Beim Training für viele Sportarten spielt die Sprungkraft der Beinmuskulatur eine massgebende Rolle. Messtechnisch sollten daher primär die Absprungkraft in Einzel- und Mehrfach-Absprüngen sowie sekundär die Aufsprung- oder Rückkehrkraft und die zwischen beiden Messpunkten liegende Flugzeit erfasst werden.
Zum Stand der Technik gehören Kontakt-Matten, welche durch eingebaute Flächenkontakte die Flugzeit messen, die lediglich gewisse Rückschlüsse auf die Absprungkraft zulässt, aber nicht deren exakten Werte wiedergibt. Der Vorteil dieser Matten liegt im Preis und in der einfachen Verlege- und Transportmöglichkeit. Hauptnachteil ist, dass die Absprungskraft, ihr zeitlicher Verlauf bei der Umsetzung in den Sprung und auch die Abfederung des Aufsprungs unbekannt bleiben. Dadurch sind wesentliche Merkmale der Trainingsresultate nicht erkennbar, was die Anwendung der Sprungmatte einschränkt.
Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemässe Sprungkraft-Messplattform behoben werden. Diese Plattform ist ebenfalls tragbar und lässt sich auf jedem Hartbelag aufstellen. Sie ist gekennzeichnet durch die Merkmale von Anspruch 1. Durch drei fixierte Abstützeinheiten ist sie statisch bestimmt, womit eine genaue Erfassung der auf sie wirkenden Kräfte möglich ist, weil Kraftmess-Sensoren in die Abstützeinheiten integriert sind. Erstmalig ist somit eine Messplattform gegeben, mit der die bei Sprüngen auftretenden Kräfte direkt in absoluten Werten gemessen werden können. Vor allem kann, beispielsweise bei Mehrfachsprüngen, in einer Sprungphase der vollständige Kraftverlauf vom Aufsprung bis zum Wiederabsprung erfasst und analysiert werden.
Für den trainierenden Sportler ist eine Dreieckform der Plattform selbst nicht sehr günstig. Im Rahmen der Erfindung kann diese deshalb durch eine weitere Abstützeinheit zu einem Viereck erweitert werden, wobei diese Abstützeinheit ebenfalls mit einem Kraftmess-Sensor bestückt sein kann. Es ist jedoch auch möglich, die Dreieckform durch Anlenkelemente zur angenäherten oder vollen Kreis- oder zu einer Polygonform zu ergänzen, ohne dass die mit der Dreieckform gemessenen Resultate verändert werden.
Grundplatte und Anlenkelemente sind dabei zusammensetz- oder zusammenlegbar, wodurch im zusammengelegten Zustand ein Paket mit reduzierten geometrischen Abmessungen entsteht. Am Einsatzort zur Kraftmessung wird das Paket aufgeklappt bzw. entsprechend zusammengesteckt, wodurch dann eine vergrösserte Messfläche zur Verfügung steht, die auch optisch durch den Springer - mit dem Ziel, möglichst im Flächenschwerpunkt zu arbeiten - leicht erfassbar ist.
Grundplatten und Anlenkelemente in Dreieckform sind dabei mit Vorteil derart miteinander verbunden, dass die Schwenkachse möglichst nahe bei der Verbindungslinie von zwei benachbarten Kraftmess-Sensoren liegt. Diese sollten derart angeordnet sein, dass sie sich in unmittelbarer Nähe einer Schwenkachse befinden, wobei in unmittelbarer Nähe einer Schwenkachse nur zwei Kraftmess-Sensoren notwendig sind.
Durch die Verwendung von dreieckigen Bauelementen und einer Anordnung der Abstützeinheiten in den Eckbereichen der Dreiecke oder deren unmittelbarer Umgebung ist eine stabile, nicht kippelige Plattenauflage gegeben.
Mit Vorteil werden Anlenkelemente, die bevorzugt nur eine Abstützeinheit haben, mit einer Grundplatte derartig verbunden, dass ihre Abstützeinheit nicht in der Nähe der Grundplatte liegt
Mit der Erfindung ergibt sich somit eine messtechnisch einfache und genaue Anordnung, mit einer mindestens verdoppelten Grösse der Sprungfläche, ohne jede Unfallgefahr sowie mit leichter Transportmöglichkeit. Die Erfindung ermöglicht weiterhin die Verbindung der wichtigsten Parameter in einer Konstruktionsform:
- Genaue Erfassung der Sprungdaten, insbesondere des Kraftverlaufs von Aufsprung und Wiederabsprung bei Mehrfachsprüngen.
- Optisch einfache Erfassung der Plattform durch die Trainierenden, ohne Unfallgefahr.
- Einfache Transport- und Aufstellmöglichkeit.
- Preisgünstige und betriebssichere Form der Plattform.
Die Gedanken der Erfindung sollen anhand der Figuren näher erklärt werden:
Es zeigen:
Fig. 1 Schrägansicht der erfindungsgemässen Plattform mit angelenkten Elementen gestrichelt.
