DE102022134354A1

DE102022134354A1 - Trainingsgerät für die Nackenmuskulatur

Info

Publication number: DE102022134354A1
Application number: DE102022134354.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Kramer
Original assignee: Sensospine GmbH
Current assignee: Sensospine GmbH
Priority date: 2022-12-21
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2024-06-27
Also published as: WO2024132244A1

Abstract

Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur, mit einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes einer Person, und mit mindestens einem Motor zur Bereitstellung eines Trainingswiderstandes für einen rotatorischen Freiheitsgrad bezüglich einer Achse, wobei ein Trainingswiderstand für weitere rotatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist, dass ein Trainingswiderstand für translatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist, und dass zur Realisierung der Trainingswiderstände der weiteren rotatorischen Freiheitsgrade und/oder der translatorischen Freiheitsgrade ergänzende Motoren vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät für die Nackenmuskulatur, mit einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes einer Person, und mit mindestens einem Motor zur Bereitstellung eines Trainingswiderstandes für einen rotatorischen Freiheitsgrad bezüglich einer Achse, wobei ein Trainingswiderstand für weitere rotatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist, wobei ein Trainingswiderstand für translatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist, und wobei zur Realisierung der Trainingswiderstände der weiteren rotatorischen Freiheitsgrade und/oder der translatorischen Freiheitsgrade ergänzende Motoren vorgesehen sind.
Herkömmliche Trainingsgeräte für die Nackenmuskulatur stellen Trainingswiderstände mit Hilfe von rein mechanischer Kraftübertragung bereit. Die übertragene Kraft ist dabei die Gewichtskraft der Lasten, die meistens aus Eisenblöcken oder Hantelscheiben bestehen. Die Einstellung des Trainingswiderstandes ist dabei mühselig, da man dazu meist seine Trainingsposition verlassen muss. Zudem weist ein herkömmliches Trainingsgerät nur einen Freiheitsgrad auf, sodass ein Training nur in eine Richtung möglich ist. Somit können nur einzelne Muskeln des Nackens trainiert werden. Ein gleichmäßiges Training der gesamten Nackenmuskulatur ist dadurch nicht möglich, obwohl dies für Sport- und auch Alltagssituationen von großem Nutzen wäre.
Die CN106422195B zeigt ein Trainingsgerät für den Nacken, das über eine CPU gesteuert ist und die Kraftübertragung mittels eines Dämpfungsmotors realisiert, der einen Trainingswiderstand für eine Bewegung um eine senkrecht orientierte Achse bereitstellt.
Die CN115054878A zeigt ein Trainingsgerät für den Nacken, bei dem der Trainingswiderstand mechanisch realisiert wird und eine Bewegung um zwei Rotationsachsen möglich ist.
Die US5997440A zeigt ein Trainingsgerät für den Nacken, bei dem der Trainingswiderstand durch Gewichte erzeugt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trainingsgerät für den Nacken bereitzustellen, das ein gleichmäßiges Training der gesamten Nackenmuskulatur ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Trainingsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch eine Anordnung der eingangs genannten Art wird ein gleichmäßiges Training der Nackenmuskulatur ermöglicht, wobei die Bewegung des Trainingsgerätes für jeden vorhandenen Freiheitsgrad simultan möglich ist und so ein natürlicher Bewegungsablauf nicht behindert wird.
Um die Bewegung entlang einer ersten und einer zweiten Translationsachse bereitzustellen, die eine horizontal ausgerichtete Translationsebene aufspannen, ist ein Rahmengestell mit kreuzförmig angebrachten Linearführungen vorgesehen, an denen die Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes verstellbar gelagert ist, zudem ist mindestens ein Schlitten auf den Linearführungen angeordnet. Auf dem Schlitten ist eine erste Drehmomentwelle angeordnet, die eine dritte Translationsachse für die Höhenverstellung senkrecht zu der Translationsebene und eine erste Rotationsachse darstellt. Die Drehmomentwelle weist an einem Ende und/oder an beiden Enden ein homokinetisches Gelenk auf, das mit weiteren teleskopierbaren Drehmomentwellen und/oder den Motoren verbunden ist, um zu ermöglichen, dass der Schlitten seine Position entlang der aufgespannten Translationsebene verändern kann. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die mindestens erste Drehmomentwelle teleskopierbar sein.
An der ersten Drehmomentwelle ist ein Viertelbogen angeordnet, der mittels eines Drehgelenks an einem Halbbogen angeordnet ist. Das Drehgelenk stellt dabei die zweite Rotationsachse und das Verbindungsglied zu dem Halbbogen dar. Die dritte Rotationsachse verläuft zwischen den beiden Enden des Halbbogens. An dem Halbbogen ist des Weiteren die Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes angeordnet. Somit sind durch diesen Aufbau Bewegungen eines Trainierenden mit sechs Freiheitsgraden ermöglicht.
Die translatorischen und rotatorischen Freiheitsgrade können nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform über einen oder mehrere Roboterarme bereitgestellt werden. Insbesondere ist dabei ein Knickroboterarm vorgesehen, an deren freien Ende die Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes angeordnet ist, so dass dessen Bewegungen bis zu drei translatorische Freiheitsgrade und bis zu drei rotatorische Freiheitsgrade abdeckt.
Vor allem bei der Verwendung eines Roboterarms zum Training der Nackenmuskulatur ist es wichtig, ein lückenloses Sicherheitskonzept aufzustellen. Eine ungewollte Übersteuerung der Motoren und/oder der Antriebe kann zu einer mechanischen Bewegung des Roboterarmes führen, die durch den menschliche Nacken nicht ausgeführt werden kann. Schwere und irreparable Schäden bis hin zum Ableben des Trainierenden können die Folge sein.
Zur Generierung und/oder Kontrolle der von den Motoren bereitgestellten Trainingswiderständen ist eine Steuerung vorhanden. Mit Hilfe dieser Steuerung können verschiedene Trainingssituationen eingestellt werden. Dadurch kann konzentrisches, exzentrisches, statisches und/oder kraftfreies Training durch einen Trainierenden durchgeführt werden. Dabei kann für ein konzentrisches Training das Generatorprinzip der Motoren zur Erzeugung von Kräften genutzt werden. Für ein exzentrisches und/oder statisches Training werden die Antriebe angesteuert, um eine Kraft zu simulieren. Um einen Freiheitsgrad entsprechend einer Bewegungsrichtung kraftfrei zu gestalten, werden die Antriebe direkt und/oder über eine Steuerung stromfrei geschaltet. Zur Kontrolle und zur genauen Einstellung der Widerstandskräfte sind in dem vorliegenden Trainingsgerät Strommessgeräte und/oder Kraft-Moment-Sensoren angeordnet.
Für die Gewährleistung der Sicherheit ist bei einem erfindungsgemäßen motorisierten Trainingsgerät für den Nacken unter anderem mit mindestens einer mechanischen Sicherheitskupplung und/oder mindestens einem mechanischen Anschlag, der abtriebsseitig dem Motor zugeordnet ist, gesorgt. Bei beispielsweise zu hohen Drehmomenten wird durch die Sicherheitskupplung der Antrieb und/oder der Abtrieb eines Antriebsstranges getrennt. Des Weiteren ist mindestens eine Bremse mindestens einem der Motoren und/oder mindestens einer der Drehmomentwellen zugeordnet. Außerdem kann für das Sicherheitskonzept eine Endlagenschalter der Vorrichtung zur Aufnahme des Kopfes und/oder den Motoren und/oder den Antrieben zugeordnet sein, die beispielsweise bei einer räumlichen Überschreitung einer Trainingsposition des Trainingsgerätes ein Signal entsendet, das das Trainingsgerät abstellt. In einer Ausführungsform ist eine elektronische Sicherung in Form eines Strombegrenzers und/oder Spannungsbegrenzers vorhanden, die die Motoren in einem gewünschten Lastbereich arbeiten lassen und eine Überschreitung dieses Bereiches verhindern.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in der Figur nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung eines Trainingsgerätes für die Nackenmuskulatur,
2 eine Draufsicht auf ein Trainingsgerät für die Nackenmuskulatur,
3 eine Seitenansicht eines Trainingsgerätes für die Nackenmuskulatur, und
4 eine Seitenansicht eines Roboterarms für das Training der Nackenmuskulatur.

