举重体育器械的制作方法

1.本发明涉及一种举重体育器械。


背景技术：

2.如今，在一般的举重、健美和健身体育馆中，主要使用杠铃进行力量和肌肥大训练，即在通常由钢制成的握杆的相对的端部处提供负载体。
3.目前，自由杠铃是在举重室进行运动训练和准备的主要器材；运动员将所需的负载施加到杠铃的两个端部，使用锁定设备将其固定，并开始进行预定的练习。
4.当使用特别高的负载时，运动员需要一个或多个辅助人员的外部帮助，辅助人员必须立即到位以安全地完成练习，因为在运动员举起杠铃时，没有安全设备可以在运动员受伤的情况下进行干预。
5.因此，上述杠铃训练的主要限制之一是，如果没有特别专注的辅助人员在场以准备在任何需要的时刻进行干预以支持运动员，这种训练就不能在完全安全的情况下进行。
6.已知类型的杠铃训练的另一个限制是，需要大量的停机时间以在握杆的相对的端部处更换或添加新的和/或不同的负载体。
7.杠铃训练的另一个限制是，无法连续且准确地检测到运动员的体能表现，因为可用的参数只有杠铃的重量和练习的执行时间。


技术实现要素：

8.本发明的任务是开发一种举重体育器械，其能够消除已知技术的上述缺点和限制。
9.具体地说，本发明的一个目的是开发一种安全的体育器械，且运动员可以在需要时使用该器械，而不需要任何辅助人员在场。
10.本发明的另一个目的是开发一种体育器械，它可以消除更换、移除或添加负载(这是目前已知的使用杠铃的典型动作)的停机时间。
11.进一步的，本发明的一个目的是开发一种能够连续并准确地检测运动员表现的体育器械。
12.上述任务和目的是根据权利要求1所述的举重体育器械来实现的。
13.从属权利要求中描述了根据权利要求1的体育器械的进一步特征。
附图说明
14.上述任务和目的以及下文将提到的优点将由本发明的实施例的描述来指示，该实施例通过参照附图的非限制性示例给出，其中：
[0015]-图1示出了根据本发明的体育器械的立体图；
[0016]-图2示出了图1的体育器械的另一个立体图；
[0017]-图3示出了根据本发明的体育器械的侧视剖视图；
[0018]-图4示出了根据本发明的体育器械的侧视图；
[0019]-图5示出了根据本发明的体育器械的细节的剖视图；
[0020]-图6示出了图5所示细节的俯视图；
[0021]-图7示出了根据本发明的体育器械的另一细节的剖视图；
[0022]-图8示出了图7的细节的前视图；
[0023]-图9示出了根据本发明的体育器械的操作图；
[0024]-图10示出了本发明的变型实施例的示意图。
具体实施方式
[0025]
参考上述附图，根据本发明的举重体育器械整体以数字10示出。
[0026]
所述体育器械10包括：
[0027]-承载框架11；
[0028]-两个相对的第一侧向引导件12和13，根据第一方向x1向上-向下延伸；
[0029]-两个第一滑动件14和15，每个第一滑动件被滑动地约束在对应的第一侧向引导件12和13上；
[0030]-两个相对的第二侧向引导件16和17，根据横向于第一方向x1的第二方向x2延伸，并且每个第二侧向引导件限定在第一滑动件14和15的其中一个上；
[0031]-两个第二滑动件18和19，每个第二滑动件被滑动地约束在对应的第二侧向引导件16和17上；
[0032]-提升杆20，该提升杆的每个端部20a、20b被约束到对应的第二滑动件18和19上；
[0033]-机动传动装置21，其构造成向第一滑动件14和15施加与向上的推力相反的力、或向下的牵引力。
[0034]
在本文通过本发明本身的非限制性示例描述的本发明的实施例中，承载框架11包括诸如四边形框架的地面支承基座40，用户位于该地面支承基座内。
[0035]
支承第一侧向引导件12和13的两个相对的肩部41和42从地面支承基座40延伸。
[0036]
