ITBO20010510A1

ITBO20010510A1 - Dispositivo di rilevazione remota per macchina ginnica a contrappesi

Info

Publication number: ITBO20010510A1
Application number: IT2001BO000510A
Authority: IT
Inventors: Nerio Alessandri; Roberto Zini
Original assignee: Technogym Srl
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-08
Also published as: ITBO20010510A0; EP1284153A3; US20030032529A1; EP1284153A2

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

DISPOSITIVO DI RILEVAZIONE REMOTA PER MAC-CHINA GINNICA A CONTRAPPESI.

Il presente trovato si riferisce al settore delle macchine ginniche a contrappesi, nelle quali i contrappesi sono costituiti da una pila verticale di piastre sovrapposte, selezionabili a discrezione dell’utente della macchina, mediante un idoneo perno selettore ed in proporzione con il carico desiderato per il contrappeso.

Il trovato in particolare concerne un dispositivo di rilevazione remota, atto a determinare alcuni significativi parametri dello stato meccanico del contrappeso - quali l’entità del carico statico applicato e l’intensità dei parametri cinematici di spostamento e di velocità del contrappeso durante l’esecuzione dell’esercizio.

Nel campo dei dispositivi per la rilevazione dei parametri sopra descritti sono noti dispositivi classificabili sostanzialmente in sistemi elettromeccanici, ed in sistemi misti di tipo elettromeccanico - ottico.

Tra questi ultimi rientra in particolare un dispositivo - descritto nel documento B02000A000389 a nome della stessa Richiedente - il quale, per effettuare il rilievo dei parametri meccanici sopraddetti, utilizza una unità laser collocata in una postazione fissa rispetto alla macchina e provvista di: un organo emettitore; un organo ricevitore del raggio laser; ed un organo riflettore del raggio laser associato ai mezzi selettori delle piastre del contrappeso, organo riflettore che è contraffacciato a, e collocato ad una certa distanza da, l’organo emettitore della unità laser. A seconda della collocazione istantanea assunta dai mezzi selettori della pila, sia in condizione di selezione statica dei pesi, sia in relazione al movimento dinamico del contrappeso conseguente all’esecuzione dell’esercizio, la lunghezza del percorso di volo complessivamente descritto dal raggio laser: tra l’organo emettitore, l’organo riflettore e l’organo ricevitore, risulta in generale variabile rispetto ad una distanza di riferimento predeterminata in funzione di una certa relazione posizionale inizialmente prestabilita per i vari componenti del dispositivo.

La determinazione di volta in volta della differenza tra il percorso effettivo del raggio laser ed il percorso di riferimento permette di stabilire: il numero di piastre selezionate, ovvero il carico applicato al contrappeso; l’entità dello spostamento dei mezzi selettori rispetto alla posizione di riferimento; nonché, rapportando tale spostamento al tempo della sua esecuzione, la velocità di spostamento del contrappeso durante l’esecuzione dell’esercizio.

Il dispositivo sopra richiamato ha fornito risultati pratici pienamente soddisfacenti. Tuttavia alcuni fattori, tra i quali la elevata potenza necessaria per il funzionamento del dispositivo, la diversa risoluzione ottenibile per la misura della distanza, con ì vari tipi di laser; e gli elevati costi di realizzazione del dispositivo, hanno sollecitato l’interesse ad indagare sistemi di rilevazione, i quali ancorché basati sul tempo di volo di un segnale, siano alternativi al laser.

In linea di principio, un possibile sistema alternativo può essere ottenuto mediante l’impiego degli ultrasuoni, ovvero mediante un dispositivo che invii ad un organo riflettore associato ai mezzi selettori una idonea frequenza ultrasonica per un breve periodo di tempo. Dato che la velocità del suono in un determinato mezzo è nota, con un semplice calcolo che comprende l’intervallo di tempo tra l’impulso inviato e l’eco di ritorno si ottiene una valutazione della distanza intercorrente tra dispositivo e superficie di riflessione.

