FI101343B - Mittausjärjestely lihasvoiman harjoituslaitteistossa - Google Patents

Description

101343

MITTAUSJÄRJESTELY LIHASVOIMAN HARJOITUSLAITTEISTOSSA

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määriteltyyn mittausjärjestelyyn, jolla mitataan lihaksien avulla aikaansaatua voimaa, tehoa tai työtä.

Ennestään tunnetaan mittausjärjestely WO-julkaisusta 95/11626, jossa kahden pyörimisliikettä tekevän pyörän välillä olevan voimansiirtoelimen, kuten ketjun, vetovoimaa mitataan. Toisen ketjupyörän tuenta on heiluva tai siirtyvä vetovoiman johdosta ja siirroksen suuruudesta lasketaan ketjun vetovoima. Toinen pyöristä on vetävä, jolloin se välittää voiman ketjuun.

Edellä esitetyssä ratkaisussa se pyöristä on vetävä, jonka tuentavoimaa mitataan. Tästä aiheutuu vetävän pyörän tuentaan muitakin voimakomponentteja kuin vetoelimen aiheuttama. Riippuen pyörimisliikkeen tuontitavasta vetävälle pyörälle, syntyy erisuuntaisia ja erisuuruisia voimakomponentteja, jotka kohdistuvat mittauksen kohteena olevan pyörän tuentaan ja antavat virheellisen lisän mittaukseen. Jos pyörimisvoima tuodaan pol-kimen avulla, syntyy kiertyvä voimakomponentti. Jos pyörimisliike tuodaan toisen ketjun tai esim. hammaspyörän avulla, syntyy näistäkin tietynsuuntainen voimakomponentti, joka vaikuttaa vetävän pyörän mitattavaan tuentavoimaan.

Suomalaisessa julkaisussa 87133 esitetään lihasten toimintakyvyn mittauslaite, jossa mitataan useita liikelajeja ja mittaustulokset käsitellään tietokoneella.

GB-julkaisuissa 2 179 164 ja 2 224 855 esitetään vetoelimeen kohdistuvan voiman mittausta pyörän ollessa nivelen avulla kiinnitetty runkoon, jolloin pyörä joustaa vetoelimen rasituksen johdosta jousta tai paineanturia vasten.

Edellä referoiduissa julkaisuissa ei kuitenkaan ole ergonomia-laitesovellutuksena ratkaistu edestakaista liikettä tekevän vetoelimen voiman ja liikematkan mittausta niin, että olisi pyörimisliikettä välittämätön lähes kitkaton mittapyörä, jonka tarkoin vetoelimen suuntaista tukivoimaa mitataan. Tuki 101343 2 voimasta on suoraan saatavissa vetoelimeen kohdistuva vetovoima .

Keksinnön mukaiselle mittausjärjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön etuna on, että ergonomialaitteesta voidaan tarkoin mitata kummankin suuntainen voimankäyttö. Esim. kuormituksen, kuten punnusten laskemiseen liittyvä voimankäyttö. Edelleen punnusten nostossa kiihdyttämisen aiheuttava lisänostovoima saadaan mukaan. Sitä vastoin esim. tunnetuissa laitteissa, joissa punnusten paino syötetään laskentayksikköön ja nosto-kerrat lasketaan, saadaan tehdyn työn ja tehon määrä liian pienenä, koska kiihdytykseen käytetty voima ei tule laskennassa mukaan. Myös nostomatka voi jäädä epätarkaksi.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa vetovoimaa mittaava anturi antaa vetoelimen vetovoimaa vastaavan voimatiedon kaikissa tapauksissa oikein. Vetoelimen liikematka mitataan laitteen avulla ja laskentayksikkö suorittaa tarvittavat laskennat, kuten voimat, tehot ja työt (energiat) sinänsä tunnetulla tavalla.

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää ergonomialaitteistoa sivulta nähtynä.

Kuvio 2 esittää laakerin tuentaa runkoon.

Kuvio 3 esittää anturin sijoitusta laakerin yhteydessä.

Kuviossa 1 on alustan 9 varaan sijoitettu runkopalkit 3 käsittävä ergonomialaite, jolla harjoitetaan tai kuntoutetaan lihaksia. Laitteeseen kuuluu nostettava ja alaslaskettava kuor-mitusyksikkö 1, jota nostetaan vetoelimen 2 välityksellä. Vetoelin voi olla toisesta päästään järjestetty erilaisia kah-vaosia käyttäen käsi-, jalka tai muita lihaksia harjoittavaksi. Vetoelin 2 on johdettu erityisen taittopyörän 4 yli nostamaan punnuksia 1. Vetoelimelle on lisätaittopyörä 14, jotta vetoelin irtautuisi pyörältä 4 vaakasuorassa suunnassa.

