ITBO20010105A1 - APPARATUS FOR PHYSICAL EXERCISE WITH MAGNETIC INTERACTION BETWEEN CONSTITUTIVE PARTS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo: attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled:
APPARATO PER ESERCIZIO FISICO CON INTERAZIONE MAGNETICA TRA PARTI COSTITUTIVE. APPARATUS FOR PHYSICAL EXERCISE WITH MAGNETIC INTERACTION BETWEEN CONSTITUTIVE PARTS.
Il presente trovato si riferisce ad apparati per l'esercizio fisico della persona, ovvero ad attrezzi o macchine più o meno complesse, congegnate per lo svolgimento di attività motoria diretta al conseguimento delle più varie finalità, quali il semplice divertimento, il conseguimento ed il mantenimento della efficienza e del benessere fisico, la riabilitazione e la ginnastica o l’allenamento sportivo. Il trovato concerne in particolare un apparato del tipo citato che si avvale di campi magnetici stazionari interagenti tra sue parti costitutive. The present invention refers to apparatus for physical exercise of the person, or to more or less complex tools or machines, designed to carry out motor activities aimed at achieving the most various purposes, such as simple entertainment, achievement and maintenance. of physical efficiency and well-being, rehabilitation and gymnastics or sports training. The invention relates in particular to an apparatus of the aforementioned type which makes use of stationary magnetic fields interacting between its constituent parts.
Tra gli apparati e le macchine ginniche di costruzione nota non si conoscono applicazioni che prevedano l’impiego del magnetismo, stazionario, per mantenere in equilibrio dinamico, senza contatto reciproco, delle parti costitutive dell’apparato suscettibili in generale di movimento, assoluto o relativo; ovvero delle parti che, pur nella specificità tìpica dei vari attrezzi o macchine, interagiscono tra loro scambiandosi forze e movimenti relativi servendosi di un campo magnetico stazionario. Among the apparatuses and exercise machines of known construction there are no known applications that involve the use of stationary magnetism to maintain in dynamic equilibrium, without mutual contact, of the constituent parts of the apparatus susceptible in general to movement, absolute or relative; or parts which, despite the typical specificity of the various tools or machines, interact with each other by exchanging relative forces and movements using a stationary magnetic field.
Scopo del presente trovato è perciò quello di prevedere l'applicazione del magnetismo stazionario ad un apparato per l’esercizio fisico, per ottenere selettivamente o in combinazione secondo un criterio definibile a piacere: supporto, sostegno, sospensione elasticamente cedevole di partì dell’attrezzo suscettibili di movimento, più o meno ampio; ammortizzazione di forze impulsive scambiate tra parti dell’apparato e/o tra utente ed apparato medesimo; smorzamento di vibrazioni meccaniche; isolamento acustico ed elettrico; accumulo e restituzione di energia in modo conservativo o dissipativo . The purpose of the present invention is therefore to provide for the application of stationary magnetism to an apparatus for physical exercise, to obtain selectively or in combination according to a criterion that can be defined at will: support, support, elastically yielding suspension of parts of the tool susceptible of movement, more or less wide; cushioning of impulsive forces exchanged between parts of the apparatus and / or between the user and the apparatus itself; mechanical vibration damping; acoustic and electrical insulation; conservative or dissipative energy storage and return.
In accordo con l’invenzione tali scopi sono raggiunti da un apparato per esercizio fisico, ludico, riabilitativo, ginnico o sportivo, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un membro suscettibile di spostamento, ed almeno un mezzo di supporto reciprocamente interagenti per mezzo di forze di campo generate da uno o più campi magnetici stazionari ad essi interposti. In accordance with the invention, these objects are achieved by an apparatus for physical, playful, rehabilitative, gymnastic or sports exercise, characterized in that it comprises at least one member susceptible of displacement, and at least one support means mutually interacting by means of forces of field generated by one or more stationary magnetic fields interposed to them.