在本示例实施例中，每个肩部41和42包括两个立柱43和44以及上横档45。
[0037]
在本示例实施例中，第一方向x1基本上是垂直的，即，除非不可避免的构造和安装公差。
[0038]
两个相对的第一侧向引导件12和13分别包括两个杆46和47，这两个杆在基部40与叠置的横档45之间延伸。
[0039]
第一侧向引导件12和13分别位于由立柱43和44以及横档45限定的弧部内。
[0040]
如图4的侧视图和图5的剖视图所示，两个第一滑动件14和15分别包括：
[0041]-两个第一滑动套筒48和49；
[0042]-至少一个横向元件，例如两个横向元件50和51，其刚性地连接两个滑动套筒48和49。
[0043]
第一滑动套筒48和49通过插入一个或多个诸如为图5中突出显示的一个或多个线性再循环滚珠轴承的摩擦减少设备52和53，在第一侧向引导件12和13的相应的杆46和47上滑动。
[0044]
在本示例实施例中，每个第二侧向引导件16和17包括引导杆54，在图3、4和5中清
晰可见，该引导杆由支架55固定在各自所属的第一滑动件14和15的套筒48和49之间。
[0045]
引导杆54也定位在第一滑动件14和15的两个横向元件50和51之间。
[0046]
如图7和图8中的第二滑动件18清楚地示出的，两个第二滑动件18和19中的每一个包括第二个滑动套筒58，套环59固定到该第二滑动套筒，该套环构造成对提升杆20的端部20a或20b进行约束。
[0047]
套环59根据与第二滑动套筒58的延伸和平移方向正交的方向延伸。
[0048]
第二滑动套筒58通过插入一个或多个摩擦减少设备60和61，例如图7中突出显示的一个或多个线性再循环滚珠轴承，在对应的第二侧向引导件16和17的相应的杆54上滑动。
[0049]
提升杆20在端部20a和20b处被诸如为滚动轴承62的摩擦减少设备约束到第二滑动件18和19的对应的套环59。
[0050]
这种摩擦减少设备构造成允许提升杆20的端部20a和20b围绕引导杆54的轴线x2旋转小于10
°
的角度；这种旋转的可能性虽然不大，但允许运动员以略微不对称的方式进行练习。
[0051]
在本示例实施例中，机动传动装置21包括两个电动马达22和23。
[0052]
两个电动马达22和23中的每一个构造成致动对应的纵向延伸的柔性元件24和25。
[0053]
在变型中，为了简单起见未示出，但旨在包括在本发明中，根据本发明的体育器械包括单个电动马达，该电动马达构造成致动两个纵向延伸的柔性元件。
[0054]
这种纵向延伸的柔性元件24和25可包括皮带、链条、绳索或其他类似和等效的元件。
[0055]
在本示例实施例中，每个纵向延伸的柔性元件24和25包括带齿皮带。
[0056]
对于每个纵向延伸的柔性元件24和25，机动传动装置21包括，如图3的截面中示意性示出的：
[0057]-至少一个下滑轮，例如下滑轮26，其构造并定位成使来自电动马达22和23的纵向延伸的柔性元件24和25朝向所述第一滑动件14和15的下部14a和15a偏转；
[0058]-至少一个上滑轮，例如两个单独的上滑轮28和29；所述上滑轮构造并定位成使对应的纵向延伸的柔性元件24和25朝向第一滑动件14和15的上部14b和15b偏转；
[0059]-驱动滑轮27，其固定到对应的电动马达轴22和23。
[0060]
每个纵向延伸的柔性元件24和25，或此后为了便于展示的皮带24和25限定了回路，该回路从第一滑动件14和15的下部14a和15a开始延伸，绕下滑轮26、驱动滑轮27、上滑轮28和29转动，直至同一个第一滑动件的上部14b和15b。
[0061]
因此，每个电动马达22和23，和对应的纵向延伸元件24和25以及对应的第一滑动件14和15，创建了第一滑动件14的运动回路，该运动回路独立于另一个第一滑动件15的另一个运动回路。
