JPH07241353A - 自動張力装置 - Google Patents

自動張力装置

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JPH07241353A
JPH07241353A JP5444994A JP5444994A JPH07241353A JP H07241353 A JPH07241353 A JP H07241353A JP 5444994 A JP5444994 A JP 5444994A JP 5444994 A JP5444994 A JP 5444994A JP H07241353 A JPH07241353 A JP H07241353A
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wire rope
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winch
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Hong Chii Uu
ウー、ホング・チー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動張力装置を提供する。設置スペースを取
らず、張力の調整が容易にでき、快適な運動を行うこと
ができる自動張力装置を提供する。 【構成】 モータ1の出力軸11にウィンチ4を固着
し、これにワイヤーロープ5の一端を固定し、そのワイ
ヤーロープの他端を停止枠2に通過させて外部に延長
し、その端部に停止部材51を設けてある。モータ出力
軸に固着した爪車31にソレノイド34で吸引される係
止爪32を噛み合わせてある。モータ出力軸に回転検出
手段7が設けてあり、同手段の検知出力はコンピュータ
利用の制御部74に与えられる。制御部により定電流回
路8を駆動して、常に一定の電流を発生させてモータ1
に送る。モータのトルクをワイヤーロープのリニア張力
に変換して、ワイヤーロープが往復運動あるいは静止状
態のいずれにあるかを問わず、常に設定した固定の張力
を維持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動張力装置、特にボ
ディビル用体操機器に適用して好適な自動張力装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ボート漕ぎ練習機、重量揚げ
機、筋肉訓練機などのボディビル用体操機器は、全て、
当該体操の運動量を制御するために張力装置を必要と
し、その張力装置により抵抗運動及び回復運動を発生さ
せる。従来のこのような張力装置は、概ね、下記の2種
類に分けられる。 一、プリング型: 図8に示すように、スプリング型張
力装置9Aは、主として、ワイヤーロープ91を回転盤
92上に巻き、その回転盤92内にコイルスプリング9
3を設けた構造を有する。そして、ワイヤーロープ91
が運動部材に引かれた場合に、回転盤92が動かされて
スプリング93を圧迫する。これにより、ワイヤーロー
プ91に張力を発生させるので、運動者が体操機器を操
作した場合に、負荷(抵抗力)を発生し、運動の効果を
生じる。 二、荷重型: 図9に示すように、荷重型張力装置9B
は、主として、伝動ワイヤーロープ91の一端に鉄塊9
4などの部材を接続し、伝動ワイヤーロープ91が上に
向けて引っ張られたら、鉄塊94の重量によって荷重を
生じ、伝動ワイヤーロープ91に対して張力を発生させ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スプリング型
張力装置は9Aは、張力がスプリング93の弾力によっ
てもたらされたもので、異なった使用者に対して適当な
運動量負荷を調整できない。また、スプリング93は、
ワイヤーロープ91巻き付け緊迫程度が異なることによ
り、定格張力に維持できない欠点がある。
【0004】また、荷重型張力装置9Bは、張力(負
荷)の大きさを調整する場合は、必ず、鉄塊94の数量
