Die Erfindung betrifft ein Gewichtsrahmen für Fitneß- und Gesundheitsgeräte.
Fitneßgeräte dienen zum Training von Sportlern, Gesundheitsgeräte zur Rehabilitation von Patienten. Die verschiedenen Fitneß- und Gesundheitsgeräte werden je nach Bauart stehend, liegend oder sitzend bewegt. Vorzugsweise ist für jede Muskelgruppe ein besonderes Gerät vorgesehen. Die Bezeichnung der Geräte orientiert sich teilweise an den trainierten Muskeln, teilweise an bewegten Körperteilen, teilweise an der Art der Bewegung.
Bis auf Ausnahmen wird der Bewegung bei den bekannten Geräten mit Hilfe heb- und senkbarer Gewichte eine Widerstand entgegengesetzt. Die heb- und senkbaren Gewichte sind Führungseinrichtungen bzw. in einem Rahmen angeordnet. Die bevorzugte Form der Führungseinrichtung wird durch Führungsstangen gebildet, die in dem Rahmen gehalten werden und auf denen die Gewichte gleiten.
Die Gewichte werden über Zugmittel bewegt. Als Zugmittel dienen Seile, Ketten und Bänder. Die Zugmittel verbinden die Gewichte mit bewegten Maschinenteilen oder werden unmittelbar von Hand betätigt.
Die Übungen verlaufen dann gegen den Widerstand der Gewichte. Üblicherweise handelt es sich um Gewichtspakete, die nach Wahl mit dem Zugmittel gekoppelt werden können, so daß der Widerstand durch Veränderung der Anzahl der Gewichte einstellbar ist.
Im folgenden werden die Rahmenteile mit den heb- und senkbaren Gewichten als Gewichtsrahmen bezeichnet.
Die Gewichtsrahmenteile finden sich in diversen Fitneß- und Gesundheitsmaschinen als Maschinenbestandteil bzw. Maschinenrahmen. Zu den bekannten Maschinen gehören:
Nach einem bekannten Vorschlag besitzen die Gewichtsrahmen oben Anschlußflächen für eine Quertraverse und gegebenenfalls für eine Kopfplatte als oberes Verbindungselement Die Quertraverse dient der Abstandsbildung für die Kabelzugstation und die Kopfplatte als stabile Verbindung in der Verwendung für die Doppelstation. Dabei ergänzen sich die Kopfplatte und die oberen Anschlußflächen der Gewichtsrahmen in idealer Weise. Vorzugsweise ist die Quertraverse mit einem Anschlußflansch versehen, der die Oberseite der Gewichtsrahmen ganz oder teilweise überdeckt, so daß die gleiche Verbindung wie bei der Kopfplatte möglich wird.
Unten sind die Gewichtsrahmen wahlweise mit einem U-förmigen oder einem T-formigen oder T-förmigen Fuß versehen.
Außerdem ist bei Verwendung einer unteren Traverse auch unten eine Schraubverbindung bekannt.
Damit ergeben sich nicht nur Rationalisierungsvorteile in der Fertigung und Vorratshaltung sondern auch Transportvorteile. Das Transportvolumen kann durch Zusammenlegen der Maschinen drastisch reduziert werden. Außerdem sind die Geräte beim Transport wesentlich leichter zu handhaben.
Die Gewichtsrahmen sind Bestandteil der Geräte.
Andere Bestandteile sind zum Beispiel schwenkbare Hebel, Sitze, Rückenlehnen.
Die Hebel, Sitze und Rückenlehnen bedürfen einer Lagerung und Halterung. Die Halterung erfolgt durch den Maschinenrahmen oder Geräterahmen. Der Gewichtsrahmen kann durch Verbindung mit den die Halterung bildenden Teilen zum Maschinenrahmen werden. Zumindest ergänzt der Gewichtsrahmen den Maschinenrahmen.
Die bekannten Gewichtsrahmen bestehen in der Regel aus einem Hohlprofil.
Ganz überwiegend finden Profile mit rechteckförmigem Querschnitt Anwendung, die miteinander verschweißt werden. Selten finden Profile mit rundem Querschnitt oder ovalem Querschnitt Anwendung. Die rechteckförmigen Profile sind in der Herstellung komplizierter als ein Rundprofil, auch komplizierter als die Herstellung von Profilen mit ovalen Querschnitten, die vorzugsweise durch Stauchen von Rundprofilen entstehen.
