WO1988001185A1 - Training apparatus - Google Patents

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WO1988001185A1
WO1988001185A1 PCT/DE1987/000369 DE8700369W WO8801185A1 WO 1988001185 A1 WO1988001185 A1 WO 1988001185A1 DE 8700369 W DE8700369 W DE 8700369W WO 8801185 A1 WO8801185 A1 WO 8801185A1
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WO
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training device
motor
exercise
frame
training
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PCT/DE1987/000369
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German (de)
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Inventor
Horst Smeets
Original Assignee
Horst Smeets
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Publication date
Application filed by Horst Smeets filed Critical Horst Smeets
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/15Arrangements for force transmissions
    • A63B21/151Using flexible elements for reciprocating movements, e.g. ropes or chains
    • A63B21/154Using flexible elements for reciprocating movements, e.g. ropes or chains using special pulley-assemblies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/005Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
    • A63B21/0058Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using motors

Definitions

  • the invention relates to a training device for developing and strengthening the muscles and joints of an exercise person through back and forth movements under load.
  • Such devices known in practice as body building devices or power machines, are known in which the load is formed by weights.
  • These weights which are usually guided on rods, consist of individual elements of equal weight, which can be combined in any number to form a block, depending on the desired load. In the rest position, such a block is located at the lower end of a vertical guideway.
  • the weights are more or less frequently pulled up and down again from their rest position by means of a handle and ropes which are fastened to the weight block and deflected by rollers at the upper end of the guideway.
  • Training devices are also known in which springs, mostly tension springs, are used instead of weights.
  • springs mostly tension springs
  • the disadvantages of such devices are essentially the same as for the devices described above that work with weight elements. Adapting to individual load requirements is often even more difficult and only possible with considerable effort - apart from the difficulties of changing the springs, these cannot be combined to the same extent as weights. In order to be able to correspond to each load case, a large number of springs must therefore be kept available, which, in addition to requiring considerable space, also entails a high capital expenditure.
  • training devices are known in which the movement of the exercising person is opposed by a braking torque by one or more hydraulic or pneumatic power cylinders.
  • This type of power machine allows the muscles to be subjected to changing loads; however, such devices are characterized by a high level of technical complexity and high maintenance requirements, so that they are often out of the question for training studios for commercial reasons -
  • the invention has for its object to provide a training device of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the known devices and an individual adaptation of the load to the exercise person and the exercise to be carried out by the latter in a simple manner with the exclusion of any injury allowed.
  • this object is achieved in that a reversible electric motor which can be braked beyond standstill is provided for generating the load, the terminal voltage of which can be steplessly increased by means of a control unit, and its output torque via a transmission into a linear force loading the person exercising is convertible.
  • the adaptation of the training device to the respective exercise person and their respective exercise becomes particularly simple, since only the control device has to be controlled accordingly.
  • the use of an electric motor instead of weights also allows the device to be used in any position, and there is no longer any risk of injury when the handle which transfers the load to the exercise person is suddenly released, since the motor moves the deflected parts more or less slowly depending on its speed leads back to its rest position, which also eliminates the risk of shock effects from noise.
  • a motor for generating the load according to the invention is a direct current motor with a shunt characteristic, which expediently has a stator with permanent magnetic poles.
  • control unit contains a transformer that can be connected to an AC network with stepless regulation of the secondary voltage and a full-wave rectifier connected to the secondary winding of the transformer, the output voltage of which is led to the terminals of the DC motor.
  • the gear is a nut screw gear without self-locking.
  • the nut screw gear is preferably equipped with a ball screw nut.
  • a ball screw nut By using a ball nut in connection with a correspondingly designed ball screw, the friction occurring in the gearbox is kept extremely small.
  • a trapezoidal screw with a correspondingly adjusted nut can be used instead, which significantly increases the structure of the gearbox cheaper.
  • the longitudinal guides are formed by ball bearings that are displaceable on rails fixed to the frame. '.
  • the aforementioned traverse can be provided with devices for attaching interchangeable handles for the exercise person.
  • a simple device with preferably a vertical frame can be created. B. pulling and pushing the arms or bending the knees while supporting the shoulders can be carried out against a corresponding handle on the traverse.
  • the nut screw transmission with the electric motor is encapsulated within the device frame and that at the ends of the cross member via rollers in the exercise areas endless ropes of the device are connected to which devices for attaching handles for the exercise person are attached.
  • Such a design of the device allows in particular in particular, to implement the device with an L-shaped frame, in the horizontal part of which extends on the floor, the nut screw drive with the electric motor is accommodated below a lying surface for the exercise person and whose vertical part is designed as an open portal, with sections of the endless cables run on both sides of the lying surface and on both sides of the portal opening over the length of the frame legs.
  • Such an angular device construction in conjunction with handles which can be attached to both the horizontal cable sections and the vertical cable sections and which can be exchanged as interchangeable sets enables the implementation of the most varied exercises for training almost all muscles and joints and creates a real universal device that can be adapted to a wide range of exercise persons and a wide variety of exercises in connection with the stepless regulation of the engine torque.
  • the electric motor generating the load is reversible, that is, it can be changed in its direction of rotation.
  • Such a reversal of the direction of rotation is not necessary for a simple exercise, for example a pulling or lifting exercise, if the exercise is carried out correctly, because after each loading stroke in which the motor is braked beyond standstill and moved in the opposite direction of rotation, the motor by itself through de Relief runs in its actual drive direction and returns the handle to the starting position.
  • the control device contains a switching device for the direction of rotation of the electric motor, and the device is provided with signaling means, of which the switching device can be controlled at the ends of the back and forth movement.
  • Such signaling means can be formed by fixed or also mechanically adjustable limit switches.
  • a pulse counter which measures the pulses delivered by the transducer as a measure of the length of the back and forth - movement counts.
  • the length and / or position of the to-and-fro movement can be adjusted without any mechanical intervention in adaptation to, for example, the body size of the exercise person and the exercise to be carried out in each case.
  • control unit expediently contains a current sensor which, when the current consumption of the electric motor drops under its idling current, controls the switching device for the direction of rotation of the electric motor.
  • a current sensor which, when the current consumption of the electric motor drops under its idling current, controls the switching device for the direction of rotation of the electric motor.
  • control unit with a display and / or recording
  • the device for the motor current is provided as a measure of the force exerted by the training person.
  • the * load level and the number of exercise cycles already carried out can be displayed.
  • the trainee can query further measured values via such a display.
  • the load distribution to the left and right ropes for comparing muscles symmetrically to the longitudinal axis of the body can also be determined particularly expediently in that the endless ropes are connected to the crossbar via elastic members , the elongation of which can be detected by measuring sensors and which are fed to the display and / or recording device.
  • the control unit for personal and / or exercise-related setting of the terminal voltage of the motor " and possibly the length and / or position of the back and forth movement and further parameters is programmable with the aid of an electronic computer.
  • the device can be preset for a number of people who train on the device in immediate succession equip read, storage, recording, and printing element.
  • Each of the device practitioner then receives a provided with a magnetic stripe card that contains all important for his training program information. Before the start of training, the card is inserted into the reader, and the Ste The device is adjusted to the corresponding voltage for the motor.
  • the electronic control saves the number of exercises performed and, if so done, any changes in the load made during the exercise by manual entry by registering again on the card.
  • Such a device It is then ideally suited for rehabilitation centers, where the individual exercises are pre-programmed on the card in advance, depending on the diagnosed diagnosis, and their success is later monitored.
  • Fig. 1 is a front view of a first
  • FIG. 2 is a side view of the device of FIG. 1,
  • Fig .. 3 is a plan Looks-up 'the device according to
  • FIG. 5 shows the side view of a further training device according to the invention with an L-shaped angled frame
  • Fig. 6 is a front view of the device
  • Fig. 7 is a plan view of the device
  • FIG. 8 on a larger scale a vertical cross section along line VIII-VIII in FIG. 5.
  • the training device shown in FLguxen 1 to 3 is a heat or steel device with a vertical frame 10, the vertical frame sides 12 of which are made of profiled steel and are connected to one another at the upper end by a cross member 14 and at the lower end by a cross member 16. Furthermore, there is a further transverse part 18 in the frame 10 at a distance from the lower transverse part 16, to which an electric motor 20 is flanged, the output shaft 22 of which extends through an opening in the transverse part 18.
  • two guide rods 22 extend within the frame near the frame sides 12, on which a cross member 24 with ball bushings 26 is mounted for longitudinal displacement.
  • the cross member 24 also contains in its center a Kugelumlauf ⁇ nut 28 through which a threaded spindle 30 extends.
  • the threaded spindle 30 is mounted in the upper frame cross part 14 by means of a bearing 32 and in a fourth cross part 34 above the cross part 18 by means of a bearing 36 and with its end protruding downward from the cross part 34 by means of a coupling 38 with the shaft 40 of the electric motor pelt.
  • the traverse 24 is provided with screw or plug-in openings for attaching various handles 42 (FIG. 2), which an exercise person standing or sitting in the frame 10 with the hands, shoulders or other parts of the body, depending on the type of exercise desired detected. Can also at the Openings 42 ropes 43 (FIG. 2) are fastened, which run over rollers 44 above the upper frame cross part 14 and possibly further rollers 46, 48 (FIG. 2) and are provided at the ends with handles 50 in order to withstand tensile forces at any angle to exercise the framework.
  • the frame 10 in particular in the lower area, can in turn be equipped with support means such as a table or bench-like stem 52 in order to form a seating or lying surface for the exercise person.
  • support means such as a table or bench-like stem 52 in order to form a seating or lying surface for the exercise person.
  • These support means are preferably attached to the frame 10 in an easily detachable manner and permit an easy exchange of different constructions.
  • an operating panel 56 is suspended from an arm 54 which is pivotally mounted on the frame cross part 14 and projects to the side, with which the exercise person changes the terminal tension of the electric motor 20 during training and thereby the load under which a specific exercise is carried out , can adjust.
  • the electric motor 20 is preferably a direct current motor with a shunt characteristic, in particular a motor, the stator of which is equipped with permanent magnetic poles, so that the electromagnetic field occurring between the poles and the armature is independent of the terminal voltage of the motor.
  • An electrical control device 60 which is only schematically indicated, serves for the voltage supply of the electric motor 20, which mainly contains a transformer 62 which can be connected to a conventional AC network and a full-wave rectifier 64 connected to the secondary winding of the transformer.
  • the transformer is a regulating transformer and permits stepless regulation of the secondary voltage and thus also the rectified output voltage of the full-wave rectifier with which the electric motor 20 is is fed.
  • the control range begins at a voltage of 0 volts or at least almost 0 volts, so that when the control unit is switched on, a state can be reached in which the motor 20 does not yet start to rotate due to the friction in the bearings and in the nut screw transmission.
