Gewichtauswahlbolzens 26 zu messen, indem die Länge des Drahtes 28 gemessen wird, der sich zwischen dem Positionssensor 22 und dem Gewichtauswahlbolzen 26 erstreckt.
Der Positionssensor 22 ist an einem Gewichtauswahlbolzen 26 mit einem Draht 28 angebracht, der an einer federgespannten "Aufwickel"-Spule 29 angebracht ist, die ein Potentiometer (Fig. 3) bewegt.
Die unterste Position eines Gewichtauswahlbolzens 26 zeigt die Anzahl der Gewichte an, die für die Übung ausgewählt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, den Vorgang der Registrierung, die im Allgemeinen mit einem Programm körperlicher Übungen verbunden ist, das an Gewichtstapelmaschinen durchgeführt wird, zu vereinfachen bzw. überflüssig zu machen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum Messen und Anzeigen einzelner Übungsparameter, wie beispielsweise des Gewichtes, des Gewichts-Bewegungsbereiches, der Hebegeschwindigkeit und der Anzahl der Wiederholungen des Gewichthebevorgangs zu schaffen, mit der Übungseinrichtungen unter Verwendung von Gewichtstapeln nachgerüstet oder von Anfang an ausgestattet werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, übungsbezogene Parameter zu erfassen und an eine zentrale Stelle zum Speichern und zum anschließenden Rückmelden an den Benutzer oder einen professionellen Fitness-Trainer zu leiten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anzeige in der Nähe einer Gewichtstapelmaschine anzubringen, um den Benutzer rechtzeitig über die speziell optimierten persönlichen Einstellungen des Gerätes, wie beispielsweise die Sitzeinstellungen, die Anzahl der Wiederholungen, die Anzahl von Zyklen, und die Anzahl von Gewichten, die für ein Übungsprogramm zu verwenden sind, das auf eine bestimmte Person abgestimmt ist, sowie andere damit zusammenhängende Übungsdaten zu informieren.
Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung, die im Folgenden ersichtlich werden, beruhen auf den konstruktiven und funktionellen Details, die im Folgenden ausführlicher beschrieben und beansprucht werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die einen Teil derselben bilden und bei denen gleiche Bezugszeichen sich durchgängig auf gleiche Teile beziehen.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Rückmeldung für einen Benutzer einer Gewichtstapelmaschine mit Gewichten zum Heben wird beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, das an der Gewichtstapelmaschine angebracht, in sie integriert oder in ihrer Nähe angeordnet werden kann, sowie eine Anzeige, die in der Nähe der Gewichtstapelmaschine angebracht wird. Eine Einrichtung zum Erfassen der Anzahl der angehobenen Gewichtplatten und damit zum Bestimmen des Betrages des gehobenen Gewichtes ist neben einer Codiereinrichtung zum Erfassen des von dem Gewicht bei einem Hebevorgang zurückgelegten Weges vorhanden.
Elektronische Erfassungseinrichtungen sind funktionell mit der Gewichtssensoreinrichtung und der Codiereinnichtung verbunden, um Daten zu berechnen, die den Betrag des gehobenen Gewichtes sowie die zurückgelegte Strecke und die Bewegungsgeschwindigkeit des Gewichtes beschreiben. Des Weiteren ist eine Schnittstellen-Einrichtung vorhanden, die die berechneten Daten von der elektronischen Erfassungseinrichtung zu einer zentralen Speicher-und-Berichts-Einrichtung und der Anzeige überträgt. Die Schnittstelleneinrichtung empfängt ebenfalls Informationen von der zentralen Speichereinrichtung und gibt sie auf der Anzeige wieder.
Die Codiereinrichtung umfasst eine einziehbare Kabelbaugruppe mit einem ersten und einem zweiten Ende. Das erste Ende ist an dem Gehäuse befestigt, und das zweite Ende kann an der Gewichtstapelmaschine angebracht werden. Das Kabel kann aus dem Gehäuse herausgezogen werden und zieht sich wieder in das Gehäuse ein. Die Codiereinrichtung umfasst des Weiteren einen Drehimpulsgenerator, der mit einer Kabelbaugruppe verbunden ist. Der Impulsausgang von der Codiereinrichtung wird mit elektronischen Einrichtungen so umgewandelt, dass er eine Strecke darstellt, die das einziehbare Kabel zurückgelegt hat.
