专利名称：电机式健身器材自动负载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种电机式健身器材自动负载装置的崭新设计，尤指一种利用强力小型直流马达的电流与转距(TORQUE)呈线性关系的特性，来改变其负载，并可设定运动曲线，以达舒适健身的目的。
请参阅
图1所示，
图1为传统肌肉训练机健身器材的立体图，由
图1所揭示得知，传统的肌肉训练机M，系属机械式构造，使用铁块S、弹簧或橡胶等作为运动量的负载；而，这种传统式的负重方式，存在有如下的缺失一、当使用者运动量负载要调整时，是通过增加或减少铁块S等负载的个数及重量，来作为调整，其不仅费时费力，且无法使运动持续进行，不易达到预期的练习功效。
二、该铁块S等负载，不但笨重且负载大小调整不易，无法精确调整到预期的负载，作为练习的指标，因此使得运动效果大打折扣。
三、当铁块S等负载被传动钢线Y拉起，然后放下时，会产生极大的噪音，其不仅会干扰到别人，亦令运动者感到刺耳与不适。
因此，本实用新型人为解决传统纯机械式肌肉训练机等健身器材存在的缺点，开发出一种电机式健身器材自动负载装置。
即，本实用新型的主要目的，在于提供一种构造轻简、力量大小容易调整，且无噪音的电机式健身器材自动负载装置。
本实用新型的次要目的，在于提供一种电脑化、使用舒适的电机式健身器材自动负载装置。
因此，为达上述目的，本实用新型利用强力小型直流马达电流与转距呈线性关系的特性T＝KφNT，其中T为扭力，K为常数，N为线圈总圈数，φ为总磁束及I为电流，且因K、φ、N为一定值，故T与I呈线性正比；当直流马达通以稳定的电流，则马达输出轴将产生一稳定的顺时针转距(TORQUE)，此时当使用者施予一反时针的力使马达亦呈反时针旋转时，如能稳住电流则马达的转距亦能维持一定，而当该反时针的力解除，马达则迅速恢复顺时针方向旋转，藉此取代传统肌肉训练机所使用的铁块，肌肉训练的达成功效与传统肌肉训练机相当，而构造轻简、力量大小容易调整且无噪音，而且，可将本装置与微电脑电子仪表连线，藉由电脑送出数字／模拟信号控制马达的电流，以改变其负载，并可设定运动曲线来自动变换负载，以达舒适健身目的。
所以本实用新型的电机式一种电机式健身器材自动负载装置，其特征在于，包括一架体；一传动构件，架设在上述架体内，包括有一直流马达及一马达输出轴；一绞索构件，架设在上述架体内，包括一绞盘及一钢索，该绞盘呈一圆柱体，在其两圆截面分别延伸有一第一转轴及第二转轴，且第一转轴及第二转轴随绞盘一体连动；而该钢索一端固定在上述绞盘上，并缠绕在该绞盘的螺旋沟槽内；一减速构件，包括一小时规轮，装设在上述传动构件的马达输出轴；一大时规轮，装设在上述绞索构件的绞盘的第一转轴；及一时规皮带，则连结上述小、大时规轮，使该小、大时规轮随着马达输出轴的转动而一体连动，继而带动绞索构件的旋转；一止动构件，包括
一止动板，架设于架体上，开有一长型通口，以容许上述钢索的自由端穿过该通口到该架体外；及一止动橡皮球，固设于上述钢索已穿过通口的自由端，使钢索于卷收时，止动构皮球能抵止于止动板；以及一壳体，罩固于上述架体，以保护该架体及上述各个构件。
兹配合图示，将本实用新型电机式健身器材自动负载装置的较佳实施例详细说明如下。
图1为传统健身器材负载装置的立体图。
图2为本实用新型电机式健身器材自动负载装置的立体图。
图3为本实用新型电机式健身器材自动负载装置的立体分解图。
图4为本实用新型电机式健身器材自动负载装置，其中配合电脑仪表控制的电路图。
图5为本实用新型电机式健身器材自动负载装置，装设于键身器材后的外观示意图。
图6为本实用新型的再一可行实施例图。
图7为本实用新型的又一可行实施例图。
