KR100972560B1 - 교차 진동형 운동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기회로의 자기갭에 삽입된 가동 구동코일의 상하 변위에 의해 진동판의 진동이 이루어지는 한쌍의 진동발생장치를 서로 교차 진동시킴에 의해 양발의 교차 운동이 이루어질 수 있는 교차 진동형 운동장치에 관한 것이다.

본 발명은 베이스와; 상기 베이스 위 좌우측에 이격 배치하여 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 상호간에 180도의 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 진동판을 교대로 상하 진동시키기 위한 제1 및 제2 진동장치와; 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 상기 제1 및 제2 진동판을 교차 진동시키기 위한 상기 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 제어수단으로 구성되며; 상기 제1 및 제2 진동장치는 각각, 상기 베이스에 상하로 진동 가능하게 설치된 진동판을 구비하고, 자기갭 구동방식에 의해 자기갭에 배치된 구동코일에 상기 구동신호가 인가됨에 따라 구동코일과 연결된 진동판을 상하로 진동시키는 수직 구동부와, 상기 베이스 및 상기 진동판에 그 양단이 각각 연결되어 상기 진동판의 수직 운동을 안내하는 다수의 가이드수단과, 상기 진동판이 수직 방향으로 운동할 때에 진동판의 운동 범위를 제한하면서 진동판이 하강할 때에 충격력을 흡수하기 위한 다수의 진동 흡수수단로 구성되는 것을 특징으로 한다.

운동장치, 수직운동, 교차 진동, 자기갭, 자석, 구동코일

Description

교차 진동형 운동장치{Alternately Vibratory Type Exercise Apparatus}

본 발명은 교차 진동형 운동장치에 관한 것으로, 특히 자기회로의 자기갭에 삽입된 가동 구동코일의 상하 변위에 의해 진동판의 진동이 이루어지는 한쌍의 진동발생장치를 서로 교차 진동시킴에 의해 양발의 교차 운동이 이루어질 수 있는 교차 진동형 운동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 칼로리 높은 음식의 섭취와 운동 부족으로 인하여 비만 환자가 증가되는 추세이다. 신체의 비만은 심장병, 고혈압, 당뇨병 등 성인병 발병과 관련이 있는 것으로 잘 알려져 있고, 정형외과 영역에서는 특히 골관절염의 발병과도 관련이 있어 해당 의사들에게도 관심의 대상이 된다.

체중이 과도하게 증가하면 관절의 움직임에 부담이 증가돼 관절 손상이 발생할 수 있는 것이다. 이러한 비만을 치료하기 위해 여러 가지 치료법이 개발돼 현재 시행되고 있다.

가장 좋은 비만치료법은 조절된 식사와 적당한 운동이며, 식이요법으로 적절한 영양소와 칼로리를 섭취하고, 혈관 속의 지방을 태우는 유산소 운동과 근력강화 운동을 하여 몸의 체지방을 줄이는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.

허리 둘레가 남자 90cm(35인치) 이상, 여자 80cm(31인치) 이상일 경우 복부 비만으로 판정한다. 복부 비만인 40대 이상 성인들의 대부분이 성장기에는 정상 체중 또는 저 체중이었다가 성인이 되면서 체중이 늘어난 케이스다. 복부 비만은 체중이 정상을 유지하더라도 뱃속에 지방이 축적되는 신체적 특징을 지닌다.

그런데, 최근 들어 고 칼로리 식생활 문화와 컴퓨터를 이용한 장시간의 업무처리, 게임 등으로 인하여 어린이 비만 특히, 복부비만이 급격하게 증가하고 있는 경향이 있다. 성인에 있어서는 조절된 식사와 적당한 운동을 통하여 비만해소를 자신의 의지에 따라 해결할 수 있으나, 어린이 비만인 경우에는 이러한 해결방법의 적용이 어렵다. 즉, 가능하면 과격한 운동을 피하면서 효과적으로 유산소 운동을 할 수 있는 운동기구의 필요성이 높아지고 있다.

특히, 고도비만인 경우 걷기 운동이나 조깅 등은 무릎 관절 등에 영향을 미치는 경우가 많아 사용자들이 회피하는 경향이 있기 때문에 이에 대한 치료로서 유산소 운동이면서 충격이 적은 운동으로 복부 진동벨트를 이용하거나 러닝머신 등을 저속으로 작동시켜서 사용하기도 한다.

이러한 유산소 운동을 도와주면서 무릎 관절에 무리를 주지 않는 운동기구로서 수직 운동기가 제안되고 있다. 알려진 종래의 수직 운동기로서 바이브레이터가 회전모터를 이용한 방식이 알려져 있다. 이러한 회전식 수직 운동기는 주파수의 적정한 설정에 따라 복부에만 진동이 가해져서 편리하게 유산소 운동을 이루어지므로, 특히 복부비만인 환자에게 의학적으로 이용되고 있다.