  • the electric motor 20 becomes as shown in the diagram 5 shows, with increasing current consumption, opposing an increasing torque M, which is converted into a linear loading force for the exercise person via the nut screw drive.
  • This loading force can now be increased further, and adapted to the condition of the exercise person, that the voltage U is increased further with the aid of the regulating transformer. Although this will initially lead to a faster movement of the traverse in the drive direction of the motor, the person exercising will brake the traverse again with the correct setting of the motor voltage and be able to move it in the opposite direction (n- £ 0).
  • the exercise person has by pulling the handle 50 (FIG. 2) the cross member 24 is pulled against the downward driving force of the motor 20 to the upper end position, it suffices to slowly let go of the handle 50 in a subsequent relaxation phase, whereby the motor automatically moves the cross member via the nut screw transmission without reversing the polarity of the terminal voltage in the lower starting position.
  • control unit 60 is provided with a direction of rotation switch (not shown).
  • the device can be equipped with conventional limit switches which stop the DC motor 20 when the traverse 24 reaches one or the other end position or switch over in the other direction of rotation.
  • limit switches can be attached to the frame cross members 14 and 34 and can be actuated directly mechanically by the cross member 24.
  • Such a measurement can be carried out, for example, by attaching a flag 66 to the clutch 38 or by toothing one of the two clutch parts in order thereby to inductively control a frame-fixed transducer 68 which delivers counting pulses to a counter contained in the control unit 60.
  • a frame-fixed transducer 68 which delivers counting pulses to a counter contained in the control unit 60.
  • the current consumption and the number of motion games can also be recorded, registered and displayed or printed out on paper by an electronic monitoring device (not shown), as was already explained in more detail at the beginning.
  • an electronic monitoring device By designing such an electronic monitoring device as a computer, the device can be programmed in the manner described above for each exercise person and each exercise to be carried out or an entire exercise cycle.
  • the frame 100 is L-shaped and has a box-shaped horizontal part 102, which extends directly over the floor at the installation site, and a vertical part 104, which consists of four columns 106 with a rectangular box profile, the lower ends of which are fastened to the horizontal frame part 102 and the upper ends of which are united by a frame-shaped end part 108 to form a rigid construction.
  • the horizontal frame part 102 forms a sitting or lying surface for the operator, and the portal formed by the columns 106 and the frame-shaped end part 108 is dimensioned such that the exerciser can perform exercises in front of the portal and on the other hand for other exercises such as squats with a load shoulders can step into the portal.
  • the box-shaped frame part 102 consists of: an upper wall 112, a lower wall 114 and two side walls 116 which enclose an elongated cavity 118 of rectangular cross section.
  • the cavity 118 is closed off at the front end of the horizontal frame part 102 by a wall 120 which contains a bearing 122 for an elongated threaded spindle 124.
  • the threaded spindle 124 extends over the entire length of the lying surface 110 and is mounted in a second bearing 126 at the beginning of the vertical frame part 104.
  • a direct current motor -128 similar to the motor 20 according to FIG. 1 is arranged in the cavity 118, the output shaft 130 of which is aligned with the threaded spindle 124 and non-rotatably connected via a coupling 132.
  • the threaded spindle 124 passes through a nut 134, which is inserted into the center of a cross member 136 and, like the nut 28 according to FIG. 1, is preferably designed as a recirculating ball nut (FIG. 8).
  • the traverse 136 extends almost over the entire cross-sectional width of the cavity 118 and carries, at a distance from their ends, an open ball bushing 138, which is arranged in a longitudinally displaceable manner on a shaft 140 supported on the bottom 114 of the box-shaped frame part 112. In this way, the cross member 186 with the ball nut 134 arranged therein is held against rotation about the axis of the threaded spindle 124.
  • the cross member 136 also carries a connection part 142 for an endless rope 144, which emerges from the cavity 118 through bores in the end wall 120 (not shown), whereupon it is deflected by a deflection roller 146 mounted on the frame part 112 in an inclined position runs over the lying surface 110 to a further deflection roller 148.
  • the deflecting roller 148 leads the rope in front of the front column 106 of the vertical frame part 104 upward to a deflecting roller 150, from which it runs over the frame-shaped end part 108 to a fourth deflecting roller 152 which leads the rope 144 downwards again in front of the rear column part 106 , where it re-enters the cavity through an opening 154 and is returned to the connecting part 142 via a fifth deflecting roller 156.
  • the connecting part 142 is designed in a known manner in such a way that the cable 144 is fastened to a spring member (not shown) which, depending on the size of the tensile force acting on the cable, is deflected to a greater or lesser extent in relation to the cross member 136 in the cable direction.
  • a transducer measures this deflection and sends a signal proportional to the size of the deflection to a monitoring device (not shown) which compares the deflections in the two connecting parts 142 attached to the ends of the crossmember 136 and in conjunction with them the current consumption of the motor 128 calculates the load distribution on the two cables 144.
  • a bridge 162 connects the two holders 160 and forms a handle for certain exercises that are carried out on the lying surface 110.
  • the holders can also be provided with separate handles, on which the exercise person engages with one hand or one foot at a time.
  • the bridge 162 is preferably fastened in an articulated manner to the holders 160, so that in this case too different forces can be exerted on the two cables 144 and detected by the sensors in the connecting parts 142.
  • guide shafts or rails 164 are also fastened to the front sides of the columns 106, on which holders 166 (FIG. 5) are guided so as to be longitudinally displaceable.
  • the holders 6 can in turn be connected to one another by bridges 168 to form handles, or alternatively can be equipped with individual handles. All these Hand ⁇ are exchanged as desired, thus forming Desired rates that quickly to adapt to * each fürzuon-. exercise can be exchanged.
  • the load for the exercise person is generated in the same way as in the device according to FIGS. 1 to 3, for which purpose a control device similar to control device 60 according to FIG. 1 is provided, the illustration of which in FIG. 5 has been omitted is.
  • control device for the training device according to FIGS. 5 to 8 can also be provided with an electronic computer which carries out any programming for the individual adaptation of the device to and by the exercise person allowed exercise to be performed.
  • the reversal of the direction of rotation in the end positions can then also be determined from the computer, for which purpose the coupling 132 is provided with a flag 170 (or toothing), of which a sensor 172 is inductive in the same way as in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 being affected.

Abstract

In a training device for developing and strengthening the muscles and joints of a person by means of back and forth movements under load, the latter is produced by a reversible electric motor (20) which can be braked beyond the stationary position, the terminal voltage of which can be continuously increased by a driving device (60) and the output moment of which can be transformed by a reducing gear (28, 30) into a linear force that puts under pressure the person performing the exercises. The motor (20) is suitably a direct-current motor with constant-speed characteristics and has a stator with permanent magnetic poles. This training apparatus allows the load to be easily adapted to the person doing the exercises and to the exercise being done, if necessary by preprogramming.

Description

Beschreibung Trainingsgerät Description training device
Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät zum Entwickeln und Stärken der Muskeln und Gelenke einer Übungsperson durch hin- und hergehende Bewegungen unter Last.The invention relates to a training device for developing and strengthening the muscles and joints of an exercise person through back and forth movements under load.
Es sind derartige, in der Praxis als Body-Building-Geräte oder Kraftmaschinen bezeichnete Geräte bekannt, bei denen die Last durch Gewichte gebildet wird. Diese gewöhnlich an Stangen ge¬ führten Gewichte bestehen aus einzelnen gleichschweren Elemen¬ ter., die in oeliebiger Anzahl je nach gewünschter Belastung zu einem Block vereinigt werden können. In der Ruhelage be¬ findet sich ein solcher Block am unteren Ende einer senkrech¬ ten Führungsbahn. Über eine Handhabe und über Seile, die an dem Gewichteblock befestigt und über Rollen am oberen Ende der Führungsbahn umgelenkt sind, werden die Gewichte von der Trainingsperson je nach Übungsart und Traningszweck mehr oder minder häufig aus ihrer Ruhelage nach oben ge¬ zogen und wieder herabgelassen.Such devices, known in practice as body building devices or power machines, are known in which the load is formed by weights. These weights, which are usually guided on rods, consist of individual elements of equal weight, which can be combined in any number to form a block, depending on the desired load. In the rest position, such a block is located at the lower end of a vertical guideway. Depending on the type of exercise and training purpose, the weights are more or less frequently pulled up and down again from their rest position by means of a handle and ropes which are fastened to the weight block and deflected by rollers at the upper end of the guideway.
Da solche Kraftmaschinen in sogenannten Trainingszentren von Personen mit unterschiedlicher körperlicher Konstitution be¬ nutzt werden, muß die Anzahl der Gewichte meist von Person zu Person geändert werden, damit jeder Übende entsprechend seiner -Muskulatur optimalen Trainingserfolg erzielen kann. Das gleiche gilt für eine Person, die an demselben Gerät verschiedene Übungen mit unterschiedlicher Belastung durch¬ führen möchten. Neben der Mühseligkeit solcher Änderungen und der damit verbundenen ständigen Unterbrechung des Übungs¬ ablaufs besteht auch die Gefahr von Verletzungen beim An¬ bringen und Abnehmen sowie beim Transport der Gewichts¬ elemente. Auch entstehen hierbei Staub und Schmutz, zumal die vornehmlich aus Gußeisen hergestellten Gewichtselemente zur Korrosion neigen und zum Zweck des besseren Gleitens an an den Führungsstangen mit Fett geschmiert sein müssen.Since such strength machines are used in so-called training centers by people with different physical constitution, the number of weights usually has to be changed from person to person so that each exerciser can achieve optimal training success according to his muscles. The same applies to a person who wants to carry out different exercises with different loads on the same device. In addition to the tediousness of such changes and the associated constant interruption of the exercise sequence, there is also the risk of injuries when attaching and detaching and when transporting the weight elements. This also creates dust and dirt, especially since the weight elements made primarily from cast iron tend to corrode and must be lubricated with grease on the guide rods for the purpose of better sliding.
Weiterhin besitzen solche Trainingsgeräte keine Möglichkeit, im Falle einer Überanstrengung oder einer plötzlichen Bewußt- seins.störung des übenden ein schlagartiges Zurückfallen der Gewichte zu verhindern. Neben dem dabei entstehenden erheb¬ lichen Lärm, der bei anderen Übenden gefährliche Schreckwir¬ kungen hervorrufen kann, schnellt die Handhabe in ihre Aus¬ gangslage zurück und kann hierbei den Übenden selbst sowie andere Personen, die sich in seiner Nähe aufhalten, schwer verletzen. Schließlich ermöglichen derartige Geräte nur Be¬ lastungen in einer Richtung anstelle der vielfach erwünsch¬ ten Wechselbeanspruchung der Muskulatur.Furthermore, such training devices have no possibility, in the case of overexertion or a sudden consciousness. his / her disorder to prevent the weights from suddenly falling back. In addition to the resulting considerable noise, which can cause dangerous shock effects for other practitioners, the handle snaps back into its starting position and can severely injure the practitioner himself and other people who are in his vicinity. Finally, such devices only allow loads in one direction instead of the frequently desired alternating stress on the muscles.