A seconda dello specifico tipo di apparato ginnico il sopra definito equilibrio dinamico può implicare mobilità relative delle parti in gioco diversamente graduate, potendo ad esempio significare in alcuni tipi di attrezzo unicamente una condizione di stazionarietà relativa del membro rigido e del mezzo di supporto, con movimenti traslatori e/o rotazionali di limitata ampiezza, istantaneamente oscillanti intorno ad una comune posizione di equilibrio; viceversa in altri tipi di apparati tale equilibrio dinamico potendo implicare invece, veri e propri movimenti relativi di una parte rispetto all’altra. Depending on the specific type of gymnastic apparatus, the above defined dynamic equilibrium may imply relative mobility of the differently graded parts in the game, for example it could mean in some types of apparatus only a condition of relative stationarity of the rigid member and of the support means, with movements translators and / or rotationals of limited amplitude, instantly oscillating around a common equilibrium position; vice versa in other types of equipment this dynamic equilibrium may instead imply real relative movements of one part with respect to the other.
Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui: The technical characteristics of the invention, according to the aforementioned purposes, are clearly verifiable from the content of the claims reported below and the advantages thereof will be more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent a purely exemplary embodiment and non-limiting, in which:
la figura 1 è una vista in alzato di un primo apparato per esercizio ginnico secondo l'invenzione realizzato conformemente ad una macchina convenzionalmente conosciuta con il nome di “treadmll’’; Figure 1 is an elevation view of a first apparatus for gymnastic exercise according to the invention made in accordance with a machine conventionally known by the name of "treadmll '';
la figura 2 è una vista in alzato di un secondo apparato per esercizio gìnnico, realizzato conformemente all’invenzione e provvisto di una pedana per lo scambio di forza tra utente ed apparato; Figure 2 is an elevation view of a second apparatus for technical exercise, made in accordance with the invention and provided with a platform for the exchange of force between the user and the apparatus;
la figura 3 è un particolare dell’apparato di figura 2 rappresentato in scala di ingrandimento; figure 3 is a detail of the apparatus of figure 2 represented in an enlarged scale;
la figura 4 è una rappresentazione frontale dell'apparato di figura 1 visto nella direzione Z e nel verso indicato con freccia A; Figure 4 is a front view of the apparatus of Figure 1 seen in the direction Z and in the direction indicated by arrow A;
le figure 5 e 6 sono, rispettivamente, una vista in alzato ed una vista in pianta dall’alto di un organo di supporto dell’utente di un generico apparato ginnico, rappresentato secondo una prima forma di realizzazione; Figures 5 and 6 are, respectively, an elevation view and a top plan view of a user support member of a generic gymnastic apparatus, represented according to a first embodiment;
la figura 7 è una vista laterale di una seconda forma di realizzazione dell'organo di appoggio delle figure 5 e 6; figure 7 is a side view of a second embodiment of the support member of figures 5 and 6;
la figura 8 è una vista prospettica di insieme di una terza forma di apparato ginnico realizzato conformemente all'invenzione; Figure 8 is an overall perspective view of a third form of gymnastic apparatus made in accordance with the invention;
le figure 9, 10, 11 sono schematiche rappresentazioni di alcune parti di apparati ginnici realizzati in conformità dell'invenzione. Figures 9, 10, 11 are schematic representations of some parts of gymnastic apparatuses made in accordance with the invention.
- la figura 12 è una vista di dettaglio di un particolare di figura 1. - figure 12 is a detail view of a detail of figure 1.
Con riferimento alla figura 1 degli uniti disegni, con 1 viene genericamente indicato un apparato per esercizio fisico, ludico, riabilitativo, ginnico o sportivo che, a titolo esemplificativo e non limitativo, è rappresentato da una generica macchina ginnica nota con il nome convenzionale di "treadmill”. With reference to Figure 1 of the accompanying drawings, 1 generically indicates an apparatus for physical, playful, rehabilitative, gymnastic or sports exercise which, by way of non-limiting example, is represented by a generic exercise machine known by the conventional name of " treadmill ".