Fig. 2 Schnitt durch Plattform, entlang Linie A-A von Fig. 1;
Fig. 3 Schnitt durch Plattform, entlang Linie B-B von Fig. 1, mit aufklappbarem Anlenkelement.
Fig. 4 In gleicher Darstellung wie Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit einhängbarem Anlenkelement;
Fig. 5 eine Aufsicht auf verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der neuen Messplattform, die alle übereinander dargestellt sind,
Fig. 6 mehrere Messplattformen mit Grundplatten in der Form von gleichseitigen Dreiecken, zu einer Absprung/Aufsprung-Messstrecke vereinigt,
Fig. 7 eine Detaildarstellung einer einstellbaren Abstützeinheit im Schnitt A-A von Fig. 1,
Fig. 8 einen flächenhaften, polygonartigen Aufbau aus einer Vielzahl von Dreieckelementen,
Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX von Fig. 5 zur Darstellung einer Verbindung zwischen einer Grundplatte und einem Anlenkelement der erfindungsgemässen Messplattform, und
Fig. 10 eine Variante zu der in Fig. 9 dargestellten Verbindung zwischen Grundplatte und Anlenkelementen.
Auf einem möglichst harten Boden 1 (Fig. 1) stützt sich die Messplattform in der Grundausführung über drei in Form eines Dreiecks angeordnete Abstützeinheiten 2 ab. Diese sind durch eine Grundplatte 3 miteinander verbunden und untereinander stabilisiert, wobei die Anordnung der Abstützeinheiten 2 an sich ein beliebiges Dreieck bilden kann, vorzugsweise jedoch ein gleichseitiges oder ein rechtwinkliges Dreieck ergibt, wie in Fig. 5 verdeutlicht.
In Fig. 1 ist die in ausgezogenen Linien dargestellte Grundplatte 3 zu einem Viereck - die Dreiecks-Grundform ist durch eine punktierte Linie angedeutet - erweitert und über eine zusätzliche Abstützeinheit 2e, die in ihrer Höhe einstellbar ausgebildet sein kann, auf dem Boden 1 abgestützt. Die Abstützeinheiten 2, 2e der Grundplatte 3 sind generell mit Kraftmess-Sensoren 6 (Fig. 7) bestückt, wobei das jeweilige Messsignal über Kabel 17 zu einem Sammelpunkt 18, der, mit Verstärker versehen, in die Grundplatte 3 integriert ist, geführt und zusammengeschaltet oder als Einzelsignal nach aussen zur Datenverarbeitung geleitet wird. Diese Datenverarbeitung erfolgt nach bekannten Methoden und soll hier nicht weiter behandelt werden, weil sich die Erfindung auf die Plattenanordnung konzentriert.
Als Variante zu der Viereck-"Erweiterung" sind in Fig. 1 an Dreieckseiten der Grundplatte 3 ansetzbare Anlenkelemente 4 in gestrichelter Darstellung eingezeichnet, die ebenfalls als Erweiterung der dreieckigen Grundplatte 3 Verwendung finden. Sie werden, wie in Fig. 5 gezeigt, vorzugsweise in Verbindung mit einer gleichseitigen Dreiecks-Grundform verwendet und sind selbst in ihre Grundfläche beispielsweise als stumpfwinklige Dreiecke oder als Kreissegmente (Fig. 5) ausgebildet. Ihre Abstützung auf dem Boden 1 erfolgt über Abstützeinheiten 5, die in ihrem von der Grundplatte 3 entfernten Bereich liegen und meist nicht mit Sensorelementen 6 versehen sind.
Vor allem für die Grundplatte 3 wird eine möglichst grosse Steifigkeit gefordert, damit ihre Eigenfrequenz deutlich über 100 Hz liegt. Bekannterweise wird ein Optimum von minimalem Gewicht und maximaler Steifigkeit mit Wabenkonstruktionen erreicht, wie sie in der Raumfahrt bekannt geworden sind. Preiswerte Annäherungen sind Leichtmetallplatten mit leichten Füllmaterialien als Zwischenschichten, z.B. in Sandwich-Bauweise. Beispielsweise sind eine Oberplatte 7 (Fig. 2), eine Unterplatte 8 und eine Umfassungswand 9 zu einem Hohlkörper aus einer AI-Legierung vereinigt, der mit fest eingepressten oder eingegossenen Füllmaterialien 10 ausge stopft ist. Geeignet sind beispielsweise Holzplatten oder Kunststoffe. Die Anlenkelemente 4 können in der gleichen Weise aus einer Blechhülle bestehen, die mit Füllmaterialien gefüllt ist.
Fig. 3 zeigt eine als gleichseitiges Dreieck ausgeführte Grundplatte 3, an die ein Anlenkelement 4 angelenkt ist, das mittels Scharnier 11 an der Grundplatte 3 montiert ist. Damit kann es zum Transport in die Pos. 12 umgeklappt werden, was voraussetzt, dass das Anlenkelement 4 höchstens 1/3 der Grundplatte 3 entspricht, also als stumpfwinkliges, gleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist.