Es sind auch Trainingsgeräte bekannt, bei denen anstelle von Gewichten Federn, zumeist Zugfedern, verwendet werden. Die Nachteile solcher Geräte sind im wesentlichen die gleichen wie bei den vorbeschriebenen Geräten, die mit Gewichtselemen¬ ten arbeiten. Das Anpassen an den individuellen Lastbedarf ist hierbei oft noch schwieriger und nur mit erheblichen Aufwand möglich.- Abgesehen von den Schwierigkeiten einer Auswechslung der Federn können diese nicht in demselben Umfang kombiniert werden wie Gewichte. Es muß also, um jedem Belastungsfall entsprechen zu können, eine Vielzahl von Federn bereitgehal¬ ten werden, was neben erheblichem Platzbedarf auch einen hohen Kapitalaufwand mit sich bringt.Training devices are also known in which springs, mostly tension springs, are used instead of weights. The disadvantages of such devices are essentially the same as for the devices described above that work with weight elements. Adapting to individual load requirements is often even more difficult and only possible with considerable effort - apart from the difficulties of changing the springs, these cannot be combined to the same extent as weights. In order to be able to correspond to each load case, a large number of springs must therefore be kept available, which, in addition to requiring considerable space, also entails a high capital expenditure.
Darüber hinaus sind Trainingsgeräte bekannt, bei denen der Be¬ wegung des übenden ein Bremsmoment durch einen oder mehrere hy¬ draulische oder pneumatische Kraftzylinder entgegengesetzt wird. Diese Art von Kraftmaschinen ermöglicht zwar eine wechselnde Be¬ lastung der Muskulatur; jedoch zeichnen sich solche Geräte durch hohen technischen Aufwand und hohen Wartungsbedarf aus, so daß sie für Trainingsstudios aus kommerziellen Gründen vielfach nicht in Betracht kommen -In addition, training devices are known in which the movement of the exercising person is opposed by a braking torque by one or more hydraulic or pneumatic power cylinders. This type of power machine allows the muscles to be subjected to changing loads; however, such devices are characterized by a high level of technical complexity and high maintenance requirements, so that they are often out of the question for training studios for commercial reasons -
Bei Fahrrad-Trainern ist es schließlich auch bereits bekannt, übe die Tretkurbeln einen Generator anzutreiben, dessen elektrische Leistung in Widerständen vernichtet wird. Diese Art der Belastung ist auf hin- und hergehende Bewegungen nur mit großem Aufwand übertragbar. Allen bisher beschriebenen Geräten ist außerdem gemeinsam, daß der Trainierende am Anfang der Bewegung ein zu der jeweiligen Gegenkraft hinzukommendes Losbrechmoment überwinden muß. Dieses Losbrechmoment entsteht durch das Aneinanderhaften der einzel¬ nen bewegten und nichtbewegten Teile des Geräts. Da das System vor der Bewegung in Ruhe ist, tritt bei den Geräten mit Ge¬ wichten zwischen diesen und den Führungen Haftung durch Ver¬ bindung vom Schmutz mit Schmiermitteln auf. An den Kraftma¬ schinen, die mit hydraulischen oder pneumatischen Kraftzy- lindern- ausgestattet sind, entsteht das Losbrechmoment an den. eng tolerierten Bewegungsdichtungen des Kolbens und der Kolbenstange. Die Personen, die an solchen Geräten trainie¬ ren, bewegen sich regelmäßig an ihrer Leistungsgrenze, so daß dieses Losbrechmoment eine ungewollte zusätzliche Belastung darstellt, die zu Zerrungen oder anderen Verletzungen füh¬ ren kann. Selbst wenn das Losbrechmoment unbeschadet über¬ wunden wird, ist die Belastung nicht über die gesamte Be¬ wegungsstrecke gleichmäßig, wie dies für einen optimalen Trainingserfolg notwendig ist, sondern ändert sich ruck¬ artig.In the case of bicycle trainers, it is also known to drive a generator using the pedal cranks, the electrical power of which is destroyed in resistors. This type of load can only be transferred to reciprocating movements with great effort. All the devices described so far also have in common that the trainee must overcome a breakaway torque that is added to the respective counterforce at the start of the movement. This breakaway torque is caused by the individual moving and non-moving parts of the device sticking together. Since the system is at rest before the movement, adhesion occurs in the devices with weights between these and the guides through the connection of the dirt with lubricants. The breakaway torque occurs on the power machines that are equipped with hydraulic or pneumatic power cylinders. tightly tolerated movement seals of the piston and the piston rod. The people who train on such devices regularly move at their performance limit, so that this breakaway torque represents an unwanted additional load that can lead to strains or other injuries. Even if the breakaway torque is overcome without damage, the load is not uniform over the entire range of motion, as is necessary for optimal training success, but changes abruptly.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trainingsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das die aufgezeigten Nächteile der bekannten Geräte vermeidet und auf einfache Weise unter Ausschaltung jeder Verletzungsge ahr eine indi¬ viduelle Anpassung der Last an die Übungsperson und die speziell von dieser durchzuführende Übung gestattet.The invention has for its object to provide a training device of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the known devices and an individual adaptation of the load to the exercise person and the exercise to be carried out by the latter in a simple manner with the exclusion of any injury allowed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Er¬ zeugung der Last ein reversibler und über den Stillstand hinaus abbremsbarer Elektromotor vorgesehen ist, dessen Klemmenspan¬ nung über ein Steuergerät stufenlos hochregelbar ist und des¬ sen Abtriebsmoment über ein Getriebe in eine die Übungsperson belastende Linearkraft umwandelbar ist.According to the invention, this object is achieved in that a reversible electric motor which can be braked beyond standstill is provided for generating the load, the terminal voltage of which can be steplessly increased by means of a control unit, and its output torque via a transmission into a linear force loading the person exercising is convertible.
Durch die erfindungsgemäße Erzeugung der Last mit Hilfe eines über den Stillstand hinaus abbremsbaren Elektromotors, dessen Klemmenspannung stufenlos hochregelbar ist, wird die Anpassung des Trainingsgerätes an die jeweilige Übungsperson und deren jeweilige Übung ganz besonders einfach, da hierzu nur das Steuergerät entsprechend gesteuert werden muß. Die Verwendung eines Elektromotors anstelle von Gewichten gestattet außer¬ dem einen Einsatz des Gerätes in jeder Lage, und es besteht keine Verletzungsgefahr mehr beim plötzlichen Loslassen der die Last auf die Übungsperson übertragenden Handhabe, da der Motor entsprechend seiner Drehzahl mehr oder minder langsam die ausgelenkten Teile in ihrer Ruhestellung zurückführt, womit auch die Gefahr von Schreckwirkungen durch Lärm aus¬ geschaltet ist. Auch gibt es kein Losbrechmoment, da der Motor bereits, bevor die Übungsperson ihre Kraft entwickelt, das Abtriebsteil des Gerätes bewegt, wobei diese Bewegung zunächst in entgegengesetzter Richtung zu der für die je¬ weilige Übung gewünschten Richtung verläuft und hieraufhin* m *it der Kraftentwicklung e *ine Umsteuerung in diese gewünsch- te Richtung erfolgt, bei .welcher die Drehrichtung des Motors geändert und dadurch der Motor in den Bereich der Gegenstrom- bremsung gebracht wird.By generating the load according to the invention with the aid of an electric motor that can be braked beyond standstill Clamp voltage can be continuously adjusted, the adaptation of the training device to the respective exercise person and their respective exercise becomes particularly simple, since only the control device has to be controlled accordingly. The use of an electric motor instead of weights also allows the device to be used in any position, and there is no longer any risk of injury when the handle which transfers the load to the exercise person is suddenly released, since the motor moves the deflected parts more or less slowly depending on its speed leads back to its rest position, which also eliminates the risk of shock effects from noise. There is also no breakaway torque, since the motor moves the driven part of the device even before the exercising person develops their strength, this movement initially running in the opposite direction to the direction desired for the respective exercise and then * with the development of force takes place e * ine reversal in this te desired direction changed at .welcher the direction of rotation of the motor, thereby braking the engine is placed in the region of the countercurrent.
Als Motor zur Erzeugung der Last nach der Erfindung eignet sich besonders ein Gleichstrommotor mit Nebenschlußcharakteri¬ stik ist, der zweckmäßig einen Ständer mit permanentmagneti¬ schen Polen aufweist.Particularly suitable as a motor for generating the load according to the invention is a direct current motor with a shunt characteristic, which expediently has a stator with permanent magnetic poles.
Zum Steuern eines solchen Gleichstrommotors enthält in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Steuergerät einen an ein Wechsel¬ stomnetz anschließbaren Transformator mit stufenloser Regelung der Sekundärspannung und einen an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossenen Vollwellengleichrichter, des¬ sen Ausgangsspannung an die Klemmen des Gleichstrommotors geführt ist.To control such a DC motor, in a further embodiment of the invention, the control unit contains a transformer that can be connected to an AC network with stepless regulation of the secondary voltage and a full-wave rectifier connected to the secondary winding of the transformer, the output voltage of which is led to the terminals of the DC motor.
Nach einem anderen Merkmal zur Weiterbildung der Erfindung ist das Getriebe ein Mutternschraubgetriebe ohne Selbsthemmung. Um die Reibung des Getriebes möglichst klein zu halten, ist das Mutternschraubgetriebe vorzugsweise mit einer Kugelumlaufmut¬ ter ausgerüstet. Durch die Verwendung einer Kugelumlaufmutter in Verbindung mit einer entsprechend gestalteten Kugelspindel wird die im Getriebe auftretende Reibung extrem klein gehal¬ ten. it Einschränkung kann stattdessen auch eine mit Trapez¬ gewinde versehene Bewegungsspindel mit entsprechend angepaßter Mutter verwendet werden, wodurch sich der Aufbau des Getriebes wesentlich verbilligt.According to another feature for developing the invention, the gear is a nut screw gear without self-locking. Around To keep the friction of the gear as small as possible, the nut screw gear is preferably equipped with a ball screw nut. By using a ball nut in connection with a correspondingly designed ball screw, the friction occurring in the gearbox is kept extremely small. With a restriction, a trapezoidal screw with a correspondingly adjusted nut can be used instead, which significantly increases the structure of the gearbox cheaper.