Tuttavia, data la piccola distanza da percorrere, il cui ordine di grandezza varia in pratica (anche se orientativamente) da 20 cm a circa 200 cm, e data la presenza di molti dispositivi meccanici normalmente disposti nell’intorno o nello spazio fisico della macchina ginnica, (ad esempio: lo stesso pacco pesi; il carter; le staffe e supporti di vario tipo ecc. ) un siffatto dispositivo presenta dei problemi di funzionamento, poiché echi riflessi non eliminabili si sovrappongono al segnale emesso dall’organo emettitore rendendo scarsamente attendibile l'informazione associata alla misura del segnale che raggiunge l’organo ricevitore, e quindi pregiudicando l’affidabilità globale del dispositivo di rilevazione.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di superare tali inconvenienti mediante un dispositivo che preveda di rendere attivi i mezzi selettori delle piastre del pacco pesi, ovvero di rendere tali mezzi selettori in grado di generare autonomamente, su opportuno comando remoto, un segnale ultrasonico che viene poi convenientemente indirizzato verso l’esterno.

In accordo con l’invenzione tale risultato viene raggiunto mediante un dispositivo di rilevazione di almeno un parametro di stato meccanico corrente di un contrappeso mobile di una macchina ginnica a contrappesi; il contrappeso comprendendo una pluralità di pesi sovrapposti fra loro, e selezionabili in numero mediante un perno di selezione, associabile discrezionalmente ad uno dei detti pesi, in modo tale da definire un contrappeso di massa determinata; detto dispositivo comprendendo mezzi di generazione di un segnale indicativo della posizione istantanea del detto perno rispetto ad un predeterminato organo di riferimento; mezzi di rilevazione del detto segnale; caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di generazione e di rilevazione sono direttamente contraffacciati definendo una interposta distanza che detto segnale percorre una sola volta per minimizzare la lunghezza del proprio percorso.

Un metodo di rilevazione, conforme al funzionamento del dispositivo forma anch’esso parte dell’invenzione

II dispositivo ed il metodo sopra detti permettono di conseguire l'importante risultato di rendere il rilievo della posizione del perno selettore di fatto insensibile alle azioni di disturbo relative al dispositivo medesimo, alla macchina nel suo complesso e/o a sue parti componenti.

Infatti, dal momento che i mezzi captatori sono direttamente contraffacciati ai mezzi di generazione, il primo apparire sui mezzi captatori del segnale ultrasonico emesso dai mezzi di generazione, testimoniante l’esecuzione da parte del segnale del più breve percorso di volo, ovvero della copertura una sola volta della distanza intercorrente tra i mezzi di generazione ed i mezzi di rilevazione, è sufficiente per determinare la posizione del perno selettore; eventuali echi o distorsioni del segnale successivamente sopraggiunti non sono in alcun modo tali da disturbare o modificare la misura già effettuata.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate 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:

la figura 1 è una schematica vista prospettica di insieme di un dispositivo di rilevazione applicato ad una macchina ginnica a contrappesi, di tipo del tutto generale;

la figura 2 è uno schema di principio illustrativo del funzionamento del dispositivo;

la figura 3 è uno schema a blocchi funzionali, descrittivo del dispositivo;

- la figura 4 è un esempio di una possibile forma d’onda di un segnale generato dal dispositivo.

Con riferimento alla figura 1 degli uniti disegni, con 1 viene indicato nel suo complesso un dispositivo di rilevazione per rilevare in una macchina ginnica 3 a contrappesi uno o più parametri di stato meccanico, corrente, del contrappeso 2.

Più in particolare, la macchina ginnica 3 è provvista dì un contrappeso 2, che durante l’esercizio ginnico si oppone allo sforzo muscolare generato dall’utente, il quale è attuato da una pila verticale di pesi 4, il cui numero viene selezionato di volta in volta a discrezione dell’utente, in relazione con le necessità dell’esercizio e mediante relativi mezzi selettori, di costruzione totalmente nota, provvisti di un perno 5 di selezione atto a permettere di stabilire il numero di pesi 4 da prelevare dalla sommità della pila e da applicare alla macchina 3 come forza resistente.

I parametri meccanici del contrappeso 2, di interesse pratico per l’esercizio della macchina 3 possono essere i più vari; tra questi, tuttavia, meritevoli di particolare interesse sono il peso “P" del contrappeso 2 complessivamente applicato di volta in volta alla macchina 3, - figura 2 - nonché lo spostamento “s” e la velocità istantanea “v” della pila verticale di pesi 4 rispetto ad un opportuno, prestabilito, organo di riferimento 19 fisso.

