肌力训练装置的制作方法

本实用新型涉及一种肌力训练机，尤指利用马达的线性力矩，以其取代现有铁块作为负载构件，且运用伺服控制单元提供曲线负载控制及负载电流补偿的一种肌力训练装置。

背景技术：

无论是为了娱乐、健康，或者是为了专业理由，健身是许多人生活中重要的部分，例如：在欧美先进国家甚为流行的肌力训练机，系利用铁块来塑造健美的肌肉，并促进生理机能及保持身体健康，所以它也叫「重量肌力训练机」，其主要构造系如图1a所示，此种传统的肌力训练机，在使用存有如下的缺失：

(一)、铁块911体积大占空间，且负载调整相当费时费力。

(二)、当该铁块911被传动缆线912拉起再放下时，会产生极大的噪音。

(三)、无法设定运动曲线来改变负载，使其运动功能受到局限。

次按，本申请人在中国台湾公告第m365185号新型专利案中，揭示一种「马达式肌力训练机」920的构造，系如图1b所示，包括：一架体921、一具有马达931、传动元件932、绞盘933、钢索934的负载构件930、一内置有控制电路的控制器940、以及一连结于钢索934末端的肌力伸展构件922；该实用新型虽可改善图1a「重量肌力训练机」的缺失，惟查，检视图1b的机构，在应用时仍有诸多不尽理想的处：

(一)、传动元件932在施力过程中，会有滑动现象，使肌力训练效果失真。

(二)、马达931与绞盘933不在同一轴线上，空间占用大。

(三)、该结构只适用于拉伸式的肌力训练，缺乏可进行摇摆式的肌力训练机构，其运动的广度不足。

技术实现要素：

缘是，本实用新型的主要目的，系在提供可凭借马达驱动的扭矩产生机构以替代传统的铁块负载，且马达、减速机构、及卷线轮相互连结而成，以降低传动损失及达到一体化、减少空间占用的一种肌力训练装置。

本实用新型的次一目的，系在提供可凭借涡卷弹簧产生一反向转矩于卷线轮的主轴，且在该主轴回卷时不会带动马达的轴心转动的一种肌力训练装置。

本实用新型的又一目的，系在提供装设感测件与控制器连结，并应用伺服控制单元据以进行曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿，让使用者可进一步获致顺畅的运动情境的一种肌力训练装置。

本实用新型的再一目的，系在提供可凭借运动施力单元连结一摇摆构件，使训练功能不但具有拉伸式以外，也可扩充至摇摆式的肌力训练的一种肌力训练装置。

为达上述目的，本实用新型采取的技术手段是：

1、一种肌力训练装置，其特征在于，包括：

一扭矩产生机构，具有一马达、一减速机构与一卷线轮，该马达、减速机构与卷线轮分别组设在一底板上；其中，该马达由一直流或无刷马达所构成，该马达具有一轴心，且该轴心连结该减速机构的变速齿轮组，且该减速机构设有一凸伸的输出轴，该输出轴凭借一单向轴承组设在该卷线轮的轴孔内；一皮带卷绕在该卷线轮的周缘，且其自由端连结一钢索，当钢索被施力拉动时，该马达输出的扭矩将作用在该施力的反向钢索上；一固定架环置于该卷线轮的周围，该固定架上缘设有一窗口，使该皮带的自由端得以穿出；该卷线轮的外侧设有一主轴，用以结合一蜗卷弹簧的内端部，而该蜗卷弹簧的外端部固定在该固定架，当该卷线轮被该皮带拉动旋转时，将迫使该蜗卷弹簧旋紧，并施予一反向转矩于该主轴，而该卷线轮的轴孔内的单向轴承将在该主轴回卷时使该减速机构的输出轴不动作，且不带动该马达的轴心转动，以在该皮带停止拉动时使该卷线轮迅速将该皮带回卷；

一重量拉引机构，其设有复数个导轮及一运动施力单元，该钢索环绕该导轮，且其自由端与该运动施力单元连结，使作用在该钢索的马达输出扭矩传递给该运动施力单元，该运动施力单元择一连结一伸展构件或一摇摆构件；