Zur Führung und Drehsicheruπg der Mutter des Mutternschraubge- triebes ist diese zweckmäßig in der Mitte einer Traverse ange¬ ordnet, deren Enden an Längsführungen eines Geräterahmens gegen Drehung um die' Getriebeachse abgestützt sind. Auch hier ist es von Vorteil, wenn zur Verminderung der Reibung die Längs¬ führungen von auf rahmenfesten Schienen verschieblichen Kugel- umlauf uchsen gebildet sind. ' .For guiding and Drehsicheruπg the nut of the drive Mutternschraubge- this assigns appropriate ange¬ in the center of a crosspiece whose ends are supported on longitudinal guides of a machine frame against rotation about the 'transmission axis. Here, too, it is advantageous if, in order to reduce the friction, the longitudinal guides are formed by ball bearings that are displaceable on rails fixed to the frame. '.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die vorerwähnte Traverse mit Einrichtungen zum Anbringen von auswechselbaren Handhaben für die Übungsperson versehen sein. Durch diese An¬ ordnung läßt sich ein einfaches Gerät mit vorzugsweise senk¬ rechtem Rahmen schaffen, an welchem z. B. Zug- und Drαckübuncen der Arme oder Beugebewegungen der Knie unter Abstützung der Schultern gegen eine entsprechende Handhabe an der Traver¬ se ausgeführt werden können.In a further embodiment of the invention, the aforementioned traverse can be provided with devices for attaching interchangeable handles for the exercise person. With this arrangement, a simple device with preferably a vertical frame can be created. B. pulling and pushing the arms or bending the knees while supporting the shoulders can be carried out against a corresponding handle on the traverse.
In Hinblick auf die Sicherheit sowie den Schutz des Getriebes und des Elektromotors gegen Verschmutzung ist jedoch nach einem besonderen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung vorzuziehen, daß das Mutternschraubgetriebe mit dem Elektromotor innerhalb des Geräterahmens gekapselt ist und daß an den Enden der Tra¬ verse über Rollen in die Übungsbereiche des Gerätes umgelenk¬ te endlose Seile angeschlossen sind, an denen Einrichtungen zum Anbringen von Handhaben für die Übungsperson befestigt sind. Eine solche Ausgestaltung des Gerätes erlaubt insbe- sondere, das Gerät mit einem L-förmigen Rahmen auszuführen , in dessen sich am Boden erstreckenden horizontalen Teil das Mutternschraubgetriebe mit dem Elektromotor unterhalb einer Liegefläche für die Übungsperson untergebracht ist und des¬ sen vertikaler Teil als offenes Portal ausgebildet ist, wobei Abschnitte der endlosen Seile sowohl beiderseits der Liegefläche als auch beiderseits der Portalöffnung über die Länge der Rahmenschenkel verlaufen. Eine solche winkelförmige Gerätekonstruktion in Verbindung mit sowohl an den horizontalen Seilabschnitten als auch den vertika¬ len Seilabschnitten anbringbaren Handhaben, die als Wechsel¬ sätze beliebig austauschbar sind, ermöglicht die Durchfüh¬ rung der verschiedensten Übungen zum Trainieren nahezu al¬ ler Muskeln und Gelenke und schafft damit ein echtes Uni- versalgerät, das in Verbindung mit der stufenlosen Regelung des Motormoments an die verschiedensten Übungspersonen und die verschiedensten Übungen anpaßbar ist. ■With regard to the safety and the protection of the transmission and the electric motor against soiling, however, it is preferable according to a particular embodiment of the invention that the nut screw transmission with the electric motor is encapsulated within the device frame and that at the ends of the cross member via rollers in the exercise areas endless ropes of the device are connected to which devices for attaching handles for the exercise person are attached. Such a design of the device allows in particular in particular, to implement the device with an L-shaped frame, in the horizontal part of which extends on the floor, the nut screw drive with the electric motor is accommodated below a lying surface for the exercise person and whose vertical part is designed as an open portal, with sections of the endless cables run on both sides of the lying surface and on both sides of the portal opening over the length of the frame legs. Such an angular device construction in conjunction with handles which can be attached to both the horizontal cable sections and the vertical cable sections and which can be exchanged as interchangeable sets enables the implementation of the most varied exercises for training almost all muscles and joints and creates a real universal device that can be adapted to a wide range of exercise persons and a wide variety of exercises in connection with the stepless regulation of the engine torque. ■
Die bei solchen Übungen teilweise auftretenden Querkräfte oder Querkraftkomponenten werden in Weiterbildung der vorerwähnten Geräteausführung dadurch abgefangen, daß die an den Seilen befestigten Einrichtungen zum Anbringen der Handhaben am Geräterahmen linear geführt sind. Eine solche Führung läßt sich besonders zweckmäßig dadurch verwirklichen, daß die an den Seilen befestigten Einrichtungen mit offenen Kugel¬ führungsbuchsen versehen sind, die auf am Geräterahmen be¬ festigten Führungsschienen gleiten.The shear forces or shear force components which sometimes occur in such exercises are intercepted in a further development of the above-mentioned device design in that the devices attached to the ropes for guiding the handles on the device frame are guided linearly. Such a guide can be implemented particularly expediently in that the devices attached to the cables are provided with open ball guide bushings which slide on guide rails attached to the device frame.
Wie oben angegeben, ist der die Last erzeugende Elektromotor reversibel , d. h. in seiner Drehrichtung umsohaltbar. Für eine einfache Übung, beispielsweise eine Zug- oder Stemm¬ übung ist eine solche Drehrichtungsumkehr bei richtiger Durchführung der Übung nicht erforderlich, weil nach jedem Belastungshub, bei welchem der Motor über den Stillstand hinaus abgebremst und in entgegengesetzter Dreh¬ richtung bewegt wird, der Motor von selbst durch entsprechen- de Entlastung in seine eigentliche Antriebsrichtung läuft und hierbei die Handhabe in die Ausgangsstellung zurückführt. In Vielen Fällen wird es jedoch erwünscht sein, die Drehrichtung des Motors nach Erreichen einer solchen Endstellung umzukeh¬ ren, um dadurch das Getriebe mit der Handhabe in die entge¬ gengesetzte Endstellung oder zumindest näher heran an die Übungsperson zu bewegen. Zu diesem Zwecke enthält das Steuergerät nach einem anderen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung eine Umschalteinrichtung für die Drehrichtung des Elektromotors, und das Gerät ist mit Signalgebermitteln ver¬ sehen, von denen die Umschalteinrichtung an den Enden der Hin- und Herbewegung ansteuerbar ist.As stated above, the electric motor generating the load is reversible, that is, it can be changed in its direction of rotation. Such a reversal of the direction of rotation is not necessary for a simple exercise, for example a pulling or lifting exercise, if the exercise is carried out correctly, because after each loading stroke in which the motor is braked beyond standstill and moved in the opposite direction of rotation, the motor by itself through de Relief runs in its actual drive direction and returns the handle to the starting position. In many cases, however, it will be desirable to reverse the direction of rotation of the motor after such an end position has been reached, in order to thereby move the transmission with the handle into the opposite end position or at least closer to the exercise person. For this purpose, the control device according to another embodiment feature of the invention contains a switching device for the direction of rotation of the electric motor, and the device is provided with signaling means, of which the switching device can be controlled at the ends of the back and forth movement.
Solche Signalgebermittel können von ortsfesten oder auch me¬ chanisch einstellbaren Endschaltern gebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, die Signalgebermittel durch einen von der Motor- oder Getriebewelle induktiv beeinflußbaren Meßwertgeber zu bilden und das Steuergerät mit einer Impuls¬ zähleinrichtung zu versehen, welche die vom Meßwertgeber ge¬ lieferten Impulse als Maß für die Länge der Hin- und Herbe- wegung zählt. In Verbindung mit einer solchen Impulszählein¬ richtung läßt sich die Länge und/oder Lage der Hin- und Her¬ bewegung ohne mechanischen Eingriff in Anpassung an beispiels¬ weise die Körpergröße der Übungsperson sowie die jeweils durch¬ zuführende Übung problemlos einstellen.Such signaling means can be formed by fixed or also mechanically adjustable limit switches. However, it is particularly expedient to form the signaling means by means of a transducer which can be inductively influenced by the motor or transmission shaft and to provide the control unit with a pulse counter which measures the pulses delivered by the transducer as a measure of the length of the back and forth - movement counts. In connection with such a pulse counter, the length and / or position of the to-and-fro movement can be adjusted without any mechanical intervention in adaptation to, for example, the body size of the exercise person and the exercise to be carried out in each case.
Ferner enthält das Steuergerät zweckmäßig einen Stromsensor, der beim Absinken der Stromaufnahme des Elektromotors unter dessen Leerlaufström die Umschalteinrichtung für die Dreh¬ richtung des Elektromotors ansteuert. Durch einen solchen Stromsensor läßt sich dann in unmittelbarer Aufeinanderfol¬ ge die Belastungsrichtung durch bloßen Bewegungswechsel u .kehren.Furthermore, the control unit expediently contains a current sensor which, when the current consumption of the electric motor drops under its idling current, controls the switching device for the direction of rotation of the electric motor. With such a current sensor, the direction of loading can be reversed in a direct succession by merely changing the movement.