[0062]
将皮带24和25固定到相应的第一滑动件14和15是通过固定装置进行的，该固定装置应当理解为本身已知的类型。
[0063]
因此，这种机动传动装置21包括两个对称的组件，每个组件包括滑轮26、27、28和29以及带齿皮带24或25。
[0064]
每个组件受制于第一垂直滑动件14和15，并将垂直的线性平移运动传送到所述第
一滑动件14和15。
[0065]
滑轮用作偏转器，其允许相应的皮带24和25绕过承载框架11，并由电动马达22和23通过驱动滑轮27驱动。
[0066]
每个纵向延伸的柔性元件24、25、在这种情况下为每个皮带24和25具有相应的安全配重35。
[0067]
例如，这样的配重35定位在每个皮带24和25的向上-向下部段上。
[0068]
该配重35旨在也能够在另一个位置中定位。
[0069]
所述配重35构造并定位成在电动马达22和23断开的情况下，使第一滑动件14和15以及第二滑动件18和19提供的重量贡献无效。
[0070]
这样，在电机22和23断开或出现故障且电动马达的制动器未操作的情况下，在运动员用户身上没有负载而确保了他的安全。
[0071]
配重35明显地放置在纵向延伸的柔性元件24和25的部段24a和25a上，即皮带24和25的部段24a和25a上，其中不存在第一滑动件14和15。
[0072]
在本示例实施例中，配重35被固定到驱动滑轮27与第一上滑轮28之间的部段24a和25a中的皮带24和25。
[0073]
体育器械10包括电子控制单元90，其构造成控制并管理所述机动传动装置21的操作。
[0074]
这种电子控制单元90示意性地示出为图1中的方框。
[0075]
电动马达22和23优选但不排他地为无刷类型。
[0076]
所述电动马达22和23可以与对应的扭矩减速器相关联，当然，应理解为本身已知的类型。减速器可以是两级或三级的。
[0077]
特别地，每个电动马达22和23包括编码器和集成制动器。
[0078]
体育器械10还可以包括附加的速度传感器，用于每个第一滑动件14和15。
[0079]
该附加的传感器能够直接测量对应的第一滑动件14和15的速度。
[0080]
电动马达22和23的板载编码器基于编码盘本身的旋转速度间接地检测第一滑动件14和15的速度。
[0081]
该附加的速度传感器安装在器械上并连接到电子控制单元90。
[0082]
体育器械10还有利地包括信号设备85，如图1和8中示意性示出的，该信号设备构造成发出信号表示用户抓握和释放所述提升杆20，该信号设备连接到所述电子控制单元90。
[0083]
在不限于此的本发明的本示例性实施例中，这种信号设备85包括一对或替代地两对元件，发射器和接收器，例如位于提升杆20的相对的端部20a和20b处的光电池；例如，发射的光电池定位在第一端部20a处，而相对的接收的光电池定位在相对的端部20b处，反之亦然。
[0084]
发射器和接收器定位在提升杆20上，并定位成检测在同一提升杆20上是否有手。
[0085]
在本发明的替代实施例中，如图10中示意性示出的，信号设备185包括至少一对元件，即发射器185a和接收器185b，它们定位成面向提升杆20的抓握区域，以便检测运动员的单只手是否在提升杆20上。
[0086]
特别地，信号设备185包括两对元件，第一对发射器185a和接收器185b元件以及第
二对发射器185c和接收器185d元件，每对元件被定位成检测对应的运动员的手是否在提升杆上。
[0087]
这种替代方案特别有效，并且对提升杆20的任何弯曲都不敏感。
[0088]
优选且有利地，发射器和接收器元件安装在提升杆20上，该提升杆具有沿着同一提升杆20的位置调节装置。
[0089]
应理解为已知类型的这种装置可以是塑料材料的带子、或具有用于粘附到杆上的装置的金属套筒、或其他类似和等效的可逆固定装置。
