TWM646853U - 智能拉力模擬裝置 - Google Patents
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Abstract
一種智能拉力模擬裝置，包括有：一托架；一軸心，跨設於該托架內；一捲線輪，搭配一捲輪蓋設置於該軸心，捲線輪繞設有拉線，且相對捲線輪設置有一捲線輪旋轉編碼器；一外飛輪，搭配一飛輪蓋設置於軸心而位於捲線輪內部，且令捲線輪與外飛輪相對耦合設有導磁片與磁鐵，且相對外飛輪設置有一外飛輪旋轉編碼器；一內飛輪，設置於軸心而位於外飛輪內部，內飛輪與外飛輪具有動力傳遞關係，內飛輪內部設有場磁鐵；一繞線組，設置一線圈固定架於該軸心而位於內飛輪內部，並設置一電樞線圈於線圈固定架，且令電樞線圈與內飛輪的場磁鐵耦合，電樞線圈搭配有一電流調節器；以及一控制系統，接收捲線輪旋轉編碼器的捲線輪旋轉數據與外飛輪旋轉編碼器的外飛輪旋轉數據，而發送電樞電流控制數據至電流調節器。藉此，用以提供一種智能拉力模擬裝置，而具有利用控制電樞電流智能模擬運動阻力之功效。
Description
本新型有關一種智能拉力模擬裝置，尤指一種利用雙轉子非接觸式扭力傳遞結構，而控制電樞電流智能模擬運動阻力之設計者。
按，如圖1所示，傳統的肌力訓練機10係利用鐵塊11作為負載阻力，而讓使用者透過握桿12與纜線13拉起鐵塊11來塑造健美的肌肉，並促進生理機能及保持身體健康；然而，傳統的肌力訓練機有如下之缺失：1、鐵塊11體積大佔空間，且調整運動阻力相當費時費力，2、當該鐵塊11被纜線13拉起再放下時，會產生極大的撞擊噪音，3、無法設定運動曲線來改變運動阻力，使其運動功能受到侷限。
次按，TWM697670/US11173343揭示一種「肌力訓練機」，其將捲線輪結合在減速機構之輸出軸上，致使電動機產生的扭力直接傳遞至捲線輪，屬於一種「接觸式扭力傳遞結構」之設計，但此設計有如下之缺失：1.必須使用較大馬力的電動機才能提供足夠的運動阻力，2.調整電動機轉速無法線性調整運動阻力。
本新型之主要目的，欲提供一種智能拉力模擬裝置，而具有利用控制電樞電流智能模擬運動阻力之功效。
為達上述功效，本新型之技術特徵，包括有：一托架；一軸心，跨設於該托架內；一捲線輪，搭配一捲輪蓋設置於該軸心而令內部形成有容置空間，該捲線輪繞設有拉線，且相對該捲線輪設置有一捲線輪旋轉編碼器；一外飛輪，搭配一飛輪蓋設置於該軸心而令內部形成有容置空間，該外飛輪與該飛輪蓋位於該捲線輪內部，且令該捲線輪與該外飛輪相對耦合設有導磁片與磁鐵，且相對該外飛輪設置有一外飛輪旋轉編碼器；一內飛輪，設置於該軸心而令內部形成有容置空間，該內飛輪位於該外飛輪內部，該內飛輪與該外飛輪具有動力傳遞關係，該內飛輪內部設有場磁鐵；一繞線組，設置一線圈固定架於該軸心而位於該內飛輪內部，並設置一電樞線圈於該線圈固定架，且令該電樞線圈與該內飛輪的場磁鐵耦合，該電樞線圈搭配有一電流調節器；以及一控制系統，接收該捲線輪旋轉編碼器的捲線輪旋轉數據與該外飛輪旋轉編碼器的外飛輪旋轉數據，而發送電樞電流控制數據至該電流調節器。
此外，該控制系統具有一扭力數據解析器、一運動數據解析器、一阻力需求設定單元、一扭力需求演算單元、一扭力控制演算單元與一電樞電流演算單元；該扭力數據解析器接收該外飛輪旋轉編碼器的外飛輪旋轉數據而解析出外飛輪轉速數據；該運動數據解析器接收該捲線輪旋轉編碼器的捲線輪旋轉數據而解析出捲線輪轉向數據、捲線輪轉速數據與拉線拉出長度數據；該扭力需求演算單元接收該扭力數據解析器的外飛輪轉速數據、該運動數據解析器的捲線輪轉速數據與拉線拉出長度數據，加上該阻力需求設定單元輸入的阻力需求數據而演算出扭力需求數據；該扭力控制演算單元接收該運動數據解析器的捲線輪轉向數據，加上該扭力需求演算單元的扭力需求數據而演算出目標電流數據；該電樞電流演算單元接收該運動數據解析器的捲線輪轉速數據，加上該扭力控制演算單元的目標電流數據而演算出電樞電流數據；該電流調節器接收該電樞電流演算單元的電樞電流數據而成為電樞電流控制數據，用以控制該電樞線圈的電流。