그런데, 이러한 종래의 수직 운동기는 회전모터의 회전축에 편심 웨이트가 구비되어 웨이트가 회전하면서 지지판을 상하로 진동시켜주는 방식으로 작동되므로, 편심으로 인한 베어링의 편마모가 심하게 일어나 내구성이 떨어지고 소음이 크게 발생하는 구조적인 문제를 안고 있다.

또한, 상기 회전식 수직 운동기는 낮은 주파수, 예를 들어 20Hz 이하에서는 진동의 강도가 너무 약하여 진동효과를 볼 수 없고, 좌/우로 진동이 발생하거나 정확한 수직 운동이 이루어지지 못하고 편향된 수직운동이 이루어지기 때문에 인체의 관절에 무리가 가해지는 문제가 있다.

더욱이, 종래의 회전식 수직 운동기는 회전 모터를 이용한 방식이므로 정확한 진동판에 대한 진동수를 제어와 충분한 진동력을 제공하기 어려운 문제가 있다.

한편, 종래에 영구자석을 이용한 스피커의 자기회로를 이용하여 오디오 신호에 대응하는 진동을 발생하기 위한 진동기 또는 맛사지기가 제안되었다. 그러나, 이러한 기술은 오디오 신호에 대응하여 사용자가 입체적으로 진동을 느끼는 데에는 적합하나 유산소 운동을 위한 진동판을 구동하기에는 자기력이 부족하였다.

즉, 한정된 크기에서 영구자석을 이용한 직류 자기장의 자력은 최대 5000Gauss를 넘기기 어렵기 때문에 유산소 운동을 위한 진동판 구동 메커니즘으로 적합하지 못하였다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 영구 자석 대신에 전자석을 이용한 진동기가 있으나, 전자석 제조에 따른 생산 비용의 증가로 인하여 생산성이 저하된다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 출원인은 특허 제 651766 호를 통하여 듀얼 마그넷을 구비한 자기회로 및 이를 이용한 자기갭 방식의 스피커와 진동발생 장치를 제안하고, 그 후 특허 제 620147 호를 통하여 상기 자기갭 방식의 진동발생장치를 이용한 진동형 운동장치를 제안한 바 있다.

그런데, 상기 진동형 운동장치는 진동장치에 양발이 동시에 올라간 상태에서 신체에 진동이 가해지기 때문에 진동장치로부터 발생된 진동이 신체에 강하게 전달되는 특징이 있다. 따라서, 강한 진동으로 인하여 운동 효과가 증대되는 이점은 있지만, 강한 진동이 머리까지 대부분 전달되어 뇌의 진동을 유발하기 때문에 노약자나 어린이에게 부적합한 문제점이 있었다.

즉, 상기 진동장치와 같이 단일 진동판을 사용하는 경우, 복부비만을 치료하고자 할 때 복부에 충격이 가해지도록 파워를 증가시키는 것이 필요하나, 이러한 경우에는 진동이 사용자의 양발을 통하여 사용자의 몸 전체에 전달되면서 복부뿐 아니라 등뼈와 목뼈를 통하여 머리에까지 강한 충격이 전달되어 강한 충격으로 인하여 머릿속의 뇌 또는 목뼈 등에 부상을 입을 수 있다.

한편, 중간의 작용점을 중심으로 양쪽의 답판을 시소 방식으로 구성하여, 양쪽 답판에 양발을 착지한 상태에서 진동을 발생시키는 시소형 운동장치가 제안되어 있으나, 시소 구조로 이루어진 답판의 경사 교차와 답판 간의 간격이 멀어서 운동을 하기 위해 다리를 벌리는 경우에 고관절이 좌우로 편심되면서 변형을 초래하여 고관절의 이탈 등과 같은 부작용이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 한쌍의 진동판을 구비하고 양 다리에 진동을 교차 전달하도록 교차진동방식으로 한쌍의 진동판을 구동함에 의해 머리에까지 진동이 전달되는 것을 방지하면서 고관절에 무리가 가는 것을 방지하며 진동수의 조정이 용이하여 신체 운동 효과를 높일 수 있는 교차 진동형 운동장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 좌/우 진동판의 진동폭(즉, 세기)과 진동수를 선택적으로 쉽게 조정할 수 있어 신체 운동 효과를 높임과 동시에 인체 특정 부위에 대한 재활치료 또는 운동 강화의 목적으로 사용 가능한 교차 진동형 운동장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스와; 상기 베이스 위 좌우측에 이격 배치하여 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 상호간에 180도의 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 진동판을 교대로 상하 진동시키기 위한 제1 및 제2 진동장치와; 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 상기 제1 및 제2 진동판을 교차 진동시키기 위한 상기 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 제어수단으로 구성되며; 상기 제1 및 제2 진동장치는 각각, 상기 베이스에 상하로 진동 가능하게 설치된 진동판을 구비하고, 자기갭 구동방식에 의해 자기갭에 배치된 구동코일에 상기 구동신호가 인가됨에 따라 구동코일과 연결된 진동판을 상하로 진동시키는 수직 구동부와, 상기 베이스 및 상기 진동판에 그 양단이 각각 연결되어 상기 진동판의 수직 운동을 안내하는 다수의 가이드수단과, 상기 진동판이 수직 방향으로 운동할 때에 진동판의 운동 범위를 제한하면서 진동판이 하강할 때에 충격력을 흡수하기 위한 다수의 진동 흡수수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치를 제공한다.