Die Gewichtssensoreinrichtung umfasst entweder eine Vielzahl von Näherungssensoren, so beispielsweise lichtempfindliche oder induktive Aufnahmesensoren, eine oder mehrere Kraftmessdosen oder einen Lichtvorhang.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schema, das ein Beispiel der bevorzugten Ausführung der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine mechanische Darstellung der verschiedenen Komponenten der vorliegenden Erfindung und ihrer räumlichen Beziehung, wenn sie an einer Gewichtstapelmaschine angebracht sind.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Die Erfindung wird am Besten unter Bezugnahme auf die Figuren verständlich, wobei alle gleichen Teile durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, umfasst die Übungsstation 100 Gehäuse 102. Gehäuse 102 wird mechanisch an einer bereits existierenden oder neuen Gewichtstapelmaschine angebracht, in sie integriert oder in ihrer Nähe aufgestellt, und zwar nahe an den beispielhaften Gewichten 114 und 116, die einen Gewichtstapel bilden. Gewicht 114 und 116 gleiten normalerweise an Führungen 120 und 122 nach oben, wenn sie von menschlichen Muskeln während einer Übung angehoben werden. Die Hebel, Kabel und Scheiben mit denen die Gewichte 114 und 116 durch menschliche Muskeln angehoben werden, sind nicht dargestellt.
Ein Ende von Kabel 106 ist mit Bolzen 112 an Gewicht 114 angebracht. Bolzen 112 sitzt in oder neben dem Loch, das normalerweise dafür bestimmt ist, Gewicht 114 mit der Einrichtung zum Heben von Gewicht 114 während einer Übung durch den Benutzer in Eingriff zu bringen, wie dies in Fig. 2 ausführlicher dargestellt ist. Das andere Ende von Kabel 106 ist auf die Außenfläche einer Trommel aufgewickelt, die mechanisch mit Kodierer 104 verbunden ist. Kodierer 104 weist eine innere Feder (nicht dargestellt) auf, durch die Kabel 106 straff an den Verankerungspunkt, d. h. Bolzen 112, an Gewicht 114 gespannt wird. Die innere Feder von Kodierer 104 ermöglicht es Kabel 106, sich soweit zu bewegen, dass gewährleistet ist, dass es vollkommen ausgefahren ist, wenn der Gewichtstapel an seine maximale Höhe gehoben wird. So wird eine einziehbare Kabelbaugruppe durch Kodierer 104, seine innere Feder und Kabel 106 gebildet. Der Betrag der Federspannung, die auf Kabel 106 durch die innere Feder in Kodierer 104 ausgeübt wird, ist im Vergleich zu Gewicht 114 relativ gering, so dass der Betrag an Kraft, der erforderlich ist, um Kabel 106 zu ziehen und die Welle von Kodierer 104 zu drehen, minimal ist.
Kodierer 104 wandelt die lineare Bewegung von Kabel 106 in elektrische Impulse um, die auf Kabel 132 ausgegeben werden. Kabel 132 leitet Impulse von Kodierer 104 zu Baugruppe 124 und führt darüber hinaus die Niedrigspannungsenergie zu, die Kodierer 104 für seine Funktion benötigt. Der Drehkodierabschnitt von Kodierer 104 ist beispielsweise eine Zweiphasenvorrichtung, wobei eine Phase um π/2 (90 Grad) zu der anderen phasenverschoben ist. Diese Funktion wird von dem Modell 610-EM-128-CBL ausgeführt, das von Clarostat (Dover, New Hampshire) hergestellt wird. Als Alternative dazu handelt es sich bei dem Drehkodierabschnitt von Kodierer 104 um einen absoluten Kodierer mit mehreren Windungen mit einer Auflösung von 4096 Impulsen pro Umdrehung, der einen 21-Bit-Gray- Code nutzt und eine synchrone Serienschnittstelle aufweist, wie er beispielsweise von Lucas Ledex (von Vandalia, Ohio) hergestellt wird. Ein weiteres Beispiel für einen Kodierer, der als Drehkodierabschnitt der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist das Modell Nummer 800 N-00S-0-1, das von Oak Grisby (Sugar Grove, Illinois) hergestellt wird.
Andere Typen von Kodierern zum Umwandeln der durch Kabel 106 bewirkten Drehung in ein elektronisch zu verarbeitendes Format, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind mehrgängige Potentiometer. In diesem Fall verändert die Bewegung von Kabel 106, das mit den beispielhaften Gewichtplatten 114 und 116 verbunden ist, die Winkelposition und daher den Widerstand des mehrgängigen Potentiometers. Der sich verändernde Wert des Widerstandes des mehrgängigen Potentiometers kann überwacht werden, indem die Spannung über das mehrgängige Potentiometer mit einem Analog- Digital (A/D)-Wandler gemessen wird, der sich in Baugruppe 124 befindet. Die von dem A/D-Wandler erzeugten Impulse stehen für die Drehung von Kodierer 104 und die Bewegung von Kabel 106.