再者，該內飛輪與該外飛輪的動力傳遞關係透過一行星齒輪組達成，而將一環形齒輪設置於該外飛輪內部，並把一太陽齒輪設置於該內飛輪外部，且於該環形齒輪與該太陽齒輪之間設置有數行星齒輪；或者，該內飛輪與該外飛輪的動力傳遞關係透過該內飛輪與該外飛輪的緊配合達成。
另者，該托架結合兩側板與一蓋板，該蓋板設有一導線孔，該導線孔設有一導線軸套，該拉線穿過該導線孔與該導線軸套而結合一拉環，該導磁片為銅片。
又，該捲線輪旋轉編碼器於該捲線輪設置一捲線輪旋轉編碼磁鐵，而於該托架的側板相對該捲線輪旋轉編碼磁鐵設置一捲線輪旋轉編碼霍爾元件；該外飛輪旋轉編碼器於該飛輪蓋設置一外飛輪旋轉編碼磁鐵，該繞線組的電樞線圈相對該外飛輪旋轉編碼磁鐵設置一外飛輪旋轉編碼霍爾元件。
首先，請參閱圖2～圖7所示，本新型第一實施例包括有：一托架20，利用定位件24結合兩側板21、22與一蓋板23，該蓋板23設有一導線孔231，該導線孔231設有一導線軸套232；一軸心30，跨設於該托架20內而利用定位件31予以固定；一捲線輪40，搭配一捲輪蓋41設置於該軸心30而令內部形成有容置空間，該捲線輪40繞設有拉線42，該拉線42穿過該導線孔231與該導線軸套232而結合一拉環43，該捲線輪40與該捲輪蓋41利用軸承45設置於該軸心30，且相對該捲線輪40設置有一捲線輪旋轉編碼器46，該捲線輪旋轉編碼器46於該捲線輪40設置一捲線輪旋轉編碼磁鐵461，而於該托架20的側板21相對該捲線輪旋轉編碼磁鐵461設置一捲線輪旋轉編碼霍爾元件462；一外飛輪50，搭配一飛輪蓋51設置於該軸心30而令內部形成有容置空間，該外飛輪50與該飛輪蓋51位於該捲線輪40內部，且令該捲線輪40與該外飛輪50相對耦合設有導磁片44與磁鐵52，該導磁片44可為銅片，該外飛輪50與該飛輪蓋51利用軸承53設置於該軸心30，且相對該外飛輪50設置有一外飛輪旋轉編碼器54，該外飛輪旋轉編碼器54於該飛輪蓋51設置一外飛輪旋轉編碼磁鐵541；一內飛輪60，利用軸承62設置於該軸心30而令內部形成有容置空間，該內飛輪60位於該外飛輪50內部，該內飛輪60內部設有場磁鐵61；一繞線組70，設置一線圈固定架71於該軸心30而位於該內飛輪60內部，並設置一電樞線圈72於該線圈固定架71，且令該電樞線圈72與該內飛輪60的場磁鐵61耦合，該電樞線圈72搭配有一電流調節器73，該繞線組70的電樞線圈72相對該外飛輪旋轉編碼磁鐵541設置一外飛輪旋轉編碼霍爾元件542；一行星齒輪組80，將一環形齒輪81設置於該外飛輪50內部，並把一太陽齒輪82設置於該內飛輪60外部，且於該環形齒輪81與該太陽齒輪82之間設置有數行星齒輪83；以及一控制系統90，接收該捲線輪旋轉編碼器46的捲線輪旋轉數據與該外飛輪旋轉編碼器54的外飛輪旋轉數據，而發送電樞電流控制數據至該電流調節器73。
此外，請參閱圖8所示，本新型第二實施例與第一實施例之差異在於：第二實施例未設置減速組80，而令該外飛輪50與該內飛輪60利用緊配合傳遞扭力。
接著，請參閱圖9所示，該控制系統90具有一扭力數據解析器91、一運動數據解析器92、一阻力需求設定單元93、一扭力需求演算單元94、一扭力控制演算單元95與一電樞電流演算單元96；該扭力數據解析器91接收該外飛輪旋轉編碼器54的外飛輪旋轉數據而解析出外飛輪轉速數據ωm；該運動數據解析器92接收該捲線輪旋轉編碼器46的捲線輪旋轉數據而解析出捲線輪轉向數據Du、捲線輪轉速數據ωu與拉線拉出長度數據Lu；該扭力需求演算單元94接收該扭力數據解析器91的外飛輪轉速數據ωm、該運動數據解析器92的捲線輪轉速數據ωu與拉線拉出長度數據Lu，加上該阻力需求設定單元93輸入的阻力需求數據Fr而演算出扭力需求數據Tr；該扭力控制演算單元95接收該運動數據解析器92的捲線輪轉向數據Du，加上該扭力需求演算單元94的扭力需求數據Tr而演算出目標電流數據Ct；該電樞電流演算單元96接收該運動數據解析器92的捲線輪轉速數據ωu，加上該扭力控制演算單元95的目標電流數據Ct而演算出電樞電流數據Cr；該電流調節器73接收該電樞電流演算單元96的電樞電流數據Ct而成為電樞電流控制數據，用以控制該電樞線圈72的電流。