상기 제어수단은 사용자의 조작부에 대한 입력 설정에 대응하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 설정된 발진주파수를 갖는 정현파 구동 신호를 발생하기 위한 신호발생기와, 상기 정현파 구동 신호를 증폭함과 동시에 상호간에 180도 위상차를 갖는 제1 및 제2 출력을 발생하여 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 수직 구동부에 인가하기 위한 증폭부를 포함한다.

또한, 상기 증폭부는 상기 제어부의 제어신호에 따라 신호발생기에서 발생된 구동 신호를 예비 증폭하여 서로 동일한 제1 및 제2 출력으로 출력하는 프리앰프와, 상기 프리앰프의 제1 및 제2 출력 중 제2 출력을 반전시켜 출력하는 반전부와, 상기 프리앰프의 제1 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 수직 진동부를 구동시켜 주는 제1 파워 앰프와, 상기 반전부의 제2 출력을 전력 증폭하여 상기 제2 수직 진동부를 구동시켜 주는 제2 파워 앰프로 구성될 수 있다.

더욱이, 상기 증폭부는 상기 신호발생기에서 발생된 구동 신호를 예비 증폭하여 출력하는 프리앰프와, 상기 프리앰프의 출력을 전력 증폭하여 서로 동일한 제1 및 제2 출력을 발생하여 제1 및 제2 출력 중 어느 하나를 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 수직 구동부 중 어느 하나에 직접 인가하기 위한 파워 앰프와, 상기 제1 및 제2 출력 중 나머지 다른 하나를 상호간에 180도 위상차를 갖도록 반전하여 출력이 인가되지 않는 나머지 수직 구동부에 인가하는 반전부로 구성되는 것도 가능하다.

또한, 상기 증폭부는 상기 신호발생기에서 발생된 구동 신호를 예비 증폭하여 출력하는 프리앰프와, 상기 프리앰프의 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 수직 구동부에 인가하기 위한 출력을 발생하는 파워 앰프와, 상기 파워 앰프의 출력을 제1 및 제2 수직 구동부에 상호간에 180도 위상차를 갖도록 변환하여 인가하기 위한 위상변환수단을 포함할 수 있다.

상기 제어수단은 상기 신호발생기의 발진주파수를 선택하여 진동판의 진동수를 설정하기 위한 진동수설정노브와, 상기 증폭부의 제1 및 제2 출력을 선택적으로 조정함에 의해 제1 및 제2 진동판의 진동폭을 선택적으로 설정하기 위한 한쌍의 진동폭설정노브를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 다수의 가이드수단은 각각 상기 베이스에 설치되는 가이드 베어링과, 상기 진동판에 설치되어 상기 가이드 베어링에 결합되는 가이드 봉으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 및 상부 자석은 각각 N극이 서로 대향하도록 배치되고, 네오디뮴의 다수의 분할형 디스크로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 수직 구동부는 서로 자극이 대향하도록 소정의 거리를 두고 배치되어 비교번 자계를 발생하는 하부 및 상부 자석, 상기 하부 자석의 하부면으로부터 상부 자석의 상부면으로 연장되는 루프형 순환회로부와 하부 자석의 하측 내주부로부터 일정한 간격을 두고 상측으로 수직으로 연장된 연장부를 일체로 구비한 제1요크, 상기 하부 및 상부 자석 사이를 연결하며 내주면이 제1요크의 연장부 외주면 사이에 자기갭을 형성하는 제2요크, 상기 구동신호가 인가될 때 교번 자계를 발생 하며 상기 자기갭에 배치되어 상기 하부 및 상부 자석으로부터 발생된 비교번 자계와의 상호작용에 따라 상하로 변위되는 구동코일, 및 상기 구동코일이 원통부에 권선된 원통형 보빈으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 수직 구동부는 영구자석 또는 전자석을 포함하는 자기회로를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 운동장치는, 상기 베이스가 그 하단의 일측에 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 상단에 설치되며, 상기 제어수단에 연결되어 운동장치의 동작 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이 가능하며, 또한 상기 제어수단은 상기 수직 구동부의 구동을 제어하는 신호를 설정하는 조작부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 운동장치는 또한, 상기 진동판에 설치되어 하중 감지신호를 상기 제어부로 전송하는 하중 센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 하중 센서를 통하여 상기 진동판에 올려진 물체의 하중을 감지하여, 감지된 하중에 적합한 진동수 및 진동폭으로 상기 수직 구동부를 구동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 베이스와; 상호간에 180도의 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 구동신호발생수단과; 상기 베이스에 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 각각 자기갭 구동방식에 의해 제1 및 제2 자기갭에 배치된 제1 및 제2 구동코일에 상기 제1 및 제2 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 구동코일과 연결된 제1 및 제2 진동판이 교대로 상하 진동이 이루어지는 제1 및 제2 진동장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치를 제공한다.