Tale apparato 1 essenzialmente comprende un organo di supporto dell’utente, attuato da un pianale 22 orizzontale, che è provvisto di un tappeto 28 scorrevole e mobile orizzontalmente ad una opportuna velocità, al di sopra del quale l’utente cammina o corre. This apparatus 1 essentially comprises a user support member, implemented by a horizontal platform 22, which is provided with a sliding belt 28 which is movable horizontally at a suitable speed, above which the user walks or runs.
Il tappeto 28 scorrevole è attuato da un nastro flessibile, avvolto ad anello intorno a due rulli 29, 30 paralleli, almeno uno dei quali è motorizzato. The sliding belt 28 is implemented by a flexible belt, wound in a ring around two parallel rollers 29, 30, at least one of which is motorized.
Un membro rigido, avente in particolare la forma di una piastra 2, piana, rettangolare, è frapposto, secondo una direzione orizzontale Z, tra i rulli 29 e 30, mentre, secondo la direzione verticale Y, si trova invece collocato tra il tappeto 28 scorrevole ed un sottostante basamento 4 orizzontale o telaio della macchina. A rigid member, having in particular the shape of a flat, rectangular plate 2, is interposed, according to a horizontal direction Z, between the rollers 29 and 30, while, according to the vertical direction Y, it is instead placed between the carpet 28 sliding and an underlying horizontal base 4 or frame of the machine.
Coppie di magneti 3 permanenti sono localizzate in corrispondenza di posizioni rispettivamente contro affacciate della piastra 2 e del basamento 4 orizzontale. Pairs of permanent magnets 3 are located in correspondence with respectively opposite facing positions of the plate 2 and of the horizontal base 4.
I magneti permanenti 3 sono fissi e tali da contrapporsi polarità identiche e generano un campo magnetico stazionario che, interposto tra la piastra 2 ed il basamento 4, esercita forse repulsive (vedasi anche figura 12) le quali sospingono la piastra verso l’alto fino al raggiungimento di una condizione di equilibrio con il peso proprio, lungo la direzione verticale Y, nella quale la piastra 2 si trova a levitare al di sopra del basamento 4, che perciò la supporta sostenendola senza contatto fisico. The permanent magnets 3 are fixed and such as to oppose identical polarities and generate a stationary magnetic field which, interposed between the plate 2 and the base 4, perhaps exerts repulsive (see also figure 12) which push the plate upwards up to reaching a condition of equilibrium with its own weight, along the vertical direction Y, in which the plate 2 is found to levitate above the base 4, which therefore supports it by supporting it without physical contact.
Dalla osservazione della figura 4 è possibile rilevare che le coppie di magneti 3 permanenti possono essere ubicate eventualmente anche tra fiancate 31 del pianale 22 e contro affacciate fiancate 32 verticali del basamento 4 per ottenere un confinamento laterale del pianale 22, secondo una, o secondo due direzioni orizzontali X, Z, ortogonali, dello spazio passanti per il piano di giacitura del pianale 22 medesimo. From the observation of figure 4 it is possible to see that the pairs of permanent magnets 3 can be located possibly also between the sides 31 of the platform 22 and against the vertical sides 32 of the base 4 to obtain a lateral confinement of the platform 22, according to one, or according to two horizontal directions X, Z, orthogonal, of the space passing through the plane of the platform 22 itself.
Il sostentamento magnetico del pianale 22, secondo tutte le direzioni ortogonali dello spazio, porta quindi il pianale 22 a flottare liberamente senza avere alcun contatto fisico con il basamento 4 della macchina. The magnetic support of the platform 22, according to all the orthogonal directions of the space, therefore causes the platform 22 to float freely without having any physical contact with the base 4 of the machine.