を増加して調整しなければならない。これは、時間と力
を必要とするばかりでなく、張力(負荷)の大きさの調
整が容易でない。予定した張力に正確に調整できない。
さらに、鉄塊94が伝動ワイヤーロープ91に引き上げ
られれば、再び下ろす場合に、非常に大きい騒音を発生
する欠点がある。
【0005】本発明は、上記の欠点を解消するために研
究試験を重ね、改良設計をした結果得られたものであ
り、主な目的は、自動張力装置を提供することにあり、
他の目的は、体積が小さく、設置スペースを縮小でき、
張力の調整が容易にでき、快適な運動を実現することが
できる自動張力装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る自動張力装置は、駆動部と制御部と電
源部とを有し、駆動部は、モータの出力軸に固着したウ
ィンチにワイヤーロープの一端を固着し、そのワイヤー
ロープをモータの端面に固定した停止枠に挿通し、その
ワイヤーロープの他端に停止枠により停止される停止部
材を結合し、モータの出力軸に固着した爪車と、その爪
車に噛み合う係止爪と、その係止爪を噛み合い方向に付
勢する付勢部材と、その付勢部材に抗して係止爪の爪車
との噛み合いを離脱させるロック解除手段とからなるロ
ック装置を有し、モータの回転を検出してパルスを発生
する回転検出手段を備えて構成されており、制御部は、
回転検出手段の出力パルスを入力してワイヤーロープの
移動距離を計測して、その計測値に基づいて電源部に制
御信号を与えるものであり、電源部は定電流回路からな
り、制御部からの制御信号に基づいて常に一定の電流を
発生してモータに駆動電流を与えるものであり、モータ
のトルクをワイヤーロープのリニア張力に変換して、ワ
イヤーロープが往復運動あるいは静止状態のいずれにあ
るかを問わず、常に制御部で設定された固定の張力を維
持することを特徴としている。
【0007】
【作用】直流モータ又は直流サーボモータの電流とトル
クがリニア関係にある特性を利用して、制御部によって
定電流装置を駆動し、一定の電流を発生させてモータに
送るため、モータの出力軸より相対的トルクが発生す
る。モータの出力軸上のウィンチを介して出力軸のトル
クがワイヤーロープのリニア張力に変換される。ワイヤ
ーロープが往復変移動作をするか、静止状態であるか否
かを問わず、常に制御部で設定された固定の張力を維持
する。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は主たる構成要素を示す分解斜視図である。
本発明に係る自動張力装置は、概略的には、モータ1を
中心とする駆動部と、マイクロコンピュータを用いる制
御部と、定電流装置からなる電源部とを有する。 図2
は駆動部の分解斜視図、図3は同駆動部の組立て状態の
斜視図、図4は同駆動部の一部断面側面図、図5は図4
のA−A線、B−B線に沿った断面図である。
【0009】駆動部は、図2に明示されているように、
主として、モータ1、停止枠2、ロック装置3、ウィン
チ4、ワイヤーロープ5、保護カバー6、及び回転検出
手段7を有している。
【0010】モータ1は、前出力軸11にキー溝111
及びネジ孔112を有し、前出力軸11の両側にそれぞ
れ輪軸12及び固定軸13を有し、さらに、固定軸13
の外側に支持軸14を有している。
【0011】停止枠2は、その中央に切欠溝21を有
し、ネジ22により前出力軸11の上方においてモータ
の前端面に固着されている。
【0012】ロック装置3は、モータ1の前出力軸11
に対応して取付けられている。ロック装置は、爪車31
と、係止爪32と、付勢部材としての停止バネ33と、
ロック解除手段34とからなる。爪車31は、その軸孔
にキー溝311を有し、前出力軸のキー溝111に嵌合
された位置決めキー15により前出力軸11のモータ中
心寄りの位置に固定されている。係止爪32は、軸孔3
21内にブッシュ322を取付けた後に、固定軸13上
に位置決めされ、上端部に爪車31に噛み合う爪部を有
し、下端部に長孔323を有する。停止バネ33は、そ