Noch ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sieht vor, daß das Steuergerät mit einem Anzeige- und/oder Aufzeich- nungsgerät für den Motorstrom als Maß der von der Übungsper¬ son aufgebrachten Kraft versehen ist. Mit Hilfe eines sol¬ chen Anzeige- und/oder AufZeichnungsgerätes lassen sich die * Belastungshöhe und die bereits durchgeführte Anzahl an Übungs¬ takten anzeigen. Darüber hinaus können weitere Meßwerte über eine solche Anzeige von dem Trainierenden abgefragt werden. Bei mit Seilen arbeitenden Geräten läßt sich außerdem die Lastverteiiung auf das linke und das rechte Seil zum Ver¬ gleich von symmetrisch zur Körperlängsachse liegenden Mus¬ keln dadurch besonders zweckmäßig bestimmen, daß die end¬ losen Seile an der Traverse über elastische Glieder ange¬ schlossen sind, deren Dehnung über Meßwertgeber erfaßbar sind und dem Anzeige- und/oder AufZeichnungsgerät zugeführt wer¬ den. „Yet another design feature of the invention provides that the control unit with a display and / or recording The device for the motor current is provided as a measure of the force exerted by the training person. With the help of such a display and / or recording device, the * load level and the number of exercise cycles already carried out can be displayed. In addition, the trainee can query further measured values via such a display. In the case of devices working with ropes, the load distribution to the left and right ropes for comparing muscles symmetrically to the longitudinal axis of the body can also be determined particularly expediently in that the endless ropes are connected to the crossbar via elastic members , the elongation of which can be detected by measuring sensors and which are fed to the display and / or recording device. "
Nach einem letzten Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist das Steuergerät zur personen- und/oder übungsbezogenen Einstellung der Klemmenspannung des Motors "und ggf. der Länge und/oder La¬ ge der Hin- und Herbewegung sowie weiterer Parameter mit Hil¬ fe eines elektronischen Rechners programmierbar. Hierdurch können beispielsweise für eine einzelne Übungsperson mehrere Übungen mit unterschiedlicher Belastungshöhe und unterschied¬ lichen Belastungstakt vorgewählt werden, oder es kann das Ge¬ rät für mehrere unmittelbar hintereinander an der Vorrichtung trainierende Person voreingestellt werden. Darüber hinaus ist es möglich, den Rechner mit einem elektromagnetischen Lese- , Speicher-,Registrier- .und Ausdruckelement auszurüsten. Jeder an dem Gerät Übende erhält dann eine mit einem Magnetstreifen versehene Karte, die alle für sein Trainingsprogramm wichtigen Informationen enthält. Vor dem Beginn des Trainings wird die Karte in das Lesegerät gesteckt, und das Steuergerät wird hiervon auf die entsprechende Spannung für den Motor ein¬ gestellt. Nach dem Ende der Übung speichert die elektronische Steuerung durch erneutes Registrieren auf der Karte die An¬ zahl der durchgeführten Übungen und, falls geschehen, auch etwaige während der Übung durch manuelle Eingabe vorgenom¬ mene Änderungen der Belastung. Ein so ausgestattetes Gerät eignet sich dann hervorragend für Rehabilitationszentren, bei denen auf der Karte im Voraus je nach festegestellter Diagnose durch einen Arzt die einzelnen Übungen vorpgram- miert und später deren Erfolg überwacht werden.According to a last design feature of the invention, the control unit for personal and / or exercise-related setting of the terminal voltage of the motor " and possibly the length and / or position of the back and forth movement and further parameters is programmable with the aid of an electronic computer. In this way, for example, several exercises with a different load level and a different load cycle can be preselected for a single exercise person, or the device can be preset for a number of people who train on the device in immediate succession equip read, storage, recording, and printing element. Each of the device practitioner then receives a provided with a magnetic stripe card that contains all important for his training program information. Before the start of training, the card is inserted into the reader, and the Ste The device is adjusted to the corresponding voltage for the motor. After the end of the exercise, the electronic control saves the number of exercises performed and, if so done, any changes in the load made during the exercise by manual entry by registering again on the card. Such a device It is then ideally suited for rehabilitation centers, where the individual exercises are pre-programmed on the card in advance, depending on the diagnosed diagnosis, and their success is later monitored.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeich¬ nung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in connection with the drawing using two exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 die Vorderansicht eines erstenFig. 1 is a front view of a first
Trainingsgeräts nach der Erfindung mit geradem senkrechten Rahmen;Training devices according to the invention with a straight vertical frame;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Geräts nach Fig. 1 ,2 is a side view of the device of FIG. 1,
Fig.. 3 eine Draufsieht-auf'das Gerät nachFig .. 3 is a plan Looks-up 'the device according to
Fig. 3,Fig. 3,
Fig. 4 ein Diagramm, in welchem die Strom¬ aufnahme und die Drehzahl des Elektro¬ motors über dem an der Abtriebswelle entwickelten Drehmoment für verschie¬ dene Klemmenspannungen am Motor auf¬ getragen sind,4 shows a diagram in which the current consumption and the rotational speed of the electric motor are plotted against the torque developed on the output shaft for various terminal voltages on the motor,
Fig. 5 die Seitenansicht eines weiteren Trai¬ ningsgeräts nach der Erfindung mit einem L-förmig abgewinkelten Rahmen,5 shows the side view of a further training device according to the invention with an L-shaped angled frame,
Fig. 6 eine Vorderansicht des Geräts nachFig. 6 is a front view of the device
Fig.5 ,Fig. 5,
Fig. 7 eine Draufsicht auf das Gerät nachFig. 7 is a plan view of the device
Fig.5 , wobei der portalartig ausge- bildete senkrechte Rahmehteil ge¬ mäß Linie VII-VII in Fig. ge¬ schnitten ist undFig. 5, the portal-like formed vertical frame part according to line VII-VII in FIG
Fig. 8 in größerem Maßstab einen senkrech¬ ten Querschnitt nach Linie VIII-VIII in Fig.5.FIG. 8 on a larger scale a vertical cross section along line VIII-VIII in FIG. 5.
Das_ in den FLguxen 1 bis 3 gezeigte Trainingsgerät ist ein Wärrd— oder StähLergerät mit einem senkrechten Rahmen 10, dessen aus Profilstahl bestehende senkrechte Rahmenseiten 12 am oberen Ende durch ein Querteil 14 und am unteren Ende durch ein Querteil 16 miteinander verbunden sind. Des wei¬ teren befindet sich im Rahmen 10 mit Abstand zum unteren Querteil 16 ein weiteres Querteil 18, an dem ein Elektro¬ motor 20 angeflanscht ist, dessen Abtriebswelle 22 sich durch eine Öffnung im Querteil 18 erstreckt.The training device shown in FLguxen 1 to 3 is a heat or steel device with a vertical frame 10, the vertical frame sides 12 of which are made of profiled steel and are connected to one another at the upper end by a cross member 14 and at the lower end by a cross member 16. Furthermore, there is a further transverse part 18 in the frame 10 at a distance from the lower transverse part 16, to which an electric motor 20 is flanged, the output shaft 22 of which extends through an opening in the transverse part 18.
Zwischen den Querteilen 14 und 18 erstrecken sich innerhalb des Rahmens nahe der Rahmenseiten 12 zwei Führungsstangen 22, auf denen eine Traverse 24 mit Kugellaufbuchsen 26 längsverschieblich gelagert ist.Between the cross members 14 and 18, two guide rods 22 extend within the frame near the frame sides 12, on which a cross member 24 with ball bushings 26 is mounted for longitudinal displacement.
Die Traverse 24 enthält ferner in ihrer Mitte eine Kugelumlauf¬ mutter 28, durch welche sich eine Gewindespindel 30 erstreckt. Die Gewindespindel 30 ist im oberen Rahmenquerteil 14 mittels eines Lagers 32 und in einem vierten Querteil 34 oberhalb des Querteils 18 mittels eines Lagers 36 gelagert und mit ihrem aus dem Querteil 34 nach unten herausragenden Ende mittels einer Kupplung 38 mit der Welle 40 des Elektromotors gekup¬ pelt.The cross member 24 also contains in its center a Kugelumlauf¬ nut 28 through which a threaded spindle 30 extends. The threaded spindle 30 is mounted in the upper frame cross part 14 by means of a bearing 32 and in a fourth cross part 34 above the cross part 18 by means of a bearing 36 and with its end protruding downward from the cross part 34 by means of a coupling 38 with the shaft 40 of the electric motor pelt.
Die Traverse 24 ist.mit Schraub- oder Stecköffnungen zum An¬ bringen verschiedener Handhaben 42 (Fig. 2) versehen, die eine v dem Rahmen 10 stehende oder sitzende Übungsperson je nach der Art der gewünschten Übung mit den Händen, den Schultern oder sonstigen Körperteilen erfaßt. Auch können an den Öffnungen 42 Seile 43 (Fig. 2) befestigt werden, die über Rollen 44 oberhalb des oberen Rahmenquerteils 14 sowie ggf. weitere Rollen 46, 48 (Fig. 2) verlaufen und an den Enden mit Handhaben 50 versehen sind, um Zugkräfte unter beliebigem Winkel zur Rahmenerstreckung auszuüben.The traverse 24 is provided with screw or plug-in openings for attaching various handles 42 (FIG. 2), which an exercise person standing or sitting in the frame 10 with the hands, shoulders or other parts of the body, depending on the type of exercise desired detected. Can also at the Openings 42 ropes 43 (FIG. 2) are fastened, which run over rollers 44 above the upper frame cross part 14 and possibly further rollers 46, 48 (FIG. 2) and are provided at the ends with handles 50 in order to withstand tensile forces at any angle to exercise the framework.
Wie Fig. 2 weiter zeigt, kann der Rahmen 10 insbesondere im unteren Bereich seinerseits mit Stützmitteln wie beispiels¬ weise einem tisch- oder bankähnlichen Vorbau 52 ausgerüstet sein, um eine Sitz- oder Liegefläche für die Übungsperson zu bilden. Diese Stützmittel sind vorzugsweise leicht lösbar am Rahmen 10 befestigt und gestatten einen leichten Austausch unterschiedlicher Konstruktionen.As further shown in FIG. 2, the frame 10, in particular in the lower area, can in turn be equipped with support means such as a table or bench-like stem 52 in order to form a seating or lying surface for the exercise person. These support means are preferably attached to the frame 10 in an easily detachable manner and permit an easy exchange of different constructions.
Schließlich ist an einem auf dem Rahmenquerteil 14 schwenkbar befestigtenund zur Seite auskragenden Arm 54 ein Bedienungs- tableau 56 aufgehängt, mit welchem die Übungsperson während des Trainings die Klemmenspannung des .Elektromotors 20 ver¬ ändern und dadurch die Last, unter welcher eine bestimmte Übung durchgeführt wird, einstellen kann.Finally, an operating panel 56 is suspended from an arm 54 which is pivotally mounted on the frame cross part 14 and projects to the side, with which the exercise person changes the terminal tension of the electric motor 20 during training and thereby the load under which a specific exercise is carried out , can adjust.
Der Elektromotor 20 ist vorzugsweise ein Gleichstrommotor mit Nebenschlußcharakteristik, insbesondere ein Motor, dessen Ständer mit permanentmagnetischen Polen ausgerüstet ist, so daß das zwischen den Polen und dem Anker auftretende elektromagnetische Feld von der Klemmenspannung des Motors unabhängig ist.The electric motor 20 is preferably a direct current motor with a shunt characteristic, in particular a motor, the stator of which is equipped with permanent magnetic poles, so that the electromagnetic field occurring between the poles and the armature is independent of the terminal voltage of the motor.