请参阅图2并配合图3所示，图2、图3为本实用新型电机式健身器材自动负载装置A1的立体图及其分解图，主要包括一架体1、一传动构件2、一绞索构件3、一减速构件4、一止动构件5及一壳体6；其中该传动构件2架设在上述架体1内，包括有一直流马达20及一马达输出轴21，该马达20可附设一小型电动冷却风扇200，以将该马达20产生的热排出；该绞索构件3架设在上述架体1两侧固定板11上的培林座12内，包括一绞盘30及一钢索31，该绞盘30呈一圆柱体，在其两圆截面分别延伸有一第一转轴300及一第二转轴301，且第一转轴300及第二转轴301为随绞盘30一体转动；而该钢索31一端固定在上述绞盘30，并缠绕在该绞盘30的螺旋沟槽311内；上述减速构件4在本实施例中包括一小时规轮40、一大时规轮41及一时规皮带42，其中该小时规轮40装设在上述转动构件2的马达输出轴21，该大时规轮41装设在上述绞索构件3的绞盘30的第一转轴300，而该时规皮带42则连结上述小、大时规轮40、41，使该小、大时规轮40、41随马达输出轴21的转动而一体连动，继而带动绞索构件3的旋转；上述止动构件5主要用来防止上述钢索31在卷收时，完全绞进架体1内，在本实施例，该止动构件5包括一止动板50及一止动橡皮球51，其中该止动板50架设于上述架体1外侧，且开有一狭长型通口500，以容许上述钢索31的自由端穿过该通口500到架体1外，而该止动橡皮球51固设于上述钢索31已穿过通口500的自由端，使钢索31于卷收时，止动橡皮球51将抵止于止动板50；此外，在上述止动板50上设把手53，以利使用者提携；且在上述止动橡皮球51或上述钢索31的一端结合一联结扣环52，以便连接如肌肉训练机等负载的传动钢索。上述壳体6则系罩固于上述架体1，以保护该架体1及架体1内的各个构件。
藉由上述构造，本实用新型电机式键身器材自动负载装置的直流马达20电流则与转距系的特性T＝KφNI，其中T为扭力，K为常数，N为线圈总圈数，φ为总磁束及I为电流，且因K、φ、N为一定值，故T与I呈线性正比；当直流马达20通以稳定的直流，则马达输出轴1将产生一稳定的顺时针转距，此时当使用者藉由上述联结扣环52接动钢索31时，绞盘30会随之旋转，经由轴心，减速构件4的大时规轮41，时规皮带42及小时规轮40而带动直流马达20，但其旋转方向与马达20旋转方向相反，而施予马达一反时针的力，使马达20亦呈反时针旋转时，控制器保持稳定电流，所以马达20的转距亦能维持一定，而当该反时针的力解除，马达则迅速恢复顺时针方向旋转，经由绞盘30将钢索31拉回。藉此取代传统肌肉训练机所使用的铁块S，达到构造轻简、无噪音的优点。
又，本装置还包括一手动旋转座70及一手动旋转扭71，其中该手动旋转座70装设在上述减速构件4的大时规轮41轴心部位；而该手动旋转钮71则连结上述手动旋转座70，以用来旋转该大时规轮41，提供使用者在安装上述钢索31时，便利调整钢索31定位于绞盘30。
又，本装置还包括一钢索压轮构件8，大体包括一钢索压轮80、两支持架81，一弹性元件82、两轴座83及一轴杆84，其中在该压轮80在轴心部位各具一延伸轴800以衔接上述支架81的上端，而在该支架81下端设有通孔810，对应上述弹性元件82的通孔820及上述轴座83的通孔830，并以上述轴杆84贯穿，且枢接在支持架81及轴座83。该弹性元件82则分别固接在上述支持架81及轴杆84，使该支持架81在轴杆84转动时，藉由该弹性元件82赋于一相当的回复力。所以，当轴座83被固接于上述架体1，藉由上述弹性元件82的回复力，上述钢索压轮80将紧紧压持上棕钢索31于上述绞盘的螺旋沟槽311内。
此外，本装置还包括一控制电路装置90及一编码构件91，其中该控制电路装置90附着于一电路板100而架设于上述架体1上，请参阅图4所示，为上述控制电路装置90之一较佳实施例，主要用来控制上述马达20的电流，以改变其负载，并可藉电子仪表900设定运动曲线来自动变换负载，以达舒适健身的目的。该控制电路装置90构成元件大体包括一电子仪表900、一数字至模拟转换器D／A、一缓冲器U1、一第一比较器U2、一第二比较器U3、一驱动晶体路Q1、三个功率晶体管Q2～Q4、一飞轮二极管D1、一滤波电容器C1、二个突波吸收器MOV1～2、一变压器T1、二矽控制整流器SCR1～2、二整流二极管D1～2及一触发电路TC。其中该SCR1～2、D2～3构成一桥式整流器，供应直流至马达20；该MOV1～2用来保护上述SCR1～2；当马达20逆向回转时所产生的感应电压，将经由Q2～Q4及D1构成一电流回路。