Es ergeben sich aber in der Anwendung der rechteckförmigen Profile erhebliche Vorteile. Die Vorteile liegen in den Anschlüssen der Profile, insbesondere in den Stößen zwischen Streben und Stützen. Das vor allem dann, wenn Profile mit unterschiedlichen Größenabmessungen gestoßen werden müssen. Vor diesem Hintergrund finden derzeit fast ausschließlich Profile mit rechteckförmigem Querschnitt Anwendung. Maschinen mit Rechteckprofilen sind zum Beispiel aus der
Wie oben erläutert, haben sich die Profile bewährt.
Gleichwohl hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt die Profile zu verbessern.
Dabei wendet sich die Erfindung gemäß Anspruch 1 einem Profil mit dem Querschnitt einer Ellipse zu, das im Vergleich zu rechteckförmigen Profilquerschnitten einen extrem hohen Anwendungsaufwand zur Folge hat.
Die Bedeutung der Festigkeitswerte ist nicht ohne weiteres ersichtlich, weil die herkömmlichen Profile üblicherweise überdimensioniert sind.
Die Erfindung hat jedoch erkannt, daß es nicht allein auf die bloße Festigkeit gegen Bruch oder gegen bleibende Verformung ankommt. Die Erfindung hat erkannt, daß die Schwingung der Maschine Einfluß auf den Benutzer hat. Je schwingungsstabiler die Konstruktion ist, desto größer ist das Komfortgefühl des Benutzers. An sich wäre es naheliegend, nach Kenntnis des Zusammenhanges zwischen Komfortgefühl und Schwingungsfestigkeit durch zusätzliche Stützen oder Streben eine Versteifung des Maschinenrahmens bzw. Geräterahmens zu bewirken. Es ist auch bekannt, einen anderen Weg zu gehen. Aus der
Die Erfindung hält gleichwohl an den Profilen mit dem Querschnitt einer Ellipse fest.
Nach der Erfindung wird der Aufwand dadurch ganz erheblich reduziert, daß anstelle der gebogenen Profile für den Gewichtsrahmen nur gerade Profile als seitliche Stützen Anwendung finden und daß die seitlichen Stützen durch eine Kopfplatte/Traverse miteinander verbunden sind. Dabei soll eine Schweißverbindung Anwendung finden.
Zugleich löst sich die Erfindung von den bekannten Steckverbindungen und kehrt die Erfindung zurück zu den Verbindungstechniken bzw. Anschlußtechniken, welche von den Rechteckprofilen bekannt sind. Gegenüber der Bogenkonstruktion ergeben sich deutliche bauliche Vorteile und erhebliche Einsparungen. Überraschenderweise ist der Mehraufwand der erfindungsgemäßen Bauweise gegenüber der Anwendung von Rechteckprofilen viel erträglicher als erwartet.
Die Erfindung wird nicht dadurch geschmälert, daß aus der
Wie bereits oben ausgeführt, ist es für einen Durchschnittsfachmann wegen der zu erwartenden Anwendungsschwierigkeiten nicht nahe liegend, die Rechteckprofile durch Ellipsenprofile zu ersetzen.
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Nach der Erfindung werden für Stützen und Streben des Maschinenrahmens Profile mit dem Querschnitt einer Ellipse und vorzugsweise mit folgenden Abmessungen verwendet 150mm (größtes Außenmaß) zu 75mm (kleinstes Außenmaß) oder 120mm zu 60mm oder 100mm zu 50mm oder 80mm zu 40mm oder 60mm zu 30mm. Dabei ist zu unterscheiden zwischen den Maßtoleranzen und anderen Nennmaßen. Die Maßtoleranzen sind höchstens gleich der möglichen Dicke einer Schweißnaht beim Verschweißen von Profilen, vorzugsweise ist die Maßtoleranz höchstens 4mm, noch weiter bevorzugt höchstens 3mm.
Die Nennmaße weichen in anderen Abmessungen höchstens um 10%, vorzugsweise höchstens um 5%, von den oben angegebenen Nennmaßen/Außenmaßen ab.
Die Wandungsdicke der erfindungsgemäßen Rohre ist vorzugsweise höchstens 6mm, noch weiter bevorzugt 5mm und höchst bevorzugt 4mm.
Die Rohrstöße kommen in unterschiedlichen Formen vor. Dabei unterscheidet die Erfindung zwischen den Stößen von Rohrprofilen gleicher Abmessungen und den Stößen von Rohrprofilen ungleicher Abmessungen.
Bei den Stößen von Rohrprofilen ungleicher Abmessungen wird zwischen drei Grundmustern und Abwandlungen von diesen Grundmustern unterschieden. Die Grundmuster gehen jeweils von einem durchgehenden größeren Profil und einem an das durchgehende größere Profil anschließenden kleineren Profil aus.
Durchgehend ist ein Profil nicht nur dann, wenn es um ein wesentliches Maß gegenüber dem aufstehenden Profil übersteht. Durchgehend im Sinne der Erfindung ist ein Profil bereits dann, wenn es die ganze Stirnfläche des aufstehenden Profiles überdeckt.
Die Lage der kleineren Profile am größeren Profil wird bestimmt durch die Längsachse der Profile, durch die Lage der Schmalseite und durch die Lage der Breitseite. Als Breitseite wird im folgenden die Seitenansicht des Profiles bezeichnet, in der das Profil das größte Außenmaß zeigt. Als Schmalseite wird im folgenden die Seitenansicht des Profiles bezeichnet, in der das Profil das kleinste Außenmaß zeigt.
Bei allen Grundmustern steht das kleinere Profil senkrecht auf dem Außenmantel des größeren Profils.
Bei den Grundmustern A und B steht das kleinere Profil mittig auf der Breitseite des größeren Profils. Beim Grundmuster A verläuft die Breitseite des kleineren Profils in der Projektion auf die Breitseite des größeren Profils genau 90 Grad quer zur Längsachse des größeren Profils. Beim Grundmuster B verläuft die Breitseite des kleineren Profils in der Projektion auf die Breitseite des größeren Profils genau parallel bzw. fluchtend zur Längsachse des größeren Profils.
Bei dem Grundmuster C steht das kleinere Profil mittig auf der Schmalseite des größeren Profils und steht die Schmalseite des kleineren Profils in der Projektion auf der Schmalseite des größeren Profils genau parallel bzw. fluchtend zur Längsachse des größeren Profils auf. Vorzugsweise ist das Außenmaß des kleineren Profils dabei kleiner als die Schmalseite des größeren Profils.
In den Abwandlungen der Grundmuster kann die Winkelstellung des kleineren Profiles zum größeren Profil variieren. Das gilt sowohl für den Umfangswinkel des größeren Profils als auch für den Winkel zur Ebene, in der die Breitseite bzw. die Schmalseite des größeren Profiles liegt.
Die erfindungsgemäßen Stöße können dadurch hergestellt werden, daß in das größere Profil eine Bohrung mit der Kontur des kleineren Profils eingebracht wird. Die Kontur läßt sich mit einem EDV-gesteuerten Fräser ohne weiteres herstellen.
Alternativ kann die Stirnfläche/Berührungsfläche des kleineren Profiles der jeweiligen Wölbung der Berührungsfläche des größeren Profiles angepaßt werden. Die Anpassung kann wie oben mit Hilfe eines EDV-gesteuerten Fräsers erfolgen. Durch die Anpassung kann das kleinere Profil ohne Verletzung der Mantelfläche des größeren Profiles dort zur Anlage gebracht werden, ohne daß sich ein Spalt bildet, dessen Öffnungsweite größer als das für die Schweißung zulässige Maß ist. Das Öffnungsweite ist bei normaler Schweißnaht höchstens gleich 75% der normalen Schweißnahtbreite, vorzugsweise höchstens 50% und noch weiter bevorzugt höchstens gleich 25% der normalen Schweißnahtbreite. Die normale Schweißnahtbreite ist die übliche Schweißnahtbreite bei schließend aneinander liegenden Flächen von größerem und kleinerem Profil. Vorzugsweise handelt es sich bei der üblichen Schweißnahtbreite um eine genormte Schweißnahtbreite, noch weiter bevorzugt um DIN-Schweißnahtbreiten.
In besonderen Fällen ist die Öffnungsweite des Spaltes zwischen dem größeren und kleineren Profile auch bei gerader Stirnfläche des kleineren Profiles gering genug, um mit üblicher Schweißnaht eine gewünschte Schweißverbindung zu erzeugen. Das ist der Fall bei größeren Abmessungsunterschieden zwischen den Rohren und insbesondere dann, wenn das kleinere Profil auf der Breitseite des größeren Profils aufsteht.
Wahlweise lassen sich auch größere Öffnungsspalten beim Schweißen schließen, wenn die Materialränder mit einer Auftragsschweißung einander angenähert werden, bis sie mit einer letzten Schweißnaht geschlossen werden können. Die Auftragsschweißung kann kontinuierlich umlaufend an den Materialrändern oder hin- und hergehend an einzelnen Randstellen erfolgen. Dabei ist ein Schweißbetrieb in kleineren und/oder größeren Schritten möglich, in denen durch hin- und hergehendes Schweißen eine Verbindung zwischen den Materialrändern erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise schließt ein, daß bei größeren Abmessungsunterschieden zwischen den Außenmaßen der Profile auch gerade Stirnschnitte für die Anschlußflächen der kleineren Profile Anwendung finden. Dabei sind die sich ergebenden Spalte mit einfachen Schweißnähten überbrückbar.
Größere Abmessungsunterschiede liegen dann vor, wenn die sich ergebenden Spalte zwischen dem kleineren Profil und dem größeren Profil in dem oben beschriebenen Rahmen liegen.
Spalte können sich bei geradem Stirnschnitt an den Profilen auch dadurch ergeben, daß die Profile bei der Verbindung zu einem Rahmen mit geneigten Stützen als Traversen unter einem Winkel auf den Stützen aufstehen, der von 90 Grad abweicht.
Neben den Verbindungen ungleicher Profile kommen auch Verbindungen gleicher Profile in Betracht. Für die Verbindung gleicher Profile kommen die oben beschriebenen Grundmuster A bis C in Betracht. Jedoch ist nach der Erfindung in allen Abwandlungen vorgesehen, daß das auf dem durchgehenden Profil aufstehende Profil seitlich nicht über den Rand des durchgehenden Profiles übersteht. Dabei kann das durchgehende Profil verschiedene Drehstellungen/Winkelstellungen gegenüber dem aufstehenden Profil einnehmen. Desgleichen kann das aufstehende Profil gegenüber dem durchgehenden Profil verschiedene Drehstellungen/Winkelstellungen gegenüber dem durchgehenden Profil einnehmen. Soweit die Bedingung des nicht überstehenden Randes eingehalten wird, ergibt sich die gleiche Situation wie oben zu den unterschiedlichen Profilen beschrieben.
Bei der Verbindung gleicher Profile kommen auch Stöße zwischen Rohrenden vor.
Dabei haben die durch die Schmalseiten verlaufenden Mittelachsen oder die durch die Breitseiten verlaufenden Mittelachsen beider Profile parallel zueinander.
An den Stößen sind Gehrungsschnitte vorgesehen. In einer Situation besteht Wahlfreiheit zwischen dem Gehrungsschnitt und der Handhabung als durchgehendes Profil mit einem aufstehenden Profil. Diese Situation ist gegeben, wenn das eine Profil die gesamte Stirnfläche des aufstehenden Profils überdeckt und nicht darüber hinausgeht.
Vorzugsweise bestehen nicht nur die Gewichtsrahmen aus dem neuen Profil, sondern auch andere Maschinenteile. Das sind insbesondere
Sowohl der Anschluß der Stützen und Streben und Füße bedingt Verbindungen gleicher und unterschiedlicher Profile, wie sie oben beschrieben sind.
Die Verbindung von Profilen kommt auch beim Abwinkeln von Stützen oder Streben oder Hebeln oder Füßen vor. Das gilt zum Beispiel für
Das Abwinkeln erfolgt dann durch Trennung an der vorgesehenen Abwinkelstelle und erneutes Verbinden nach Vorbereitung der Profilenden. Die Profilenden werden dabei auf Gehrung geschnitten, so daß sich anschließend eine Schweißverbindung herstellen läßt.
Anstelle der Abwinkelung durch Trennung und erneutes Verbinden kann auch eine Abwinkelung durch Biegung erfolgen.
Die Biegung erfolgt vorzugsweise mit Backen, zwischen denen das Profil eingespannt wird und die danach gegeneinander verschwenkt werden. Bei der Biegung wird das Profil vorzugsweise nur so gebogen, daß die mit der Biegung entstehende Verformung an der Biegestelle zu Festigkeitswerten führt, die höchstens 25% geringer als die Festigkeit einer oben beschriebenen Schweißverbindung ist, und vorzugsweise gleich oder besser als die Festigkeit einer oben beschriebenen Schweißverbindung ist.
Die Qualität der Verformung wird wesentlich durch den Biegeradius und dadurch bestimmt, inwieweit die Biegeachse parallel zur Flachseite des Profiles (flach wird gebogen) oder parallel zur Schmalseite des Profiles (hochkant wird gebogen) verläuft und wie weit die Biegung verläuft und wie dick die Profilwandung ist.
Wenn ein Profil mit einer Wandungsdicke von 3 bis 5 mm flach bis zu 90 Grad gebogen wird, ist der mittlere Biegeradius mindestens gleich dem größten Profilaußenmaß, vorzugsweise mindestens gleich dem 1,25fachen des größten Profilaußenmaßes und noch weiter bevorzugt mindestens gleich dem 1,5fachen des größen Profilaußenmaßes. Bei einem Profil mit einem größten Außenmaß von 120 mm ergibt sich dadurch bei einer Biegung eines 90 Grad-Winkels mindestens ein mittlerer Biegeradius von 120mm, vorzugsweise ein mittlerer Biegeradius von mndestens 150mm und noch weiter bevorzugt ein mittlerer Biegeradius von mindestens 180mm. Dabei ist der sich an der Mittellinie des Profiles ergebende Biegeradius der mittlere Biegeradius.
Wenn ein Profil mit einer Wandungsdicke von 3 bis 5 mm hochkant bis zu 90 Grad gebogen wird, ist der mittlere Biegeradius mindestens gleich dem 3fachen des größten Profilaußenmaßes, vorzugsweise mindestens gleich dem 3,5fachen des größten Profilaußenmaßes und noch weiter bevorzugt mindestens gleich dem 4fachen des größen Profilaußenmaßes. Bei einem Profil mit einem größten Außenmaß von 120 ergibt sich dadurch bei einer Biegung eines 90 Grad-Winkels ein mittlerer Biegeradius von mindestens 360mm, vorzugsweise ein mittlerer Biegeradius von mindestens 420 mm und noch weiter bevorzugt von mindestens 480 mm. Dabei ist der sich an der Mittellinie des Profiles ergebende Biegeradius der mittlere Biegeradius.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Gewichtsrahmen in seiner Anwendung dargestellt.
Nach
Die Traverse 3 wird gleichfalls durch ein Profil mit dem Querschnitt einer Ellipse, vorzugsweise durch ein gleiches Profil wie bei den Stützen gebildet. Vorzugsweise sind die Stützenprofile und die Traversenprofile so angeordnet, daß die Profillängsseiten der Stützen miteinander fluchten. Die Längsseiten bilden zugleich die Flachseiten/Breitseiten an dem Profil. In der vorgesehenen Anordnung liegen sich zwei Flachseiten der Stützen 1 und 2 gegenüber. Die untere Traverse ist so angeordnet, daß eine Schmalseite des Ellipsen-Querschnittes oben liegt. Die Längsseite steht dabei aufrecht.
Der Stoß zwischen der Traverse 3 und der Stütze 2 ist in den
Im Ausführungsbeispiel ist H1 gleich H2 und B1 gleich B2.
In anderen Ausführungsbeispielen ist H1 kleiner als H2 und B1 kleiner als B2. Letzteres ist in
Im Ausführungsbeispiel hat die Kopfplatte eine Dicke von 10mm.
Außerdem ist die Kopfplatte 4 an den seitlichen Enden, an denen die Kopfplatte 4 mit den Stützen 1 und 2 verbunden ist, gerundet. Dabei entspricht die Rundung am äußeren Rand der Kopfplatte 4 der dortigen Rundung an den Stützen 1 und 2.
Im Ausführungsbeispiel hat die Kopfplatte 4 im übrigen eine elliptische Form.
In anderen Ausführungsbeispielen hat die Kopfplatte noch einen Aufsatz und/oder eine andere Form. Der Aufsatz ist der Kontur der Kopfplatte angepaßt und bewirkt eine mittige Verdickung der Kopfplatte. Die Verdickung hat ein Maß bis 60mm vorzugsweise bis 50mm, bezogen auf eine Kopfplattenlänge von mindestens 500mm, vorzugsweise mindestens 600mm.
Eine andere Form der Kopfplatte ergibt sich insbesondere dann, wenn mehrere Rollen an der Kopfplatte zur Führung der Zugmittel bis zu den Gewichten vorgesehen sind. Dazu ist insbesondere eine Verbreitung der Platte gegenüber der Ellipsenform vorgesehen.
Ein Aufsatz 25 für eine verbreiterte Kopfplatte ist in den
Die
In dem Gewichtsrahmen nach
Die Gewichte 5 werden in dem umschlossenen Rahmen auf Stangen 6 gefügt. Die Zugmittel sind Seile, Ketten, Bänder, die über Rollen 8 und 9 zu den Gewichten geführt werden. Die Rollen 8 und 9 sind an der Kopfplatte und der Traverse angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel sind die Gewichtsrahmen dazu bestimmt, mit einem Schwenkhebel ausgerüstet zu werden. Dazu ist innenliegend ein Lager 7 aus einer Hülse bzw. einem Rohr vorgesehen. Das Rohr ist etwa bis zur Hälfte in die Stütze 1 eingelassen.
Die Teile 1, 2, 3, 4 und 7 sind miteinander verschweißt.
Der Schwenkhebel wird im Ausführungsbeispiel vom Übenden mit den Unterschenkel bewegt. Dabei sitzt der Übende auf einem festen Sitz. Solche Übungen kommen beim Beinbeugen oder Beinstrecken vor.
Die
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