상기 구동신호발생수단은 사용자의 조작부에 대한 입력 설정에 대응하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 설정된 발진주파수를 갖는 정현파 구동 신호를 발생하기 위한 신호발생기와, 상기 정현파 구동 신호를 증폭함과 동시에 상호간에 180도 위상차를 갖는 제1 및 제2 출력을 발생하여 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 구동코일에 인가하기 위한 증폭부를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 증폭부는 상기 제어부의 제어신호에 따라 신호발생기에서 발생된 정현파 구동 신호를 예비 증폭하여 서로 동일한 제1 및 제2 출력으로 출력하는 프리앰프와, 상기 프리앰프의 제1 및 제2 출력 중 제2 출력을 반전시켜 출력하는 반전부와, 상기 프리앰프의 제1 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 수직 진동부의 제1 구동코일을 구동시켜 주는 제1 파워 앰프와, 상기 반전부의 제2 출력을 전력 증폭하여 상기 제2 수직 진동부의 제2 구동코일을 구동시켜 주는 제2 파워 앰프로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 베이스와; 서로 동일한 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 구동신호발생수단과; 상기 제2 구동신호를 반전시켜 제1 구동신호와 180도의 위상 차이를 갖는 제3 구동신호를 발생하는 위상변경수단과; 상기 베이스에 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 각각 자기갭 구동방식에 의해 제1 및 제2 자기갭에 배치된 제1 및 제2 구동코일에 상기 제1 구동신호와 제3 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 구동코일과 연결된 제1 및 제2 진동판이 교대로 상하 진동이 이루어지는 제1 및 제2 진동장치로 구성 되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치를 제공한다.

상기 구동신호발생수단은 상기 구동신호발생수단은 사용자의 조작부에 대한 입력 설정에 대응하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 설정된 발진주파수를 갖는 정현파 구동 신호를 발생하기 위한 신호발생기와, 상기 정현파 구동 신호를 증폭하기 위한 증폭부를 포함하며, 상기 위상변경수단은 상기 제2 구동신호를 반전시켜 제1 구동신호와 180도의 위상 차이를 갖는 제3 구동신호를 발생하는 반전기로 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 수직 진동을 이용한 운동장치에서 수직 진동을 발생시키는 수단으로 자석과 구동코일을 이용한 자기갭 방식의 무접촉 진동발생장치를 이용하기 때문에 가동 중에 충격 발생이 적어 기구 사용에 따른 소음 발생이 줄어들고, 사용자의 관절에 가해지는 충격이 완화된다.

이 경우, 본 발명에서는 한 쌍의 진동판을 교차 진동시키기 때문에 진동이 사용자의 양발을 통하여 교대로 전달되면서 몸에서 충격이 흡수된다. 따라서, 머리에까지 강한 충격이 전달되어 강한 충격으로 인하여 머리 또는 목뼈 등이 손상되는 것을 방지해 주는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 양발의 교차 진동을 통해 운동을 가능하게 하면서 양발이 놓이는 진동판이 수평면 상에서 진동하기 때문에 고관절에 무리를 주지 않는 효과를 제공한다.

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 교차 진동형 운동장치의 외관을 개략적으로 설명하기 위한 측면도, 도 2는 본 발명의 정면도, 도 3은 본 발명에서 진동발생장치의 구조를 설명하기 위한 분해 단면도, 도 4는 본 발명에서 진동발생장치의 구조를 설명하기 위한 평면도, 도 5는 본 발명의 진동발생장치의 조립된 상태의 단면도, 도 6은 본 발명의 수직 진동부의 상세 구조를 설명하기 위한 분해 단면도이다.

본 발명에 따른 교차 진동형 운동장치는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 'L'자형의 프레임(10)의 하단에 교차 진동하는 한 쌍의 진동발생장치(20a,20b)가 설치되어 이루어진다.

상기 프레임(10)의 상단에는 운동 중 안정적인 사용을 위한 손잡이(11)가 정면 방향으로 돌출 설치되어 있으며, 상부면에는 작동 상태 등을 표시하기 위한 표시부(12)가 설치되어 있다.