Näherungssensoren 110 und 108 sind vertikal auf den Weg der beispielhaften Gewichte 114 und 116 ausgerichtet. Reflektierende Etiketten 118 oder Teile von reflektierendem Band oder Abschnitte des Gewichtsmetall selbst können verwendet werden, um die Erfassung zu bewirken. Die vertikale Achse der Sensoren 110 und 108 liegt auf einer Seite der vertikalen Mittelachse der Gewichte 114 und 116, so dass sich Kabel 106 ungehindert in der vertikalen Ebene bewegen kann und durch die beispielhaften Mittellöcher 138 und 140 der Gewichte 114 bzw. 116 hindurch oder parallel zu ihnen verläuft. Die Sensoren 108 und 110 sind beispielsweise lichtempfindliche Einheiten, die das Hindurchtreten der Gewichtsplatten bzw. der reflektierenden Flächen erfassen. Ein typisches Beispiel für die Sensoren 108 und 110 isl das Modell Nummer S18SN6D, das von Banner Engineering Corp. (Minneapolis, MinnEaota) hergestellt wird. Andere Beispiele für die Sensoren 108 und 110 sind das Modell Nummer XUB-J083135, das von Telemechaniques (Owings Mills, Maryland) hergestellt wird, und das Modell Nummer OBT200-18GM70-E0, das von Pepperl and Fuchs (Twinsburgh, OH) hergestellt wird.
Einem weiteren Beispiel zufolge können die Sensoren 110 und 108 induktive Aufnahmeeinheiten sein, wie beispielsweise das Modell Nr. NBN10-F10-E0 von Pepperl and Fuchs (Twinsburgh, Ohio). In diesem Fall wird durch die Veränderung der Reluktanz beim Passieren, d. h. dem Übergang vom Vorhandensein zum Nichtvorhandensein, von Stahlgewichten, wie beispielsweise 114 und 116, des Sensors 108 und/oder 110 ein Signal ausgegeben. Als Alternative dazu können die Näherungssensoren magnetisch aktiviert werden. Das Signal von Sensor 110 gelang über Kabel 134 zu Baugruppe 124, während die Signale von Sensor 108 über Kabel 136 zu Baugruppe 124 übertragen werden. Die von den Sensoren 108 und 110 benötigte Energie wird von Baugruppe 124 über die Kabel 136 bzw. 134 übertragen.
Ein weiteres Beispiel eines Näherungssensors, der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist ein Lichtvorhang. In diesem Fall werden Lichtquellen auf einer Seite des Gewichtstapels angeordnet, der durch beispielhafte Gewichte 114 und 116 gebildet wird, und Lichtdetektoren werden entlang der Achse, die durch die Sensoren 108 und 110 gebildet wird, den Lichtquellen gegenüber angeordnet. Die Bewegung 114 und 116 wird dadurch erfasst, dass Licht von den Lichtsensoren erfasst wird.
Ein weiteres Beispiel für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Anbringung einer Kraftmessdose 142, die unter dem Gewichtstapel angeordnet ist, der durch Gewichte, wie beispielsweise 114 und 116, gebildet wird. Die Kraftmessdose 142 wird normalerweise statt der Sensoren 110 und 108 eingesetzt, um den genauen Betrag des Gewichtes, das angehoben wird, zu bestimmen. Zunächst misst die Kraftmessdose das Gewicht aller Gewichte in dem Gewichtstapel. Wenn der Hebevorgang begonnen hat und dies durch Bewegung von einer Vorrichtung, wie beispielsweise dem Kodierer 104, angezeigt wird, ergibt sich das angehobene Gewicht durch die Differenz zwischen dem Gewichtsmesswert vor dem Anheben und nach dem Anheben. Kabel 144 verbindet Kraftmessdose 142 mit Baugruppe 124.
Ein weiteres Beispiel für die Erfassung des Betrages des Gewichtes, das angehoben wird, besteht in der Verbindung von Kabel 106 mit einem Bolzen, mit dem eine bestimmte Anzahl von Gewichtplatten in einer Gewichtstapelmaschine für eine bestimmte Übung mechanisch in Eingriff gebracht wird. In diesem Fall erfasst Kodierer 104 die Ausgangsposition des Bolzens in Bezug auf eine feste Anfangsposition. Die Ausdehnung von Kabel 106 gegenüber seiner Anfangsposition zeigt die Anzahl von Platten an, die in der Gewichtstapelmaschine in Eingriff sind, und damit das angehobene Gewicht. Die anschließende Bewegung von Kabel 106 wird als den Hebevorgang anzeigend behandelt.