In Fig. 4 ist ein Anlenkelement 4, das in eine Koppelöffnung 14 eingehängt wird, mittels eines Koppelelements 13 an die wiederum gleichseitige Dreiecks-Grundplatte 3 angekoppelt. Diese Variante erlaubt eine einfache Demontage der Anlenkelemente 4 zum Transport. Gleichzeitig ist ihre Formgebung freier, sodass sie als Kreissegment ausgebildet sein können.
In Fig. 5 sind nochmals die vorstehend beschriebenen, relativ einfachen Beispiele verschiedener Ausführungsformen der neuen Messplattform zusammengefasst, wobei alle drei Varianten mit einem gemeinsamen Zentrum ineinander dargestellt sind.
Eine Grundplatte 3v, die - wie durch eine punktiert eingezeichnete Hypotenuse angedeutet, die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat und die Abstützeinheiten 2v miteinander verbindet, ist zu der Viereckplattform mit der zusätzlichen Abstützeinheit 2ve erweitert. Eine Möglichkeit, dafür eine statisch stabile Auflage zu gewährleisten, besteht darin, diese zusätzliche Abstützeinheit 2ve in ihrer Höhe einstellbar auszubilden. Obwohl die Grundplatte 3v nur als eine einzige zusammenhängende Platte gezeigt ist, ist es selbstverständlich möglich, diese längs der punktierten Hypotenuse in zwei rechtwinklige Dreiecke zu unterteilen. Wie die Konstruktionen nach Fig. 3 und 4 können dabei die beiden Dreiecke durch Scharniere oder Koppelglieder zu der Viereckplattform vereinigt sein.
An die gleichseitige Dreiecks-Grundplatte 3g, die sich auf Abstützeinheiten 2g abstützt, sind längs aller drei Seiten entweder stumpfwinklige Anlenkelemente 4s oder kreissegmentförmige Anlenkelemente 4k angesetzt, beide abgestützt auf je einer Abstützeinheit 5s, die sensorbestückt oder nicht mit einem Sensor 6 versehen sein kann.
Selbstverständlich können für die Grundplatte 3 und/oder die Anlenkelemente 4 auch andere Dreiecksformen, z.B. schiefwinklige, sowie vier- oder mehreckige Grundformen verwendet werden. Die gezeigten Dreiecksformen erlauben jedoch auf besonders einfache Weise eine geschlossene Messfläche zu erreichen.
Fünf gleichseitige Grundplatten 3g sind in Fig. 6 zu einer Mess-"Strasse" zusammengesetzt, mit der bei Mehrfachsprüngen, beispielsweise beim Dreisprung in der Leichtathletik, der erste Absprung, die erste Landung und der auf sie folgende erste Wiederabsprung, weiterhin eine zweite Landung und ein zweiter Wiederabsprung sowie unter Umständen eine dritte Landung erfasst werden können. Selbstverständlich ist ein derartiger Zusammenbau nicht auf eine einbahnige Strasse beschränkt, sondern kann auch andere Flächenformen annehmen.
So zeigt Fig. 8 den Aufbau einer polygonartigen Messfläche aus Grundelementen, die als gleichseitige Dreiecke ausgebildet sind. Neben mindestens einer Grundplatte 3, die sensorbestückte Abstützelemente 2 aufweist sind mit der Grundplatte 3 flächengleiche Anlenkelemente 4 vorgesehen; diese können eine, in diesem Fall mit Vorteil sensorbestückte, Abstützeinheit 5 haben oder ohne eine solche ausgebildet sein (Anlenkelemente 4 min ), solange in unmittelbarer Nähe einer Verbindung zweier Elemente zwei sensorbestückte Abstützeinheiten 2 oder 5 vorhanden sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Polygon-Messfläche nur aus Grundplatten 3 zusammenzusetzen.
Bei dem Beispiel einer konstruktiven Ausgestaltung einer Abstützeinheit 2 oder 5 nach Fig. 7 ist in die Blechumhüllung 7-9 einer Grundplatte 3 oder eines Anlenkelements 4 eine Hülse 20 einge- schweisst, in die ein Zylinder 21 eingeschoben ist. In dessen obere Stirnfläche greift eine, bei einer höheneinstellbaren Abstützeinheit 2e einstellbare, Verstellschraube 22 ein. Diese ist in einer, in der Hülse 20 fixierten, Gewindebuchse 23 geführt und durch eine \ffnung 24 in der Oberplatte 7 für eine Verstellung zugänglich.
Von unten ist in den Zylinder 21 eine weitere Schraube 25 mit einem flachen, scheibenförmigen Kopf 26 eingeschraubt, durch die der Sensor 6, gegebenenfalls unter Vorspannung gegen den Zylinder 21 gepresst wird. Ihr Kopf 26 ruht in einer Lagerschale 27, die ihrerseits über eine elastische Zwischenlage 28 auf dem Boden 1 aufliegt. Diese erlaubt infolge ihrer Zusammenpressbarkeit in gewissem Umfang "Höhenänderungen" und ermöglicht darüber hinaus Schwenkbewegungen um den Mittelpunkt des Schraubenkopfs 26 (Winkel alpha ). Dadurch wird, in Verbindung mit oder anstatt der Höheneinstellbarkeit, eine statisch stabile Abstützung, beispielsweise bei einer Viereckplattform, erreicht.