一控制器，内置控制电路，其设有：一伺服控制单元、一演算单元、一dc马达驱动器、一旋转编码器接口及一角度传感器接口，且该控制器电性连接该马达，以调整其输送至该马达的电流及信号，进而控制该马达的扭矩；

一电子仪表，电性连接该控制器，用以输入负载值及显示运动行程的状态；

一行程感知器，包括一设在该卷线轮侧边并与其连动的光遮断圆盘，及一对设在该光遮断圆盘周缘的光耦合器所构成，且该光耦合器电性连接该控制器，当施力于该伸展构件，将使该皮带动该卷线轮与该光遮断圆盘同步转动，并由该光耦合器所产生的脉冲信号送至该控制器内的旋转编码器接口；以及一角度传感器，设置在该重量拉引机构的导轮外侧，且该角度传感器电性连接该控制器，当施力于该摇摆构件，将使该钢索带动该导轮旋转，则该角度传感器所产生的角度脉冲信号将送至该控制器内的角度传感器接口。

其中，该扭矩产生机构的马达、减速机构与该卷线轮相互连结成同一轴线。

其中，还包括一微动开关，其设置于该固定架的窗口侧，使其能够凭借感测该皮带的位移，即时启动或停止该马达的运转。

其中，还包括一护盖，其包覆于该蜗卷弹簧的外部。

如此，自该电子仪表输入所欲的运动扭矩值，则该伺服控制单元将通过该dc马达驱动器送出负载电流，据以驱动该马达转动以输出该运动扭矩，使用者施力于伸展构件或摇摆构件将承受该运动扭矩因而达到肌力训练的效果；同时，该光耦合器或角度传感器所产生的脉冲信号，将被送至该旋转编码器接口或角度传感器接口，通过该演算单元计算后，提供该伺服控制单元进行曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿，让使用者进一步获致顺畅的运动情境。

凭借助前揭特征，本实用新型肌力训练装置具有如下的效益：

(1)本实用新型的扭矩产生机构，系将马达、减速机、及卷线轮分别组设在一底板上，且可相互连结成同一轴线；由于无须通过皮带轮传动，因此可降低传动损失，且因同一轴线配置可使相关构件达到一体化，故具有减少空间占用的效益。

(2)本实用新型中的减速机设有一凸伸的输出轴，凭借一单向轴承组设在卷线轮的轴孔内；而蜗卷弹簧的内端部系结合在卷线轮的主轴上，其外端部则形成勾扣体系固定在该固定架，因此当卷线轮被皮带拉动旋转时，将迫使该蜗卷弹簧旋紧，并施予一反向转矩于该主轴；当皮带停止被拉动时该蜗卷弹簧的反向转矩将驱使该卷线轮迅速将皮带回卷，且因卷线轮的轴孔内装设的单向轴承，将在该主轴回卷时使该减速机的输出轴不动作，由于马达轴心不会被带动而反转，故可达到保护马达轴心的效果。

(3)本实用新型中系在卷线轮侧边装设一行程感知器，并电性连接控制器内的旋转编码器接口，以及在重量拉引机构的导轮外侧装设一角度传感器，并电性连接控制器内的角度传感器接口；当施力于该重量拉引机构的运动施力单元，将使卷线轮与导轮转动，则该行程感知器与角度传感器所产生的脉冲信号将提供给该控制器的伺服控制单元进行曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿，而让使用者进一步获致顺畅的运动情境。

(4)本实用新型中其重量拉引机构的运动施力单元可择一连结一伸展构件或一摇摆构件，该伸展构件可让使用者进行拉伸式肌力训练，而摇摆构件可让使用者进行摇摆式肌力训练；因此本实用新型的训练功能不但具有拉伸式以外，也可扩充至摇摆式的肌力训练，故知本实用新型可增加运动的广度。