[0090]
发射器和接收器沿着提升杆20移动的可能性使得信号设备85和185具有特别的通用性并且易于适应运动员的特定人体工程学。
[0091]
所述信号设备85构造成操作以使通过运动员将手握住而中断经过提升杆正上方、优选地与提升杆20本身的表面平齐的信号。
[0092]
信号保持中断，直到运动员用户放开一只手或双只手为止。
[0093]
不管运动员用户出于何种原因松开他的抓握，当该运动员用户放开他的手时，再次激活发射器和接收器之间的信号，发出信号表示体育器械10使用的中断。
[0094]
优选地，所有电子部件是安全集成型的。
[0095]
信号设备85也连接到电子控制单元90。
[0096]
电子控制单元90例如包括plc。
[0097]
所述电子控制单元90与电动马达22和23的编码器互连，并且借助于所述编码器接收信号，使得能够计算提升杆20的位置、速度和加速度。
[0098]
电子控制单元90包括人机界面系统，例如具有触摸屏幕的面板；运动员用户经由屏幕干预机动传动装置21的管理，从而确定用于体育举重练习的负载。
[0099]
通过同一屏幕，运动员用户有可能会查看和提取其训练的统计数据。
[0100]
通过手动型信号设备85发出信号表示一个或多个练习的开始和结束，由此，一只手在提升杆上握住就发出信号表示开始练习，而两只手放开，无论是自愿的还是不自愿的，就会迫使练习器械10停止。
[0101]
因此，特别地，电子控制单元90允许体育器械10通过电动马达22和23的作用来复制重力对提升杆20的作用，其负载由运动员用户通过同一电子控制单元90决定和设定。
[0102]
电子控制单元90构造成并因此被编程为，当体育器械10接通时首先检查提升杆20的初始状态，即在其特定的位置。
[0103]
一旦运动员用户选择了工作负载，就通过慢速运动将提升杆20定位在地面上方的固定高度处。
[0104]
运动员用户使自己位于体育器械10的框架11内，以准备进行练习；运动员用户通过手动信号设备85发出信号，并在最低负载下进行两次重复；这样，器械就会记录杠铃在实际练习中达到的最大高度和最低高度。
[0105]
在最小负载下执行重复后，就执行实际的练习了。
[0106]
运动员再次通过手动信号设备85要求施加的工作负载，并开始训练。
[0107]
电子控制单元90实时检测提升杆20的位置、速度和加速度，以便进行以下操作：
[0108]-记录并分析运动员的表现；
[0109]-检测运动员可能的疲劳，体育器械10应通过适当且校准的负载减少进行补偿，以
便安全地完成练习；
[0110]-检测任何危险的情况，例如提升杆与运动员之间的碰撞、提升杆的下落、运动员意识丧失。
[0111]
运动员将手放开是练习结束的信号，否则就一直抓握着举重杆20。
[0112]
电动马达22和23通过递送扭矩以张紧皮带24和25，而皮带24和25接着在第一垂直滑动件14和15上施加负载。这是运动员的训练负载。
[0113]
根据电子控制单元90施加的信号而操作的电动马达22和23对所述负载进行调节，以使得：
[0114]-再现惯性贡献，即运动员在运动的加速和减速步骤期间感知到的负载增加和减少；
[0115]-在运动员疲劳的情况下调整施加的负载，即递送的扭矩；该步骤是可选的，由运动员选择，并且可以经由人机界面、即通过电子控制单元90的触摸屏幕进行选择；
[0116]-在出现危险信号时使提升杆20迅速停止。
[0117]
电子控制单元90通过手动信号设备85检测是否有运动员，并且还通过它们相应的机载编码器检测每个电动马达22和23的位置、速度和加速度。
[0118]
这些信号在整个练习的执行期间通过电子控制单元90记录和存储。
[0119]