Nicht höhenverstellbare Abstützeinheiten 2 oder 5 können ebenfalls in der vorstehend beschriebenen Konstruktion ausgeführt sein. Bei ihnen wird dann lediglich die Verstellschraube 22 unlösbar fixiert. Bei nicht sensorbestückten Abstützeinheiten 5 kann der Sensor 6 durch einen entsprechend dimensionierten Abstandshalter ersetzt sein.
Eine Grundplatte 3 und die an ihren Rändern bzw. Stirnseiten 30 (Fig. 5) schwenkbar angeordneten Anlenkelemente 4 sind über in einem Querschnitt in Fig. 9 dargestellte Gelenkelemente 31 miteinander verbunden. Pro Schwenkachse 32 (Fig. 5) sind jeweils zwei Gelenkelemente 31 vorhanden. Die Gelenkelemente 31 sind jeweils in den Eckbereichen der Grundplatte 3 sowie der Anlenkelemente 4 angeordnet. Der Abstand von den Ecken der Grundplatte 3 sowie von den Ecken der Anlenkelemente 4 ist lediglich durch die benötigte Materialdicke für das Einsetzen der Gelenkelemente 31 gegeben. Die Lage der Gelenkelemente 31 ist in Fig. 5 durch Striche angedeutet.
Die Gelenkelemente 31, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind, haben ein Scharniergelenk 33, welches an beiden Seiten je einen Zapfen 34 bzw. 35 aufweist. Der Zapfen 35 ist nicht vollständig eingesteckt dargestellt, um die beiden Steckerteile 36 und 37 der unten aufgeführten schwimmenden Steckverbindung schematisch andeuten zu können. Die Zapfen 34 und 35 haben einen runden oder einen eckigen Querschnitt und an ihrem freien Endbereich eine umlaufende Nut 38. In jede Nut 38 greift von der Oberfläche der Grundplatte 3 bzw. eines Anlenkelements 4 her eine Feststellschraube 39, mit der jeder Zapfen gegen Verdrehen sicherbar ist. In den Stirnseiten 30 sowie 40 sind zu den Zapfen 34 und 35 passende Sacklöcher 41 vorhanden.
Die Schraubenschaftlänge ist derart gewählt, dass bei eingeschraubter Schraube 39 die Oberseite des Schraubenkopfs bündig mit der jeweiligen Oberfläche verläuft, damit beim beispielsweisen Sporteinsatz kein Sportler am Schraubenkopf hängen bleiben oder über ihn stolpern kann. Gegen selbstständiges Herausdrehen ist unter jedem Schraubenkopf eine Federscheibe 42 angeordnet.
Die im Querschnitt kreisförmige Ausgestaltung der Zapfen 34 und 35 wurde nur wegen der besseren Herstellbarkeit gewählt. Die Verdrehsicherung erfolgt hier nur durch die Klemmkraft der Schrauben 39. Besser würde man jedoch einen verdrehfesten Formschluss zwischen den Zapfen und hierzu passenden \ffnungen an Stelle der Sacklöcher verwenden. Es könnte beispielsweise ein dreieckiger, quadratischer oder rechteckiger Querschnitt mit einer entsprechenden Zapfenquerschnittsgestaltung gewählt werden. Zapfen und \ffnung würde man mit einer engen Spielpassung ausbilden. Im Gegensatz zum erwähnten Sackloch 41 mit kreisförmigem Querschnitt, welches durch eine einfache Bohrung herstellbar ist, müssten nicht kreisförmige \ffnungen aufwändiger, beispielsweise mit einer Räumnadel, hergestellt werden.
Es könnten nicht kreisförmige Sacklöcher auch durch Fräsen hergestellt werden, wenn die Fräsnut anschliessend mit einer Abdeckplatte abgedeckt wird. Eine Verdrehung der Zapfen in den \ffnungen derart, dass die Achse des Scharniergelenks 33 nicht mehr parallel zur Schnittgeraden paralleler Ebenen zu den Oberflächen der Grundplatte 3 und dem entsprechenden Anlenkelement 4 verläuft, würde nämlich eine Kraftaufnahme im entsprechenden Scharniergelenk 33 bewirken, wodurch dann das unten beschriebene Messresultat verfälscht wäre.
Im Endbereich jedes Sacklochs 41 ist ein schwimmend gelagerter erster Steckerteil 36 angeordnet. Ein hierzu passender zweiter Steckerteil 37 ist an jeder Stirnseite der Zapfen 34 und 35 angeordnet. Für die schwimmende Lagerung können unterschiedliche Konstruktionen gewählt werden. Man kann beispielsweise die Stecker 36 sowie 37 in ein Weichgummibett einbetten und einen der Steckerteile, hier beispielsweise den Steckerteil 36, mit einem Einlauftrichter 43 versehen. Sämtliche Kraftmess-Sensoren 6 sind über ihre Energieversorgungs- und Signalkabel 17 mit sämtlichen Steckerteilen 35 verbunden; d.h. sämtliche Steckerteile 36 einer Einheit sind energetisch und signalmässig miteinander über in Fig. 5 gestrichelt angedeutete Kabel 44 verschlauft.