상기와 같은 구성 중에서 표시부(12), 손잡이(11) 등은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 필수적인 구성 요소는 아니며, 용도의 목적에 따라 변형되거나 설치 여부를 결정할 수 있다.

상기 한 쌍의 진동발생장치(20a,20b)는 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 하나의 베이스(21) 위에 거리를 두고 각각 수직 진동부(30)와 진동판(22) 등을 구비하고 있다.

상기 각각의 수직 진동부(30)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 외자형 자석(32b)과 내자형 자석(32a)을 이용하여 제1 및 제2 자기회로를 형성하고, 외자형 자석(32b)을 포함하는 제1 자기회로의 자기갭(33)을 이루는 요크(31)의 대향면에 균일한 자력선 분포를 실현하고, 내자형 자석(32a)을 포함하는 루프형 제2 자기회로에 의해 상기 자기갭(33) 부분의 자속 누설을 방지하며, 제1 자기회로에 형성된 자기갭(33)에 진동판(22)을 상하로 구동시키기 위한 구동코일(34)이 권취된 보빈(39)이 삽입되어 있는 구조를 갖고 있다.

상기 제1 및 제2 자기회로의 자기력을 제공하는 외자형 자석(32b)과 내자형 자석(32a)은 기존의 페라이트 자성 재료보다 11.5배 이상의 자속밀도를 갖고 있는 네오디뮴(Nd) 자성재료를 사용하여 디스크 형상의 분할편으로 성형한 후, 직접 착자 방식으로 강하게 착자시킨 자석을 이용하고 있다.

따라서, 본 발명에서는 강력한 자기력을 갖는 네오디뮴 자석을 미리 직접 착자시킨 것을 사용하므로 간접 착자 방식의 고가의 착자 설비 대신에 저렴한 직접 착자 설비를 이용할 수 있어 설비 투자 비용을 줄일 수 있고, 착자 시간 또한 직접 착자 방식이므로 빠르게 이루어진다.

또한, 자석의 조립 시에는 다수의 분할편으로 이루어진 것을 사용하여 요크(31)에 접착제로 고정시키는 것으로 단일의 환형 자석을 조립 시에 강한 흡인력으로 다른 부품이 흡인되는 문제나 동일한 극성의 자석을 조립하는 경우 강한 반발력으로 인하여 조립이 어려운 문제는 발생되지 않는다.

더욱이, 상기 자석(32a, 32b)에는 환형으로 이루어진 페라이트 또는 다른 자 성체를 사용하여 조립한 후, 착자에 의해 이루어진 자석을 사용하는 것도 물론 가능하다.

상기 제1 자기회로는 외자형 자석(32b)과, 외자형 자석(32b)의 하부에 배치되는 요크(31)의 외측부 내주부로부터 일정한 간격을 두고 폴피스 형태로 상측으로 연장된 연장부와, 외자형 자석(32b)의 상부에 배치되어 상기 폴피스형 연장부와의 대향면 사이에 자기갭(33)이 형성되는 요크(31)의 내측부로 이루어지고, 제2 자기회로는 상기 요크(31)의 내측부와, 상기 요크(31)의 내측부 상부면에 외자형 자석(32b)과 동일한 극성(예를 들어, S극)으로 배치된 내자형 자석(32a)과, 이 내자형 자석(32a)의 상단으로부터 외자형 자석(32b)의 하단으로 연장된 루프형 순환회로부로 이루어진다.

상기 루프형 순환회로부는 상기 연장부와 일체로 요크(31)의 외측부를 형성하고 있다. 또한, 상기 요크(31)의 내측부는 자기갭(33)을 이루는 대향면으로부터 외자형 자석(32b)의 상부면 및 내자형 자석(32a)의 하부면으로 각각 선형상으로 분지되며 대칭으로 연장되어 자력선의 통로를 이루고 있다.

그 결과 상기와 같은 제1 및 제2 자기회로에서는 요크(31)의 내측부의 상부 및 하부에 각각 서로 동일한 규격과 서로 동일한 극성의 내자형 및 외자형 자석(32a, 32b)이 대칭구조로 배치되어 있기 때문에, 요크(31)의 외측부의 연장부로부터 발생된 자력선은 요크(31)의 내측부의 상부 및 하부 어느 한쪽으로 편중되지 않고 요크(31)의 내측부를 거쳐 내자형 및 외자형 자석(32a, 32b)으로 귀환된다. 그 결과 요크(31) 대향면에 균일한 자력선 분포가 형성되어, 진동계의 선형 응답 성(코일의 직진성)이 개선된다.

또한, S극을 이루는 요크(31)의 내측부가 N극을 이루는 요크(31)의 외측부 및 내자형 및 외자형 자석(32a, 32b)에 의해 둘러싸여 있으므로, 자속 누설 현상이 억제되어 진동계에 대한 구동력이 증강되므로 자기효율이 증가하게 된다.

상기 제1 자기회로(M1)의 자기갭(33)에 구동코일(34)이 권선되어 삽입된 보빈(39)은 조인트(26)를 통하여 진동판(22)과 연결된다.

또한, 상기 요크(31)의 내측부 중심에 수직 베어링으로 구성된 보빈 가이드(35)를 설치하고, 상기 보빈 가이드(35)에 결합되는 보빈 가이드 봉(27)의 일단을 상기 조인트(26)의 일단에 상기 보빈(39)의 중심부(38)를 통하여 보빈(39)에 함께 고정시킨다.

한편, 상기 요크(31)의 내측부에는 상기 구동코일(34), 내자형 및 외자형 자석(32a, 32b) 및 요크(31)로부터 발생되는 열을 공랭방식으로 빠르게 외부로 방출하기 위해 열전도율이 우수한 예를 들어, Al 재질의 방열 파이프(36)가 삽입되어 있다. 따라서, 상기 보빈 가이드(35)는 결과적으로 상기 방열 파이프(36)의 중심에 설치되는 구조를 가진다.

상기 방열 파이프(36)는 방열 기능 이외에 상기 보빈 가이드(35)를 지지하는 역할과, N극을 이루는 요크(31)의 외측부의 연장부로부터 내측의 보빈 가이드(35)에 미치는 자기력을 극소화하고 자기갭(33) 측을 향하여 자력선이 집중되도록 유도하는 역할을 한다.

또한, 상기 보빈(39)은 플라스틱 재료의 사출성형에 의해 보빈 가이드 봉(27)의 상단부가 결합되는 중심부(38)부분은 두껍게 이루어지고 구동코일(34)이 권선되는 원통부분은 자기갭(33)의 간격을 고려하여 얇은 두께로 제작되며, 구동코일(34)이 권선되는 부분은 요홈 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우 권선되는 구동코일(34)은 허용입력이 증가될 수 있게 다층 구조로 이루어진다.

또한, 상기 보빈(39)의 재료로는 Al이나 황동과 같은 금속소재로 이루어질 수 있으며, 소형으로 제작되는 경우는 필름으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 보빈 가이드(35)가 구비되어 있기 때문에 큰 입력이 구동코일(34)에 인가되어 진동판(22)이 상하로 크게 진동을 할 때에도 좌우로 편심없이 수직방향의 직선운동이 일어나도록 안내된다.

본 발명에서는 자기갭(33)에 삽입되어 상하로 진동하는 구동코일(34)에 효율적으로 자기력이 미치도록 하기 위해서 상기 자기갭(33)의 대향면은 상기 구동코일(34)이 진동하는 범위를 충분히 커버하도록 길게 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 수직 진동부(30)를 상기 베이스(21)와 한쌍의 진동판(22) 사이에 각각 설치하고, 상기 진동판(22)의 수직 운동성을 높이기 위해서 수직 베어링으로 이루어진 다수의 가이드(23)를 상기 수직 진동부(30) 주변의 베이스(21)에 설치하고, 상기 가이드(23)에 결합되는 가이드 봉(24)을 상기 진동판(22)의 하부면에 고정시킨다.

또한, 상기 진동판(22)을 통하여 가해지는 충격을 완화시키기 위해서 다수의 스프링(25)을 대칭적으로 분산시켜서 각각의 양단이 각각 베이스(21)의 상측면과 진동판(22)의 하측면에 고정되도록 설치한다. 이 경우, 상기 다수의 스프링(25)은 도 9에 도시된 바와 같이 다수의 가이드(23)를 둘러싸도록 위치 설정되어 진동발생장치의 전체 크기를 줄이는 것도 가능하다.

상기 조인트(26)는 진동판(22)과 상기 보빈(39)간에 연결되어 보빈(39)에서 발생되는 상하 진동을 상기 진동판(22)에 전달하는 역할을 하는 것으로 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.

즉, 상기 조인트(26)는 수직 운동을 전달하는 것이므로 기둥과 같은 구조가 되어야 하는데, 수평 방향으로는 상기 보빈 가이드(35)의 유격만큼의 회전, 이동 변위를 수용할 수 있어야 한다. 이 유격은 1mm 이하이므로 좌굴 현상을 일으키지 않는 최소 면적의 기둥을 세워 힘을 전달하면 위의 조건을 만족시킬 수 있다.

이와 같은 단순한 구조의 조인트(26)를 사용함으로써 비용을 최소화하고 소음 발생의 여지를 없애며 내구성을 높인다. 재질은 스프링과 같은 탄성체를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 좌굴은 얇은 수직재가 압축을 받으면 붕괴하는 현상을 의미한다.

한편, 도 7은 본 발명의 교차 진동형 운동장치에 사용되는 제어 시스템 구성을 설명하기 위한 개략 블록도, 도 8a 내지 도 8c는 각각 본 발명에 사용된 증폭부의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.

