Magnetostriktiver Wegaufnehmer Industrie-Sensor analysiert Bewegungsablauf beim Speerwurf

Autor / Redakteur: Kai Weigand * / Gerd Kucera

Für gewöhnlich kommt der Wegaufnehmer MK4 in Kunststoff-Spritzgieß- und Verpackungsmaschinen zum Einsatz. Im Besonderen liefert er entscheidende Daten zur Wurftechnik von Leistungssportlern.

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Kondition und Koordination: Hightech liefert entscheidende Daten zur Wurftechnik von Leistungssportlern
Kondition und Koordination: Hightech liefert entscheidende Daten zur Wurftechnik von Leistungssportlern
(Bild: VBM-Archiv)

Verschleiß- und wartungsfreie magnetostriktive Wegaufnehmer wie der MK4-ONDA von Gefran findet man in der Regel im industriellen Einsatz. Hier sind sie in Spritzgieß- und Blasformmaschinen der Kunststoffindustrie oder in Blechbiegemaschinen für die Metallbearbeitung eine interessante Alternative zu den bisher eingesetzten potenziometrischen Wegaufnehmern.

Doch nicht nur die Industrie, sondern auch die Sportwissenschaft macht sich die Leistungsmerkmale von magnetostriktiven Wegaufnehmer zu nutze. Jüngstes Beispiel für einen solchen nicht industriellen Einsatz ist der Wurfsimulator. Dieses Trainings- und Testgerät wurde speziell für Speerwerfer und Handballer am Institut für Sportwissenschaften der Universität Tübingen von Prof. Dr. Veit Wank und seinem Team des naturwissenschaftlich ausgerichteten Arbeitsbereichs für Bewegungswissenschaft, Biomechanik und Trainingswissenschaft entwickelt.

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Prof. Wank und seine Mitarbeiter befassen sich vor allem mit der Analyse und Optimierung von sportlichen Bewegungsabläufen. Dabei steht in der trainingswissenschaftlichen Forschung die Diagnose von Kraftfähigkeiten in Individualsportarten im Vordergrund. Der „Wurfsimulator“ entstand im Zuge aktueller Forschungen auf dem Gebiet der biomechanischen Modellierung sportlicher Bewegungen. Er dient Leistungssportlern und Profis in erster Linie zur Erfassung ihrer Wurfkraftfähigkeiten. Die Analyse und Optimierung der Wurftechnik ist ein praktischer Nebeneffekt.

Das Trainings- und Testgerät besteht im Wesentlichen aus einer geneigten Ebene mit einem linear geführten Lastschlitten, an dem wahlweise ein Speergriff oder ein Wurfball montiert werden kann. Der Sportler hat die Aufgabe, den Schlitten entweder aus dem Stand oder mit einer Auftaktbewegung die geneigte Ebene hoch zu „werfen“ und ihn dabei maximal zu beschleunigen. Die Strecke, die ihm dafür zur Verfügung steht, ist 4,5 m lang. Am Ende seiner Bahn wird der Schlitten von einem Industriestoßdämpfer abgebremst und fährt wieder in seine Startposition zurück.

Der Winkel der Zugebene kann zwischen 0° und 35° frei wählbar eingestellt und die Last des Schlittens von 2,5 bis 40 kg variiert werden. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Bewegungskonstellationen von geraden flachen Handball- bzw. Baseballwürfen bis zu Würfen mit Winkeln, wie sie beim Speerwurf angestrebt werden, mit unterschiedlichen Widerständen trainieren und analysieren.

Die Analyse der Wurfbewegung erfolgt auf Basis einer Positionsmessung mit einem 3 m langen magnetostriktiven Sensor vom Typ MK4 der Firma Gefran. Der Sensor codiert die Position des Schlittens im Verlaufe der Wurfbewegung durch ein analoges Spannungssignal, das über einen AD-Wandler von einem PC registriert und ausgewertet wird. Das analoge Messsignal wird mit 1000 Hz abgetastet. Die Forscher leiten den Zeitverlauf der Geschwindigkeit und die Beschleunigung aus dem gemessenen Weg-Zeit-Verlauf des Wurfschlittens ab.

Die wichtigsten Auswerteparameter sind dabei die Maximalgeschwindigkeit des Schlittens, die Abwurfposition, die Beschleunigungsweglänge sowie der Zeitpunkt und die Höhe des finalen Beschleunigungsanstiegs. „Unser Ziel ist es, festzustellen, was der Athlet kann, wie erfolgreich die bisher eingesetzten Trainingsmethoden sind, ob das aktuelle Training in die richtige Richtung geht oder ob an den Übungseinheiten etwas geändert werden muss“, erklärt Prof. Wank. Zum Vermessen der Wurftechnik werden pro Athlet drei Versuche durchgeführt; zu Trainingszwecken natürlich mehr Würfe. Die Messung dient beim Training lediglich dem allgemeinen Feedback nach dem Wurf und zur Motivation der explosiven Kraftentfaltung.

Die Messergebnisse zeigen deutlich, ob der Athlet die Technik beherrscht oder nicht und in welchem Trainingszustand er sich befindet. Es lassen sich unter anderem Wurfverzögerungen, der Beginn der Hauptbeschleunigungsphase sowie die maximale Speer- bzw. Ballgeschwindigkeit ablesen. „Dabei repräsentiert die Messung genau das, was der Athlet macht – zweifelsfrei ohne Interpretationsspielraum“, so Wank. Überdies nutzen die Sportler die Anlage auch zum Trainieren von Wurftechniken und die Forscher zu wissenschaftlichen Untersuchungen in Bezug auf die Wirksamkeit neuer Trainingsmethoden zur Wurfkraftentwicklung.

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