In eines der noch freien Sacklöcher wird ein mit einem Handgriff versehener Stecker 45, der einen zum Steckerteil 37 analogen Steckerteil aufweist, eingesteckt. Der Stecker 45 ist dann über ein Kabel 46 mit einer Energieversorgungs- und Auswerteelektronik 47 verbunden. Jeder der Kraftmess-Sensoren 6 hat einen elektronischen Code, an dem die Elektronik 47 jeden Kraftmess-Sensor 6 erkennen und seine Messwerte zur Verarbeitung abfragen kann. Aus der Höhe des Messsignals können, da die Lage der Sensoren 6 in jeder Einheit 3 bzw. 4 bekannt ist, die auf die Einheit wirkende Kraft, deren zeitlicher Verlauf sowie ihr Einwirkungsort ermittelt werden.
Statt die erfindungsgemässe Messplattform zusammensteckbar aus Grundplatte und Anlenkelementen auszubilden, kann sie derart aufgebaut werden, dass die Anlenkelemente 4 auf die Oberfläche der Grundplatte 3 einklappbar sind. Um ein Ein- und Ausklappen der Anlenkelemente 4 zu erreichen, wird beispielsweise das Gelenkelement 31 in das in Fig. 10 gezeigte abgeändert. Das in Fig. 10 dargestellte Gelenkelement 51 hat, im Gegensatz zu dem in Fig. 9 dargestellten, zwei Scharniergelenke 53 und 54. Der beispielsweise in die Grundplatte 3 einsteckbare Zapfen 55 hat, im Gegensatz zum Zapfen 35, zwei voneinander distanzierte, umlaufende Nuten 57 und 59. Der andere Zapfen 61 ist analog zum Zapfen 34 ausgebildet. Die Steckerteile für die Energieversorgung und die Signalübertragung sind analog zu denjenigen des Gelenkelements 31 ausgebildet und hier nicht dargestellt.
Sollen die Anlenkelemente über die Grundplatte geklappt werden, so werden die Schrauben 63 in der Grundplatte 3 gelöst und der Zapfen 55 herausgezogen, bis das Scharniergelenk 54 am Ort des in Fig. 10 gezeichneten Scharniergelenks 53 liegt. Das Scharniergelenk 53 liegt dann vor der Stirnseite 30 der Grundplatte 3 in einem Abstand d, der um eine Toleranz grösser ist als der doppelte Abstand der Zapfenachse von den Oberflächen n von Grundplatte und Anlenkelement. Genau genommen müsste der Abstand d die Summe bestehend aus dem Abstand der Zapfenachse des Zapfens 61 von der Oberfläche des Anlenkelements 4 plus dem Abstand der Zapfenachse des Zapfens 55 von der Oberfläche der Grundplatte 3 sein.
Da aber die beiden Oberflächen in der Regel ineinander übergehen sollen, kann die oben aufgeführte Vereinfachung verwendet werden.
Referenzliste
1 Bodenauflage
2, 2g, 2s, 2v, 2ve Abstützeinheiten
3, 3g, 3v Grundplatte
4, 4k, 4s Anlenkelement
5, 5s Abstützeinheiten
6 Kraftmess-Sensor
7 Oberplatte
8 Unterplatte
9 Umfassungswand
10 Füllmaterial
11 Scharnier
12 Umgeklappte Position
13 Koppelelement
14 Koppelöffnung
17 Kabel
18 Sammelpunkt
20 Hülse
21 Zylinder
22 Verstellschraube
23 Gewindebüchse
24 \ffnung
25 Schraube
26 Scheibenförmiger Schraubenkopf
27 Lagerschale
28 Zwischenlage
30 Stirnseite der Grundplatte
31 Gelenkelement
32 Schwenkachse
33 Scharniergelenk
34, 35 Zapfen
36,
37 Steckerteile
38 Nut
39 Schraube
40 Stirnseite eines Anlenkelements
41 Sackloch
42 Federscheibe
43 Einlauftrichter
44 Kabel
45 Stecker
46 Kabel
47 Energieversorgungs- und Auswerteelektronik
51 Gelenkelement
53, 54 Scharniergelenk
55 Zapfen
57, 59 Nut
61 Zapfen
63 Schraube
When training for many sports, the jumping power of the leg muscles plays a decisive role. In terms of measurement technology, the jump force in single and multiple jumps should be primarily recorded, as well as the jump or return force and the flight time between the two measurement points.