基於如是之構成，本新型利用繞線組70與內飛輪60致使外飛輪50產生扭力，當捲線輪40所繞設之拉線42被外拉時，扭力即可從外飛輪50透過耦合的導磁片44與磁鐵52傳輸至捲線輪40，進而模擬成運動阻力，故控制電樞線圈72的電流即可調整運動阻力；其中，如圖7所示，外飛輪50與捲線輪40構成雙轉子非接觸式扭力傳遞結構，當捲線輪40所繞設之拉線42被外拉時，外飛輪50與捲線輪40反向旋轉，外飛輪50透過耦合的導磁片44與磁鐵52對捲線輪40形成運動阻力，當捲線輪40所繞設之拉線42無施加外力時，外飛輪50透過耦合的導磁片44與磁鐵52帶動捲線輪40同向旋轉，進而將捲線輪40所繞設之拉線42回捲；是以，本新型具有利用控制電樞電流智能模擬運動阻力之功效。
綜上所述，本新型所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等新型專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵新型，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本新型之較佳實施例，大凡熟悉此項技術人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。
10:肌力訓練機
11:鐵塊
12:握桿
13:纜線
20:托架
21、22:側板
23:蓋板
231:導線孔
232:導線軸套
24:定位件
30:軸心
31:定位件
40:捲線輪
41:捲輪蓋
42:拉線
43:拉環
44:導磁片
45:軸承
46:捲線輪旋轉編碼器
461:捲線輪旋轉編碼磁鐵
462:捲線輪旋轉編碼霍爾元件
50:外飛輪
51:飛輪蓋
52:磁鐵
53:軸承
54:外飛輪旋轉編碼器
541:外飛輪旋轉編碼磁鐵
542:外飛輪旋轉編碼霍爾元件
60:內飛輪
61:場磁鐵
62:軸承
70:繞線組
71:線圈固定架
72:電樞線圈
73:電流調節器
80:行星齒輪組
81:環形齒輪
82:太陽齒輪
83:行星齒輪
90:控制系統
91:扭力數據解析器
92:運動數據解析器
93:阻力需求設定單元
94:扭力需求演算單元
95:扭力控制演算單元
96:電樞電流演算單元
圖1係傳統肌力訓練機之結構立體圖。
圖2係本新型第一實施例之結構分解圖。
圖3係本新型第一實施例之結構立體圖。
圖4係本新型第一實施例之捲線輪與行星齒輪組部分結構立體圖。
圖5係本新型第一實施例之繞線組、內飛輪與飛輪蓋部分結構立體圖。
圖6係本新型第一實施例之結構剖示圖。
圖7係圖6中7-7之斷面剖示圖。
圖8係本新型第二實施例之結構剖示圖。
圖9係本新型之控制系統方塊說明圖。
22:側板
23:蓋板
30:軸心
40:捲線輪
42:拉線
44:導磁片
50:外飛輪
52:磁鐵
60:內飛輪
61:場磁鐵
71:線圈固定架
72:電樞線圈
Claims (5)