Il rilievo di tali parametri meccanici può essere effettuato vantaggiosamente con riferimento alla posizione corrente del perno 5 selettore. Per tale scopo il dispositivo 1 comprende essenzialmente:

un equipaggio mobile 6, associato al detto perno 5 selettore e provvisto di autonomi mezzi di generazione 14 atti a generare un segnale di posizione istantanea del perno 5 selettore rispetto all’organo di riferimento 19 fisso;

- un apparato fisso 8, remoto rispetto all’equipaggio mobile 6, il quale è dotato a sua volta di mezzi di rilevazione 15 dei segnali provenienti dall’equipaggio mobile 6; ed infine

mezzi di elaborazione 16 - costituiti preferibilmente da una centralina elettronica - interfacciati con i mezzi di rilevazione 15, i quali sono atti ad elaborare le informazioni ricevute corrispondentemente ai predetti segnali 18, in modo da determinare la conseguente posizione istantanea del perno 5 selettore rispetto all’organo di riferimento 19.

I mezzi di generazione 14 sono preferibilmente congegnati in modo da comprendere un trasmettitore 9 ultrasonico in grado di generare e di emettere verso l’apparato fisso 8 ad essi direttamente contraffacciato un corrispondente segnale 18 ultrasonico, impulsivo, di appropriata frequenza, lunghezza d’onda e durata temporale “DT” - figura 4 - a seguito di un comando remoto di attivazione impartito ad esso dall’esterno della macchina 3.

II comando di attivazione dei mezzi di generazione 14 dei segnali 18 viene preferibilmente attuato mediante mezzi di telecomando 17 (con ciò intendendo genericamente dei mezzi di comando remoto con - preferibilmente - o senza fili), operanti a distanza rispetto ai mezzi di generazione 14, associati ad un medesimo detto apparato fisso 8 unitamente ai mezzi di rilevazione 15 e agli stessi mezzi di elaborazione 16 - figura 3. Gli stessi mezzi di telecomando 17 che comandano l’attivazione e la disattivazione dei mezzi di generazione 14 dell’equipaggio mobile 6 sono atti ad attivare e disattivare anche i mezzi di rilevazione 15 dell’apparato fisso 8 che sono concretizzati nello specifico da un idoneo ricevitore 10 ultrasonico.

In figura 1 , l’apparato fisso 8 è stato illustrato con riferimento ad una struttura propria autonoma ed indipendente dalla struttura 7 della macchina ginnica 3; ciò non è tuttavia da riguardarsi in senso limitativo, giacché è evidente che l’apparato fisso 8 può essere, in modo equivalente, associato e/o integrato anche alla struttura 7 fissa della macchina ginnica 3.

Il dispositivo 1 di rilevazione può essere integrato inoltre da un dispositivo di taratura 12 adatto a compensare eventuali variazioni di velocità di propagazione delle onde ultrasonore del segnale 18 dovute a disturbi esterni, imputabili ad esempio a variazioni di temperatura. E’ altresì corredata anche da un sistema di monitoraggio 13 dei parametri meccanici del pacco pesi 4, rilevati e/o calcolati.

In uso, il funzionamento del dispositivo 1, è il seguente: i mezzi di telecomando 17 - attuati ad esempio da un trasmettitore radio, o da un trasmettitore ottico asserviti alla centralina della macchina che ne gestisce il funzionamento - inviano un impulso 20 di attivazione ai mezzi di generazione 14 del segnale 18 ultrasonico, portati dall'equipaggio mobile 6.

Contestualmente all’attivazione dei mezzi di generazione 14 del segnale ultrasonico, gli stessi mezzi di telecomando 17 predispongono i mezzi di rilevazione 15 alla ricezione del segnale ultrasonico 18 e predispongono altresì i mezzi di elaborazione 16 alla corrispondente elaborazione delle informazioni pertinenti con detto segnale. Il tempo di volo dell’impulso 20 di comando - comunque esso sia attuato : da onde radio o da impulsi luminosi - è trascurabile, anche perché la distanza tra i mezzi di generazione 14 ed i mezzi di rilevazione 15 del segnale 18 è percorsa una sola volta, e quindi, con lunghezza minima del proprio percorso totale. Si può assumere dunque che i mezzi di generazione 14 ed i mezzi di rilevazione 15 del segnale 18 generato dai mezzi di generazione 14 si attivino nello stesso momento di trasmissione dell’impulso 20. A questo punto, il perno 5 selettore trasmette il segnale ultrasonoro 18 ai mezzi captatori 15. Nota la velocità di propagazione degli ultrasuoni in aria, il tempo che intercorre tra l’impulso 20 emesso dai mezzi di comando e l'arrivo del segnale 18 ultrasonico ai mezzi captatori 15 permette di determinare una distanza che è correlata alla posizione del perno 5 selettore sulla pila, ovvero al numero dei pesi selezionati ed in definitiva all’entità del peso “P" selezionato. Durante l’esecuzione dell’esercizio, la lunghezza del percorso del segnale ultrasonico 18, cioè la distanza tra il perno 5 selettore ed i mezzi captatori 15 viene rilevata il più frequentemente possibile essendo molteplicemente reiterata nell’unità di tempo con periodicità ciclica, ad esempio almeno per una decina di volte al secondo; ciò al fine di ottenere una risoluzione adeguata dei segnali concernenti la misura o le misure in fase di evoluzione con il movimento della macchina in uso.