The prior art includes contact mats which measure the flight time through built-in surface contacts, which only allow certain conclusions to be drawn about the bounce force, but do not reproduce their exact values. The advantage of these mats is the price and the easy installation and transport options. The main disadvantage is that the bounce force, its timing during the implementation in the jump and the cushioning of the jump remain unknown. As a result, essential characteristics of the training results are not recognizable, which limits the use of the jumping mat.
These disadvantages are to be eliminated by the jumping force measuring platform according to the invention. This platform is also portable and can be placed on any hard surface. It is characterized by the features of claim 1. It is statically determined by three fixed support units, with which an exact recording of the forces acting on it is possible because force measuring sensors are integrated in the support units. For the first time there is a measuring platform with which the forces occurring during jumps can be measured directly in absolute values. Above all, for example in the case of multiple jumps, the complete force curve from jump to jump can be recorded and analyzed in a jump phase.
A triangular shape of the platform itself is not very cheap for the training athlete. Within the scope of the invention, this can therefore be expanded to a square by a further support unit, wherein this support unit can also be equipped with a force measuring sensor. However, it is also possible to supplement the triangular shape by means of articulation elements to form an approximate or full circle or a polygon shape, without the results measured with the triangular shape being changed.
The base plate and articulation elements can be assembled or collapsed, resulting in a package with reduced geometric dimensions when collapsed. At the place of use for force measurement, the package is opened or put together accordingly, which then provides an enlarged measuring area that can also be easily identified optically by the jumper - with the aim of working as close to the area as possible.
Base plates and articulation elements in a triangular shape are advantageously connected to one another in such a way that the pivot axis is as close as possible to the connecting line of two adjacent force measuring sensors. These should be arranged in such a way that they are located in the immediate vicinity of a swivel axis, only two force measuring sensors being necessary in the immediate vicinity of a swivel axis.
Through the use of triangular components and an arrangement of the support units in the corner areas of the triangles or their immediate surroundings, a stable, non-tilted plate support is provided.
Linkage elements, which preferably have only one support unit, are advantageously connected to a base plate in such a way that their support unit is not in the vicinity of the base plate
The invention thus results in a measurement-technically simple and precise arrangement, with an at least doubled size of the jumping surface, without any risk of accident and with easy transportation. The invention further enables the connection of the most important parameters in one construction form:
- Precise recording of the jump data, in particular the force curve of jump on and jump off in the case of multiple jumps.
- Optically simple registration of the platform by the trainees, without risk of accident.
- Easy to transport and set up.
- Inexpensive and reliable form of the platform.
The ideas of the invention will be explained in more detail with reference to the figures:
Show it:
Fig. 1 dashed view of the platform according to the invention with hinged elements.
Fig. 2 section through platform, along line A-A of Fig. 1;
Fig. 3 section through the platform, along line B-B of Fig. 1, with hinged articulation element.
Fig. 4 In the same representation as Figure 3, another embodiment with a hinged articulation element.
5 is a plan view of various design options of the new measuring platform, all of which are shown one above the other,
6 several measuring platforms with base plates in the form of equilateral triangles, combined to form a jump / jump measuring section,
7 is a detailed view of an adjustable support unit in section A-A of FIG. 1,
8 shows a two-dimensional, polygonal structure made up of a multiplicity of triangular elements,
9 shows a cross section along the line IX-IX from FIG. 5 to show a connection between a base plate and a linkage element of the measuring platform according to the invention, and
Fig. 10 shows a variant of the connection shown in Fig. 9 between the base plate and articulation elements.
The basic version of the measuring platform is supported on the hardest possible floor 1 (FIG. 1) via three support units 2 arranged in the form of a triangle. These are connected to one another and stabilized by a base plate 3, the arrangement of the support units 2 per se being able to form any triangle, but preferably resulting in an equilateral or a right-angled triangle, as illustrated in FIG. 5.
In Fig. 1, the base plate 3 shown in solid lines is expanded to a quadrangle - the triangular basic shape is indicated by a dotted line - and supported on the floor 1 by an additional support unit 2e, which can be adjustable in height. The support units 2, 2e of the base plate 3 are generally equipped with force measuring sensors 6 (FIG. 7), the respective measurement signal being guided and interconnected via cable 17 to a collecting point 18 which, provided with an amplifier, is integrated in the base plate 3 or is routed to the outside as a single signal for data processing. This data processing takes place according to known methods and will not be dealt with further here because the invention concentrates on the plate arrangement.
As a variant of the quadrangular “extension”, articulated elements 4 that can be attached to triangular sides of the base plate 3 are shown in dashed lines in FIG. 1, which are also used as extensions of the triangular base plate 3. As shown in FIG. 5, they are preferably used in connection with an equilateral triangular basic shape and are designed in their base area, for example, as obtuse-angled triangles or as circular segments (FIG. 5). They are supported on the floor 1 by means of support units 5, which are located in their area distant from the base plate 3 and are usually not provided with sensor elements 6.
