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Fachgebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Prüf-
und Trainingsvorrichtung, die vorrangig für das Prüfen und das Trainieren von
Knie- und Beinmuskeln und auch für
den Einsatz bei der Rehabilitation solcher Muskelgruppen vorgesehen
ist.
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Stand der Technik
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Das exzentrische Training und seine
positiven Auswirkungen auf die Qualität und die Kraft bei Spitzensportlern
sind sein vielen Jahren bekannt. Die Möglichkeiten zur Schaffung eines
zuverlässigen
und zweckdienlichen Hebegerätes
für das
Trainieren mit exzentrischen Lasten wird in den Sportkliniken diskutiert.
Diejenige Person, die eine exzentrische Last hebt, ist in der exzentrischen
Phase viel stärker
als in der konzentrischen Phase. Eine Person, die imstande ist,
einen Hebevorgang von 160 kg aus einer Kniebeugestellung zu beherrschen,
kann es normalerweise auch fertigbringen, die Abwärtsbewegung
eines Gewichts von 210–220 kg
zu verzögern.
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Das Problem bei herkömmlichen
Hanteln, d. h. Stangen, an denen scheibenförmige Gewichte an jedem Ende
aufgebracht werden können,
besteht darin, dass der Gewichtheber nicht imstande ist, Gewichte über 200
kg zusätzlich
aufzulegen, da er/sie nicht imstande ist, ein derartig schweres
Gewicht beim Hochheben zu beherrschen. Ein Gewichtheber hat seine/ihre
schwächste
Stelle am Umkehrpunkt.
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Gegenstand der
Erfindung
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Trainings- und Prüfgerät bereitzustellen, welches
die Probleme lösen
soll, die den bisherigen Trainings- und Prüfgeräten für Knie- und Beinmuskeln anhaften.
Studien haben gezeigt, dass Personen, die früher während des Trainings mit Hanteln
Probleme mit ihren Knien hatten, nunmehr mit größeren Gewichten ohne Schwierigkeit
trainieren können,
wenn sie das erfindungsgemäße Gerät benutzen.
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Ein weiterer Gegenstand besteht darin,
dass ein Gewichtheber in die Lage versetzt wird, die Abwärtsbewegung
der Gewichte weitestmöglich
abzubremsen und auch die Gewichte am Umkehrpunkt unter Kontrolle
zu halten, ohne befürchten
zu müssen,
dass die Stange auf den Gewichtheber fällt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
besteht darin, ein Gerät
bereitzustellen, welches bei der Rehabilitation von Patienten, die
an verschiedenen Arten von Verletzungen leiden, eingesetzt werden
kann. Dieses Gerät
kann so angepasst werden, dass es für viele unterschiedliche Trainingsarten
geeignet ist wie beispielsweise für das exzentrische Training,
das konzentrische Training, die Drückbank, Übungen, bei denen die Person
die Hantel nur mittels ihrer Beine bei beispielsweise gestreckten
Armen anhebt, Übungen,
bei denen die Person die Hantel aus Brusthöhe bis zu der Höhe anhebt,
in welcher seine Arme gestreckt sind, usw..
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Offenbarung
der Erfindung
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Der das Gewichtheben betreffende
Teil des erfindungsgemäßen Geräts beruht
auf einem Hydrauliksystem in Form von mindestens einer hydraulischen
Kolben-Zylinder-Anordnung,
welche dergestalt funktioniert, dass sie eine in vertikaler Richtung
bewegliche Last in eine gewisse Stellung und mit einer gewissen
Geschwindigkeit nach einem im Voraus festgelegten Bewegungsplan
steuert, und zwei Präzisionswaagen als Elemente
für die
Lastanzeige enthält,
sowie eine Registrier- und Berechnungsausrüstung, so dass also auf eine
neuartige weise Möglichkeiten
geschaffen werden, sowohl für
das Training als auch für
die Messung, wie sie für
Athleten und Sportler relevant sind.
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Ein in Übereinstimmung mit der Erfindung
konstruiertes Gerät
kann auch nach den Größenanforderungen
des Kunden gebaut werden wie beispielsweise im Hinblick auf Basketballspieler.