の一端部331が係止爪32に係合され、他端部332
が支持軸14に係合されて、係止爪32を爪車31に常
時噛み合うように付勢している。ロック解除手段34
は、ロック装置3の爪車31と係止爪32の噛み合いに
よるロック状態を解除するためのものであり、主として
ソレノイド340で構成されている。ソレノイド340
は、前出力軸11の下方でモータ1に固定されている。
ソレノイドのプランジャには制動フレーム341が接続
され、その制動フレームの側方に連結ピン342が固定
されている。連結ピン342は、係止爪32の長孔32
3に回動自在に嵌入されている。ソレノイド340が通
電されると、プランジャが吸引されて連結ピン342を
介して係止爪32の爪部が爪車31から離間されるよう
になっている。
【0013】ウィンチ4は、外周面に螺旋溝41を有
し、かつ、軸孔にキー溝42を有して、共通のキー15
により前出力軸11上に固定されている。ウィンチ4の
軸方向外側には、回転摘み43が備えられ、その回転摘
みに貫通したネジ44を出力軸のネジ孔112にねじ込
むことにより、固定されている。この回転摘みは、指で
把持して前出力軸11を強制的に回転させるためのもの
である。
【0014】ワイヤーロープ5は、一端部がウィンチ4
の螺旋溝41上に固定され、他端部にはゴムボールなど
で構成された停止部材51が結合されている。この停止
部材は、停止枠2の切欠溝21の上方に位置され、ま
た、停止部材51の上面に連結具52が結合されてい
る。
【0015】53はプレッシャローラであり、内側にボ
ールベアリング531を取付けた後に、輪軸12に嵌合
して回転自在に取付けられ、ウィンチ4に巻回されたワ
イヤーロープ5にその外側から押圧されている。
【0016】保護カバー6は、必要に応じて取付けられ
るものであり、カップ状に形成され、その外周縁に貫通
したネジ61をモータ1の前端面にねじ込んで固定され
ている。保護カバー6は、中央に孔62を有し、その孔
から回転摘み43を外側に露出させている。また、保護
カバー6の外周面の停止枠2に対応する位置に切欠口6
3を有し、その切欠口に停止枠2が嵌合されていて、ウ
ィンチ4に巻かれているワイヤーロープ5が、その停止
枠2の切欠溝21に挿通されている。
【0017】モータ1の後出力軸16(図4参照)側に
は、モータの回転検出手段7が設けられている。この回
転検出手段は、後出力軸16に固定されたスリット付き
遮光板71と、この遮光板の上下に配置されたホトカプ
ラ72と、ホトカプラに電気的に接続されたエンコーダ
73とから構成されている。70は、モータ1の後端面
に固定された保護カバーである。エンコーダ73は、図
1,図2,図4に示すように、導線バス731により制
御部74に電気的に接続されている。制御部74はマイ
クロコンピュータで構成されている。
【0018】制御部74は、図1及び図6に示すよう
に、電源部である定電流回路8に接続されている。この
定電流回路8は、制御部74からの信号により相対的定
電流に変換してモータ1に送り、かつ、モータ1が正
転、逆転あるいは停止状態のいずれであるかを問わず、
その電流が常に一定に保たれ、一定トルク、一定張力の
目的を達成するものである。
【0019】本発明の動作原理を図5,6,7に基づい
て説明すると、本発明の自動張力装置は、主として、直
流モータ又は直流サーボモータ1の電流とトルクがリニ
ア関係にある特性を利用して、制御部74によって定電
流回路8を駆動し、一定の電流を発生させてモータ1に
送ると、モータ出力軸11,16より相対的トルクが発
生し、モータの前出力軸11上のウィンチ4を介して前
出力軸11のトルクをワイヤーロープ5のリニア張力に
変換し、さらに、ワイヤーロープ5が往復変移動作をす
るか、静止状態であるか否かを問わず、常に設定された
固定の張力を維持するものである。
【0020】ウィンチ4の外周面に螺旋溝41を設け、
ウィンチの側辺に備えたプレッシャローラ53をウィン
チ4に巻き取られたワイヤーロープ5に押圧しているの
で、ワイヤーロープを往復運動させる場合に、ワイヤー
ロープ5をウィンチの外周に整然と配列させるので、ワ
イヤーロープ5をウィンチ4上に円滑に巻き付けること
ができ、ウィンチから離脱させたり、偏って巻き付けた
りする恐れがない。
【0021】停止枠2の切欠溝21は、ワイヤーロープ
5を通過させるが、停止部材51であるゴムボールの径
よりも小さい幅を有するので、ワイヤーロープ5が保護
カバー6内に巻き込まれることを防止することができ
る。
【0022】さらに、ロック装置3は、停電あるいは電
源切断時に、ワイヤーロープ5が引き出されることを防
止するために設けてある。すなわち、電源が切断された
時は、係止爪32が停止バネ33の弾力により、爪車3
1に噛み合って前出力軸11を反転させないので、ワイ
ヤーロープ5が引き出されない。こうして、電源切断時
又は停電時に、ワイヤーロープ5が引き出されて緩むこ
とがない。また、電源が投入された時は、ソレノイド3
4の吸引力により制動フレーム341を引いて後退さ
せ、さらに、係止爪32を爪車31から離脱させるの
で、前出力軸11はロックを解除される。
【0023】前出力軸11の外側に露出して手動で回転
させることができる回転摘み43を設けてあるので、ワ
イヤープ5が往復運動の途中で、突然停電した場合は、
その回転摘み43により手動で調整する方法により、ワ
イヤーロープ5をウィンチ4上に順調に回収することが
できる。
【0024】さらに一歩進んで、モータ1の前後の出力
軸11,16は同軸上で回転するので、前後の出力軸1
1,16が回転した場合、後出力軸16に取付けられた
遮光板71も回転する。この遮光板を検出する二つのホ
トカプラの出力信号はエンコーダ73により正転パルス
又は反転パルスに変換されて出力し、制御部74に与え
られる。
【0025】制御部74は、エンコーダ73からの入力
信号に基づいてワイヤーロープ5の移動距離及び方向を
計測・表示し、また、消耗熱量に換算することができ
る。さらに、制御部74は、図7に示すように、張力設
定キーの操作により定電流回路8の電流を変化させ、モ
ータ1のトルクを調整し、ロープ5のリニア張力を調整
することにより、張力の大きさの調整を行うことができ
る。
【0026】図6は、上記定電流回路8の好適な実施例
の回路図である。この回路は主として上記モータ1に対
する供給電流を制御することにより、モータ1の発生ト
ルクを一定に保つために用いられる。さらに詳述する
と、定電流装置8に入力される交流電圧(AC)は、ノ
イズフィルター81によってノイズが除去された後、ブ
リッヂ式整流器(REC)82によって整流され、電解
コンデンサーC1によって瀘波されることにより直流電
圧に変換される。この直流電圧は、定電圧を発生する定
電圧供給器(SPS)83の入力端に与えられる。な
お、好ましくないサージから定電圧供給器(SPS)を
保護するために、その入力端には、一端が接地されたサ
ージ吸収素子(MOV)の他端が接続されている。定電
圧供給器(SPS)83の出力電圧は、モータ(M)1
に供給されている。モータ(M)1に供給される電圧
は、一端が接地された可変抵抗器VR2によって分圧さ
れた後、フィードバック回路84を経由して定電圧供給
器(SPS)に帰還信号として与えられる。定電圧供給
器(SPS)83は、上記帰還信号に基づいて出力電圧
を定電圧に制御する。
【0027】制御部74は、モータ(M)1の回転に伴
ってエンコーダ73から出力される出力信号(パルス信
号)を受けると、この信号に基づいて、電流制御の指令
としての一組のディジタル信号を生成してディジタル・
アナログ・コンバータ(D/A)85に与える。上記デ
ィジタル信号は、ディジタル・アナログ・コンバータ
(D/A)85によってアナログ信号に変換された後、
バッファU1に入力される。バッファU1の出力電圧
は、次段の電圧カップラ(バッファ)U2の入力端に与
えられる。なお、バッファU1の出力電圧は、一端が接
地された可変抵抗器VR1によって電圧レベルが微調整
され得るようになっている。電圧カップラU2の出力電