而该编码器91包括一罩壳910，一感应器911，一小齿轮912，一大齿轮913，一磁石914及一连杆915，在磁石914的圆周上充以数百个N、S磁极；其中该小齿轮912透过上述罩壳910相对应的位置，而装设在上述绞索构件3的绞盘30的第二转轴301上；该大齿轮913藉由连杆915与磁石914一体连动，且该连杆915的两端枢接在上述罩壳910，并使上述大、小齿轮913、912相互啮合；而该感应器911则使用来感应上述磁石914，且将感应信号传送至连线的电子仪表900的输入埠，此信号作为行程运动总距离的参数，而此运动总距离又作为运动消耗热量的计算数据。
由电子仪表900依负载的大小送出8bit的电流控制数位信号至上述数字至模拟转换器D／A转换为模拟信号，经过缓冲器U1传送到上述第一比较器U2，而由该第一比较器U2将接收到的模拟信号与马达电流回授信号比较，如果模拟信号大于回授信号即表示实际马达20电流小于预设电流值，此时第一比较器U2的输出为HIGH，致使Q1导通，继而导通Q2～Q4，电流经平衡电阻R4～R6及回授电阻R7，自节点回授上述第一比较器U2，以增加电流回授信号；而如果电流回授信号大于上述模拟信号，则该第一比较器U2输出零电压，此时，Q1～Q4均为OFF，以降低电流回授信号，因此，马达20的实际电流就可保持一定。
又，上述第二比较器U3控制SCR的触发电路TC，经由脉冲变压器T1来控制SCR的点火角度，而达到调整输出直流电压的目的。由于上述Q2～Q2的集电极、发射极间电压太高，不但造成功率晶体管产生高热，而且还浪费能源，故第二比较器U3的作用亦能维持该Q2～Q4集电极、发射极间电压于一定的低准位，使功率晶体管Q2～Q4能源消耗降低。
是以藉由上述本实用新型的电机式键身器材自动负载装置A1，如图5所示，为本实用新型使用于键身器材上的外观示意图，该电机式键身器材自动负载装置A1装设于传统铁块S的位置藉以取代铁块，而健身器材M上的传动钢线Y则固定在联结扣环52上，当使用者在运动时，必使传动钢线Y向上位移，进而拉动绞盘30上的钢索31，该绞盘30旋转方向与马达20相反，故有稳定的拉力产生，而当运动者松手时，马达20则以相同的拉力卷回钢索31，故与传统铁块S或弹簧的功能与感觉相同，但没有噪音产生；并且可利用电脑仪表900依运动者的体质条件，设定一最适合的运动模式曲线，在运动时负载可自动调整，而达到舒适健身运动的目的。
再者，本实用新型的负载装置A1利用螺丝等固定元件按装在键身器材M上，其可方便自健身器材M上取下，利用把手53而便于使用者提携，而可按装在另一部健身器材上，而达到一部多用途的目的。
图6为本实用新型的再一可行实施例图，该电机式键身器材自动负载装置A2，其中，该马达20带动时规皮带42所组合而成的减速构件4后，可再经过一由行星齿轮或其他齿轮所构成的减速齿轮箱4a，然后再带动绞索构件3，如此可具有减速及增加扭力的功效，可适用于有此需求的键身器材上，以增加使用范围。
图7为本实用新型的又一可行实施例，该直流马达20系直接带动减速齿轮箱4a，然后再带动绞索构件3，其省略时规皮带41，而直接传动，其整体呈横式，高度可降低，可适用于有此空间需求的健身器材上。
但，以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型当可有其他类似的变化组合，其仍包括于本案的专利范围内。
权利要求1.一种电机式键身器材自动负载装置，其特征在于，包括一架体；一传动构件，架设在上述架体内，包括有一直流马达及一马达输出轴；一绞索构件，架设在上述架体内，包括一绞盘及一钢索，该绞盘呈一圆柱体，在其两圆截面分别延伸有一第一转轴及第二转轴，且第一转轴及第二转轴随绞盘一体连动；而该钢索一端固定在上述绞盘上，并缠绕在该绞盘的螺旋沟槽内；一减速构件，包括一小时规轮，装设在上述传动构件的马达输出轴；一大时规轮，装设在上述绞索构件的绞盘的第一转轴；及一时规皮带，则连结上述小、大时规轮，使该小、大时规轮随着马达输出轴的转动而一体连动，继而带动绞索构件的旋转；一止动构件，包括一止动板，架设于架体上，开有一长型通口，以容许上述钢索的自由端穿过该通口到该架体外；及一止动橡皮球，固设于上述钢索已穿过通口的自由端，使钢索于卷收时，止动橡皮球能抵止于止动板；以及一壳体，罩固于上述架体，以保护该架体及上述各个构件。