Konzentrische Übungen
können
auch durchgeführt
werden, wenn sich das Gewicht in Form einer Hantel auf dem Weg nach
oben befindet. Das Gewicht kann das Maximalgewicht, das der Gewichtheber
mit freien Gewichten bewältigen
kann, um 20 oder sogar mehr übersteigen.
Die Ausrüstung
kann für
eine Maximallast von beispielsweise 550 kg dimensioniert werden.
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Die Geschwindigkeit, mit der sich
die Last entsprechend dem Plan bewegt, kann auf jeden beliebigen Wert
eingestellt werden wie beispielsweise langsame Bewegung auf dem
weg nach unten und schnelle Bewegung auf dem Weg nach oben oder
umgekehrt. Der Plan kann auch Geschwindigkeiten mit Beschleunigung oder
Verzögerung
enthalten.
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Außerdem können die oberste Stellung,
in welche die Last angehoben werden kann, d. h. die Hubhöhe, und
die untere Grenzstellung der Last, d. h. der Umkehrpunkt, an verschiedenen
vertikalen Stellungen frei eingestellt werden.
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Die Waagen messen das rechte und
das linke Bein gemäß der Tarierung,
so dass in Erfahrung gebracht werden kann, welches der Beine das
schwächere
ist, und auch aus einem ausgedruckten Diagramm die Bremswirkung
des Ausführenden,
beispielsweise des Hebers, festgestellt werden kann.
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Alle Daten, die sich auf einen Heber
beziehen, werden bis zu seiner/ihren nächsten Trainingsrunde gespeichert.
Die Kurven auf den jeweiligen Diagrammen können dann einander überlagert
und miteinander verglichen werden, um Verbesserungen im Zustand
der betreffenden Person festzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, in die Bezugszahlen eingefügt worden sind, ausführlicher
beschrieben werden.
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1 ist
eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Geräts.
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung der wichtigsten Teile des erfindungsgemäßen Geräts.
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren veranschaulicht.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
einen Geräteständer 2 auf
einem Fundament 1. Der Ständer 2 hat vorzugsweise
einen kastenähnlichen
Aufbau, zu welchem ein oberer Rahmen 3 gehört. Auf
jeder der zwei einander gegenüber
liegenden Seiten des Rahmens 3 befindet sich eine Rillenscheibe 4'.
Die Rillenscheiben sind mit einer Seite eines Messgerätes 4'' verbunden.
Obwohl die Rillenscheiben und das Messgerät in ein und derselben Anlage miteinander
verbunden sein können,
sind sie in der Abbildung getrennt dargestellt worden. Die Messgeräte können abwechselnd
auf beiden Seiten des Rahmens in Verbindung mit den jeweiligen Rillenscheiben
auf den besagten Seiten untergebracht werden.
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Ein Belastungsgerät 5, in dem veranschaulichten
Fall eine Hantel, hängt
mit den jeweiligen Enden dieses Belastungsgeräts bzw. dieser Hantel an zwei
Drähten
oder Seilen, einem rechten Seil 6 und einem linken Seil 7.
Die Seile 6, 7 laufen über die Rillenscheiben an den
Messrädern 4 und
im Allgemeinen in horizontaler Richtung und nach hinten über eine
obere Seilrolle 8, die alternativ eine Rillenscheibe sein
kann, und dann im Allgemeinen in vertikaler Richtung nach unten über eine
Umlenkrolle 8, die alternativ eine Rillenscheibe sein kann,
und von dort im Allgemeinen in horizontaler Richtung nach vorn unter
einer Bodenfläche 10 zu
einem Bedienbalken 11.
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Der Bedienbalken 11 ist
auf Kugellagern gelagert und erstreckt sich quer zwischen zwei horizontal
angeordneten Bedienschienen. Der Bedienbalken 11 kann mittels
einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 12, welche
auf dem Fundament 1 fest angebracht ist, verschoben werden.