Zur Spannungsversorgung des Elektromotors 20 dient ein nur schematisch angedeutetes elektrisches Steuergerät 60, das in der Hauptsache einen an ein herkömmliches Wechselstromnetz anschließbaren Transformator 62 und einenan die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossenen Vollwellengleichrichter 64 enthält. Der Transformator ist ein Regeltransformator und gestattet eine stufenlose Regelung der Sekundärspannung und damit auch der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Voll- wellengleichrichters, mit welcher der Elektromotor 20 ge- speist wird. Der Regelbereich beginnt bei einer Spannung von 0 Volt oder zumindest nahezu 0 Volt, so daß bei der Einschal¬ tung des Steuergeräts ein Zustand erreicht werden kann, bei welchem der Motor 20 aufgrund der Reibung in den Lagern und im Mutternschraubgetriebe noch nicht zu drehen beginnt. Mit zunehmender Erhöhung der Klemmenspannung des Motors 20 am Regeltransformator wird schließlich das vom Ele.ktromotor 20 erzeugte Drehmoment die vorerwähnten Reibungskräfte über¬ winden und durch Drehung der Gewindespindel 30 die Traverse 24, je nach Drehrichtung, nach oben oder unten in Bewegung setzen (n > 0) .An electrical control device 60, which is only schematically indicated, serves for the voltage supply of the electric motor 20, which mainly contains a transformer 62 which can be connected to a conventional AC network and a full-wave rectifier 64 connected to the secondary winding of the transformer. The transformer is a regulating transformer and permits stepless regulation of the secondary voltage and thus also the rectified output voltage of the full-wave rectifier with which the electric motor 20 is is fed. The control range begins at a voltage of 0 volts or at least almost 0 volts, so that when the control unit is switched on, a state can be reached in which the motor 20 does not yet start to rotate due to the friction in the bearings and in the nut screw transmission. As the terminal voltage of the motor 20 on the control transformer increases, the torque generated by the electric motor 20 will finally overcome the abovementioned friction forces and, by rotating the threaded spindle 30, set the cross member 24 up or down, depending on the direction of rotation (n> 0).
Wenn nun eine Übungsperson mit Hilfe eines oder mehrerer an der Traverse 24 unmittelbar oder mittelbar befestigter Hand- •haben versucht, die Traverse 24 abzubremsen und in die ent¬ gegengesetzte Laufrichtung zu ziehen bzw. drücken, wird der Elektromotor 20, wie aus dem Diagramm nach Fig. 5 ersichtlich, unter steigender Stromaufnahme lein zunehmendes DrehmomentM ent¬ gegensetzen, das über das Mutternschraubgetriebe in eine lineare Belastungskraft für die Übungsperson umgewandelt wird. Je schneller eine solche Gegenbewegung zur Antriebsrichtung (n<0) ausgeführt wird, um so stärker wird das Drehmoment des Mo¬ tors und damit die Belastungskraft steigen, wobei zugleich auch der Motorstrom I zunimmt.If an exercise person with the help of one or more hands directly or indirectly attached to the cross member 24 has attempted to brake the cross member 24 and pull or push it in the opposite direction, the electric motor 20 becomes as shown in the diagram 5 shows, with increasing current consumption, opposing an increasing torque M, which is converted into a linear loading force for the exercise person via the nut screw drive. The faster such a counter-movement to the drive direction (n <0) is carried out, the greater the torque of the motor and thus the loading force will increase, with the motor current I also increasing at the same time.
Diese Belastungskraft läßt sich nun dadurch weiter steigern, und der Kondition der Übungsperson anpassen, das mit Hilfe des Regeltransformators die Spannung U weiter erhöht wird. Dies wird zwar zunächst zu einer schnelleren Bewegung der Traver¬ se in die Antriebsrichtung des Motors führen, jedoch wird die Übungsperson entsprechend ihren Kräften die Traverse bei richtiger Einstellung der Motorspannung wiederum abbremsen und in die entgegengesetzte Richtung bewegen können (n-£0).This loading force can now be increased further, and adapted to the condition of the exercise person, that the voltage U is increased further with the aid of the regulating transformer. Although this will initially lead to a faster movement of the traverse in the drive direction of the motor, the person exercising will brake the traverse again with the correct setting of the motor voltage and be able to move it in the opposite direction (n- £ 0).
Hat die Übungsperson beispielsweise durch Ziehen am Handgriff 50 (Fig. 2) die Traverse 24 entgegen der nach unten wirkenden Antriebskraft des Motors 20 bis zur oberen Endstellung gezo¬ gen, genügt es, in einer anschließenden Entspannungsphase die Handhabe 50 langsam loszulassen, wodurch der Motor die Trave über das Mutternschraubgetriebe von selbst und ohne Um¬ polung der Klemmenspannung in die untere Ausgangslage zu¬ rückbringt.For example, the exercise person has by pulling the handle 50 (FIG. 2) the cross member 24 is pulled against the downward driving force of the motor 20 to the upper end position, it suffices to slowly let go of the handle 50 in a subsequent relaxation phase, whereby the motor automatically moves the cross member via the nut screw transmission without reversing the polarity of the terminal voltage in the lower starting position.
Der Elektromotor 20 ist in seiner Drehrichtung umkehrbar, was bei einem Gleichstrommotor auf einfache Weise dadurch ge¬ schehen kann, daß die Polarität an den Motorklemmen umgekehr wird. Hierzu ist das Steuergerät 60 mit einem (nicht gezeig¬ ten) Drehrichtungsumschalter versehen.The direction of rotation of the electric motor 20 is reversible, which can be done in a simple manner in a DC motor by reversing the polarity at the motor terminals. For this purpose, control unit 60 is provided with a direction of rotation switch (not shown).
Außerdem kann das Gerät mit herkömmlichen Endschaltern aus¬ gerüstet sein, die den Gleichstrommotor 20, wenn die Traver¬ se 24 die eine oder andere Endlage erreicht, stillsetzen oder in die andere Drehrichtung umschalten. Solche Endschalter können an den Rahmenquerteilen 14 und 34 angebracht sein und unmittelbar mechanisch von der Traverse 24 betätigt werden. Wesentlich vorteilhafter ist jedoch eine fortgesetz¬ te elektronische Messung des Hubs der Traverse 24 mit Still¬ setzung oder Drehrichtungsumkehr des Motors in Abhängigkeit von diesem Meßergebnis, wodurch eine freie Wahl der Endlagen und damit der Länge und Lage des auszuführenden Hubbereichs möglich ist. Eine solche Messung kann beispielsweise durch Anbringung einer Fahne 66 an der Kupplung 38 oder die Zah¬ nung einer der beiden Kupplungsteile erfolgen, um hierdurch einen rahmenfesten «Meßwertgeber 68 induktiv anzusteuern, der Zählimpulse zu einem im Steuergerät 60 enthaltenen Zählwerk liefert. Derartige' Impuls-Zählschaltungen sind allgemein be¬ kannt und bedürfen deshalb keiner besonderen Erläuterung im Rahmen dieser Anmeldung.In addition, the device can be equipped with conventional limit switches which stop the DC motor 20 when the traverse 24 reaches one or the other end position or switch over in the other direction of rotation. Such limit switches can be attached to the frame cross members 14 and 34 and can be actuated directly mechanically by the cross member 24. However, it is much more advantageous to continue to measure the stroke of the crossmember 24 electronically with the motor stopped or reversing the direction of rotation as a function of this measurement result, as a result of which a free choice of the end positions and thus the length and position of the stroke range to be carried out is possible. Such a measurement can be carried out, for example, by attaching a flag 66 to the clutch 38 or by toothing one of the two clutch parts in order thereby to inductively control a frame-fixed transducer 68 which delivers counting pulses to a counter contained in the control unit 60. Such pulse counting circuits are generally known and therefore do not require any special explanation in the context of this application.
Wie aus dem Diagramm nach Fig. 5 ersichtlich, führt eine Un- terstützung des am Anker des Motors 20 erzeugten Drehmoments bei gleichzeitiger Steigerung der Drehzahl in Antriebsrich¬ tung zu einem Absinken der Motorstromaufnahme und schlie߬ lich einer Umkehr der Stromrichtung in den Generatorbereich. Dieser Eigenschaft des Motors kann in Verbindung mit einem geeigneten Stromsensor dazu verwendet werden, die Laufrich¬ tung des Motors umzuschalten und dadurch der den Antrieb des Motors zunächst unterstützenden Kraft der Übungsperson das Gegenstrom-3remsmoment des Motors entgegenzusetzen. Auf diese Weise läßt sich eine in der Richtung wechselnde Bela¬ stung für die Übungsperson schaffen, bei der beispielsweise auf eine Zugbewegung unter Last sofort eine Druckbewegung unter Last anschließt und sich dieses Wechselspiel ständig fortsetzt.As can be seen from the diagram according to FIG. Support of the torque generated on the armature of the motor 20 with simultaneous increase in the speed in the drive direction to a decrease in the motor current consumption and finally a reversal of the current direction in the generator area. This property of the motor can be used in conjunction with a suitable current sensor to switch the running direction of the motor and thereby counteract the counter-current braking torque of the motor with the force of the exercise person initially supporting the motor. In this way, a load which changes in direction can be created for the exercising person, in which, for example, a pulling movement under load is immediately followed by a pushing movement under load and this interplay continues.
Die Stromaufnahme sowie die Anzahl der -Bewegungsspiele kann ferner durch ein (nicht gezeigtes) -elektronisches Überachungs- gerät erfaßt, .registriert und angezeigt bzw. auf Papier aus¬ gedruckt werden, wie eingangs bereits näher erläutert worden war. Durch Ausgestaltung eines solchen elektro¬ nischen Überwachungsgerätes als Rechner läßt sich das Gerät in der oben beschriebenen Weise für jede Übungsperson und jede durchzuführende Übung bzw. einen ganzen Übungszyklus programmieren.The current consumption and the number of motion games can also be recorded, registered and displayed or printed out on paper by an electronic monitoring device (not shown), as was already explained in more detail at the beginning. By designing such an electronic monitoring device as a computer, the device can be programmed in the manner described above for each exercise person and each exercise to be carried out or an entire exercise cycle.
Bei der in den Figuren 5 bis 8 gezeigten Ausführungsform eines Trainingsgeräts nach der Erfindung ist der Rahmen 100 L-fδr- mig ausgebildet und weist einen kastenförmigen horizontalen Teil 102 auf, der sich unmittelbar über den Boden am Aufstel¬ lungsort erstreckt, sowie einen vertikalen Teil 104, der aus vier Säulen 106 mit rechteckigem Kastenprofil besteht, deren untere Enden auf dem horizontalen Rahmenteil 102 befestigt und deren obere Enden durch ein rahmenförmiges Abschlußteil 108 zu einer steifen Konstruktion vereinigt sind.In the embodiment of a training device according to the invention shown in FIGS. 5 to 8, the frame 100 is L-shaped and has a box-shaped horizontal part 102, which extends directly over the floor at the installation site, and a vertical part 104, which consists of four columns 106 with a rectangular box profile, the lower ends of which are fastened to the horizontal frame part 102 and the upper ends of which are united by a frame-shaped end part 108 to form a rigid construction.