Above all, the greatest possible rigidity is required for the base plate 3 so that its natural frequency is well above 100 Hz. As is known, an optimum of minimum weight and maximum rigidity is achieved with honeycomb constructions, as have become known in space travel. Inexpensive approaches are light metal plates with light filling materials as intermediate layers, e.g. in sandwich construction. For example, an upper plate 7 (FIG. 2), a lower plate 8 and a surrounding wall 9 are combined to form a hollow body made of an Al alloy, which is stuffed with firmly pressed or cast filler materials 10. For example, wooden panels or plastics are suitable. The articulation elements 4 can consist in the same way of a sheet metal casing which is filled with filling materials.
FIG. 3 shows a base plate 3 designed as an equilateral triangle, to which a link element 4 is articulated, which is mounted on the base plate 3 by means of a hinge 11. This means that it can be folded down into position 12 for transport, which presupposes that the articulation element 4 corresponds at most to 1/3 of the base plate 3, that is to say is formed as an obtuse-angled, isosceles triangle.
In FIG. 4, an articulation element 4, which is hooked into a coupling opening 14, is coupled to the triangular base plate 3, which is again equilateral, by means of a coupling element 13. This variant allows easy removal of the articulation elements 4 for transport. At the same time, their shape is freer so that they can be designed as a segment of a circle.
5 again summarizes the relatively simple examples of various embodiments of the new measuring platform described above, all three variants being shown with one another in a common center.
A base plate 3v, which - as indicated by a dotted hypotenuse, has the shape of a right-angled triangle and connects the support units 2v to one another, is expanded to form the quadrangular platform with the additional support unit 2ve. One way to ensure a statically stable support for this is to design this additional support unit 2ve to be adjustable in height. Although the base plate 3v is only shown as a single contiguous plate, it is of course possible to divide it along the dotted hypotenuse into two right-angled triangles. 3 and 4, the two triangles can be combined by hinges or coupling links to form the quadrangular platform.
On the equilateral triangular base plate 3g, which is supported on support units 2g, either obtuse-angled articulation elements 4s or circular segment-shaped articulation elements 4k are attached along all three sides, both supported on a support unit 5s, which can be fitted with sensors or cannot be provided with a sensor 6.
Of course, other triangular shapes can also be used for the base plate 3 and / or the articulation elements 4, e.g. oblique-angled, as well as quadrangular or polygonal basic shapes are used. However, the triangular shapes shown allow a closed measuring surface to be achieved in a particularly simple manner.
Five equilateral base plates 3g are combined in FIG. 6 to form a measurement "street", with which, in the case of multiple jumps, for example in the triple jump in athletics, the first jump, the first landing and the subsequent first jump, a second landing and a second jump and possibly a third landing can be recorded. Of course, such an assembly is not limited to a single-lane street, but can also take other surface shapes.
8 shows the construction of a polygon-like measuring surface from basic elements which are designed as equilateral triangles. In addition to at least one base plate 3, which has sensor-equipped support elements 2, articulation elements 4 of the same area are provided with the base plate 3; these can have a support unit 5, which in this case is advantageously equipped with sensors, or can be designed without such (articulation elements 4 min), as long as two sensor-equipped support units 2 or 5 are present in the immediate vicinity of a connection between two elements. Of course, it is also possible to assemble a polygon measuring surface only from base plates 3.
In the example of a structural design of a support unit 2 or 5 according to FIG. 7, a sleeve 20 is welded into the sheet metal casing 7-9 of a base plate 3 or a link element 4, into which a cylinder 21 is inserted. An adjustment screw 22, which is adjustable in the case of a height-adjustable support unit 2e, engages in its upper end face. This is guided in a threaded bush 23 fixed in the sleeve 20 and is accessible for adjustment through an opening 24 in the top plate 7.
A further screw 25 with a flat, disk-shaped head 26 is screwed into the cylinder 21 from below, by means of which the sensor 6 is pressed against the cylinder 21, possibly with pre-tension. Your head 26 rests in a bearing shell 27 which in turn rests on the floor 1 via an elastic intermediate layer 28. Due to its compressibility, this allows to a certain extent "changes in height" and also enables swiveling movements around the center of the screw head 26 (angle alpha). In connection with or instead of the height adjustability, a statically stable support is achieved, for example with a square platform.
Support units 2 or 5 which cannot be adjusted in height can likewise be embodied in the construction described above. With them, only the adjusting screw 22 is then permanently fixed. In the case of support units 5 not equipped with sensors, the sensor 6 can be replaced by a correspondingly dimensioned spacer.
A base plate 3 and the articulation elements 4 pivotably arranged on their edges or end faces 30 (FIG. 5) are connected to one another via joint elements 31 shown in a cross section in FIG. 9. There are two joint elements 31 for each pivot axis 32 (FIG. 5). The joint elements 31 are each arranged in the corner regions of the base plate 3 and the articulation elements 4. The distance from the corners of the base plate 3 and from the corners of the articulation elements 4 is only given by the material thickness required for the insertion of the joint elements 31. The position of the joint elements 31 is indicated in FIG. 5 by dashes.