电子控制单元90构造成在一次重复与之前的重复之间比较位置和速度，以评估运动员是否感到疲倦，从而评估他是否能够独立完成练习；如果检测到疲劳，则电子控制单元90命令电动马达22和23减少负载。
[0120]
为确保运动员的安全，电子控制单元90构造成随时检查：
[0121]-信号设备85的信号，如果信号被取消，则意味着运动员已经离开了提升杆20或已经晕厥；
[0122]-提升杆20的位置，如果它下降到下止点bdc以下，则意味着它正在挤压运动员的身体；
[0123]-提升杆20的速度，如果速度在下止点bdc附近时较高，则意味着运动员将无法避免与同一提升杆20的碰撞；
[0124]-以及提升杆20的向下加速度，如果它超过了g的某个分数(其中g是指重力加速度)，这意味着杠铃正在自由下落。
[0125]
下面描述根据本发明的体育器械10的操作方法，并在图9中示意性地示出。
[0126]
这种操作方法包括以下操作步骤：
[0127]-启动器械，在图9中用框100表示；
[0128]-准备步骤，包括以下动作序列200：
[0129]-对杠铃进行定位，其中杠铃被带到运动员设定的高度；起始高度数据由运动员用户借助于电子控制单元90输入；该定位由体育器械10以低速进行；此外，运动员选择练习类型和工作负载；该步骤由框101示意性地示出；
[0130]-致动手动信号设备85；在该步骤中，准备好进行练习的运动员用户抓握提升杆20，从而激活信号设备85，该信号设备85发出信号表示在提升杆20上有手，从而使运动员用户能够进行练习；该步骤由框102示意性地示出；
[0131]-用户运动员进行至少两次、优选三次运动的无负载重复，以便教导或使电子控制
单元90记住上止点tdc的位置和下止点bdc的位置，即，提升杆20在进行练习期间预期达到的最大和最小离地间隙；该步骤由框103示意性地示出；
[0132]-读取数值；电子控制单元90检测由符号
‘
h’、位置x、速度x'和加速度x”表示的手动信号设备85的激活；该步骤由框104示意性地示出；
[0133]-对重复进行分析，并检查所进行的重复是否有规律，即重复具有相似的bdc和相似的tdc；该步骤由框104示意性地示出；
[0134]-如果前面的分析步骤检测到重复的规律性，则运动员用户释放提升杆20，从而允许信号进入信号设备85；释放提升杆20的该步骤由框107示意性地示出；该控制操作由框106示意性地示出；
[0135]-如果之前的分析步骤没有检测到重复的规律性，则用户运动员再次按照框103进行重复；该控制操作由框106示意性地示出；
[0136]-在释放提升杆20之后，根据运动员的选择将提升杆20自身定位在上止点或下止点；该步骤由框108示意性地示出。
[0137]
通过所述步骤108，准备步骤200结束。
[0138]
准备步骤200之后是训练步骤300。
[0139]
所述训练步骤300包括以下操作步骤：
[0140]-致动手动信号设备85；在该步骤中，准备好进行练习的运动员用户抓握提升杆20，中断发射器与接收器之间的信号，并因此激活信号设备85，该信号设备发出信号表示在提升杆20上有手，使运动员用户能够进行练习；该步骤由框109示意性地示出；
[0141]-施加负载，即电动马达22和23递送扭矩并达到训练负载，该训练负载包括惯性贡献；该步骤由框110示意性地示出；
[0142]-读取位置x、速度x'、加速度x"和时间t的参数，在通过手动信号设备85将体育器械10激活后，即电子控制单元90检测到信号设备85的发射器与接收器之间的信号的中断，用符号h表示，并且还检测了提升杆20的位置x、速度x'和加速度x"，以及执行运动的时间t；该步骤由框111示意性地示出；
[0143]-数据保存，即电子控制单元90进行信息存储；该步骤由框112示意性地示出。
[0144]
训练步骤300包括安全操作循环400，该循环一直迭代，直到表示练习结束的停止步骤116为止。
[0145]