Der horizontale Rahmenteil 102 bildet mit seiner Oberseite 110 eine Sitz- oder Liegefläche für die Bedienungsperson, und das von den Säulen 106 und dem rahmenförmigen Abschlußteil 108 gebildeten Portal ist so bemessen, daß die Übungsperson teils Übungen vor dem Portal ausführen kann und zum anderen für an¬ dere Übungen wie beispielsweise Kniebeugen mit Belastung an den Schultern in das Portal hineintreten kann.With its upper side 110, the horizontal frame part 102 forms a sitting or lying surface for the operator, and the portal formed by the columns 106 and the frame-shaped end part 108 is dimensioned such that the exerciser can perform exercises in front of the portal and on the other hand for other exercises such as squats with a load shoulders can step into the portal.
Das kastenförmige Rahmenteil 102 besteht, wie Fig. 8 zeigt, aus: einer Oberwand 112, einer Unterwand 114 sowie zwei Sei- te-nwäπden 116, die einen lang gestreckten Hohlraum 118 von rechteckigem Querschnitt umschließen. Der Hohlraum 118 ist am vorderen Ende des horizontalen Rahmenteils 102 durch eine Wand 120 abgeschlossen, die ein Lager 122 für eine lang ge¬ streckte Gewindespindel 124 enthält. Die Gewindespindel 124 erstreckt sich über die gesamte Länge der Liegefläche 110 und ist am Beginn des vertikalen Rahmenteils 104 in einem zweiten Lager 126 gelagert. Unterhalb des vertikalen Rahmen¬ teils 104 ist in dem Hohlraum 118 ein Gleichstrommotor -128 ähnlich dem Motor 20 nach Fig. 1 angeordnet, dessen Abtriebs¬ welle 130 mit der Gewindespindel 124 fluchtend und über eine Kupplung 132 drehfest verbunden ist.As shown in FIG. 8, the box-shaped frame part 102 consists of: an upper wall 112, a lower wall 114 and two side walls 116 which enclose an elongated cavity 118 of rectangular cross section. The cavity 118 is closed off at the front end of the horizontal frame part 102 by a wall 120 which contains a bearing 122 for an elongated threaded spindle 124. The threaded spindle 124 extends over the entire length of the lying surface 110 and is mounted in a second bearing 126 at the beginning of the vertical frame part 104. Below the vertical frame part 104, a direct current motor -128 similar to the motor 20 according to FIG. 1 is arranged in the cavity 118, the output shaft 130 of which is aligned with the threaded spindle 124 and non-rotatably connected via a coupling 132.
Die Gewindespindel 124 durchsetzt eine Mutter 134, die mittig in eine Traverse 136 eingesetzt und vorzugsweise ebenso wie die Mutter 28 nach Fig. 1 als Kugelumlaufmutter ausgebildet ist (Fig. 8) .The threaded spindle 124 passes through a nut 134, which is inserted into the center of a cross member 136 and, like the nut 28 according to FIG. 1, is preferably designed as a recirculating ball nut (FIG. 8).
Die Traverse 136 erstreckt sich nahezu über die gesamte Quer¬ schnittsbreite des Hohlraums 118 und trägt mit Abstand zu ih¬ ren Enden je eine offene Kugellaufbüchse 138, die auf jeweils einer auf dem Boden 114 des kastenförmigen Rahmenteils 112 abgestützten Welle 140 längsverschieblich angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Traverse 186 mit der darin angeord¬ neten Kugelumlaufmutter 134 gegen Drehung um die Achse der Gewindespindel 124 gehalten. Außerhalb der Kugelführungsbüchsen 138 trägt die Traverse 136 ferne je ein Anschlußteil 142 für ein endloses Seil 144, das durch (nicht gezeigte) Bohrungen in der Abschlußwand 120 aus dem Hohlraum 118 heraustritt, woraufhin es von einer am Rah¬ menteil 112 in Schrägstellung gelagerten Umlenkrolle 146 über der Liegefläche 110 bis zu einer weiteren Umlenkrolle 148 ver¬ läuft. Die Umlenkrolle 148 führt das Seil vor der vorderen Säule 106 des vertikalen Rahmenteils 104 nach oben zu einer Umlenkrolle 150, von der es über den rahmenförmigen Endteil 108 zu einer vierten Umlenkrolle 152 verläuft, die das Seil 144 vor dem hinteren Säulenteil 106 wieder nach abwärts führt, wo es durch eine Öffnung 154 erneut in den Hohlraum eintritt und über eine fünfte Umlenkrolle 156 zu dem Änschlußteil 142 zurückgeführt wird.The traverse 136 extends almost over the entire cross-sectional width of the cavity 118 and carries, at a distance from their ends, an open ball bushing 138, which is arranged in a longitudinally displaceable manner on a shaft 140 supported on the bottom 114 of the box-shaped frame part 112. In this way, the cross member 186 with the ball nut 134 arranged therein is held against rotation about the axis of the threaded spindle 124. Outside the ball guide bushes 138, the cross member 136 also carries a connection part 142 for an endless rope 144, which emerges from the cavity 118 through bores in the end wall 120 (not shown), whereupon it is deflected by a deflection roller 146 mounted on the frame part 112 in an inclined position runs over the lying surface 110 to a further deflection roller 148. The deflecting roller 148 leads the rope in front of the front column 106 of the vertical frame part 104 upward to a deflecting roller 150, from which it runs over the frame-shaped end part 108 to a fourth deflecting roller 152 which leads the rope 144 downwards again in front of the rear column part 106 , where it re-enters the cavity through an opening 154 and is returned to the connecting part 142 via a fifth deflecting roller 156.
Das Anschlußteil 142 ist in bekannter Weise so ausgeführt, daß das Seil 144 an einem Federglied (nicht gezeigt) befestigt ist, welches je nach der Größe der am Seil angreifenden Zugkraft mehr oder weniger stark gegenüber der Traverse 136 in Seilrich¬ tung ausgelenkt wird. Ein (gleichfalls nicht gezeigter) Me߬ wertgeber mißt diese Auslenkung und gibt ein der Größe der Auslenkung proportionales Signal an ein (nicht gezeigtes) Überwachungsgerät, welches die Auslenkungen in den beiden an den Enden der Traverse 136 befestigten Anschlußteile 142 miteinander vergleicht und in Verbindung mit der Stromaufnah¬ me des Motors 128 die Lastverteilung auf die beiden Seile 144 berechnet.The connecting part 142 is designed in a known manner in such a way that the cable 144 is fastened to a spring member (not shown) which, depending on the size of the tensile force acting on the cable, is deflected to a greater or lesser extent in relation to the cross member 136 in the cable direction. A transducer (also not shown) measures this deflection and sends a signal proportional to the size of the deflection to a monitoring device (not shown) which compares the deflections in the two connecting parts 142 attached to the ends of the crossmember 136 and in conjunction with them the current consumption of the motor 128 calculates the load distribution on the two cables 144.
Auf der Liegefläche 110 sind nahe der Seitenkanten, an denen die Seile 144 verlaufen, Führungswellen oder -schienen 158 befestigt, auf denen je ein Halter 160 mit einer Kugelfüh¬ rungsbüchse gleitet. Die Halter 160 haben Bohrungen, durch welche die Seile 144 verlaufen und in denen sie auf geeigne¬ te Weise festgeklemmt sind. Eine Brücke 162 verbindet im Beispielsfall die beiden Halter 160 und bildet eine Handha¬ be für bestimmte Übungen, die auf der Liegefläche 110 aus¬ geführt werden. Anstelle der Brücke 162 können die Halter auch mit separaten Handhaben versehen werden, an denen die Übungsperson mit je¬ weils einer Hand oder jeweils einem Fuß angreifen. Die Brük- ke 162 ist vorzugsweise gelenkig an den Haltern 160 befestigt, so daß auch in diesem Fall unterschiedliche Kräfte auf die beiden Seile 144 ausgeübt und von den Meßwertgebern in den Anschlußteilen 142 erfaßt werden können.On the lying surface 110 near the side edges on which the ropes 144 run, guide shafts or rails 158 are fastened, on each of which a holder 160 with a ball guide bush slides. The holders 160 have bores through which the cables 144 run and in which they are clamped in a suitable manner. In the example, a bridge 162 connects the two holders 160 and forms a handle for certain exercises that are carried out on the lying surface 110. Instead of the bridge 162, the holders can also be provided with separate handles, on which the exercise person engages with one hand or one foot at a time. The bridge 162 is preferably fastened in an articulated manner to the holders 160, so that in this case too different forces can be exerted on the two cables 144 and detected by the sensors in the connecting parts 142.
In gleicher Weise wie auf der Liegefläche 100 sind auch an den Vorderseiten der Säulen 106 Führungswellen oder -schienen 164 (Fig. 6) befestigt, auf denen Halter 166 (Fig. 5) längs- verschieblich geführt sind. Die Halter 6 können, wie gleich¬ falls in Fig. 6 gezeigt, wiederum durch Brücken 168 zur Bil¬ dung von Handhaben miteinander verbunden sein oder alternativ mit einzelnen Handhaben ausgerüstet werden. Alle diesen Hand¬ haben sind beliebig auswechselbar und bilden somit Wechsel¬ sätze, die schnell zur Anpassung an* die jeweils durchzufüh- . rende Übung ausgetauscht werden können.In the same way as on the lying surface 100, guide shafts or rails 164 (FIG. 6) are also fastened to the front sides of the columns 106, on which holders 166 (FIG. 5) are guided so as to be longitudinally displaceable. As also shown in FIG. 6, the holders 6 can in turn be connected to one another by bridges 168 to form handles, or alternatively can be equipped with individual handles. All these Hand¬ are exchanged as desired, thus forming Wechsel¬ rates that quickly to adapt to * each durchzufüh-. exercise can be exchanged.
Die Erzeugung der Last für die Übungsperson erfolgt in glei¬ cher Weise wie bei dem Gerät nach den Figuren 1 bis 3, wozu wiederum ein Steuergerät ähnlich dem Steuergerät 60 nach Fig. 1 vorgesehen ist, auf dessen Darstellung in Fig. 5 ver¬ zichtet worden ist.The load for the exercise person is generated in the same way as in the device according to FIGS. 1 to 3, for which purpose a control device similar to control device 60 according to FIG. 1 is provided, the illustration of which in FIG. 5 has been omitted is.