II dispositivo 1 rilevatore permette quindi il raggiungimento dei risultati attesi in modo semplice, affidabile e relativamente economico, senza minimamente risentire di azioni di disturbo imputabili a riflessioni delle onde ultrasoniche da parte di eventuali ostacoli costituiti dalla macchina 3, da sue parti costitutive e/o da oggetti interferenti con lo spazio geometrico ad essa pertinente; riflessioni o disturbi che, a seguito della disattivazione dell’emissione sonora, si esauriscono per riprodursi poi dopo una nuova attivazione, ma sempre in modo tale da risultare ininfluenti sulla precisione della misura. Benché nella preferita forma di realizzazione del trovato, sopra descritta, si sia fatto esplicito riferimento all’utilizzo di segnali 18 ultrasonici, una tale impostazione realizzativa è da considerarsi del tutto indicativa. Infatti, operando in modo equivalente è possibile impiegare anche dei segnali 18 di natura diversa riconducibili ad esempio a segnali di lunghezza d’onda compresa nella gamma delle frequenze e delle lunghezze d’onda tipiche delle onde radio; oppure delle onde luminose operanti sia nello spettro della luce visibile sia nello spettro delle radiazioni elettromagnetiche infrarosse.

Il trovato così concepito è suscettibile di evidente applicazione industriale; inoltre può essere oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti neN'ambito del concetto inventivo. Tutti i dettagli possono essere inoltre sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIQNI 1. Dispositivo di rilevazione di almeno un parametro di stato meccanico corrente di un contrappeso (2) mobile di una macchina ginnica (3) a contrappesi; il contrappeso comprendendo una pluralità di pesi (4) sovrapposti fra loro, e selezionabili in numero mediante un perno (5) di selezione, associabile discrezionalmente ad uno dei detti pesi (4), in modo tale da definire un contrappeso di massa determinata; detto dispositivo (1) comprendendo mezzi di generazione (14) di un segnale (18) indicativo della posizione istantanea del detto perno (5) rispetto ad un predeterminato organo di riferimento (19); mezzi di rilevazione (15) del detto segnale; caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di generazione (14) e di rilevazione (15) sono direttamente contraffacciati definendo una interposta distanza che detto segnale (18) percorre una sola volta per minimizzare la lunghezza del proprio percorso..
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di comando remoto (17) atti ad abilitare lo scambio del detto segnale (18) tra i detti mezzi di generazione (14) e di rilevazione (15).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di comando remoto (17) sono atti a disattivare i detti mezzi di generazione (14) successivamente all’emissione di detto segnale (18) di posizione.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di comando remoto (17) sono atti ad attivare i detti mezzi di generazione (14).
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di comando (17) remoto sono atti ad attivare e disattivare anche i detti mezzi di rilevazione (15).
6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 - 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di generazione (14) sono solidali con il detto perno (5).
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il detto organo di riferimento (19) è posizionato al disotto del detto perno (5), ed è collegato rigidamente ad un apparato (8) determinato che risulta fisso rispetto ad un telaio (7) della detta macchina (3).
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il detto organo di riferimento (19) è posizionato al disopra del detto perno (5), ed è collegato rigidamente ad un apparato (8) determinato che risulta fisso rispetto ad un telaio (7) della detta macchina (3).
9. Dispositivo secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di generazione (14) sono congegnati in modo atto ad emettere segnali (18) impulsivi attivati e/o disattivati per intervalli di tempo (Dt) predeterminati.
10. Dispositivo secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di generazione (14) comprendono un trasmettitore (9) di detti segnali , il quale emette segnali (18) di caratteristiche predeterminate, i detti mezzi di rilevazione (15) comprendendo un ricevitore (10) atto a recepire corrispondentemente detti segnali (18) del trasmettitore (9).
11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto segnale (18) ha caratteristiche di lunghezza d’onda e di frequenza corrispondenti allo spettro di caratteristiche delle onde ultrasoniche.
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto segnale (18) ha caratteristiche di lunghezza d’onda e di frequenza corrispondenti allo spettro di caratteristiche delle onde radio.
13. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto segnale (18) ha caratteristiche di lunghezza d’onda e frequenza corrispondenti allo spettro di caratteristiche delle onde luminose.
14. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto segnale (18) ha caratteristiche di lunghezza d’onda e di frequenza corrispondenti allo spettro di caratteristiche delle onde infrarosse.
15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detto apparato fisso (8) è accoppiato direttamente al detto telaio (7) della macchina ginnica (3).
16. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detto apparato fisso (8) è indipendente dal detto telaio (7) della detta macchina ginnica (3).
17. Dispositivo secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di taratura (12) per compensare variazioni di velocità di propagazione delle onde ultrasonore dovute a disturbi esterni.
18. Dispositivo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detta macchina ginnica (3) a contrappesi (2) comprende mezzi di elaborazione (16) interfacciati con i detti mezzi di rilevazione (15), per ricevere ed elaborare il detto segnale (18) in modo tale da individuare la posizione istantanea del detto perno (5), caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di monitoraggio (13) dì almeno uno di detti parametri meccanici del pacco pesi (4) interfacciato con i detti mezzi di elaborazione (16) per fornire informazioni correlate con almeno uno di detti parametri meccanici del perno (5) selettore.
19. Metodo di rilevazione di almeno un parametro di stato meccanico corrente di un contrappeso (2) mobile di una macchina ginnica (3) a contrappesi; il contrappeso (2) comprendendo una pluralità di pesi (4) sovrapposti fra loro, e selezionabili in numero mediante un perno (5) di selezione, associabile discrezionalmente ad uno dei detti pesi (4), in modo tale da definire un contrappeso (2) di massa determinata; detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di scambiare un segnale (18) tra mezzi di generazione (14) e mezzi di rilevazione (15); detto segnale (18) essendo indicativo della posizione istantanea del detto perno (5) rispetto ad un predeterminato organo di riferimento (19); detti mezzi di generazione (14) e di rilevazione (15) essendo contraffacciati e definendo una interposta distanza che il segnale (18) fra loro scambiato percorre una sola volta in modo da minimizzare la lunghezza del percorso del detto segnale (18).
20. Metodo secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che la detta fase di scambiare un segnale tra mezzi di generazione (14) e mezzi di rilevazione (15) comprende a sua volta le fasi di: attivare i detti mezzi di generazione (14) di detto segnale (18), per segnalare la posizione istantanea del perno (5) selettore rispetto ad un organo di riferimento (19) predeterminato; attivare i detti mezzi di rilevazione (15) dei segnali (18) emessi dai relativi mezzi di generazione (14), localizzati in un apparato fisso (8), remoto rispetto ai detti mezzi di generazione (14); e determinare la posizione corrente del perno (5) selettore, rispetto a detto organo di riferimento (19), sulla base delle variazioni di distanza di detto perno (5) selettore dall’apparato fisso (8), calcolata con riferimento a parametri determinati di propagazione del segnale (18) tra i mezzi di generazione (14) ed i mezzi di rilevazione (15).
21. Metodo secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che dette fasi sono molteplicemente reiterate, con periodicità ciclica, in un determinato intervallo di tempo (Dt) .
22. Metodo secondo la rivendicazione 21 , caratterizzato dal fatto che detta periodicità ciclica implica la ripetizione sequenziale di dette fasi con frequenza di almeno dieci periodi al secondo.
23. Metodo, secondo una delle rivendicazioni da 20 a 22, caratterizzato dal fatto che la posizione istantanea di detto perno (5) selettore è segnalata mediante segnali (18) ultrasonori.
24. Metodo, secondo una delle rivendicazioni da 20 a 22, caratterizzato dal fatto che la posizione istantanea di detto perno (5) selettore è segnalata mediante segnali (18) luminosi.
25. Metodo, secondo la rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto che detti segnali (18) luminosi sono contenuti nello spettro della luce visibile.
26. Metodo secondo la rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto che detti segnali (18) luminosi sono contenuti nello spettro dei segnali infrarossi.
27. Metodo secondo la rivendicazione 23, caratterizzato dal fatto di comprendere anche una fase di taratura del detto segnale (18), per compensare variazioni di velocità di propagazione delle onde ultrasonore dovute a disturbi esterni.
28. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure degli uniti disegni e per gli accennati scopi.
29. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure degli uniti disegni e per gli accennati scopi.