Mit nachfolgendem Aufbau lässt sich ein Trainingsgerät 1 für die Nackenmuskulatur realisieren, das eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes einer Person umfasst. Das Trainingsgerät weist mindestens einen Motor zur Bereitstellung eines Trainingswiderstandes für einen rotatorischen Freiheitsgrad bezüglich einer Achse auf, ermöglicht aber auch einen Trainingswiderstand für weitere rotatorische Freiheitsgrade, wobei auch ein Trainingswiderstand für translatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist. Zur Realisierung der Trainingswiderstände der weiteren rotatorischen Freiheitsgrade und der translatorischen Freiheitsgrade sind ergänzende Motoren vorgesehen.
1 und 2 zeigen ein Rahmengestell 2 eines Trainingsgerätes 1 mit kreuzförmig angebrachten Linearführungen 3. Die Linearführungen 3 kreuzen sich in einem Winkel von 90 Grad. Auf den Linienführungen befindet sich ein Schlitten 4, der auf beiden Linearführungen 3 durch Motoren verstellbar ist und so an jeden Punkt der durch die Linearführungen 3 horizontal aufgespannte Translationsebene, bestehend aus erster und zweiter Translationsachse, gelangt.
3 zeigt eine erste Drehmomentwelle 5, die auf dem Schlitten 4 positioniert ist. Die erste Drehmomentwelle 5 stellt dabei die dritte Translationsachse und die erste Rotationsachse dar. Durch die erste Drehmomentwelle 5 wird die Rotation um die erste Rotationsachse ermöglicht. Die erste Drehmomentwelle 5 ist über homokinetische Gelenke 9 an Motoren und/oder weitere teleskopierbaren Drehmomentwellen 8 gekoppelt. Die Drehmomentwelle kann auch direkt über einen Motor angetrieben werden. In diesem Fall kann die ganze Mechanik mit den Drehmomentwellen wegfallen. Ist - wie in dieser Ausführungsform - die erste Drehmomentwelle 5 an besagte teleskopierbare Drehmomentwellen 8 gekoppelt (3), so sind die teleskopierbaren Drehmomentwellen 8 an die Motoren gekoppelt.
Die 1 und 3 zeigen einen Viertelbogen 6, der an der ersten Drehmomentwelle 5 angeordnet ist. Der Viertelbogen 6 ist mittels eines Drehgelenks mit einem Halbbogen 7 verbunden, und in dieser Ausführungsform ist an dem Halbbogen 7 eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes angeordnet. Die Vorrichtung zur Aufnahme des Kopfes ist in den Figuren nicht gezeigt.
4 zeigt einen Roboterarm zur Bereitstellung der translatorischen Freiheitsgrade und der rotatorischen Freiheitsgrade. Dieser Roboterarm ist insbesondere als Knickroboterarm ausgestaltet, dessen Bewegungen bis zu drei translatorische Freiheitsgrade und bis zu drei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen kann.
Sowohl der Roboterarm als auch der zuvor beschriebene Aufbau weisen eine Steuerung zur Generierung und/oder Kontrolle der von den Motoren bereitgestellten Trainingswiderständen auf.
Da das vorgestellte Trainingsgerät 1 für die Nackenmuskulatur mit gesteuerten Motoren arbeitet, muss ein sorgfältiges Sicherheitskonzept vorliegen. Nachfolgend werden mögliche Sicherheitsvorkehrungen vorgestellt, die einzeln oder auch in Kombination genutzt werden können.
Das Trainingsgerät 1 kann mit mindestens einer mechanischen Sicherheitskupplung und/oder mindestens einem mechanischen Anschlag versehen sein. Außerdem ist mindestens eine Bremse in einem der Motoren und/oder an mindestens einer der Drehmomentwellen 5, 8 angebracht. Eine weitere Sicherheitsvorkehrung ist außerdem in Form eines Endlagenschalter angeordnet. Auch eine elektronische Sicherung in Form eines Strombegrenzers und/oder Spannungsbegrenzers ist in dieser Ausführungsform enthalten. Wenn die Steuerung die Kontrolle über die Motoren verliert kann das Trainingsgerät 1 durch die in diesem Abschnitt erwähnten Sicherheitsvorkehrungen gestoppt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Trainingsgerät
2: Rahmengestell
3: Linearführungen
4: Schlitten
5: erste Drehmomentwelle
6: Viertelbogen
7: Halbbogen
8: teleskopierbare Drehmomentwelle
9: homokinetisches Gelenk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 106422195 B [0003]
CN 115054878 A [0004]
US 5997440 A [0005]