상기 한 쌍의 진동발생장치(20a,20b)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 진동판(22)에 설치되어 사용자의 하중을 측정하는 하중 센서(16)와 사용자나 다른 물체의 접근 여부를 확인하기 위한 물체 센서의 일종인 근접 센서(17)를 설치하고, 측정된 결과는 제어부(19)에 입력된다. 상기 제어부(19)는 예를 들어, 신호처리를 위 하여 마이크로프로세서(CPU)로 구성될 수 있고, 필요에 따라 시스템 제어 프로그램을 내장한 제1 메모리와 신호처리 중의 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 제2 메모리를 내장하고 있는 마이크로콘트롤러로 구성될 수 있다.

그리고, 진동발생장치(20a,20b)의 동작, 즉 시스템의 동작을 자동모드 또는 수동모드로 설정하기 위한 모드설정노브(15a)와, 진동판의 진동수를 설정하기 위한 진동수설정노브(15b)와, 진동판의 진동폭(즉, 세기)을 설정하기 위한 진동폭설정노브(15c)와, 동작시간을 설정하기 위한 시간설정노브(15d) 등을 포함하는 조작부(15)가 상기 프레임(10)의 상단, 표시부(12) 옆에 설치되어 상기 제어부(19)에 연결되고, 상기 각 진동발생장치(20a,20b)의 진동 조건, 예를 들어, 사용자의 하중에 따른 적정 진동수 및 진동폭에 대한 데이터와 시스템 제어 프로그램이 저장된 메모리(18)가 상기 제어부(19)에 연결된다.

또한, 상기 조작부(15)는 좌/우 진동판(22)의 진동수 및 진동폭을 사용자의 신체 특성을 고려하여 선택할 수 있도록 진동수설정노브(15b)와 진동폭설정노브(15c)는 각각 좌측 진동판용 진동수설정노브와 진동폭설정노브와 우측 진동판용 진동수설정노브와 진동폭설정노브로 구별되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 제어부(19)는 사용자에 의한 상기 조작부(15)의 조작에 의해 자동모드로 설정된 경우 상기 하중 센서(16)를 통하여 사용자의 하중을 감지하여 하중에 따른 최적의 진동수와 진동폭을 상기 메모리(18)에 저장된 데이터를 이용하여 산출하여 상기 수직 진동부(30)의 구동코일(34)에 가해지는 구동 신호를 제어할 수 있다. 그러나, 모드설정노브(15a)가 수동모드로 설정되어 있는 경우 제어부(19) 는 사용자가 설정한 진동수, 진동폭에 따라 제어신호를 발생하여 신호발생기(50)의 진동수를 설정하고, 증폭부(40)의 출력 크기를 조절하여 진동폭을 설정한다.

또한, 상기 제어부(19)는 상기 근접센서(17)를 통해, 사용자의 사용 여부를 확인하여 상기 진동발생장치(20a,20b)의 사용 도중에 사용자가 내려가면 바로 상기 수직 진동부(30)의 동작을 정지시켜 준다.

이때, 상기 한 쌍의 진동발생장치(20a,20b)의 구동은 상기 제어부(19)의 제어에 따라 증폭부(40)에 의해 구동되는데, 상기 증폭부(40)는 신호발생기(50)로부터 발생된 정현파 신호를 전달 받아서 이를 증폭하여 상기 한 쌍의 진동발생장치(20a,20b)의 각 구성 요소인 제1 수직 진동부(30a)와 제2 수직 진동부(30b)를 각각 교차 진동시켜 준다.

상기 제어부(19)는 수동모드로 설정되는 경우 사용자가 조작부(15)를 통하여 진동수와 진동폭(즉, 세기)을 설정하면 제어부(19)는 제어신호를 신호발생기(50)에 인가하여 신호발생기(50)로부터 발생되는 정현파 신호의 발진주파수를 조정하며, 후술하는 파워 앰프(42a,42b, 47)의 출력 또는 입력을 조절하여 세기를 조정한다.

상기 증폭부(40)는 도 8a 내지 도 8c에 나타낸 바와 같이, 다양한 실시예로 구성될 수 있다.

즉, 상기 증폭부(40)의 제1 실시예는 도 8a에 나타낸 바와 같이, 상기 제어부(19)의 제어신호에 따라 신호발생기(50)에서 발생된 구동 신호를 1차 증폭하여 2개의 제1 및 제2 출력을 발생하는 프리앰프(41)와, 상기 프리앰프(41)의 제1 및 제2 출력 중 하나의 출력, 즉 제2 출력을 반전시켜 제1 출력과의 사이에 180도의 위 상차를 갖도록 반전시키는 반전부(invertor)(43)와, 상기 프리앰프(41)의 제1 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 수직 진동부(30a)(즉, 제1구동코일(34a))를 구동시켜 주는 제1 파워 앰프(42a)와, 상기 반전부(43)의 제2 출력을 전력 증폭하여 상기 제2 수직 진동부(30b)(즉, 제2 구동코일(34b))를 구동시켜 주는 제2 파워 앰프(42b)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 증폭부(40)의 제1 실시예는 제1 파워 앰프(42a)와 제2 파워 앰프(42b)에 의해 증폭되는 각각의 구동 신호의 위상차가 반전되어 출력되기 때문에 상기 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b)는 서로 교차 진동이 가능하다.