圧は、次段の電圧カップラU3の非反転入力端に入力さ
れる。電圧カップラU3の出力電圧は、抵抗R3を経由
してトランジスタQ1のベースに与えられる。トランジ
スタQ1のコレクタは、トランジスタQ2のコレクタに
接続され、トランジスタQ2のエミッタは、電圧カップ
ラU3の反転入力端に接続されるとともに、一端が接地
された抵抗R2及びバイパスコンデンサC2に接続され
ている。このような回路構成によって、モータ(M)1
への供給電流は、電圧カップラU3の出力電圧に基づい
て、トランジスタQ1及びQ2によって制御されるよう
になっている。
【0028】また、制御部74は、モータ(M)1の回
転に伴ってエンコーダ73から出力される一組の正転あ
るいは反転信号に基づいてデータを演算する。すなわ
ち、制御部74は、上記正転あるいは反転信号のパルス
数を計数し、その計数値からワイヤロープ5の移動距離
及び消耗熱量を求める。
【0029】上述の構成により、定電流装置8は、制御
部74から与えられるアナログ信号に基づいて、モータ
1への供給電流が一定電流となるように制御している。
また、モータ1が正転、逆転あるいは停止状態のいずれ
であるかを問わず、モータ1への供給電流は、常に一定
に維持されるので、定トルク、定張力が得られる。
【0030】他方、定電流回路8は、直流をソレノイド
340に送り出した場合は、ソレノイドの吸引力で係止
爪32が引き付けられ、爪車31を当接状態から離脱さ
せ、ウィンチ4のロック状態を解除するため、ワイヤー
ロープ5が往復運動可能になる。
【0031】上記のようなモータ直接駆動式自動張力装
置は、図7に例示するように、前記モータ1を例えば、
筋肉訓練機、重量揚げ機、ボート漕ぎ練習機などのボデ
ィビル用体操機器10上に取付け、ロープ5の連結具5
2と各種のボディビル器材の伝動ロープ5Aに連結する
ことにより、従来の鉄塊荷重装置又はスプリング型張力
装置に取って変わって用いることができる。
【0032】使用者が運動している時は、必ず、伝動ワ
イヤーロープ5Aを上に向けて偏移させ、さらにウィン
チ4上のワイヤーロープ5を引き動かし、そのウィンチ
4の回転方向とモータ1は相反するので、張力を安定し
て発生し、使用者が手を緩めれば、モータ1は迅速に同
じ張力でワイヤーロープ5を巻き戻すので、従来の鉄塊
あるいはスプリングの機能の感覚と同じ感覚である。し
かも、騒音を発生しない。また、マイクロコンピュータ
を利用した制御部74を用いて使用者の体質条件に合わ
して最適な張力(負荷)に設定し、快適な体操、運動の
目的を達成することができる。
【0033】本発明の特徴及び作用効果をさらに説明す
ると、下記の通りである。 一、モータ1が高トルク及び直接駆動の機能を有し、反
応速度が早い特性を利用して、トルクをワイヤーロープ
のリニア張力に変換し、かつ、電流を一定値に制御し、
ワイヤーロープ55が往復偏移運動あるいは静止状態の
いずれであるかを問わず、常に一定の固定張力を維持す
るようにさせることができる。また、張力設定を調整し
やすい効果がある。このように張力装置は、筋肉訓練
機、重量揚げ機、ボート漕ぎ練習機などのボディビル用
体操機器に取付けて用いることができる。また、その変
化を必要とする、及び固定張力を維持する必要のある場
所で応用することができる。 二、本発明装置はコンパクトでスペースを取らないの
で、ボディビル用体操機器の設置スペース設計及び取付
けに非常に便利である。さらに、プレッシャローラ53
は、ウィンチ4の螺旋溝41に合わせてワイヤーロープ
5を往復移動させる時に、ロープの離脱あるいは偏重巻
き付きを防止し、ロープの円滑な往復移動(巻き戻し、
巻き取り)を保証する。従って、ボディビル体操機器の
操作を安定して行うことができ、使用者の安全性も向上
する。 三、本発明装置は、ロック装置3により、停電時あるい
は電源切断時に、ワイヤーロープが引き出されて緩むこ
とがなく、また、使用途中で停電した場合は、回転摘み
43を使用して手動調整方式でワイヤーロープ5を回収