Die hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 12 wird mittels
eines auf dem Fundament montierten Hydraulik-Aggregats 13 angetrieben, welches
durch eine Steuer- und Regeleinheit 14 elektrisch gesteuert
wird, an welche die Darstellungs- und Registriergeräte 15 angeschlossen
sind. In dieser Hinsicht kann die Darstellung in Form einer Anzeige
oder eines Ausdrucks mit Hilfe eines Druckers erfolgen. Die Registrierung
erfolgt zum Zweck der weiteren Bearbeitung und Darstellung durch
Speicherung auf magnetischen Medien. In einer alternativen Ausführungsform
kann das Belastungsgerät 5 die
Form einer Stange haben, an der keine Gewichte oder dergl. befestigt
sind und die direkt mit Hilfe von einem oder mehreren hydraulischen
Kolben-Zylinder-Anordnungen ohne Drähte oder Seile bedient werden
kann.
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Die Ausführungsform der 1 umfasst auch zwei Lastregistrierwaagen
oder Lastmessgeräte 16, 17, die
auf dem Fußboden 10 installiert
sind, und zwar ein Gerät 16 auf
der linken Seite und ein Gerät 17 auf
der rechten Seite. Diese Lastmessgeräte 16, 17 messen
die vom Ausführenden
ausgeübte
Last, d. h. die Last, die vom Heber, vom Weitspringer, vom Slalom-Skiläufer usw.
ausgeübt
wird. In dem veranschaulichten Fall messen die Lastmessgeräte die Last,
die auf diese von der Scheibenstange 5 übertragen wird. Die Last wird
dabei in die Kraft, die vom linken Bein übertragen wird, und in die
Kraft, die vom rechten Bein übertragen
wird, aufgeteilt. Die Lastmessgeräte 16, 17 sind
auch mit einem Elektronikmodul der Lastmessgeräte verbunden, welcher seinerseits
mit den Darstellungs- und Registriergeräten 15 in der Steuer-
und Regeleinheit 14 verbunden sein kann. Die veranschaulichte
Darstellung umfasst auch eine Drahtspannvorrichtung 18,
welche die Drähte 6, 7 über Hebelarmwirkung
und ein Gewicht gespannt hält.
wie aus 1 ersichtlich
ist, enthält
das dargestellte Gerät
auf den jeweiligen Seiten der Lastmessgeräte 16, 17 unter
dem Lastgerät 5 auch
auf dem Fußboden montierte
höhenverstellbare
Stützvorrichtungen 20.
Auch sind optische Geräte 21 enthalten,
die am Fuß der Stützvorrichtungen 20 montiert
sind und die anzeigen, dass ein Ausführender auf den Lastmessgeräten zur Messung
bereit steht. Der Hebevorgang oder der Abbremsvorgang können zu
jeder Zeit mit Hilfe dieser optischen Geräte 21 dank der unverzüglichen
Unterbrechung der besagten Bewegung mittels Fotozellen unterbrochen
werden.
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2 ist
eine schematische Darstellung der oben beschriebenen Bauteile, mit
welchen die vertikalen Bewegungen des Belastungsgeräts 5 direkt
als Echtwerte der Messvorrichtung 4'' aufgezeichnet werden,
indem diese Werte an ein elektronisches Messgerät 22 geschickt werden,
in welchem die Positionsänderungen des
Belastungsgeräts 5 in
elektrische Signale zur weiteren Bearbeitung in der Steuer- und
Regeleinheit 14 umgewandelt werden. In dieser Steuer- und
Regeleinheit 14 werden diese Signale mit den Einstellwerten
verglichen. Wenn die aufgezeichneten Echtwerte von den Einstellwerten
abweichen, wird die Position des Belastungsgeräts 5 durch Betätigung des
Hydraulik-Aggregats 13 geändert, welches seinerseits
den Zustand der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 12 einstellt.
wie aus 2 ersichtlich
ist, sind die Lastmessgeräte 16, 17 mit
einem Elektronikmodul 23 des Lastmessgeräts elektrisch
verbunden. Dieses Modul ist so ausgelegt, dass es die Last, die
von dem Belastungsgerät 5 des
Ausführenden
auf die Lastmessgeräte 16, 17 übertragen wird,
eicht und dann registriert. Das Modul 23 besteht vorzugsweise
aus einer speziell angepassten Wiegevorrichtung, welche mit einem
Tastaturfeld und Funktionen und Tarierung mit digitalen Kennbegriffen
oder Tarierung mit einfachen Eingabeaktionen, welche das Brutto-,
Tara- oder Nettogewicht anzeigen, einstellbarer Außerbetriebsetzung,
einstellbarer Reststellung, digital einstellbaren Filtern und einer
Schnittstelle für
den Anschluss von Computern ausgestattet ist, die in der Abbildung
im Zusammenhang mit der Steuer- und Regeleinheit 14 dargestellt
sind. Wenn die Steuer- und
Regeleinheit 14 ein Computer ist, dann kann das elektronische
Wiegemodul 23 aus einer Steckkarte für den Computer bestehen. In
einem solchen Fall werden alle Funktionen dieses Moduls über den
Computer erhalten. Wie durch den Doppelpfeil in 2 angegeben ist, wird die Steuer- und
Regeleinheit 14 hydraulisch überwacht.