Un tale risultato si rivela particolarmente vantaggioso per molteplici aspetti. Infatti, la levitazione ed il confinamento magnetici consentono l'ammortizzazione delle forze di impatto del piede dell’utente contro il pianale 22, rigido, generate dai movimenti della deambulazione o della corsa, il che risulta particolarmente utile per allontanare il pericolo di sollecitazioni traumatiche dell'apparato osteomuscolare, o viceversa nel caso della riabilitazione per favorire un sicuro e più rapido recupero delle funzionalità della persona menomate da una malattia o da un infortunio. La levitazione ed il confinamento magnetici consentono anche lo smorzamento delle vibrazioni meccaniche indotte sul pianale 22 dall'esercizio eseguito dall’utente; l'isolamento acustico e l’isolamento elettrico rispetto alla struttura del basamento 4; ed anche la restituzione di energia in modo conservativo da parte del sistema pianale 22 - basamento 4 che, in virtù del campo magnetico, ha la possibilità di accumulare l'energia meccanica ricevuta nel momento dell’impatto per restituirla poi in un momento successivo. Such a result is particularly advantageous for many aspects. In fact, the magnetic levitation and confinement allow the cushioning of the impact forces of the user's foot against the rigid platform 22, generated by the movements of walking or running, which is particularly useful for removing the danger of traumatic stresses of the musculoskeletal system, or vice versa in the case of rehabilitation to favor a safe and more rapid recovery of the functions of the person impaired by an illness or injury. Magnetic levitation and confinement also allow the damping of the mechanical vibrations induced on the platform 22 by the exercise performed by the user; sound insulation and electrical insulation with respect to the base structure 4; and also the restitution of energy in a conservative way by the floor system 22 - base 4 which, by virtue of the magnetic field, has the ability to accumulate the mechanical energy received at the moment of impact and then return it at a later time.
Se poi, come può essere rilevato dalla figura 4, ulteriori coppie di magneti 3 permanenti sono aggiunte e disposte in modo tale da separare l'intera struttura dell’apparato 1 dal pavimento o dal suolo di appoggio della macchina, a tutti i vantaggi sopra evidenziati si aggiunge anche il beneficio dell’isolamento acustico ambientale, poiché le strutture architettoniche, isolate dall’apparato 1 , non vengono raggiunte da sollecitazioni o da vibrazioni di tipo sonoro. If then, as can be seen from Figure 4, further pairs of permanent magnets 3 are added and arranged in such a way as to separate the entire structure of the apparatus 1 from the floor or from the supporting ground of the machine, to all the advantages highlighted above the benefit of environmental acoustic insulation is also added, since the architectural structures, isolated from the apparatus 1, are not reached by stresses or vibrations of a sound type.
Dalla descrizione dettagliata sopra riportata - relativa ad un apparato 1 del tipo “treadmill" - è immediato dedurre che quanto detto a proposito della levitazione del pianale 22 può esser facilmente traslato ad altri apparati, ovvero a tutti quegli attrezzi o macchine che, ad esempio, fanno uso di un organo di appoggio dell'utente, comunque conformato. From the detailed description above - relating to an apparatus 1 of the "treadmill" type - it is immediate to deduce that what has been said about the levitation of the platform 22 can be easily translated to other apparatuses, or to all those tools or machines which, for example, make use of a user support member, however conformed.
Infatti, dalle figure 5 e 6 si può rilevare che è possibile realizzare anche una sella 25, ad esempio di una “bike” - che integri nella propria struttura un membro rigido 2 recante alcuni magneti 3 permanenti e che sia vincolata ad un piantone 33 fisso di sostegno, con libertà di oscillare girevolmente intorno ad un asse orizzontale 34. Il piantone 33 reca un supporto 35 provvisto di magneti 3 permanenti rispettivamente contro affacciati ai primi. Il campo magnetico interagente tra le coppie di magneti 3 permanenti può essere perciò sfruttato per mantenere la sella 25 in equilibrio alla rotazione intorno all’asse 34. In fact, from figures 5 and 6 it can be seen that it is also possible to make a saddle 25, for example of a "bike" - which integrates in its structure a rigid member 2 bearing some permanent magnets 3 and which is bound to a fixed column 33 support, with the freedom to oscillate rotatably around a horizontal axis 34. The column 33 bears a support 35 provided with permanent magnets 3 respectively opposite facing each other. The magnetic field interacting between the pairs of permanent magnets 3 can therefore be exploited to keep the saddle 25 in equilibrium when rotating around the axis 34.