Ebenso wie das Steuergerät 60 nach Fig. 1 kann auch das Steuer¬ gerät für das Trainingsgerät nach den Figuren 5 bis 8 mit einem elektronischen Rechner versehen sein, der jedwede Programmie¬ rung zur individuellen Anpassung des Geräts an die Übungsper¬ son und die von ihr durchzuführende Übung gestattet. Vom Rech¬ ner her kann dann auch die Drehrichtungsumkehr in den Endlagen bestimmt werden, wozu die Kupplung 132 mit einer Fahne 170 (oder einer Zahnung) versehen ist, von der in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ein Meßwertgeber 172 induktiv beeinflußt wird. Like the control device 60 according to FIG. 1, the control device for the training device according to FIGS. 5 to 8 can also be provided with an electronic computer which carries out any programming for the individual adaptation of the device to and by the exercise person allowed exercise to be performed. The reversal of the direction of rotation in the end positions can then also be determined from the computer, for which purpose the coupling 132 is provided with a flag 170 (or toothing), of which a sensor 172 is inductive in the same way as in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 being affected.

Claims

PATENT NSPRÜCHE PATENT REWARDS
1. Trainingsgerät zum Entwickeln und Stärken der Muskeln und Gelenke einer Übungsperson durch hin- und hergehende Bewegung unter Last, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß zur Erzeugung der Last ein re¬ versibler und über den Stillstand hinaus abbremsbarer Elektromotor (20; 128) vorgesehen ist, dessen Klemmen¬ spannung über ein Steuergerät (60) stufenlos hochregelbar ist und dessen Abtriebsmoment über ein Getriebe (28, 30; 124, 134) in eine die Übungsperson belastende Linearkraft umwandelbar ist.1. Training device for developing and strengthening the muscles and joints of an exercise person through back and forth movement under load, characterized in that a reversible electric motor (20; 128) which can be braked beyond standstill is provided for generating the load, the clamping voltage of which can be steplessly increased by means of a control device (60) and the output torque of which can be converted via a gear (28, 30; 124, 134) into a linear force loading the person exercising.
2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Motor (20; 128) ein Gleichstrommotor mit Nebenschlußcharakteristik ist.2. Training device according to claim 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n e e c h n e t that the motor (20; 128) is a DC motor with shunt characteristic.
3. Trainingsgerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Gleichstrommotor einen Ständer mit permanentmagnetischen Polen aufweist.3. Training device according to claim 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t that the DC motor has a stator with permanent magnetic poles.
4. Trainingsgerät nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuergerät (60) einen an ein Wechselstromnetz anschließbaren Transfor¬ mator (62) mit stufenloser Regelung der Sekundärspannung und einen an die Sekundärwicklung des Transformators an¬ geschlossenen Vollwellengleichrichter (34) enthält, des¬ sen Ausgangsspannung an die Klemmen des Gleichstrommotors (20; 128) geführt ist.4. Training device according to claim 2 or 3, characterized in that the control device (60) contains a connectable to an alternating current transformer (62) with stepless regulation of the secondary voltage and a full-wave rectifier (34) connected to the secondary winding of the transformer, des ¬ sen output voltage is fed to the terminals of the DC motor (20; 128).
5. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ._as Getriebe (28, 30; 124, 134) ein Mutternschraubgetriebe ohne Selbsthemmung ist. 5. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that ._as gear (28, 30; 124, 134) is a nut screw gear without self-locking.
6. Trainingsgerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das Mutternschraubgetrie¬ be mit einer Kugelumlaufmutter (28; 134) ausgerüstet ist.6. Training device according to claim 5, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t that the nut screw transmission is equipped with a ball nut (28; 134).
7. Trainingsgerät nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mutter (28; 134) in der Mitte einer Traverse (24; 136) angeordnet ist, deren Enden an Längsführungen (22, 26; 138, 140) eines Geräterahmens (10; 100) gegen Drehung um die Getriebe¬ achse abgestützt sind.7. Training device according to claim 5 or 6, characterized in that the nut (28; 134) is arranged in the center of a crossmember (24; 136), the ends of which on longitudinal guides (22, 26; 138, 140) of a device frame (10; 100) are supported against rotation about the gear axis.
8. Trainingsgerät nach Anspruch 7, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Längsführungen von auf rahmenfesten Stangen (22; 140) verschieblichen Kugelumlauf- büchsen (26; 138) gebildet sind.8. Training device according to claim 7, so that the longitudinal guides are formed by recirculating ball bushings (26; 138) that are displaceable on frame-fixed rods (22; 140).
9.' Trainingsgerät' nach Anspruch 7 oder 8,. d a d u" r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Traverse (24) mit Einrichtungen zum Anbringen von auswechselbaren Handhaben (42) für die Übungsperson versehen ist.9. ' Training device ' according to claim 7 or 8 ,. dadu "rchgek characterized that the traverse (24) is provided with devices for attaching interchangeable handles (42) for the exercise person.
10. Trainingsgerät nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Mutternschraub¬ getriebe (124, 134) mit dem Elektromotor (128) innerhalb des Geräterahmens (100) gekapselt ist und daß an den En¬ den der Traverse (136) über Rollen in die Übungsbereiche des Geräts umgelenkte endlose Seile (144) angeschlossen sind, an denen Einrichtungen (160, 166) zum Anbringen von Handhaben für die Übungsperson befestigt sind.10. Training device according to claim 7 or 8, characterized in that the Mutternschraub¬ gear (124, 134) with the electric motor (128) within the device frame (100) is encapsulated and that at the ends of the traverse (136) via rollers in the exercise areas of the device are connected to deflected endless ropes (144) to which devices (160, 166) for attaching handles for the exercise person are attached.
11. Trainingsgerät nach Anspruch 10, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß das Gerät einen L-förmi- gen Rahmen (100) aufweist, in dessen sich am Boden er¬ streckenden horizontalen Teil (102) das Mutternschraub¬ getriebe (124, 134) mit dem Elektromotor (128) unterhalb - -zo - einer Liegefläche (110) für die Übungsperson untergebracht ist und dessen vertikaler Teil (104) als offenes Portal ausgebildet ist, wobei Abschnitte der endlosen Seile (144) sowohl beiderseits der Liegefläche (110) als auch beider¬ seits der Portalöf nung über die Länge der Rahmenschen¬ kel (102, 104) verlaufen.11. Training device according to claim 10, dadurchge ¬ indicates that the device has an L-shaped frame (100), in the horizontal part (102) extending on the floor, the nut screw transmission (124, 134) with the Electric motor (128) below --Zo - a lying surface (110) is accommodated for the exercise person and its vertical part (104) is designed as an open portal, with sections of the endless ropes (144) both on both sides of the lying surface (110) and on both sides of the portal opening run over the length of the frame legs (102, 104).
12. Trainingsgerät nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die an den Seilen (144) befestigten Einrichtungen (160, 166) zum Anbringen der Handhaben am Geräterahmen (100) linear geführt sind.12. Training device according to claim 10 or 11, so that the devices (160, 166) attached to the ropes (144) for attaching the handles to the device frame (100) are guided linearly.
13.. rainingsgerät nach Anspruch 12, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die an den Seilen (144) be¬ festigten Einrichtungen (160, 166) mit offenen Kugelfüh¬ rungsbuchsen versehen sind, die auf am Geräterahmen befe¬ stigten Führungsschienen (158,^164) gleitet..13 .. Raining device according to claim 12, dadurchge ¬ indicates that the devices (160, 166) attached to the ropes (144) are provided with open ball guide bushings which are attached to guide rails (158, ^ 164 attached to the device frame) ) slides ..
14. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Steuergerät (60) eine Umschalteinrichtung für die Dreh¬ richtung des Elektromotors (20; 128) enthält.14. Training device according to one of the preceding claims, that the control unit (60) contains a switching device for the direction of rotation of the electric motor (20; 128).
15. Trainingsgerät nach Anspruch 14, d a d u r c h g e ¬ e n n z e i c h n e t , daß das Trainingsgerät mit Signalgebermitteln (66, 68; 170, 172) versehen ist, von denen die Umschalteinrichtung an den Enden der Hin- und Herbewegung ansteuerbar ist.15. Training device according to claim 14, so that the training device is provided with signaling means (66, 68; 170, 172), of which the switching device can be controlled at the ends of the back and forth movement.
16. Trainingsgerät nach Anspruch 15, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Signalgebermittel von einem von der Motor- oder Getriebewelle (über Fahnen 66 bzw. 172) induktiv beeinflußbaren Meßwertgeber (68; 172) gebildet sind und daß das Steuergerät eine Impulszählein¬ richtung enthält, welche die von dem Meßwertgeber geliefer¬ ten Impulse als Maß für die Länge der Hin- und Herbewegung zählt. - ή -16. Training device according to claim 15, dadurchge ¬ indicates that the signaling means are formed by one of the motor or transmission shaft (via flags 66 or 172) inductively influenced transducer (68; 172) and that the control unit contains a pulse counter, which counts the pulses delivered by the transducer as a measure of the length of the back and forth movement. - ή -
17. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuergerät (60) einen Stromsensor enthält, der beim Absinken der Stromaufnahme des Elektromotors (20; 128) unter dem Leerlaufström die Umschalteinrichtung für die Drehrichtung des Elektromotors ansteuert.17. Training device according to one of claims 15 or 16, so that the control unit (60) contains a current sensor which, when the current consumption of the electric motor (20; 128) drops under the idling current, controls the switching device for the direction of rotation of the electric motor.
18. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuergerät (60) mit einem Anzeige- und/oder Aufzeich- nungsgerät für den Motorstrom als Maß der von der Übungs¬ person aufgebrachten Kraft versehen ist.18. Training device according to one of claims 14 to 17, that the control unit (60) is provided with a display and / or recording device for the motor current as a measure of the force exerted by the exercise person.
19. Trainingsgerät nach Anspruch 18 in Verbindung mit An¬ spruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß die endlosen Seile (144) an der Traverse (136) über elastische Glieder (142) angeschlos¬ sen sind, deren Dehnung über Meßwertgeber erfaßbar und dem Anzeige- und/oder Aufzeichnungsgerät zur Bestimmung der Lastverteilung auf das linke und das rechte Seil zur führbar sind.19. Training device according to claim 18 in conjunction with claim 10 or 11, dadurchgekenn¬ characterized in that the endless ropes (144) on the crossmember (136) are connected by elastic members (142), the elongation of which can be detected by measuring sensors and the display and / or recording device for determining the load distribution on the left and right cables can be guided.
20. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuergerät zur personenen- und/oder übungsbezogenen Einstellung der Klemmenspannung des Motors und ggf. der Länge und/oder Lage der Hin- und Herbewegung sowie wei¬ terer Parameter mit Hilfe eines elektronischen Rechners programmierbar ist. 20. Training device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device for personal and / or exercise-related setting of the terminal voltage of the motor and possibly the length and / or position of the reciprocating movement and further parameters with the aid of an electronic computer is programmable.
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