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht,
das die folgenden Funktionen umfasst (die Auswahlmöglichkeiten
in dem Flussdiagramm sind entweder mit Ja (j) oder Nein (n) gekennzeichnet.
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1. Der Höhenmesser wird nach START in
der Weise geeicht, dass man die Einstellungen I in einer Menü-Darstellung
wählt.
Dann werden die Systemeinstellungen SI und die Eichung gewählt. In
dieser Hinsicht wird das Belastungsgerät, beispielsweise die Hantel,
auf einen bekannten unteren Wert eingestellt, der in ein Textfeld
als Höhe 1 eingegeben
wird. Die Einstellung wird mit dem OK-Knopf bestätigt. Das Belastungsgerät, beispielsweise
die Hantel, wird dann auf einen bekannten oberen Wert eingestellt,
der in ein Textfeld als Höhe 2 eingegeben
wird, und die Einstellung wird mit dem OK-Knopf bestätigt. Geben
Sie „BEENDEN"
ein, und die Eichung ist fertig.
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2. Die Erfassung von neuen Ausführenden,
wie beispielsweise Gewichthebern, erfolgt nach START dadurch, dass
man Einstellungen 2 und Systemeinstellungen SI auswählt und
neue Ausführende
NO wählt und
neue Ausführender
ANO eingibt, worauf die folgenden Abfragen erscheinen:
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3. Die Bestimmung der Kraft erfolgt
nach START dadurch, dass man Kraftermittlung S auswählt und dann
den Ausführenden
AMO durch Eintippen des Namens des Ausführenden in ein Namensfeld oder
einer Identitätsnummer
in ein ID-Feld eingibt. Dann werden die Einstellungen I und die
die Messungen betreffenden Einstellungen MI ausgewählt. Dann
werden die die Messung betreffenden Einstellungen AMI durch Eingabe der
Last in kg und der Anzahl der durchzuführenden Messungen zusammen
mit einer Eingabe, welche die Starthöhe und den Umkehrpunkt darstellt,
eingegeben. Der Messvorgang beginnt, wenn der OK-Knopf betätigt wird.
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Anmerkung! wenn die Eingabe der Messeinstellungen
AMI beendet wird, bevor sich das Belastungsgerät in der Starthöhe befindet,
die eingegeben worden ist, oder sich oberhalb dieser Höhe befindet,
dann beginnt der Messvorgang unmittelbar nach dem Betätigen des
OK-Knopf.
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Der Messvorgang beginnt, wenn die
Last unter die Höhe
fällt,
die als Startpunkt eingestellt worden ist.
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Der Ausführende, beispielsweise der
Gewichtheber, muss dann unter den Umkehrpunkt gelangen oder in eine
Position, die dem Umkehrpunkt gleich ist, da sonst der Umkehrpunkt
nicht aufgezeichnet wird. Der Messvorgang läuft dann weiter, als ob der
Ausführende
sich auf dem Weg nach unten befinden würde. Der Messvorgang wird beendet,
wenn der Ausführende
sich wieder höher
als der Startpunkt befindet oder in einer Höhe, die diesem gleicht.
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Wenn mehr als ein Messvorgang programmiert
worden ist, dann wird der Button mit der Kennzeichnung „NÄCHSTER MESSVORGANG"
betätigt.
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Das Computerprogramm, mit welchem
das Verfahren implementiert werden kann, löscht den Bildschirm, und ein
neuer Messvorgang wird begonnen, wenn die Hantel einen Höhenwert
unterhalb des Startpunktes erreicht.