Considerazioni del tutto analoghe possono essere fatte inoltre anche per organi di appoggio della persona del tutto diversi e che possono identificarsi ad esempio in una seduta 23 e/o in uno schienale 24 di un sedile 26 del tipo di quelli che normalmente equipaggiano numerosi attrezzi e macchine per esercizio ginnico. Seduta 23 e schienale 24, che possono essere realizzati rispettivamente in parti separate 23a, 23b, 24a, 24b rispettivamente recanti le coppie di magneti 3 permanenti contrapposti, polarizzati e montati in modo da mantenere distaccate ed allontanate tra loro le parti 23a, 23b, 24a, 24b sopraddette. Entirely similar considerations can also be made for completely different personal support members and which can be identified for example in a seat 23 and / or in a backrest 24 of a seat 26 of the type that normally equip numerous tools and machines. for gymnastic exercise. Seat 23 and backrest 24, which can be made respectively in separate parts 23a, 23b, 24a, 24b respectively bearing the pairs of opposing permanent magnets 3, polarized and mounted in such a way as to keep the parts 23a, 23b, 24a detached and apart from each other , 24b above.
Numerose altre varianti del trovato sono altresì possibili. Infatti, dalla figura 8 si può osservare come l'uso dì un campo magnetico interagente tra coppie di magneti 3 permanenti ed eventualmente combinato anche con altri mezzi smorzatori 36 di vario tipo - elastico, meccanico, solido, o a fluido - possa essere sfruttato per equipaggiare una pedana 21 basculante od elastica. Numerous other variants of the invention are also possible. In fact, from figure 8 it can be seen how the use of a magnetic field interacting between pairs of permanent magnets 3 and possibly also combined with other damping means 36 of various types - elastic, mechanical, solid, or fluid - can be exploited to equip a pivoting or elastic platform 21.
La pedana 21 può altresì essere inclusa anche in una struttura 4, di una macchina più complessa, ad esempio una macchina isotonica, destinataria della forza muscolare dell’utente, così come è schematicamente illustrato nelle figure 2 e 3 dove una pedana 21 girevolmente montata intorno ad un asse 34 orizzontale è mantenuta in condizione di equilibrio alla rotazione intorno all’asse 34 per effetto delle coppie di rotazione controverse generate dalla repulsione magnetica (od anche dalla attrazione - a seconda delle polarità scelte) di coppie di magneti 3 permanenti, contrapposti, posizionate simmetricamente rispetto all’asse di rotazione 34. The platform 21 can also be included also in a structure 4, of a more complex machine, for example an isotonic machine, recipient of the user's muscular strength, as it is schematically illustrated in Figures 2 and 3 where a platform 21 rotatably mounted around to a horizontal axis 34 is kept in a condition of equilibrium when rotating around the axis 34 due to the controversial rotation pairs generated by the magnetic repulsion (or also by the attraction - depending on the polarities chosen) of pairs of permanent magnets 3, opposite each other, positioned symmetrically with respect to the axis of rotation 34.
Ulteriori varianti del trovato possono essere ottenute ipotizzando di interporre ì mezzi generatori del campo magnetico, sugli stessi organi attuatori sui quali l’utente esercita uno sforzo muscolare diretto od anche direttamente sui mezzi resistivi che forniscono resistenza all’azionamento dell’apparato 1 da parte dell’utente. Further variants of the invention can be obtained by assuming to interpose the magnetic field generating means on the same actuator members on which the user exerts a direct muscular effort or even directly on the resistive means which provide resistance to the actuation of the apparatus 1 by the 'user.
