CN101007205A - 应用于健身器材的可程序控制阻力装置及方法 - Google Patents
应用于健身器材的可程序控制阻力装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种应用于健身器材的可程序控制阻力装置及方法，包括有一控制单元、一驱动机构与一力量量测装置，所述驱动机构组设有一马达与一齿轮箱，所述齿轮箱组设有一卷筒可供索绳缠绕，且在索绳装置的滚轮间设有一力量量测装置，通过控制单元的面板输入所需的负重量，经微处理器比较面板输入所需的负重量和力量量测装置的感测值后随时将控制讯号输出至所述驱动机构，使马达运作并驱动卷筒正转或反转转动，以控制拉引或释放索绳，并产生阻力，且当产生失速或异常时，微处理器可经由力量量测装置讯号判断而迅速使驱动机构停止运作或缓慢将索绳释放或收回，以确保使用安全，其体积小且可便利组设于各式健身器材上，以进行重量训练，整体具有创新实用性。
Description
技术领域
本发明涉及可程序控制阻力装置及方法，特别是一种应用于健身器材的可程序控制阻力装置及方法，可减少配重块的设置，有效减小体积，同时可随时侦测索绳的力量，以免失速或异常状况，确保使用安全性，整体确可达极佳产业实用性与创新效益。
背景技术
现有的健身器材外观，请参阅图1所示，图中，健身器材A是采补数个金属管组成一预设组设杆架10，并且在所述健身器材A后侧底端架设有配重块装置12，及一可带动预设的配重块12沿所述健身器材A所设导杆11及滑轮组21拉伸的索绳装置20，并在健身器材A一侧的上下端分别将所述索绳20与把手组22相互接合，使用者可手动调整所需的配重块12重量，并经拉掣把手22以反覆拉动配重块12轴向位移，以供使用者实施各种不同的重量训练。
上述健身器材的配重块装置，其配重块大且重，因此，上述健身器材十分笨重且体积大，且使用时会发出噪音，造成空间与使用上的困扰；由于其结构与功能较为简单，不方便选择调整训练阻力的大小，也不能测量运动过程中的阻力，更无法监测和控制各种运动参数，并且容易造成使用者肌肉拉伤或肌腱损伤等运动伤害，有亟待改良的必要。
发明内容
本发明的第一个目的是针对上述现有技术的不足，提供一种应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其体积小且可便利组设于各式健身器材上，以进行重量训练，具备便利性与成本效益，整体深具创新实用性。本发明的第二个目的是提供一种应用于健身器材的可程序控制阻力的方法，使所述阻力装置可程序控制，并可确保使用的安全性，使用时亦可避免现有结构的噪音。
根据本发明的第一个目的，所提供的阻力装置包括有一控制单元、一盒体、一驱动机构与一力量量测装置，所述控制单元包括有一控制面板与一微处理器及其所附属的电路板，并与驱动机构连接，所述驱动机构包括有一马达与一齿轮箱，在齿轮箱一侧组设有一可供索绳缠绕的卷筒，另外使一有负重元的力量量测装置与一索绳装置的滚轮相接，并且所述负重元与控制单元相接；通过上述的预设装置并以预设选择输入所述可程序控制面板电路连通，并通过所述力量量测装置控制驱动机构，以提供一个阻力装置。
根据本发明的第二个目的，所提供的可程序控制阻力的方法包括如下步骤：
步骤1、通过一控制面板设定运动状态的所需负重量与各种选项；
步骤2、经一微处理器及其所附属的电路板感测力量量测装置并可程序驱动控制各组件电路与控制各传动装置运作；
步骤3、使驱动机构的卷筒正转或反转以控制拉引或释放索绳装置，进而提供阻力；
步骤4、经力量量测装置随时量测索绳的力量感测值，并将讯号传递至微处理器；
步骤5、经微处理器比较控制面板输入所需的负重量及力量量测装置的感测值后，随时将控制讯号输出至驱动机构；
步骤6、当力量量测装置监测出索绳失速或异常时，通过微处理器输出讯号将所述驱动机构的运作停止，或使驱动机构缓慢释放或收回索绳。
通过上述步骤，使用者可通过操作控制面板，输入适当的负重量与设定运动状态各种功能选项设定值，经微处理器运算并输出讯号至所述驱动机构，使马达运作并驱动卷筒正转或反转转动以控制拉引或释放索绳，进而提供一个适宜的阻力状态，以避免造成使用者的运动伤害，并具有安全性的运动方法。