2.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于其中该止动构件的止动板上设有把手，以利使用者换装另外一种训练时提携之用。
3.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于止动构件的止动橡皮球上固设有一联结扣环。
4.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于该绞索构件的钢索的自由端固设有一联结扣环。
5.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于，还包括一手动旋转座及一手动旋转钮，其中该手动旋转座装设在上述减速构件的大时规轮轴心部位；而该手动旋转扭则连结上述手动旋转座，以用来旋转该大时规轮，提供使用者在安装上述钢索时，便利调整钢索定位于绞盘。
6.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于还包括一钢索压轮构件，包括一钢索压轮，其在轴心部位各具一延伸轴；两支持架，该两支持架的上端间枢接上述钢索压轮的延伸轴；下端则各设有通孔；一弹性元件，设于上述两支持架间，具有与该支持架通孔相互配置的通孔；且具有两固接端，其中一固接端并与该支持架固接；两轴座，固拉于上述架体，分别设于上述支持架的外侧，具有与该支持架通孔相互配置的通孔；及一轴杆，贯穿上述支持架的通孔及上述弹性元件的通孔，并与该弹性元件的另一固接端固接；且该轴杆的两端枢于上述两轴座。
7.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于，其中，该直流马达带动减速构件后，可再经过一由行星齿轮或其他齿轮组所组合的减速齿轮箱后再带动绞索构件，以调整转速及增加扭力。
8.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于，该真流马达可直接经减速齿轮箱后，再带动绞索构件，而匆需使用时规皮带。
9.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于还包括有一控制电路装置，其附着于一电路板而架设于架体上，并藉由与一微电脑电子仪表连线，由电子仪表送出数字或模拟信号控置马达的电流，以改变其负载，并可设定运动曲线来自动变换负载，以达舒适健身的目的。
10.如权利要求1所述的电机式键身器材自动负载装置，其特征在于还包括有一编码器，其包括有一罩壳、一感应器、一小齿轮、一大齿轮、一磁石及一连杆；而该磁石的圆周上充以数百个N、S磁极；其中该小齿轮透过罩壳相对应的位置，而装设在绞索构件的绞盘的第二转轴上；该大齿轮藉由连杆与磁石一体运动，且该连杆的两端枢接在罩壳上，并使大小齿轮相互啮合；而该感应器则使用来感应磁石，且将感应信号传送至连线的电子仪表的输入端，此信号作为行程运动总距离的参数，而此运动总距离又作为运动消耗热量的计算数据。
专利摘要本实用新型提供一种电机式健身器材负载装置，其利用强力小型直流马达电流与转矩呈线性关系的特性，当直流马达通以稳定的直流，则马达输出轴将产生一稳定的顺时针转矩，此时当使用者施予一反时针力使马达亦呈反时针旋转时，如能控制稳定电流则马达的转矩亦能维持一定，而当该反时针的力解除，马达则迅速恢复顺时针方向旋转，藉此取代传统肌肉训练机所使用的铁块；其具有构造轻简、力量大小容易调整且无噪音的功效。
文档编号A63B21/005GK2164294SQ9321972
公开日1994年5月11日 申请日期1993年7月22日 优先权日1993年7月22日
发明者吴泓基 申请人:吴泓基