该安全操作循环400包括以下操作步骤：
[0146]-借助于信号设备85检查运动员的至少一只手是否在提升杆20上；该步骤由框113示意性地示出；
[0147]-如果信号设备85发出信号表示在提升杆20上没有手，则执行数据保存，由框114示意性地示出，并停止器械，由框116示意性地示出；
[0148]-如果信号设备85发出信号表示在提升杆20上有手，则检查提升杆的高度x是否高于或低于挤压运动员身体的阈值xs；该步骤由框115示意性地示出；
[0149]-如果提升杆的高度x低于挤压运动员身体的阈值xs，则进行数据保存，见框114，并停止练习，见框116；
[0150]-如果提升杆20的高度x高于阈值xs，且因此练习在预定的安全范围内进行，则检查提升杆20的向下速度x'是否大于阈值xs'；该步骤由框117示意性地示出；
[0151]-如果下降速度x'大于xs'，则保存数据，见框114，并停止练习，见框116；
[0152]-如果向下速度x'小于xs'，且因此练习在预定的安全范围内进行，则检查提升杆20的向下加速度x”是否大于提升杆20的下落阈值xs”；该步骤由框118示意性地示出；
[0153]-如果向下加速度x”大于xs”，则保存数据，见框114，并停止练习，见框116；
[0154]-如果向下加速度x”小于xs”，则练习从施加负载的步骤继续，见框110，或者对可能减少练习负载的辅助步骤500进行干预。
[0155]
所述辅助步骤500包括以下操作步骤：
[0156]-检查提升杆20相对于下止点位置xbdc的位置x，由框119示意性地示出；
[0157]-如果位置x高于xbdc，则检查提升杆20的速度x'是否在tdc之前下降到接近于零的阈值xs'以下，由框120示意性地示出；
[0158]-如果位置x没有返回到xbdc之上，则检查在bdc停留的时间t是否大于阈值tbdc，即检查运动员将负载向上带回是成功还是失败；由框121示意性地示出；
[0159]-如果提升杆20的速度x'在tdc之前下降到接近于零的阈值xs'以下，则由框122示意性地示出对负载减少的干预；
[0160]-如果在bdc处的停留时间t大于阈值tbdc，则对负载减少进行干预，见框122。
[0161]
当负载减少时，训练步骤300从施加负载的步骤继续，见框110。
[0162]
因此，电子控制单元90构造成在预定的情况下减少负载，并中断练习，同时在每种情况下存储运动数据。
[0163]
负载的减少可以具有有限的持续时间，事实上，运动员通常在得到最小的帮助后成功独立恢复对练习的执行，或者它可以是永久性的，例如，特别是在同一练习中已经多次减少负载。
[0164]
实践证明，本发明达到了预期的任务和目的。
[0165]
特别地，通过本发明，已经开发出一种安全的体育器械，在需要时可以由运动员在没有辅助人员的情况下使用，因为由电子控制单元90控制的相同的机动传动装置21将负载施加到提升杆20并在运动员受伤或疲劳的情况下保持该负载。
[0166]
此外，根据本发明，已经开发出一种体育器械，它允许消除更换、移除或添加负载(这是目前已知的使用杠铃的典型动作)的停机时间，因为这种体育器械没有待更换、添加或移除的负重。
[0167]
此外，本发明还设计了一种能够连续且准确地检测运动员表现的体育器械。
[0168]
如此构思的本发明可以进行多种修改和变型，所有这些修改和变型都在本发明构思的范围之内；此外，所有的细节可被其它技术上等效的元件替换。
[0169]
在实践中，可以根据需要和现有技术使用任何部件和材料，以及任何尺寸和可能的形状，只要它们与特定用途兼容即可。
[0170]
如果任何权利要求书中提到的特征和技术后面跟有附图标记，则这些附图标记仅用于增加这些权利要求书的可理解性，因此，这些附图标记对从这些附图标记中通过示例识别的每个元素的解释没有限制作用。