换言之，使用者可通过控制面板输入负重量设定值，经过微处理器比较面板输入所需的负重量和力量量测装置的感测值，运算处理后随时将控制讯号输出至驱动机构，使马达运作并驱动卷筒正转或反转转动，以可控制拉伸或释放索绳装置，即可产生控制面板输入负重量设定值的阻力，同时经过负重元的力量量测，当监测出索绳产生失速或异常状况时，可迅速将驱动机构停止运作，或将索绳缓慢释放或收回，以确保使用的安全性。其整体构件小，方便组设于各式健身器材上，且可减小健身器材的体积及成本，其使用时亦可避免现有结构的噪音，因此可使所述阻力装置可程序控制并且具备便利性与成本效益。
由以上说明得知，本发明与先前技术相比较，可达到如下的优点：
1、可程序控制：由于本发明的阻力装置包括有一控制单元，使用者可透过控制面板输入所需的负重量，经过微处理器比较面板输入所需的负重量和力量量测装置的感测值，微处理器运算处理后随时将控制讯号输出至驱动机构，同时可方便监控与调整控制负重量，以达到可程序控制的功效。
2、具有安全性：由于本发明的力量量测装置设计，其组设于索绳滚轮间的负重元可精确量测力量，当索绳装置产生失速或异常时，负重元可迅速将讯号传递至控制单元，并停止所述驱动机构，或将索绳缓慢释放或收回，以免造成使用者运动伤害，以提升使用的安全性。
3、体积小及组合设置容易：通过本发明的阻力装置设计，其构件小，可省去习用配重块的设置，以减小健身器材的体积，且配合盒体可在极小空间设置并可配合不同健身器材搭配使用，同时可达到减省成本的功效。
4、无噪音：本发明的阻力装置利用电气控制，在操作时可避免配重块间产生噪音。
5、具有创意组设的优点：本发明的可程序控制阻力装置可应用实施于各式健身器材上，以利于实施各式不同的重量训练，同时深具便利性与安全性，确具有极佳创意组设的优点。
附图说明
图1为现有健身器材的外观示意图。
图2为本发明可程序控制阻力装置的立体组合示意图。
图3为本发明可程序控制阻力装置的组合俯视图。
图4为本发明可程序控制阻力装置的动作流程图。
图5为本发明可程序控制阻力装置应用于健身器材的实施例1组合示意图。
图6A～B为本发明应用于健身器材的动作示意图。
图7为本发明的实施例2图。
图8为本发明的实施例3图。
具体实施方式
请参阅图2～3，为本发明的可程序控制阻力装置C，图5为本发明的可程序控制阻力装置C设于健身器材B上的实施例1，其中，所述健身器材B是由数个金属管(通常为铁或钢管制成)搭接组设成一预设形状的杆架30，及一供索绳31拉伸的滑轮组34，通过拉伸把手33以拉动一可调整阻力的索绳装置31沿杆架30呈轴向升降，提供使用者实施各项不同的重量训练，其主要组成及特征至少包括如下；
一可程序控制阻力装置C，包括一控制单元40、一盒体50、一驱动机构52与一力量量测装置60；
所述控制单元40，包含一内部具有一微处理器(MCU/Micro Control Unit)及其所附属的电路板42的控制面板41，可供使用者输入设定负重量，并输出一控制讯号；所述微处理器及其所附属的电路板42是以一预设的运动管理程序及电路以供各组件电路驱动及控制面板41各控制开关操作，以可接受输入讯号及输出控制讯号；其中，可将所述控制单元40组设于健身器材B上的适当位置，或组设盒体50上；
所述驱动机构52，是组设于盒体50内，且可据以组设于健身器材B杆架30上的适当位置处，包含有一马达53、一齿轮箱54、一卷筒55与一滑轮组56，在盒体50内部的支架51上组设有一滚动条55，可供索绳31缠绕，且所述卷筒55与一齿轮箱54的枢轴相枢接，并通过一马达53驱动所述齿轮箱54，且所述马达53与控制单元40连接，使所述索绳31与滑轮56组设，且穿伸出盒体50，使索绳31末端可接设有一连结装置32；其中，所述卷筒55可设与一其它驱动装置枢接，以达驱动枢转的功效；
所述力量量测装置60，具有一负重元(Load Cell)61，所述负重元61一端与滑轮56的轴心相枢接，形成一施力点62，负重元61另端固定于盒体51底部上，以形成一固定点63，且所述负重元61与控制单元40的微处理器及其所附属的电路板42相接。