附图说明

图1a是本实用新型前案一的结构示意图。

图1b是本实用新型前案二的结构示意图。

图2是本实用新型中扭矩产生机构的分解立体图。

图3是本实用新型中扭矩产生机构的组合立体图。

图4是本实用新型中扭矩产生机构的组合上视图。

图5是本实用新型中扭矩产生机构的组合剖视图。

图6是本实用新型第一实施例的组合结构示意图。

图7是本实用新型第二实施例的组合结构示意图。

图8是本实用新型第二实施例的动作示意图。

附图标记说明：10-扭矩产生机构；11-底板；111-定位孔；12-马达；121-轴心；13-减速机构；131-变速齿轮组；132-输出轴；133-单向轴承；14-卷线轮；141-轴孔；142-轮毂；143-主轴；151-托架；152-固定架；153-窗口；16-皮带；161-自由端；17-蜗卷弹簧；171-内端部；172-外端部；18-护盖；19-微动开关；20-重量拉引机构；21-导轮；22-运动施力单元；221-伸展构件；222-摇摆构件；23-钢索；231-自由端；30-控制器；31-伺服控制单元；32-演算单元；33-dc马达驱动器；34-旋转编码器接口；35-角度传感器接口；40-电子仪表；50-行程感知器；51-光遮断圆盘；52-光耦合器；60-角度传感器；100-肌力训练装置；d-位移距离；θ-偏摆角度。

具体实施方式

首先，请参阅图2～图5所示，为本实用新型中的扭矩产生机构10；包括：一马达12、一减速机构13、与一卷线轮14，其系分别以螺栓组设在一底板11的定位孔111上，在较佳实施例中，该马达12、减速机13构、与该卷线轮14系相互连结成同一轴线，但不限定于此；其中，该马达12由一直流或无刷马达所构成，其轴心121连结该减速机构13的变速齿轮组131，且该减速机构13设有一凸伸的输出轴132，凭借一单向轴承133组设在该卷线轮14的轴孔141内；一皮带16，系卷绕在该卷线轮14的轮谷142上，且其自由端161连结一钢索23，当该钢索23被施力拉动时，该马达12输出的与施力反向的扭矩将作用在钢索23上；一拖架151，系组设于该底板11上且位于该减速机构13的外侧，一固定架152为ㄈ型体，系组设于该拖架151的侧边且环置于该卷线轮14的周围，其上缘设有窗口153，使该皮带16的端部161得以穿出该固定架152；该卷线轮14的外侧设有一主轴143，用以结合一蜗卷弹簧17的内端部171，而其外端部172形成勾扣体系固定在该固定架152，当该卷线轮14被该皮带16拉动旋转时，将迫使该蜗卷弹簧17旋紧，并施予一反向转矩于该主轴143，而该卷线轮14其轴孔142内的单向轴承133，其单向转动的功能将在该主轴143回卷时使该减速机构13的输出轴132不动作，故而不会带动马达12的轴心121转动，俾在该皮带16停止拉动时使该卷线轮14迅速将该皮带16回卷；本实用新型中更包括一护盖18，其系包覆于该蜗卷弹簧17的外部，以提供安全性的防护；以及一微动开关19，其设置于该固定架152的窗口153侧，使其凭借感测该皮带16的位移，可即时启动或停止该马达12的运转。

请进一步参阅图6～图7所示，为本实用新型肌力训练装置100第一实施例与第二实施例的组合结构，其包括：一扭矩产生机构10，一重量拉引机构20、一控制器30、以及一电子仪表40；其中，该扭矩产生机构10的相关构件已详述在前段中，该重量拉引机构20则设有复数个导轮21及一运动施力单元22，且该钢索23系环绕该复数个导轮21后其自由端231与该运动施力单元22连结，俾使作用在该钢索23的马达12输出扭矩传递给该运动施力单元22，而该运动施力单元22可择一连结一伸展构件221如图6所示，或一摇摆构件222如图7所示；该控制器30，内置有控制电路，其设有:一伺服控制单元31、一演算单元32、一dc马达驱动器33、一旋转编码器接口34、及一角度传感器接口35，且该控制器30系电性连接该马达12，以调整其输送至该马达12的电流及信号，进而控制该马达12的扭矩；该电子仪表40，设有输入键盘与显示萤幕，系电性连接该控制器30，用以输入负载值及显示运动行程的状态。