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4. Ausdrucke werden nach START angefertigt,
indem man Ausdrucke U gezielt auswählt, wonach das Messobjekt
AMO durch Eintippen des Namens des Ausführenden in das Textfeld für den Namen
und/oder der Identitätszahl
des Ausführenden
in das Textfeld für
die ID-Nummer identifiziert wird. Alle Messvorgänge, die aufgezeichnet worden
sind, werden hierdurch in einer Liste dargestellt. Es erfolgt dann
eine Auswahl Ausdruck UU des Messvorgangs oder der Messvorgänge, die
ausgedruckt werden sollen, dadurch, dass man die Zeile, in welcher
die Nummer des Messvorgangs angegeben ist, auswählt, wonach ein Ausdrucken
U erfolgt. Es können
mehrere kontinuierliche Messvorgänge
markiert und ausgedruckt werden (z. B. die letzten fünf Messvorgänge).
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5. Messungen können nach START gelöscht werden,
indem man zuerst die Ausdrucke U auswählt und danach ein Messobjekt
AMO durch Eintippen des Namens in ein Textfeld für den Namen und/oder der Identitätsnummer
in ein Textfeld für
die ID-Nummer angibt.
Alle Messungen, die in Bezug auf das Messobjekt aufgezeichnet worden
sind, werden in Übereinstimmung
mit Obigem angezeigt. Es erfolgt dann eine Auswahl Löschen RU
für diejenigen
Messungen, die gelöscht
werden sollen, indem man die Zeile/Zeilen, in der/denen die in Frage
kommende Nummer der Messung auftritt, angibt. „MESSUNGEN" wird dann mit
Hilfe eines besonderen Knopfes angezeigt, wonach das Löschen durch
die Anzeige „LÖSCHEN" erfolgt.
Alle markierten Messungen werden dann unverzüglich gelöscht.
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6. Das Löschen eines Ausführenden
RO erfolgt auf ähnliche
Weise, indem man zuerst Ausdrucke U auswählt. Danach wird ein Messobjekt
AMO durch Eintippen des Namens in ein Textfeld für den Namen und/oder der Identitätsnummer
in ein Textfeld für
die ID-Nummer angegeben. Alle Messungen, die in Bezug auf das angegebene
Messobjekt registriert worden sind, werden angezeigt. „AUSFÜHRENDER"
wird dann mit Hilfe eines besonderen Knopfes angezeigt, wonach das
Löschen
R durch die Anzeige „LÖSCHEN" vorgenommen
wird. Wenn die Frage, ob ein Ausführender gelöscht werden soll, mit dem zustimmenden „JA" beantwortet wird,
dann wird der Ausführende
gelöscht
R, und alle Messungen, die zu diesem Objekt gehören, und das Objekt selbst
werden aus dem Personalregister gelöscht.
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7. Eine Vergleichsmessung wird nach
START durchgeführt,
indem man Kraftmessung S auswählt
und danach das Messobjekt AMO durch Eintippen des Namens in ein
Textfeld für
den Namen und/oder der Identitätsnummer
in ein Textfeld für
die ID-Nummer eingibt.
Dann werden die Einstellungen I und die Messeinstellungen MI ausgewählt, wonach
die Messeinstellungen AMI durch die Eingabe einer Last in kg und
der Anzahl der durchzuführenden
Messvorgänge
sowie einer Eingabe der Starthöhe
und des Umkehrpunktes festgelegt werden. Eine Vergleichsmessung
JM wird dann durchgeführt,
indem man die Anzahl der Messungen AMN eingibt, womit die Möglichkeit
der Wiederholung mehrerer vergleiche gegeben ist. Alternativ kann
ein neuer Messvorgang anschließend
an den alten Messvorgang gestartet werden. Der Messvorgang beginnt,
wenn OK gedrückt
wird.
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Es ist selbstverständlich,
dass Ausführungsformen
außer
denen, die hier beschrieben und veranschaulicht sind, im Rahmen
der folgenden Ansprüche
möglich
sind. Beispielsweise kann die Last durch ein starres Gerät, welches
direkt durch ein oder mehrere hydraulische Kolben-Zylinder-Geräte angetrieben
werden kann, erzeugt werden.