请参见图4，为本发明可程序控制阻力装置C的动作流程图，通过上述构件组成，使用者可通过操作控制面板41的负重设定按键，以输入选择适当的负重量，再经微处理器及其所附属的电路板42比较控制面板41输入所需的负重量及力量量测装置60的感测值，运算处理后随时将控制讯号输出至驱动机构52，使马达53运作并驱动卷筒55正转或反转转动以控制拉引或释放索绳31，进而提供阻力；再请配合参见图6A～B，可将所述索绳31通过连结装置32与把手33相接，使用者即可通过把手33拉伸所述预设阻力的索绳装置31进行各式不同的重量训练，同时经负重元61的力量量测，可随时监测索绳31的力量并将讯号传递至微处理器及其所附属的电路板42，以方便监控与调整控制负重量，当监测出索绳装置31失速或异常时，即可通过微处理器及其所附属的电路板42输出讯息迅速将所述驱动机构52的运作停止，或使驱动机构52缓慢释放或收回索绳31，以避免造成使用者的运动伤害，形成一可程序控制且极具安全性的阻力装置。
本发明的控制方法及其电路实施步骤至少包括如下步骤：
步骤a.通过一控制面板41设定运动状态的所需负重量与各种功能选项；
步骤b.经一微处理器及其所附属的电路板42感测力量量测装置60并可程序驱动控制各组件电路与控制各传动装置动作；
步骤c.使驱动机构52的卷筒正转或反转以控制拉引或释放索绳装置31，进而提供阻力；
步骤d.经力量量测装置60随时量测索绳31的力量感测值，并将讯号传递至微处理器42；
步骤e.经微处理器42比较控制面板41输入所需的负重量及力量量测装置60的感测值后，随时将控制讯号输出至驱动机构52；
步骤f.当力量量测装置60监测出索绳31失速或异常时，通过微处理器42输出讯号将所述驱动机构52的运作停止，或使驱动机构52缓慢释放或收回索绳。
通过上述步骤及以预设选择输入及可程控面板41电路连通以通过一力量量测装置60控制驱动机构52，以提供一个阻力装置C的使用方法。
其中，由于所述负重元61安装容易且体积小，精度高、成本低，所述阻力装置C的体积也小、无噪音，不占空间，因此可大大减少使用体积。
请参见图7，为本发明的实施例2图，可将负重元61的施力端62枢接有一组支杆64，且使所述支杆64另一端通过一支架65固定在盒体50底部，形成一支点，在支杆64上适当位置处与滑轮56轴心相枢接，其枢接处具有适当裕度，据此，当索绳装置31运作且在滑轮56上滑动时，所述滑轮56即可掣动支杆64使负重元61迅速量测出索绳31力量，以达力量量测的功效；
请参见图8，为本发明的实施例3图，可将本发明的可程序控制阻力装置C组设于一般卧式重量训练的健身器材70上，可将所述阻力装置C至少一组组设于健身器材70的预设位置，使用者可在控制面板41上输入所需的负重量，借由拉伸把手33以进行重量训练，据此，可省去现有卧式健身器材进行重量训练时所需的举重杆，由于在超限训练时所述举重杆二侧所添加的砝码大且重，有时需要有一或二名教练在两侧预防受训练者无法负荷时产生意外，而本发明可单独操作也不会因无法负荷产生意外，因此本发明的可程序控制阻力装置C确可提供使用者极具实用性与安全性的效益。
值得一提的是，本发明的可程序控制阻力装置C体积小，且可将盒体50直接组设于健身器材适当位置处，再将索绳装置31拉出架设至预设位置，即可进行重量训练，具有极佳实用性与安全效益。
其中，可通过控制面板41与微处理器及其所附属的电路板42的运算控制，以将各种不同阻力模式的运动状况程序化，可自动程序调配阻力大小，以可提供使用者多样性的不同重量训练需求者。其中，所述微处理器及其所附属的电路板42程序输出/输入数据格式至少可包括有消耗卡路里或运动日期或时间或心跳计数及运动负重量选择的累计或选择格式。
综上所述，本发明“应用于健身器材的可程序控制阻力装置及方法”，提供了一马达与驱动机构组成的阻力装置，借由调整控制面板，使马达运作以驱动所述驱动机构接设的卷筒转动，以可拉引或释放索绳装置，并提供阻力，同时借由一负重元的力量量测，可随时监测索绳装置的力量大小，当索绳失速或异常时，即可迅速将阻力装置的运作停止，以提供健身器材一可程序控制且安全性高的阻力装置，其整体构件小、无噪音且不占体积，可据以减小健身器材的体积，以使整体确具产业实用性及成本效益，且其构成结构又未曾见于书刊或公开使用，符合发明专利申请要求。