本实用新型中更进一步设有一行程感知器50，包括一设在该卷线轮14侧边并与其连动的光遮断圆盘51，及一对设在该光遮断圆盘51周缘的光耦合器52所构成(请参见图5所示)，该光耦合器52系电性连接该控制器30的旋转编码器接口34如图6所示，当施力于该伸展构件221，使其向外侧位移距离d，则该钢索23所连结的皮带16将带动该卷线轮14与该光遮断圆盘51同步转动，并由该光耦合器52所产生的脉冲信号送至该控制器30内的旋转编码器接口34，经由该演算单元32将可计算出该位移距离d，并予以显现在该电子仪表40的显示萤幕上；以及一角度传感器60如图7～图8所示，设置在该重量拉引机构20的导轮21外侧，且该角度传感器60系电性连接该控制器30的角度传感器接口35，当施力于该摇摆构件222使其摆动一偏摆角度θ，则该摇摆构件222将带动该导轮21转动一θ角，而该角度传感器60所产生的角度脉冲信号将送至该控制器30内的角度传感器接口35，经由该演算单元32将可计算出该偏摆角度θ，并予以显现在该电子仪表40的显示萤幕上；同时，图6中该光耦合器52所产生的脉冲信号，以及图7中该角度传感器60所产生的角度脉冲信号，都将提供给该控制器30的伺服控制单元31进行曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿，进而让使用者进一步获致顺畅的运动情境。

如此，使用者可自电子仪表40的输入键盘输入所欲的运动扭矩值，则该伺服控制单元31将通过该dc马达驱动器33送出负载电流，据以驱动该马达12转动以输出该运动扭矩，如图6～图7所示；当使用者施力于伸展构件221或摇摆构件222将凭借该钢索23承受该运动扭矩，因而达到肌力训练的效果；同时，该光耦合器52或角度传感器60所产生的脉冲信号，将被送至该旋转编码器接口34或角度传感器接口35，通过该演算单元32计算后，提供该伺服控制单元31进行曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿，让使用者进一步获致顺畅的运动情境。

由于本实用新型的扭矩产生机构10，系将马达12、减速机构13、及卷线轮14分别组设在一底板11上，且相互连结成同一轴线；由于无须通过皮带轮传动，因此可降低传动损失，且因同一轴线配置可使相关构件达到一体化，故具有减少空间占用的效益。

次者，本实用新型中的减速机构13设有一凸伸的输出轴132，凭借一单向轴承133组设在卷线轮14的轴孔141内；而蜗卷弹簧17的内端部171系结合在卷线轮14的主轴143上，其外端部172则形成勾扣体系固定在该固定架152，因此当卷线轮14被皮带16拉动旋转时，将迫使该蜗卷弹簧17旋紧，并施予一反向转矩于该主轴143；当皮带16停止被拉动时该蜗卷弹簧17的反向转矩将驱使该卷线轮14迅速将皮带16回卷，且因卷线轮14的轴孔141内装设的单向轴承133，将在该主轴143回卷时使该减速机构13的输出轴132不动作，由于该马达12的轴心121不会被带动而反转，故可达到保护马达12的效果。

又者，本实用新型中系在卷线轮14侧边装设一行程感知器50，并电性连接控制器30内的旋转编码器接口34，以及在重量拉引机构20的导轮21外侧装设一角度传感器60，并电性连接控制器30内的角度传感器接口35；当施力于该重量拉引机构20的运动施力单元22，将使卷线轮14与导轮21转动，则该行程感知器50与角度传感器60所产生的脉冲信号将提供给该控制器30的伺服控制单元31进行曲线负载控制及对负载电流做适当的补偿，而让使用者进一步获致顺畅的运动情境。

再者，本实用新型中其重量拉引机构20的运动施力单元22可择一连结一伸展构件221或一摇摆构件222，该伸展构件221可让使用者进行拉伸式肌力训练，而摇摆构件222可让使用者进行摇摆式肌力训练；因此本实用新型的训练功能不但具有拉伸式以外，也可扩充至摇摆式的肌力训练，故知本实用新型可增加运动的广度。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。