The joint elements 31, as shown in FIG. 9, have a hinge joint 33, which has a pin 34 and 35 on both sides. The pin 35 is not shown fully inserted in order to be able to indicate schematically the two plug parts 36 and 37 of the floating plug connection listed below. The pins 34 and 35 have a round or an angular cross-section and a circumferential groove 38 at their free end region. A locking screw 39 engages in each groove 38 from the surface of the base plate 3 or a link element 4, with which each pin can be secured against rotation is. In the end faces 30 and 40 there are blind holes 41 matching the pins 34 and 35.
The screw shank length is selected such that when the screw 39 is screwed in, the top of the screw head runs flush with the respective surface, so that no athlete can get caught on the screw head or trip over it during sports use, for example. A spring washer 42 is arranged under each screw head to prevent it from unscrewing itself.
The circular design of the pins 34 and 35 in cross section was chosen only because of the better manufacturability. The anti-rotation is only ensured by the clamping force of the screws 39. However, it would be better to use a non-rotatable form fit between the pins and matching openings instead of the blind holes. For example, a triangular, square or rectangular cross section could be selected with a corresponding pin cross section design. The tenon and opening would be formed with a tight fit. In contrast to the aforementioned blind hole 41 with a circular cross-section, which can be produced by a simple bore, non-circular openings would have to be produced in a more complex manner, for example with a broach.
Non-circular blind holes could also be produced by milling if the milling groove was subsequently covered with a cover plate. A rotation of the pins in the openings such that the axis of the hinge joint 33 no longer runs parallel to the line of intersection of parallel planes to the surfaces of the base plate 3 and the corresponding articulation element 4 would namely cause a force absorption in the corresponding hinge joint 33, which then causes the bottom described measurement result would be falsified.
A floating first plug part 36 is arranged in the end region of each blind hole 41. A matching second plug part 37 is arranged on each end face of the pins 34 and 35. Different constructions can be selected for floating storage. For example, plugs 36 and 37 can be embedded in a soft rubber bed and one of the plug parts, here for example plug part 36, can be provided with an inlet funnel 43. All force measuring sensors 6 are connected to all plug parts 35 via their energy supply and signal cables 17; i.e. all plug parts 36 of a unit are connected to one another in terms of energy and signals via cables 44 indicated by dashed lines in FIG. 5.
A plug 45 provided with a handle and having a plug part analogous to the plug part 37 is inserted into one of the still empty blind holes. The plug 45 is then connected via a cable 46 to an energy supply and evaluation electronics 47. Each of the force measuring sensors 6 has an electronic code, by means of which the electronics 47 can recognize each force measuring sensor 6 and query its measured values for processing. From the height of the measurement signal, since the position of the sensors 6 in each unit 3 or 4 is known, the force acting on the unit, its course over time and its place of action can be determined.
Instead of forming the measuring platform according to the invention to be pluggable from the base plate and articulation elements, it can be constructed in such a way that the articulation elements 4 can be folded onto the surface of the base plate 3. In order to achieve folding and unfolding of the articulation elements 4, the joint element 31 is modified, for example, to that shown in FIG. 10. In contrast to the one shown in FIG. 9, the joint element 51 shown in FIG. 10 has two hinge joints 53 and 54. In contrast to the pin 35, the pin 55 which can be inserted into the base plate 3, for example, has two circumferential grooves 57 which are spaced apart from one another and 59. The other pin 61 is formed analogously to the pin 34. The connector parts for the power supply and the signal transmission are designed analogously to those of the articulated element 31 and are not shown here.
If the articulation elements are to be folded over the base plate, the screws 63 in the base plate 3 are loosened and the pin 55 is pulled out until the hinge joint 54 lies at the location of the hinge joint 53 shown in FIG. 10. The hinge joint 53 then lies in front of the end face 30 of the base plate 3 at a distance d which is greater by a tolerance than twice the distance of the pin axis from the surfaces n of the base plate and the articulation element. Strictly speaking, the distance d should be the sum consisting of the distance of the pin axis of the pin 61 from the surface of the articulation element 4 plus the distance of the pin axis of the pin 55 from the surface of the base plate 3.
However, since the two surfaces should generally merge into one another, the simplification mentioned above can be used.
References
1 floor pad
2, 2g, 2s, 2v, 2ve support units
3, 3g, 3v base plate
4, 4k, 4s articulation element
5, 5s support units
6 force measuring sensor
7 top plate
8 lower plate
9 surrounding wall
10 filling material
11 hinge
12 folded position
13 coupling element
14 coupling opening
17 cables
18 assembly point
20 sleeve
21 cylinders
22 adjusting screw
23 threaded bush
24 \ opening
25 screw
26 Disc-shaped screw head
27 bearing shell
28 liner
30 face of the base plate
31 joint element
32 swivel axis
33 hinge joint
34, 35 tenons
36
37 connector parts
38 groove
39 screw
40 end face of a link element
41 blind hole
42 spring washer
43 inlet funnel
44 cables
45 plugs
46 cables
47 Energy supply and evaluation electronics
51 joint element
53, 54 hinge joint
55 cones
57, 59 groove
61 cones
63 screw