- 一種智能拉力模擬裝置，包括有： 一托架； 一軸心，跨設於該托架內； 一捲線輪，搭配一捲輪蓋設置於該軸心而令內部形成有容置空間，該捲線輪繞設有拉線，且相對該捲線輪設置有一捲線輪旋轉編碼器； 一外飛輪，搭配一飛輪蓋設置於該軸心而令內部形成有容置空間，該外飛輪與該飛輪蓋位於該捲線輪內部，且令該捲線輪與該外飛輪相對耦合設有導磁片與磁鐵，且相對該外飛輪設置有一外飛輪旋轉編碼器； 一內飛輪，設置於該軸心而令內部形成有容置空間，該內飛輪位於該外飛輪內部，該內飛輪與該外飛輪具有動力傳遞關係，該內飛輪內部設有場磁鐵； 一繞線組，設置一線圈固定架於該軸心而位於該內飛輪內部，並設置一電樞線圈於該線圈固定架，且令該電樞線圈與該內飛輪的場磁鐵耦合，該電樞線圈搭配有一電流調節器；以及 一控制系統，接收該捲線輪旋轉編碼器的捲線輪旋轉數據與該外飛輪旋轉編碼器的外飛輪旋轉數據，而發送電樞電流控制數據至該電流調節器。
- 如請求項1所述之智能拉力模擬裝置，其中，該控制系統具有一扭力數據解析器、一運動數據解析器、一阻力需求設定單元、一扭力需求演算單元、一扭力控制演算單元與一電樞電流演算單元；該扭力數據解析器接收該外飛輪旋轉編碼器的外飛輪旋轉數據而解析出外飛輪轉速數據；該運動數據解析器接收該捲線輪旋轉編碼器的捲線輪旋轉數據而解析出捲線輪轉向數據、捲線輪轉速數據與拉線拉出長度數據；該扭力需求演算單元接收該扭力數據解析器的外飛輪轉速數據、該運動數據解析器的捲線輪轉速數據與拉線拉出長度數據，加上該阻力需求設定單元輸入的阻力需求數據而演算出扭力需求數據；該扭力控制演算單元接收該運動數據解析器的捲線輪轉向數據，加上該扭力需求演算單元的扭力需求數據而演算出目標電流數據；該電樞電流演算單元接收該運動數據解析器的捲線輪轉速數據，加上該扭力控制演算單元的目標電流數據而演算出電樞電流數據；該電流調節器接收該電樞電流演算單元的電樞電流數據而成為電樞電流控制數據，用以控制該電樞線圈的電流。
- 如請求項1或2所述之智能拉力模擬裝置，其中，該內飛輪與該外飛輪的動力傳遞關係透過一行星齒輪組達成，而將一環形齒輪設置於該外飛輪內部，並把一太陽齒輪設置於該內飛輪外部，且於該環形齒輪與該太陽齒輪之間設置有數行星齒輪；或者，該內飛輪與該外飛輪的動力傳遞關係透過該內飛輪與該外飛輪的緊配合達成。
- 如請求項3所述之智能拉力模擬裝置，其中，該托架結合兩側板與一蓋板，該蓋板設有一導線孔，該導線孔設有一導線軸套，該拉線穿過該導線孔與該導線軸套而結合一拉環，該導磁片為銅片。
- 如請求項4所述之智能拉力模擬裝置，其中，該捲線輪旋轉編碼器於該捲線輪設置一捲線輪旋轉編碼磁鐵，而於該托架的側板相對該捲線輪旋轉編碼磁鐵設置一捲線輪旋轉編碼霍爾元件；該外飛輪旋轉編碼器於該飛輪蓋設置一外飛輪旋轉編碼磁鐵，該繞線組的電樞線圈相對該外飛輪旋轉編碼磁鐵設置一外飛輪旋轉編碼霍爾元件。
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| TW112206316U TWM646853U (zh) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 智能拉力模擬裝置 |
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| TW (1) | TWM646853U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI838286B (zh) * | 2023-06-20 | 2024-04-01 | 祺驊股份有限公司 | 智能拉力模擬裝置 |
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2023
- 2023-06-20 TW TW112206316U patent/TWM646853U/zh unknown
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| TWI838286B (zh) * | 2023-06-20 | 2024-04-01 | 祺驊股份有限公司 | 智能拉力模擬裝置 |
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