In questi ambiti, ciò può essere realizzato ad esempio come mostrato in figura 9, dove è schematizzato un manubrio 27, impugnabile dall’utente dell’apparato 1 , al quale sono associati i magneti 3 permanenti per ammortizzarne l’escursione rispetto ad un relativo piantone 38 di guida e supporto. Un diverso modo di realizzazione può essere esemplificato poi dalla figura 11 dove è rilevabile come i magneti 3 permanenti possano essere posizionati al di sotto di un pacco pesi 39 sia per ammortizzarne l’impatto durante la discesa, sia per facilitarne il primo distacco nella condizione di sollevamento. In these areas, this can be achieved, for example, as shown in Figure 9, where a handlebar 27 is schematised, which can be gripped by the user of the apparatus 1, to which the permanent magnets 3 are associated to cushion the excursion with respect to a relative stem. 38 guide and support. A different embodiment can then be exemplified by figure 11 where it can be seen how the permanent magnets 3 can be positioned under a weight stack 39 both to cushion their impact during the descent, and to facilitate their first detachment in the condition of lift.
I magneti 3 possono essere anche collocati in qualsiasi punto della catena cinematica che mette in relazione lo sforzo motore applicato muscolarmente dall’utente al carico resistivo esercitato dall’apparato 1. Ciò può essere fatto ad esempio (figura 10) interponendo le coppie di magneti 3 permanenti a due membri contigui della catena cinematica rispettivamente collegati (quali una leva, ovvero una manovella, una pedivella, od un qualsiasi altro organo effettore 40 ed un organo 41 solidale al carico resistivo) in modo tale da realizzare ad esempio una sorta di giunto magnetico, elastico, che permette la trasmissione ammortizzata dello sforzo tra i due membri 40, 41 della catena. The magnets 3 can also be placed in any point of the kinematic chain which relates the motor effort applied by the user to the resistive load exerted by the apparatus 1. This can be done for example (figure 10) by interposing the pairs of magnets 3 two contiguous members of the kinematic chain respectively connected (such as a lever, or a crank, a pedal crank, or any other effector member 40 and a member 41 integral with the resistive load) in such a way as to create, for example, a sort of magnetic joint , elastic, which allows the cushioned transmission of the effort between the two members 40, 41 of the chain.
In tutti gli esempi sopra descritti si è fatto costante riferimento a campi magneti stazionari generati da coppie di magneti 3 permanenti. Ciò è da considerarsi unicamente una esemplificazione realizzativa del trovato e non una limitazione, poiché è evidente che l’interazione magnetica può essere ottenuta tra magneti 3 permanenti e contrapposte parti ferromagnetiche dei vari apparati. Quanto ai magneti 3 è altresì ovvio che gli stessi non necessariamente debbono essere provvisti di un campo magnetico permanente, giacché quest’ultimo può essere generato anche mediante opportuni mezzi elettrici. In all the examples described above, constant reference was made to stationary magnetic fields generated by pairs of permanent magnets 3. This is to be considered only an embodiment of the invention and not a limitation, since it is clear that the magnetic interaction can be obtained between permanent magnets 3 and opposing ferromagnetic parts of the various apparatuses. As for the magnets 3, it is also obvious that they do not necessarily have to be provided with a permanent magnetic field, since the latter can also be generated by suitable electrical means.
Quest'ultima precisazione consente infine di puntualizzare come il campo magnetico possa essere controllato nelle sue specifiche caratteristiche per ottenere funzionalità particolarmente efficaci nella gestione dei vari tipi di apparati 1 ginnici, ovvero il controllo di posizione delle parti mobili interessate dal campo magnetico; il controllo di posizione subordinato alla forza scambiata tra l’utente e l’apparato 1 ginnico; il controllo di posizione subordinato al peso proprio dell’utente e alla forza scambiata da questi con l’apparato 1 ; o una qualunque combinazione di controllo delle caratteristiche meccaniche sopraddette. This last clarification finally makes it possible to point out how the magnetic field can be controlled in its specific characteristics in order to obtain particularly effective functions in the management of the various types of gymnastic apparatus 1, ie the position control of the moving parts affected by the magnetic field; position control subordinated to the force exchanged between the user and the gymnastic apparatus 1; the position control subject to the user's own weight and the force exchanged by him with the apparatus 1; or any combination of control of the aforementioned mechanical characteristics.
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