Pyörän 4 pyörimistä mitataan sen pinnalla olevien magneetti 101343 palojen 6 avulla, joiden kulkua tunnistimen (10 kuvio 2) ohi seurataan. Pyörälle 4 on laakeri 12 pesässä 5. Pesä 5 on sijoitettu runkopalkkiin 3 sijoitettuun johteeseen, jossa se voi liikkua pystysuunnassa. Laakeripesää 5 tukee alapuolelta joustava elin 7, sopivimmin sinänsä tunnettu jokin jousityyp-pi, jonka jousivakio tunnetaan.

Punnuksista 1 lähtevä vetoelin 2 aiheuttaa nostotilanteessa pyörän 4 tuentaan alaspäin suunnatun voiman Fv, joka on yhtä suuri kuin joustavan elimen 7 tukivoima ylöspäin. Pyörältä 4 vaakasuuntaan lähtevä vetoelin aiheuttaa laakeripesään 5 vaa-kavoiman, jolle on vastaava tukivoima F, joka ei vaikuta joustavan elimen 7 puristumaan. Vetoelimen 2 kahvaosasta vetäminen voi tapahtua eri suunnissa eikä siten vaikuta elimen 7 puristumaan ja mittaustulokseen.

Laitteistoon kuuluu ohjausyksikkö 8, joka laskee elimien 7 mitatun puristuman perusteella vetoelimeen aiheutetun voiman, liikeanturien 10 viestin perusteella liikematkan ja näiden avulla yhteisesti punnusten nostoon ja laskuun käytettyä voimaa, tehoa ja työtä. Yksikkö 8 voi sinänsä tunnetulla tavalla näyttää hetkellistä voimaa tai tehoa, rekisteröidä maksimiarvot ja ilmoittaa esim. kokonaisenergian käytön.

Kuviossa 2 esitetään tarkemmin laakeripesän 5 sijainti palkin 3 johteessa. Palkissa 3 on poikittainen kannatin 11, jonka päällä on joustava elin 7. Joustava elin on jousivakioltaan ·· tunnettu jousi tai paineanturi, joka ilmaisee suoraan kuormi tusta. Esimerkkiratkaisussa elin 7 puristuu jonkin verran kuormituksen johdosta noin 0,1-2 mm. ja puristuma havaitaan kuvion 3 esittämällä tavalla Hall-anturia 13 käyttäen. Anturin 13 toinen osa on laakeripesässä 5 ja toinen osa rungossa 3. Elimen 7 puristuman ja voiman suhde on tunnettava, jolloin on käytettävä tunnettua joustoelintä.

On edullista, että elimen 7 joustomatka on pieni. Se on sopivimmin välillä 0 - 2mm. Tällöin vetoelimen suunta pysyy vaakasuuntaisena pyörältä 4 lähtiessä. Samoin pieni jousto varmistaa, että mitään huojuntaa ei tule punnuksiin l, vaikka vetoelimestä nykäistäisiinkin.

Claims (5)

1. Mittausjärjestely lihasvoiman harjoitus- tai kuntoutus-laitteistossa, joka käsittää laitteiston käyttäjän ja kuormi-tusyksikön (1) välisen edestakaista liikettä tekevän vetoeli-men (2) lihasvoiman ja voimasta aiheutuvan liikkeen välittämiseksi, vapaasti pyörivän mainittuun elimeen vetovoimaa vä-littämättömän pyörän (4), kuten taittopyörän, mainitun veto-elimen johtamiseksi, tarvittavat liike- ja voima-anturit (6), (10),(13) sekä ohjausyksikön (8) anturiviestien käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että pyörivä elin (4) ja sen tukirakenne (5) on järjestetty liikkumaan vetoelimen (2) suunnassa joustoelintä (7) vasten, kun vetoelimeen vaikutetaan vetovoimalla ja järjestelyyn kuuluu joustoelimen (7) jousto-matkaa mittaava laite (13), pyörivän elimen (4) pyörimistä mittaava laite (6,10) sekä yksikkö (8), joka muuntaa jousto-matkan vetovoimaksi ja laskee ja osoittaa ainakin tehtyä työtä tai tehoa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely tunnettu siitä, että maksimijoustomatka on lyhyt n. 0,5 - 2mm ja sen suunta on vetoelimen (2) sen osuuden suunta, joka johtaa kuormitukselle (i).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely tunnettu siitä, että joustoelimen (7) joustomatka on vetovoimaan nähden suoraan verrannollinen tai verrannollisuus on tunnettu.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestely tunnettu siitä, että vetovoima on mitattavissa vetoelimen kummassakin liikesuunnassa ja yksikön (8) avulla on kummankin liikesuunnan tehty työ ja/tai teho laskettavissa ja osoitettavissa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen järjestely tunnettu siitä, että laakeripesän (5) jousto-matka mitataan Hall-anturin (13) lähettämästä viestistä. 101343 5