最后所应说明的是，以上所述只是本发明的具体实施例所运用的技术原理，如果依照本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用未超出说明书及图示所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。
Claims (10)
1、一种应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其特征在于：包括有：
一控制单元，包括一控制面板可供使用者输入设定值及一微处理器及其所附属的电路板，所述微处理器及其所附属的电路板通过预设的运动管理程序及电路以供各组件感测、电路驱动及控制面板各控制开关操作，以可接受输入讯号及输出控制讯号；
一驱动机构，包括有一马达、一驱动装置，所述驱动装置枢接有一卷筒，可供索绳缠绕，并通过一马达驱动所述驱动装置，且所述马达与控制单元连接；
一力量量测装置，设于索绳装置与控制单元之间，可量测所述索绳装置的力量，并输出讯号至控制单元的微处理器。
2、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其特征在于：所述驱动机构及力量量测装置可分别装设于盒体内或各别装设于健身器材上。
3、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其特征在于：所述驱动装置可为齿轮组。
4、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其特征在于：所述控制单元可分别组设于健身器材适当位置处，或直接组设于一个预设形状的盒体上。
5、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其特征在于：所述力量量测装置具有一负重元，所述负重元一端与索绳滑动设置的滑轮轴心相枢接，形成一个施力点，负重元另一端固定于盒体底部上或直接固定于健身器材上，以形成一固定点，且所述负重元与控制单元的微处理器连接。
6、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序控制阻力装置，其特征在于：所述力量量测装置具有一负重元，可将所述负重元一端固定在盒体底部上或直接固定在健身器材上，形成一固定点，并于其另一端上方枢接一组支杆，且使支杆另一端与盒体或健身器材支架相枢接，另外在支杆适当位置处与滑轮轴心相枢接，据此，当拉动索绳时，即会掣动支杆借由负重元量测出其力量。
7、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序阻力装置，其特征在于：可通过控制面板与微处理器的运算控制，将各种不同阻力模式的运动状态程序化，可自动或手动作程序调配阻力大小，提供使用者多样性的不同重量训练需求。
8、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序阻力装置，其特征在于：所述可程控阻力装置可用以组设于各式健身器材上，进行各式不同的重量训练。
9、根据权利要求1所述的应用于健身器材的可程序阻力装置，其特征在于：所述微处理器程序输出/输入数据格式至少可包括有消耗卡路里或运动日期或时间或心跳计数及运动负重量选择的累计或选择格式。
10、一种应用于健身器材的可程序控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、通过一控制面板设定运动状态的所需负重量与各种选项；
步骤2、经一微处理器及其所附属的电路板感测力量量测装置并可程序驱动控制各组件电路与控制各传动装置运作；
步骤3、使驱动机构的卷筒正转或反转以控制拉引或释放索绳装置，进而提供阻力；
步骤4、经力量量测装置随时量测索绳的力量感测值，并将讯号传递至微处理器；
步骤5、经微处理器比较控制面板输入所需的负重量及力量量测装置的感测值后，随时将控制讯号输出至驱动机构；
步骤6、当力量量测装置监测出索绳失速或异常时，通过微处理器输出讯号将所述驱动机构的运作停止，或使驱动机构缓慢释放或收回索绳。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |