杠铃和哑铃的安全保护器械 本发明总的来说涉及锻炼器械领域。尤其是，本发明涉及能安全地对利用杠铃或哑铃组件进行锻炼的举重运动员进行自保护(self-spot)的器械。
很多项目的运动员，包括举重运动员，都通过包含在他们的训练方法内的重量训练来提高他们的力量和耐力。通常认为，当运动员或举重者在重量训练计划中利用自由重物能产生很好的效果，该自由重物能使举重者全范围运动和控制。对于举重者，增加全身肌肉力量的一个通常且有效地训练计划是以预定数量为一组重复举起预定重量。为了使身体肌肉力量最大，举重者试图在每组的最后一次或两次重复举重时发挥出他或她的全部力量。对于举重者，另一通常且有效的训练计划是重复举起预定重量直到该举重者的肌肉几乎完全耗尽力量。不过，为了使举重者安全用自由重物完成各个训练计划，理想且通常必须是该举重者与一个或多个监护人(spotter)的协助，该监护人在该举重者完成训练计划的过程中观察该举重者。当该举重者不再有足够的力量或能力将该重物放回至存放位置时，该监护人帮助将该重物举起和拿开，该存放位置通常在重物支架或重物架的臂支架上。在没有监护人的情况下进行该训练计划对于举重者是极其危险的。肌肉力量耗尽可能使举重者失去对重物的控制，导致该重物不可控制地落下并伤害举重者。通常，举重者在开始重复这种类型的举重计划之前没有监护人。因此，举重者面临在没有监护人的情况下忽视合适的安全步骤来完成该举重训练或者无法完成该举重计划的两难困境。该困境在举重者利用哑铃或安装在杠铃上的可拆卸重物时都会出现。
举重行业开发了各种利用马达帮助举重者提升加重杠铃且不需要监护人的器械。通常，这些器械有两个可在间隔开的相应滑轮上运动的活动绳索，该滑轮位于框架的固定位置。该绳索的远端与杠铃相连，该绳索的近端可操作地与一个马达相连。通过由马达分别使该绳索收回和伸长，使得杠铃升高和降低。不过，该马达必须启动才能收回或伸长绳索，且该绳索同时伸长或收回，不是独立的。这样的装置实例如美国专利4949959和5048826所述。
为了使绳索独立运动，举重行业开发了对每个绳索分别使用马达的器械。例如，各绳索由一鼓筒收回和伸长，该鼓筒可操作地安装在马达上，这如美国专利4998721所述。尽管各马达可以相互独立启动，但是马达处在不变的低档启动状态下，以便保持绳索的张紧力，这需要使用传感器。还有，因为绳索分别悬挂在位于框架的固定位置处的鼓筒上，绳索之间的距离不能改变以适应不同尺寸的杠铃或允许用哑铃作为有沿基本垂直轨道运动的绳索的“自由重物”。
在努力减轻锻炼过程中对保持马达启动的需要的过程中，举重行业支持使用马达-离合器组件。例如，如美国专利5314394所述，两组链条分别布置在上下链轮上。该下部链轮安装在通过离合器可操作地连接到马达上的旋转轴上。安放杠铃的臂支架组件可滑动地安装在垂直轴上并与该链条相连。当举重者进行锻炼时，马达并不接通，从而在臂支架组件沿垂直轴运动时允许轴自由旋转。当举重者希望该器械提升杠铃时，举重者使离合器与轴啮合，这使得马达能可控制地使该轴旋转，并提升该杠铃。不过，臂支架组件并不能使“自由重物”全范围运动。此外，链条不能彼此独立地绕相应链轮运动。
因此，需要一种自由重物装置，该装置能自动保护举重者，同时有马达或绞车未启动的优点。而且，还需要一种自由重物装置，该装置能自动保护举重者，且该装置提供了一对能自由往复运动的绳索，该绳索可由运动变为固定，从而支承该重物组件的重量。此外，还需要这样一种离合器装置，该离合器装置使得与马达可操作地连接的绳索能独立地往复运动。还有，需要这样一种装置，该装置能改变用于不同尺寸的杠铃或用于哑铃的绳索之间的距离。还有，需要这样一种装置，该装置能由举重者将哑铃固定，以便进行自由重物锻炼。因此，本发明主要是提供这样的装置。
本发明通过提供一种杠铃和哑铃的安全保护器械来克服现有技术的缺点，该器械的设计和结构简单，制造便宜，并易于使用。该器械的优选实施例包括：一个框架；两个由该框架支承的吊杆；两个分别可运动地从该吊杆伸出的绳索；两个分别与该绳索可操作地连接的往复运动驱动器，以便使该绳索往复运动；一个旋转棘爪离合器，该离合器可操作地使该绳索往复运动；以及马达组件，该马达组件能使该绳索收回和伸长。该绳索可与杠铃或哑铃相连，使该杠铃或哑铃以自由重物的形式往复运动。该吊杆枢转安装在框架上，这样，绳索之间的距离是可变的。
往复运动驱动器包括一环形链条，该链条环绕可旋转的棘轮和可旋转的驱动轴可运动和可操作地延伸，该驱动轴可操作地与马达组件相连，该马达组件可锁定，以防止驱动轴旋转。配重安装在链条上，以便保持绳索的张力和辅助收回绳索。绳索分别装在配重上，以便在该绳索往复运动时或在吊杆枢轴转动时防止该绳索打捆。由于各链条通过旋转棘爪离合器可操作地与驱动轴相连，各往复运动驱动器能够独立往复运动。
旋转棘爪离合器包括：一棘爪基座；至少一个棘爪，该棘爪针对于各往复运动驱动器枢转安装在棘爪基座上；一螺线管，该螺线管针对于各棘爪安装在棘爪基座上，以便驱动该棘爪；以及一棘齿-链轮，该棘齿-链轮可与该棘爪啮合。该棘爪基座固定安装在驱动轴上并与该驱动轴一起旋转。该棘齿-链轮有一棘轮部分和一链轮部分。该棘齿-链轮以棘轮部分靠近棘爪基座的方式可旋转地安装在驱动轴上。该棘轮部分沿其周向有多个基本均匀间隔的凹口，这些凹口能可脱开地与棘爪啮合，以便防止该棘齿-链轮旋转和链条运动，这样，各绳索不会从吊杆上伸长。
哑铃可通过可拆卸地装在绳索上的哑铃夹悬挂在相应绳索上。各哑铃夹有两个彼此间隔安装的板，该板的形状基本相同。该板有一缺口，以便安装哑铃的手柄。一细长槽与该缺口相交，一个锁定杆可滑动地固定在该细长槽内。各槽内布置有弹簧，以便朝着缺口偏压该锁定杆，从而使该锁定杆可去除地与该手柄啮合，由此将该手柄固定在缺口内。应当知道，本文的措词和术语是为了说明，而不能作为限定。因此，本领域技术人员应当知道，本发明的构思可以很容易地作为设计其它结构、方法和系统的基础，以便实现本发明的多个目的。因此，重要的是，应当认为权利要求包括了这些等效结构，因为它们没有脱离本发明的精神和范围。
通过下面结合附图的说明，能够更好地理解本发明的其它目的、优点和性能，该附图表示了本发明的优选实施例。
通过下面对本发明的详细说明，可以更好地理解本发明的上述目的以及不同于上述目的的其它目的。该说明是参考附图进行的，附图中：
图1是根据本发明制成的杠铃和哑铃安全保护器械的正透视图；
图2是该安全保护器械的部分后视图，示出了往复运动的驱动器；
图3是该安装卸载装置的局部俯视图，示出了可活动地悬挂于吊杆上的绳索；
图4是沿图3中的线4-4的该吊杆的局部侧视图；
图5是通过组合环(combination collar)由一个绳索悬挂的杠铃的局部正视图；
图6是该组合环的俯视图；
图7是由一个绳索悬挂的杠铃的局部正视图，表示一开关环(switchcollar)；
图8是该开关环的俯视图；
图9是安装在该往复运动驱动器上的配重的局部侧视图。
图10是该配重的透视图；
图11是旋转棘爪离合器的透视图；
图12是棘爪基座和驱动轴的分解图；
图13是棘齿-链轮的透视图；
图14是棘齿-链轮和其中的轴衬的正视图；
图15是沿图14中的线15-15的棘齿-链轮和轴衬的局部侧视图；
图16是旋转棘爪离合器的侧视图，其中棘爪与离合器的棘齿轮部分啮合；
图17是旋转棘爪离合器的侧视图，其中棘爪被驱动；
图18是该安全保护器械的局部侧视图，表示该旋转棘爪离合器的另一实施例；
图19是可拆卸地与哑铃配合的哑铃夹的正视图；以及
图20是该哑铃夹的侧视图。
附图中的参考标号表示如下：
22＝杠铃组件
24＝杠铃
26＝哑铃
28＝哑铃手柄
30＝杠铃和哑铃安全保护器械
32＝框架
34＝垂直支承件
36＝吊杆支架
38＝垂直支承件的表面
40＝孔
42＝支承销
44＝吊杆挡块
46＝框架的塔架部分
48＝侧壁
50＝顶壁
52＝插孔
53＝稳定器臂
54＝吊杆
56＝吊杆杆
58＝吊杆的近端
60＝吊杆的远端
62＝滑轮
64＝吊杆轴
66＝枢轴销
68＝枢轴销的轴肩
70＝垫片
72＝绳索
74＝绳索的环
76＝绳索固定件(cable stay)
78＝组合环
80＝孔
82＝凹形插座
84＝环钩
86＝J形钩
88＝手动开关
90＝悬挂环
92＝导电环
94＝环挡块
96＝往复运动驱动器
98＝链条
100＝链轮
102＝链轮轴
104＝配重
106＝配重的开口
108＝配重的狭槽
110＝配重和链条的孔
112＝固定销
114＝驱动轴
115＝轴开口
116＝旋转棘爪离合器
118＝棘爪基座
119＝键槽
120＝棘爪
121＝棘爪头
122＝螺线管
123＝螺线管臂
124＝棘齿-链轮
126＝键
128＝螺线管托架
130＝基座开口
132＝电线
133＝棘齿-链轮的空心部
134＝棘齿-链轮的棘轮部分
135＝棘轮部分的凹口
136＝棘齿-链轮的链轮部分
138＝轴衬
140＝驱动轴的芯部
142＝马达组件
144＝马达
146＝马达制动器
148＝减速齿轮
150＝配重挡块
152＝配重开关
154＝接头附件
156＝超越控制开关
158＝凸形电连接器
160＝哑铃夹
162＝板
164＝杆
166＝缺口
168＝槽
170＝锁定杆
172＝帽体
174＝把手
176＝弹簧
178＝夹持孔
180＝伸长开关
182＝收回开关
为了更好地理解本发明的特征和所希望的目的，参考下面结合附图的详细说明。参考附图，在全部附图中，相同的参考标号表示相同的部件，首先参考图1，附图1表示根据本发明制成的杠铃和哑铃安全保护器械30。该器械用于在该举重运动员不能举起或控制重物组件的情况下，根据举重运动员的命令，通过支承重物组件的重量而帮助使用该重物组件的举重运动员，该重物组件例如杠铃组件22或一对哑铃26。杠铃组件22是普通结构，包括杠铃24和多个可拆卸地安装于该杠铃上的重物。杠铃24还将在下面介绍。同样，哑铃26也是普通结构，包括一个手柄28和一对间隔开的重物，该对重物可拆卸地安装在该手柄上或固定安装在该手柄上。
继续参考图1，另外还参考图2，该器械30的优选实施例包括：框架32、两个吊杆54、两个绳索72、两个往复运动驱动器96、一个旋转棘爪离合器116和一个马达组件142。该绳索72可与杠铃24或哑铃26相连，并可由相应的吊杆54收回和伸长，以便使重物组件以自由重物的方式垂直往复运动。通常情况下，绳索72从重物组件向上延伸向相应的吊杆54。
框架32有两个前部的垂直支承件34，该支承件高高支承吊杆支架36。沿该垂直支承件34的前表面38有多个孔40，这些孔可拆卸地安装支承销42。该支承销42用于在杠铃24不使用时安放该杠铃24。该销42高于地面或支承表面的高度是可变的，并能由举重运动员通过将销42插入所希望的孔40中而预先确定。
多个吊杆挡块44沿吊杆支架36的最上面部分布置于预定位置，以便防止该吊杆54产生不希望的枢轴转动。该吊杆挡块44允许举重运动员调节和保持两绳索72之间的合适距离，以便安装不同尺寸的哑铃24或很舒服地进行利用哑铃26的锻炼。布置于吊杆支架36后面的是框架32的塔架部分46。该塔架部分46有多个垂直支承件34和安装在该垂直支承件34上的侧壁48。隔音件(未示出)安装在侧壁48上塔架部分46内，以便在该器械30的工作过程中减小噪音。顶壁50安装在塔架部分46的垂直支承件34上并由该垂直支承件34支承。穿过该顶壁50延伸的是两个柱形插孔52。稳定器臂53在该前部垂直支承件34的最上和最下部分与塔架部分46的最上和最下部分之间延伸，以便向该框架32提供刚性。相对于该重物组件，稳定器臂53是无负载支承。
另外参考图3和4，吊杆54包括两个间隔开的细长杆56，并有近端58和远端60。两个间隔开的滑轮62分别在靠近杆56的近端58和远端60处可旋转地安装在杆56之间的吊杆轴64上。空心枢轴销66安装在杆56的近端58处，枢轴销66可枢轴旋转地配合插入塔架部分46的插孔52内。该枢轴销66有轴肩68，尼龙垫片70布置于该枢轴销66上并在该轴肩68和插孔52之间，以便当吊杆54枢轴旋转时减小它们之间的摩擦。
如图1、3和4所示，各绳索72通常从重物组件向上延伸向吊杆54的远端60。该绳索72与两个滑轮62活动配合，并向下穿过枢轴销66和插孔52伸入塔架部分46内。在该塔架部分46内，绳索72可操作的与往复运动驱动器96中的一个连接，以便使该绳索72往复运动。与往复运动驱动器96的连接将在下面进一步介绍。
再参考图5至8和图19，杠铃24可释放地固定在绳索72上。绳环74形成于绳索72的末端，并与绳索固定件(stay)76固定，如图19所示。在图5和6所示的实施例中，两个组合环78安装在杠铃24上靠近各端处。该组合环78有螺纹孔80和凹形电气插座82。相配合的螺纹环钩84穿过孔80拧入并与该杠铃固定配合，从而防止该组合环78旋转和防止断开与凹形插座82的电连接。该杠铃24通过布置于绳环74上并穿过插入环钩84的可释放J形钩86可拆卸地安装在绳索72上。左、右手动开关88安装在杠铃24上并在组合环78之间，并且分别与凹形插座82导电连接。在图7和8所示实施例中，两个悬挂环90安装在杠铃24上并靠近该杠铃各端。与该组合环类似，该悬挂环90有螺纹孔80，以便安装螺纹环钩84，该螺纹环钩如上所述可拆卸地安装在绳索72上。可旋转安装在杠铃24上并靠近各悬挂环90且彼此相对的是导电环92。各导电环92有布置于其中的凹形插座82，该凹形插座82与相应的手动开关88导电连接。环挡块94以可配合的结构从悬挂环90和导电环92向外伸出，如图7所示，以便将该导电环的转动限定在预定的范围内。
再参考图2和另外参考图9和10，往复运动驱动器96包括一环形链条98，该环形链条可运动和可操作地环绕可旋转链轮100和可旋转驱动轴114延伸。对于各绳索72都有至少一个往复运动驱动器96。链轮轴102在塔架部分46的上部并在两侧壁48之间延伸，链轮100可旋转地安装在链轮轴102上。
为了保持绳索72上的张力和帮助收回绳索72，配重104安装在链条98上。该配重104有一开口106，绳索72穿过该开口106延伸。该绳索72通过形成另一绳环74和将该绳环74与另一绳索固定件72固定而与该配重104相连，从而防止该绳索72穿过开口106缩回。绳索72从吊杆54近端处的滑轮62基本垂直地下降，并穿过枢轴销66的中心和插孔52达到配重104处。这样，当绳索72往复运动或吊杆枢轴转动时，该绳索72不会打捆。配重104的各端都有狭槽108，以便安装链条98的一端。链条98的该端插入该狭槽108内，这样，穿过该配重104伸入狭槽108内的孔110与该链条98对齐。固定销112插入孔110中，以便将该配重104固定在链条98上。
如上所述，链条98可操作和可运动地绕驱动轴114布置。往复驱动器96的各链条98连接到驱动轴114上的方式确定了各绳索72能否彼此独立运动，从而使该重物组件以自由重物方式进行往复垂直运动。通过将相应链条98经独立用于该相应链条98的离合器可操作地连接到驱动轴114，可以提供各往复驱动器96的独立往复运动。在本发明中，旋转棘爪离合器116用于可操作地使链条98与驱动轴114相连，并保持往复运动驱动器96的独立运动。
继续参考图2和另外参考图11至17，旋转棘爪离合器116包括：棘爪基座118；至少一个棘爪120，该棘爪120有枢转安装在该棘爪基座110上的棘爪头121；一螺线管122，该螺线管122安装在棘爪基座118上，并可操作地与棘爪120连接，以便驱动该棘爪120；以及一棘齿-链轮124，该棘齿-链轮124可与棘爪120啮合。该螺线管122有可伸出和可收回的螺线管臂123，该螺线管臂123枢转安装在棘爪120上，以便根据螺线管122的驱动影响棘爪120的枢转运动。尽管不是必须，在本发明中，每个棘齿-链轮124采用两组棘爪120和螺线管122。尽管每个棘齿-链轮124只需要一组棘爪120和螺线管122，但是第二组提供了在一组棘爪120和螺线管122发生故障时的安全裕度。
棘爪基座118固定安装到驱动轴114上并与该驱动轴114一起旋转。如图12所示，该棘爪基座118和驱动轴114有相匹配的键槽119a和119b，配合键126插入键槽119a和119b中，并将该棘爪基座118锁定在驱动轴114上。螺线管托架128安装在棘爪基座118上，以便安装和保持螺线管122。基座开口130穿过棘爪基座118延伸，以便提供用于电线132的导管，该电线132可操作地与螺线管122相连。如图12所示，驱动轴114有一轴开口115，该轴开口115定位成这样，即基座开口130与该轴开口115对齐。电线132穿过该基座开口130和轴开口115伸入驱动轴114的空心部140内。该导电连接将在下面进一步介绍。
如图11和13至15所示，棘齿-链轮124有柱形空心部分133、棘轮部分134和链轮部分136。如图11所示，该棘齿-链轮124以该棘轮部分靠近该棘爪基座118的方式可旋转地安装在驱动轴114上。为了减小转动摩擦，轴衬130，例如黄铜轴衬布置于棘齿-链轮124的空心部分133内，以便可旋转地与该驱动轴114配合。该棘轮部分134沿其周围有多个基本均匀间隔开的凹口135。如图14所示，该凹口135优选是基本成J形。
另外参考图2、16和17，棘齿-链轮124优选定位成棘轮部分134靠近棘爪基座118。如图16和17所示，链条98与链轮部分136啮合，这样，相应的、可操作地连接的绳索72的向上垂直运动使驱动轴114上的棘齿-链轮124顺时针方向转动。在本发明中，如图16所示，螺线管臂123优选是通常偏压至伸出位置，从而使棘爪头121与一个凹口135啮合，这防止该棘齿-链轮124相对于棘爪基座118逆时针转动。启动螺线管122导致螺线管臂123可收回，棘爪120可与该棘轮部分134脱开，如图17所示。不过，由于凹口135成J形，棘爪头121不能与该凹口135脱开以使驱动轴114上的棘齿-链轮124能自由旋转，直到该棘齿-链轮124开始相对于棘爪基座118顺时针转动。因此，该相应的、可操作连接的绳索72必须首先收回以便使棘爪头121能与棘轮部分134上的相应凹口135脱开和螺线管臂123能收回，并使该棘爪头121从棘齿-链轮124向外枢轴转动。
再参考图2，马达组件142外部安装在塔架部分46的框架32上。该马达组件142包括一双向驱动马达144、一马达制动器146和一减速齿轮148，这些部件全部是传统部件。马达制动器146可操作地与马达144连接，以便可选择地防止马达轴(未示出)和电枢(未示出)旋转。马达轴可操作地与减速齿轮148相连，该减速齿轮可操作地与驱动轴114相连。当马达制动器146啮合时，可防止驱动轴114转动。在操作驱动轴旋转之前，需要电启动马达制动器146，以便释放马达144。而且，在优选实施例中，断电将自动导致马达制动器146啮合并防止驱动轴114转动。如上所述，螺线管臂123被偏压向伸出位置。因此，断电导致螺线管臂123伸出并使棘爪120枢轴转动，这又使得棘爪头121与棘齿-链轮124啮合，防止该棘齿-链轮124逆时针转动。同时，马达制动器146与马达144啮合，这防止驱动轴114转动。由于棘爪基座118固定安装在驱动轴114上，因此防止棘齿-链轮124在驱动轴上逆时针转动。因此，绳索72不会从吊杆54上伸长，从而防止重物组件垂直向下运动。
下面参考图18，该图表示用于本发明的旋转棘爪离合器116的另一实施例。在该实施例中，每个棘齿-链轮124有一个棘爪基座118。该旋转棘爪离合器116实施例以与前述实施例相同的方式工作。用于本发明时，该棘爪基座118在以两个方向从减速齿轮148向外延伸的驱动轴114上并间隔开。减速齿轮148可操作地与马达144相连，马达144安装在框架32上并在塔架部分46内。如上所述，马达制动器146可操作地与马达144连接，并以如前所述方式工作。
如图2和18所示，配重挡块150安装在框架32上塔架部分46内并靠近链轮轴102和驱动轴114。该配重挡块150定位成这样，在往复运动驱动器的链条96往复运动且马达144脱开和旋转棘爪离合器被驱动时，该配重挡块150与配重104配合并挡住该配重104，防止该配重104与链轮100和棘齿-链轮124的链轮部分136接触。而且，配重开关152同样可装在框架32上塔架部分46内并靠近在链条98附近的链轮和驱动轴102、114。该配重开关152可操作并与马达144电连接。当马达144选择驱动和旋转棘爪离合器116未驱动时，通过配重104与任何一个配重开关152的接触，马达144与电源断开，这使得驱动轴114的旋转停止并防止配重104与链轮100和棘齿-链轮124的链轮部分136接触。
另外参考图1、5和7，本发明的电连接和开关是普通的。不过，它们的使用方式并不是普通的。还提供有电接头附件154，以便使开关与旋转棘爪离合器116或马达144可操作地导电连接。尽管不是必须的，在本发明的优选实施例中，左、右手动开关88彼此可操作地连接，这样，两个手动开关88都必须启动，以便驱动旋转棘爪离合器116的螺线管122。还提供有超越控制开关156，这样，一旦该超越控制开关启动，手动开关88与螺线管122的电连接被断开，这使得棘爪120与棘齿-链轮124啮合，马达144同时启动以便使绳索72收回和使重物组件升高。如图5和7所述，凸形连接器158可操作地与另外的电线132电连接，该另外的电线132螺旋缠绕在各绳索72上并可操作地与附件154电连接。该凸形连接器158可拆卸地与插座82啮合并使各手动开关88与附件154和螺线管122电连接。如上所述，电线132通过棘爪基座118从各螺线管延伸到驱动轴114的芯部140内。该电线以普通方式可操作地与接头附件154电连接。
参考图1、19和20，如上所述，器械30用于辅助使用哑铃26的举重运动员。该哑铃26通过哑铃夹160悬挂在各绳索72上。各哑铃夹160有两个间隔开的板162，这两个板162的形状基本相同，并通过杆164彼此相连。该板162有缺口166，以便安装哑铃26的手柄28。一个细长槽168与该缺口166相交。可滑动地布置于该细长槽168内的是锁定杆170。帽体172安装在锁定杆170上并彼此相对，且在靠近槽168处可滑动地与各板162啮合，从而将锁定杆170保持在槽168内。把手174在锁定杆170之间安装和延伸。弹簧176布置于各槽168内，以便朝缺口166偏压该锁定杆170，并使该锁定杆可拆卸地与手柄28啮合，从而将该手柄28固定在缺口166内。如图所示，还提供有夹持孔178，以便与J形钩啮合并将该哑铃夹160固定在绳索72上。通过握住把手174并使该把手朝杆164运动，该锁定杆从缺口166中退出。哑铃手柄28插入缺口166，然后放开把手174。弹簧176将锁定杆170压向缺口166并与手柄28配合，从而将该手柄固定在缺口166内。另一手动开关88在板162之间延伸并靠近缺口166。象杠铃24一样，凹形插座82可操作地与该手动开关88相连。凸形连接器158能可拆卸地与该凹形插座82相连。象杠铃24的手动开关88一样，两夹160的手动开关88优选是必须用于驱动棘爪120，从而释放相应绳索，以便单独往复运动。
在训练时，如果举重运动员的手没有启动杠铃24或哑铃夹160的手动开关，螺线管122将与电源断开，因此，棘爪120与棘齿-链轮124啮合，确保该重物组件不会向下运动。
再参考图1，伸长开关180和收回开关182安装在框架32上并可操作地与马达组件142相连，以便在手动开关88没有启动时分别选择使绳索72伸长和收回。伸长开关180的启动将释放马达制动器和启动马达144，以便使驱动轴144以使绳索72从吊杆54上伸长的方向旋转。同样，收回开关182的启动将释放马达制动器146和启动马达144，以便使驱动轴114以反方向旋转，从而收回该绳索72。通过释放开关180或182，马达144断电，马达制动器与马达144啮合，确保该驱动轴不会旋转。
尽管未示出，与配重104重量相同的平衡配重安装在绳索72上或安装在杠铃24和哑铃夹160上。这样，举重运动员举起的真实重量是以自由重物方式的重物组件的重量。
在操作中，举重运动员按下杠铃24或哑铃夹160上的两手动开关88，以便启动螺线管122，使棘爪120与棘齿-链轮124脱开并释放重物组件，以便使该重物组件能垂直往复运动。完成该训练后，举重运动员释放一个或两个手动开关88，从而使螺线管122断电和使棘爪120与棘齿-链轮124啮合，从而保证绳索72不会垂直运动。
通过上述说明，可以认为，本发明部件的优选尺寸关系，包括对尺寸、材料、形状、形式、功能以及操作、装配和使用的方式的变化，对本领域普通技术人员来说，可以被认为是清楚的，与在附图中所表示的和在说明书中所介绍的等效的关系都将被本发明包含。显然，J形凹口135可以在棘轮部分134上以与前述附图所示相反的方向定向，这也包含在本发明的范围内。
因此，前述说明应当认为仅仅是说明本发明的原理。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种变化，因此，仅仅由现有技术施加的限定才应加在本发明上，本发明的范围在附加的权利要求中提出。