することができる。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、制御部によって定電流回路を駆動し、一定の電流を
発生させてモータに送るため、モータの出力軸より相対
的トルクが発生し、モータの出力軸上のウィンチを介し
て出力軸のトルクがワイヤーロープのリニア張力に変換
されるので、ワイヤーロープが往復運動をするか、静止
状態であるか否かを問わず、常に制御部で設定された固
定の張力を維持する。従って、自動張力装置が得られ
る。また、制御部に対する設定操作により張力の調整が
容易にできる。さらに、駆動部、制御部及び電源部は、
いずれも容積の小さな物を用いることができるので、設
置スペースを取らない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の主たる構成要素の分解斜視図であ
る。
【図2】同装置の駆動部の分解斜視図である。
【図3】図2の駆動部の組合わせ状態の斜視図である。
【図4】同駆動部の一部断面側面図である。
【図5】図4のA−A線、B−B線に沿った断面図であ
る。
【図6】定電流回路の構成及び制御系統を示す回路図で
ある。
【図7】本発明に係る張力装置をボディビル用体操機器
に使用している状態の一例を示す斜視図である。
【図8】従来のスプリング型張力装置の説明図である。
【図9】従来の荷重張力装置の説明図である。
【符号の説明】
1〜7 駆動部 1 モータ 11 前出力軸 16 後出力軸 2 停止枠 3 ロック装置 31 爪車 32 係止爪 34 ロック解除手段 340 ソレノイド 4 ウィンチ 43 回転摘み 5 ワイヤーロープ 51 停止部材 52 連結具 5A 伝動ワイヤーロープ 6 保護カバー 7 回転検出手段 71 遮光板 72 ホトカプラ 73 エンコーダ 74 制御部(マイクロコンピュータ) 8 電源部(定電流回路)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動部と、制御部と、電源部とを有し、 前記駆動部は、モータの出力軸に固着したウィンチにワ
    イヤロープの一端を固着し、そのワイヤロープを前記モ
    ータの端面に固定した停止枠に挿通し、そのワイヤロー
    プの他端に停止枠により停止される停止部材を結合し、
    前記モータの出力軸に固着した爪車と、その爪車に噛み
    合う係止爪と、その係止爪を噛み合い方向に付勢する付
    勢部材と、その付勢部材に抗して前記係止爪の爪車との
    噛み合いを離脱させるロック解除手段とからなるロック
    装置を有し、前記モータの回転を検出してパルスを発生
    する回転検出手段を備えて構成されており、 前記制御部は、前記回転検出手段の出力パルスを入力し
    て前記ワイヤロープの移動距離を計測して、その計測値
    に基づいて前記電源部に制御信号を与えるものであり、 前記電源部は、定電流回路で構成され、前記制御部から
    の制御信号に基づいて常に一定の電流を発生して前記モ
    ータに駆動電流を与えるものであり、 前記モータのトルクを前記ワイヤロープのリニア張力に
    変換して、前記ワイヤロープが往復運動あるいは静止状
    態のいずれにあるかを問わず、常に前記制御部で設定さ
    れた固定の張力を維持することを特徴とする自動張力装
    置。
JP5444994A 1994-02-28 1994-02-28 自動張力装置 Pending JPH07241353A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112915460A (zh) * 2021-04-16 2021-06-08 湖州艾先特电子科技有限公司 一种可调节拉力检测模块和包含该模块的检测装置
CN115077337A (zh) * 2022-07-01 2022-09-20 宜春市山腾电子有限公司 一种高精度滚轮式计量装置

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