Claims

Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur, mit einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes einer Person, und mit mindestens einem Motor zur Bereitstellung eines Trainingswiderstandes für einen rotatorischen Freiheitsgrad bezüglich einer Achse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trainingswiderstand für weitere rotatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist, dass ein Trainingswiderstand für translatorische Freiheitsgrade bereitgestellt ist, und dass zur Realisierung der Trainingswiderstände der weiteren rotatorischen Freiheitsgrade und/oder der translatorischen Freiheitsgrade ergänzende Motoren vorgesehen sind.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmengestell (2) mit kreuzförmig angebrachten Linearführungen (3) vorhanden ist, an denen die Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes verstellbar gelagert ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schlitten (4) auf den Linearführgen angeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schlitten (4) eine erste Drehmomentwelle (5) angeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehmomentwelle (5) über homokinetische Gelenke (9) an Motoren und/oder weiteren teleskopierbaren Drehmomentwellen (8) gekoppelt ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Drehmomentwelle (5) ein Viertelbogen (6) angeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Viertelbogen (6) mittels eines Drehgelenks ein Halbbogen (7) angeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Halbbogen (7) die Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes angeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Roboterarm zur Bereitstellung der Trainingswiderstände für die translatorischen Freiheitsgrade und die rotatorischen Freiheitsgrade vorhanden ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarm als Knickroboterarm, dessen Bewegungen bis zu drei translatorische Freiheitsgrade und bis zu drei rotatorische Freiheitsgrade aufweisen kann, ausgestaltet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung zur Generierung und/oder Kontrolle der von den Motoren bereitgestellten Trainingswiderstände vorhanden ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine mechanische Sicherheitskupplung und/oder mindestens ein mechanischer Anschlagabtriebsseitig dem Motor zugeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bremse in mindestens einem der Motoren und/oder in mindestens einer der Drehmomentwellen (5, 8) zugeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Endlagenschalter der Vorrichtung zur Aufnahme eines Kopfes und/oder den Motor und/oder dem Antrieb zugeordnet ist.
Trainingsgerät (1) für die Nackenmuskulatur nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Sicherung in Form eines Strombegrenzers und/oder Spannungsbegrenzers für die Leistungsregulierung des Motors vorhanden ist.