Baugruppe 124 berechnet die Geschwindigkeit von Kabel 106, und die Strecke die es zurückgelegt hat, wie sie vom Kodierer 104 erfasst wird, sowie die Anzahl bzw. die Höhe der Gewichte, die bewegt werden, wie sie von einer Vielzahl von Sensoren, so beispielsweise 108 und 110, erfasst werden. Die Anbringung einer Vielzahl von Sensoren 108 und 110 an dem Gewichtstapel ist ausschlaggebend, um diese Funktion zu erfüllen. Der Abstand zwischen den Sensoren, wie beispielsweise 108 und 110, ist kürzer als die geringste zu erwartende Hebedistanz der Gewichte, wie beispielsweise 114 und 116. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, so kann der Sensor 110, wenn ein Gewichtstapel nur teilweise oder über eine Strecke angehoben wird, die geringer ist als der Abstand der Sensoren, nicht alle angehobenen Gewichte zählen, da nicht alle Gewichte sein Sichtfeld durchlaufen haben. Daher bezieht die Baugruppe 124 die Messwerte einer Vielzahl von Sensoren, wie beispielsweise 108 und 110, auf die von Kodierer 104 erfasste Bewegung, um so genau das angehobene Gewicht, die tatsächliche Hebestrecke und die Geschwindigkeit des angehobenen Gewichtes zu bestimmen.
Die Baugruppe 124 besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil ist die Sensorverarbeitungseinheit (Sensor Processing Unit - SPU) 148. Die SPU 148 enthält beispielsweise einen 8051- Controller 166, d. h. Modell Nr. SC87C51 CCK44 von Philips Semiconductor (Sunnyvale, Kalifornien). Controller 166 führt ein festes Programm aus, das in einem Festwertspeicher (read only memory - ROM) 168 gespeichert ist, und wird von Unterstützungsschaltungen 170 unterstützt. Die SPU 148 hat die Funktion, die Ausgänge einer Vielzahl von Näherungssensoren, wie beispielsweise 108 und 110, von Kraftmessdose 142, wenn diese vorhanden ist, und Kodierer 104 in ein digitales Format umzuwandeln, das für Controller 150 geeignet ist. Das mehradrige serielle Kabel 152 verbindet SPU 148 mit Controller 150.
Der zweite Teil von Baugruppe 124, d. h. Controller 150, umfasst normalerweise einen Mikroprozessor 1T2, so beispielsweise den Typ 80386, der von Inter Corporation (Beaverton, Oregon) hergestellt wird oder 486 SLC von Cyrix Corporation (Richardson, Texas). Die Funktion von Controller 150 besteht darin, Eingangsdaten, die von SPU 148 zur Verfügung gestellt werden und von den Näherungssensoren, wie beispielsweise 108 und 110, Kraftmessdose 142 und Kodierer 104 stammen, zu verarbeiten. Eine weitere Funktion von Controller 150 besteht darin, auf Anzeige 126 Informationen anzuzeigen, die sich auf die Rückmeldung für den Benutzer beziehen, wenn die Übung im Gang ist.
Controller 150 wandelt die von SPU 148 empfangenen Daten in ein Format um, das sich für ein lokales Netz (local area network - LAN) 128 eignet, bei dem es sich normalerweise um Ethernet handelt, wie es vom Institut of Electrical and Electronic Engineers in Veröffentlichung 802.3 definiert wird. Die LAN-Schnittstelle 176 wandelt die Daten von Mikroprozessor 172 in das von LAN 128 benötigte Protokoll um. Diese Funktion wird von einem Ethernet-Controller ausgeführt, bei dem es sich normalerweise um Modell Nr. MB86965APF-G von Fujitsu 5 Microelectronics Inc., (San Jose, Kalifornien) handelt.
Impulse von den Näherungssensoren 108 und 110 werden in SPU 148 und in Controller 150 zusammen mit Informationen über die Bewegung von Kabel 106 umgewandelt. Die SPU 148 empfängt einen Impuls von den Sensoren 108 und/oder 110, wenn kein Probengewicht, wie beispielsweise 114 oder 116, mehr erfasst wird oder sich in dem Sichtfeld des Näherungssensors befindet. Unter Verwendung der Informationen, die SPU 148 von Kodierer 104 liest, und der Bewegung von Kabel 106 berechnet Controller 150, wie weit sich die Gewichte bewegt haben. Die Logikschaltung von SPU 148 empfängt einen Impuls, der anzeigt, dass keine Gewichtplatte sich im Sichtfeld von Sensor 108 oder 110 befindet. Beim Empfang dieses Impulses wird das "Stapelhöhen"-Messergebnis von Kodierer 104 in ein Register gelesen, das der Controller 150 als Zeiger in eine Tabelle verwendet, die die Anzahl von Platten als Funktion der Stapelhöhe und damit das Gesamtgewicht angibt.
Bei einer alternativen Funktion von SPU 148 und Controller 150 empfängt SPU 148 immer dann einen Impuls, wenn eine Gewichtplatte mit der reflektierenden Fläche 118 das Sichtfeld der Näherungssensoren, wie beispielsweise 108 und 110, passiert. Beim Passieren der reflektierenden Fläche 118 an den Gewichten 114 oder 116, wird ein Impuls für jede Gewichtplatte erzeugt. Die SPU 148 addiert oder subtrahiert die Anzahl von Impulsen in ein Register, d. h., die Anzahl der angehobenen Gewichtsplatten bzw. das Gesamtgewicht wird gezählt. Die Information, die erforderlich ist, um aufwärts oder abwärts zu zählen, wird von der Bewegung von Kabel 106 über Kodierer 104 hergeleitet. Der Controller 150 benutzt den Zählwert in dem Register als Zeiger in eine Tabelle, die das Gesamtgewicht als Funktion des Plattenzählwerkes angibt.
Eine weitere Funktion von Controller 150 besteht darin, auf einen manuellen Eingabe/- Ausgabe (input/output-I/O)-Abschnitt 146 von Anzeige 126 anzusprechen. Dieser I/O-Abschnitt von Anzeige 126 ist ein berührungsempfindlicher Bildschirm mit softwareerzeugten Icons, die verschiedene übungsbezogene Funktionen ausführen, wenn der Benutzer sie berührt. Durch das Vorhandensein eines mittels Icons gesteuerten Systems wird die Benutzung erleichtert. Die vom I/O-Abschnitt 146 der Anzeige hergeleiteten Informationen werden durch den Controller 150 interpretiert, um die Informationen zu gewinnen, die von dem Benutzer gewünscht werden, so beispielsweise den Verlauf von den vorangegangenen Übungseinheiten. Diese Informationen werden auf der Anzeige 126 angezeigt, nachdem sie über LAN 128 von Server 130 abgerufen wurden, wenn sie nicht sofort im Controller 150 zur Verfügung stehen.
Beim Hochfahren von Baugruppe 124 lädt Server 130 die aktuelle Software aus seinem Massenspeicher über LAN 128 in den Speicherabschnitt 174 von Controller 150 zur Ausführung durch Mikroprozessor 172. Dies gewährleistet, dass dem Controller 150 beim Hochfahren die aktuellste Software zur Verfügung steht. ROM-Abschnitt von Speicherabschnitt 174 enthält spezielle Software-Programme, die Prozessor 172 in die Lage versetzen, beim Hochfahren des Controllers 150 beiderseitige Datenübertragungsverbindung mit Server 130 herzustellen. Controller 150 kann darüber hinaus über eine Einrichtung zum Übertragen von Daten aus seinem Speicher 174 auf einen externen, tragbaren, elektronisch programmierbaren Speicher oder eine Diskette, so beispielsweise das Modell 3M DSHD 3,5" von' 3 M Corporation, Data Storage Market Division (St. Paul, Minnesota), verfügen. Elektronisch programmierbare Speicher sind beispielsweise die Modelle F28F008SA-120 sowie E28F008SA, die von fntel Corporation (Beaverton, Oregon) hergestellt werden.
Wenn sich ein Benutzer beim Server anmeldet, berechnet der Server 130 die erforderlichen Übungsinformationen, die von dem Baugruppe 124 bei der Übungseinheit des betreffenden Nutzers zu verwenden sind. Die Informationen werden in Server 130 gespeichert, der darauf wartet, dass der Nutzer seine Position an der Übungsstation, beispielsweise 100 oder 168, angibt. Bei einer zweiten Anmeldung an einer Übungsstation, wie beispielsweise 100 oder 168, greift Baugruppe 124 der angemeldeten Station direkt auf Server 130 zu, um die Übungsinformationen aus der Massenspeichervorrichtung in Server 130 abzurufen. Bei diesem Vorgang werden die Übungsinformationen über Netzwerk 128 zu Baugruppe 124 der Übungsstation übertragen, an der die zweite Anmeldung erfolgt.
Server 130 führt Baugruppe 124 an einer speziellen Übungsstation, wie beispielsweise 100 und 168, die individuellen Sitzeinstellungen, die Hebegeschwindigkeit und den Bereich der Bewegungsparameter für den Benutzer, das bei der letzten Übungsstunde gehobene Gewicht und die Anzahl von Wiederholungen sowie ein Zielgewicht und Wiederholungen für diese Übungseinheit zu. Auf der Anzeige 126 werden bei der Anmeldung durch den Benutzer die Sitzeinstellung, das bei der letzten Übungsstunde gehobene Gewicht und die Anzahl der Wiederholungen, sowie das Zielgewicht und die Wiederholungen für diese Übungsstunde angezeigt. Im Verlauf der Übung werden das angehobene Gewicht, der Wiederholungszählwert, die Bewegungsbereichsanzeige und Leistungsmitteilungen angezeigt. Bei Beendigung des Übungsprogramms werden die Daten, die das angehobene Gewicht und die Wiederholungen für jede ausgeführte Reihe beschreiben, als neue Datei, die in der Massenspeichervorrichtung von Server 130 gespeichert wird, über Netzwerk 128 von Baugruppe 124 gesendet. Diese Datei wird anschließend in die auf Server 130 vorhandene Datenbank zur späteren Anzeige und Analyse und in Vorbereitung auf die nächste Übungseinheit integriert.
Server 130, der über LAN 128 mit einer oder mehreren Übungsstationen, wie beispielsweise 100 und 168, verbunden ist, befindet sich normalerweise in dem gleichen Gebäude wie die Übungsstationen. In Server 130 befindet sich eine Massenspeichervorrichtung, wie beispielsweise eine Winchester Festplatte, so beispielsweise das Modell Nr. ST-3655AIN von Seagate Technologies Inc. (Scotts Valley, Kalifornien), die in der Lage ist, die von den Übungsstationen, wie beispielsweise 100 und 168, erzeugten Informationen für eine Vielzahl von Benutzern und Übungsstunden zu speichern.
Des Weiteren ist Server 130 über Modems 154 und 156 mit einem entfernten Server 158 verbunden, so dass Daten zwischen dem lokalen Server 130 und dem entfernten Server 158 ausgetauscht werden können. Der entfernte Server 158 ist im Allgemeinen mit einem oder mehreren lokalen Servern, wie beispielsweise dem Server 130 verbunden, und erleichtert die Zentralisierung der Software-Verteilung auf die lokalen Server sowie das Sammeln von Übungsdaten für die Benutzer, die Rechnungsstellung sowie anderer Datengewinnungs- und Verteilungsfunktionen. Im Allgemeinen ermöglicht der entfernte Server 158 die Speicherung und die Sicherung von Endbenutzerdaten, die Verfolgung von Wettbewerben zwischen Einrichtungen, ermöglicht es Benutzern, Übungseinheiten in jeder beliebigen Einrichtung durchzuführen, die mit dem Server 158 verbunden ist, und die Verwaltung von Preisen im Zusammenhang mit Motivationsprogrammen, die der Förderung des Gewichthebens dienen sollen.
Server 130 ist darüber hinaus mit Bericht-LAN 160 verbunden. LAN 160 verbindet eine Vielzahl von Berichtstationen 162 bzw. 164 mit Server 130. Bei den Berichtstationen 162 und 164 handelt es sich im Allgemeinen um Drucker und Arbeitsstationen auf Computerbasis, die es einem Benutzer der Übungsstationen ermöglichen, Informationen über den Fortschritt eines Übungsprogramms zu erhalten, Informationen über Übungen einzugeben, die außerhalb des Systems gemacht wurden, und sie ermöglichen darüber hinaus das Eingeben oder Aktualisieren von Zielen durch einen Fitness-Trainer. So kann ein Benutzer eine Berichtstation, wie beispielsweise 162 und 164 nutzen, um Verlaufsdiagramme, Kurven und andere Arten von komfortabel zusammengefassten Informationen über den Drucker- oder Bildschirmteil der Berichtstation zu erhalten. Des Weiteren werden dem Benutzer auf Anfrage Vergleiche mit Durchschnittswerten und andere Indizes bereitgestellt.
Fig. 2 zeigt die mechanische Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Sensoren 108 und 110 sind in einem Schlitz 202 angebracht, der an Gehäuse 102 maschinell hergestellt wurde. Die Sensoren 108 und 110 sitzen gleitend in Nut 202, so dass die erforderliche Vielzahl von Sensoren für einen bestimmten Zweck in Schlitz 202 an einer bestimmten veränderlichen Höhe aufgenommen werden kann, die durch den Bewegungsbereich der Gewichtplatten einer bestimmten Gewichtstation bestimmt wird. Kodierer 104 in Fig. 1 besteht aus der einziehbaren Kabelbaugruppe 107 und dem Drehkodierabschnitt 105. Die einziehbare Kabelbaugruppe 107 kann beispielsweise das Modell LX-EP sein, das von Unimeasure (Corvallis, Oregon) hergestellt wird. Bolzen 112 verankert Kabel 106 an der Position des oberen Gewichts und kann sich in einer vertikalen Ebene in Schlitz 204 entlang bewegen. Bolzen 112 ist mechanisch mit der Schnelllöseeinrichtung 210 verbunden, die an Kabel 106 angebracht ist. Schlitz 204 ist parallel zu Schlitz 202 und ist ebenfalls maschinell in das Gehäuse 102 hineingearbeitet. Halterung 208 ist an dem Gestell 206 von Gewichtstapelmaschine angebracht, um Gehäuse 102 zu tragen.
Die Erfindung kann mit äquivalenten Teilen ausgeführt werden, die äquivalente Funktionen erfüllen, ohne von ihrem Zweck und ihren grundlegenden Eigenschaften abzuweichen. Daher ist die beschriebene Ausführung als die Erfindung lediglich veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten. Der Schutzumfang der Erfindung ist daher in den folgenden Ansprüchen im vollen rechtlichen Umfang dargestellt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Rückmeldung für einen Benutzer einer Gewichtstapelmaschine mit einer Vielzahl von Gewichtplatten (114, 116) zum Heben, einem Gestell (206) sowie einer Codiereinrichtung (104), die die Strecke erfasst, um die sich die Gewichtplatten bei einem Hebevorgang bewegen, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:

Näherungsmesseinrichtungen (108, 110), die die Anzahl der angehobenen Gewichtplatten (114, 116) bestimmen, wobei die Näherungsmesseinrichtungen (108, 110) sich an einer Position ohne Kontakt mit den Gewichtplatten und einem an den Gewichtplatten angebrachten Kabel befinden;

eine elektronische Erfassungseinrichtung (150), die funktionell mit den Näherungsmesseinrichtungen (108, 110) und der Codiereinrichtung (104) verbunden ist, um Daten zu berechnen, die das Gewicht der gehobenen Gewichtplatten (114, 116) auf der Grundlage der Anzahl der gehobenen Gewichtplatten berechnet; und

eine Schnittstelleneinrichtung (176), die die Daten von der elektronischen Erfassungseinrichtung (150) zu einer Speichereinrichtung (174) überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung (126) umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung (174) eine Massenspeichervorrichtung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung (174) ein elektronisch programmierbarer Speicher ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Codiereinrichtung (104) eine einziehbare Kabelbaugruppe (107) mit einem ersten und einem zweiten Ende umfasst, wobei das erste Ende an dem Gestell (206) befestigt ist und das zweite Ende an einer der Gewichtplatten (114, 116) angebracht wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das zweite Ende an einem Bolzen (112) angebracht wird, der in der Stapelmaschine zum Einsatz kommt, um die Anzahl der Gewichtplatten (114, 116) zum Heben zu bestimmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Codiereinrichtung (104) des Weiteren einen Drehimpulsgenerator umfasst, der mit der Kabelbaugruppe (106) verbunden ist und einen Impulsausgang aufweist, wobei der Impulsausgang für eine Strecke steht, die von dem einziehbaren Kabel zurückgelegt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Codiereinrichtung (104) um ein mehrgängiges Potentiometer handelt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gewichtssensoreinrichtung (108, 110) eine Vielzahl von Näherungssensoren (108, 110) umfasst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Näherungssensoren (108, 110) lichtempfindlich sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Näherungssensoren (108, 110) induktive Sensoren sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Näherungssensoren (108, 110) magnetisch betätigt werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Näherungssensoren (108, 110) einen Lichtvorhang umfassen.

14. Vorrichtung zum Erzeugen einer Rückmeldung für einen Benutzer einer Gewichtstapelmaschine mit einem Stapel von Gewichtplatten (114, 116) zum Heben und einem Gestell (206), wobei der Benutzer bei jedem der Hebevorgänge eine oder mehrere Gewichtplatten (114, 116) von dem Stapel hebt und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:

eine oder mehrere Kraftmessdosen (142), mit denen das Gewicht der Gewichtplatten (114, 116) auf dem Stapel vor dem Hebevorgang bestimmt wird und das Gewicht der Gewichtplatten (114, 116) bestimmt wird, die auf dem Stapel verbleiben, nachdem der Benutzer bei dem Hebevorgang die eine oder die mehreren Platten (114, 116) gehoben hat;

eine elektronische Erfassungseinrichtung (150), die funktionell mit den Kraftmessdosen (142) verbunden ist, um Differenzdaten zu berechnen, die das Gewicht der einen oder mehreren Gewichtplatten (114, 116) beschreiben, die von dem Stapel gehoben worden sind; und

eine Schnittstelleneinrichtung (176) zum Übertragen der Daten von der elektronischen Erfassungseinrichtung (150) zu einer Speichereinrichtung (174).

15. Verfahren zum Erzeugen einer Rückmeldung für einen Benutzer einer Gewichtstapelmaschine mit einer Vielzahl von Gewichtplatten (114, 116) zum Heben, wobei das Verfahren den Schritt des Erfassens der Strecke und der Geschwindigkeit der Gewichtplatten (114, 116) bei einem Hebevorgang einschließt, und gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:

Anordnen von Näherungsmesseinrichtungen (108, 110), die sich an einer Position ohne Kontakt mit den Gewichtplatten und einem an den Gewichtplatten angebrachten Kabel befinden, um die Anzahl der gehobenen Gewichtplatten (114, 116) zu bestimmen;

Berechnen von Daten, die das Gewicht der gehobenen Gewichtplatten (114, 116) auf der Grundlage der Anzahl gehobener Gewichtplatten beschreiben; Übertragen der Daten zu einer Speichereinrichtung (174).

16. Verfahren nach Anspruch 15, das des Weiteren den Schritt des Empfangens von Informationen für eine Speichereinrichtung (174) umfasst.

17. Verfahren nach Anspruch 15, das des Weiteren den Schritt des Anzeigens der Daten auf einer Anzeigeeinrichtung (126) umfasst.

18. Vorrichtung zum Erzeugen einer Rückmeldung für einen Benutzer einer Gewichtstapelmaschine mit einer Vielzahl von Gewichtplatten (114, 116) zum Heben sowie einer Codiereinrichtung (104), die die Strecke erfasst, um die sich die Gewichtplatten (114, 116) bei einem Hebevorgang bewegen, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:

Näherungsmesseinrichtungen (108, 110), die die Anzahl der gehobenen Gewichtplatten (114, 116) bestimmen, wobei die Näherungsmesseinrichtungen (108, 110) sich an einer Position ohne Kontakt mit den Gewichtplatten und einem an den Gewichtplatten angebrachten Kabel befinden;

eine elektronische Erfassungseinrichtung (150), die funktionell mit den Näherungsmesseinrichtungen (108, 110) und der Codiereinrichtung (104) verbunden ist, um Daten zu berechnen, die das Gewicht der gehobenen Gewichtplatten (114, 116) auf der Grundlage der Anzahl der gehobenen Gewichtplatten berechnet;

eine Schnittstelleneinrichtung (176), die Daten von der elektronischen Erfassungseinrichtung (150) zu einer zentralen Speichereinrichtung (174) überträgt; und

eine Berichteinrichtung (160), die funktionell mit der zentralen Speichereinrichtung (174) verbunden ist, um aus den Daten Berichte zu erzeugen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Schnittstelleneinrichtung (176) Daten von der zentralen Speichereinrichtung (174) empfängt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Daten von der Speichereinrichtung (174) Programmierschritte enthalten, die von der Schnittstelle auszuführen sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Daten von der Speichereinrichtung (174) Verlaufsdaten enthalten, die zu einem Benutzer der Vorrichtung gehören.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Daten auf einer Anzeigeeinrichtung (126) angezeigt werden.