한편, 상기 증폭부(40)의 제2 실시예는 도 8b에 나타낸 바와 같이, 상기 신호발생기(50)에서 발생된 구동 신호를 1차 증폭하여 출력하는 프리앰프(46)와, 상기 프리앰프(46)의 출력을 전력 증폭하여 얻어진 제1 출력을 상기 제1 수직 진동부(30a)(즉, 제1구동코일(34a))에 인가하는 파워 앰프(47)와, 상기 제1 출력과의 사이에 180도의 위상차를 갖도록 제1 출력을 반전시켜 얻어진 제2 출력을 상기 제2 수직 진동부(30b)(즉, 제2구동코일(34b))에 인가하는 반전부(invertor)(43)로 구성되어 있다.

따라서, 제 2실시예는 파워 앰프(47)의 제1 출력과 반전부(43)의 제2 출력을 상기 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b) 각각에 반대 극성으로 인가하기 때문에 상기 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b)는 교차 진동이 이루어진다.

한편, 상기 증폭부(40)의 제3 실시예는 도 8c에 나타낸 바와 같이, 상기 신호발생기(50)에서 발생된 구동 신호를 1차 예비 증폭하여 출력하는 프리앰프(46)와, 상기 프리앰프(46)의 출력을 전력 증폭하여 얻어진 출력을 상기 제1 및 제2 수직 진동부(30a,30b)(즉, 제1 및 제2 구동코일(34a,34b))에 인가하는 파워 앰프(47)를 포함한다.

제3실시예에서는 그 후 파워 앰프(47)의 (+) 및 (-) 출력단자를 제1 및 제2 연결배선(48a,48b)을 통하여 제1 수직 진동부(30a)의 제1 구동코일(34a)의 (+) 및 (-) 입력단자에 연결하며, 제2 수직 진동부(30b)에 대하여는 파워 앰프(47)의 (+) 및 (-) 출력단자와 연결된 제1 및 제2 연결배선(48a,48b)의 극성을 반대로 설정하여 제2 수직 진동부(30b)의 제2 구동코일(34b)의 (-) 및 (+) 입력단자에 연결한다.

따라서, 제3 실시예는 제1 및 제2 수직 진동부(30a,30b)에 대하여 제1 및 제2 연결배선(48a,48b)을 서로 반대로 연결함에 의해 파워 앰프(47)의 출력을 상기 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b) 각각에 서로 반대 극성으로 인가하여, 그 결과 상기 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b)는 교차 진동이 이루어진다.

상기 제1 및 제2 연결배선(48a,48b)은 상기 제1 및 제2 실시예의 반전기(43)와 동일하게 상기 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b) 중 어느 하나에 인가되는 파워 앰프(47)의 제1 출력을 180도 위상 차이를 갖는 제2 출력으로 변환하는 위상변경수단(48)의 역할을 한다.

여기서, 상기 신호발생기(50)에서 발생되는 상기 구동 신호는 원칙적으로 정 현파로 출력되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 수직 진동부(30)를 구동시키는 구동 신호가 구형파로 이루어져 있으면, 진동판(22)의 상승과 하강이 순간적으로 이루어져 사용자의 신체에 무리를 주기 때문에 구동 신호는 정현파로 이루어져 상승과 하강이 완만하게 이루어지게 하는 것이 좋다.

한편, 본 발명에 따른 교차 진동형 운동장치는 각각 수직 진동부(30)와 진동판(22) 등을 구비하고 있는 한 쌍의 진동발생장치(20a,20b)를 포함하고 있다. 이 경우 제1 및 제2 수직 진동부(30a,30b)에 인가되는 제1 파워 앰프(42a)와 제2 파워 앰프(42b)의 출력 세기를 각각 선택적으로 조절할 수 있다.

즉, 제1 파워 앰프(42a)와 제2 파워 앰프(42b)의 입력에 파워 앰프의 출력 세기를 사용자가 선택할 수 있도록 해주는 가변저항(45a,45)을 구비할 수 있다. 또한, 파워 앰프의 출력 세기는 파워 앰프(42a,42b)의 증폭률을 조절하는 방법 등의 주지된 방법으로 조절하는 것도 가능하다.

일반적으로 한쪽의 다리가 다른 다리에 비하여 다소 짧은 사용자, 또는 소아마비 장애인인 경우 제1 및 제2 진동발생장치(20a,20b)가 동일한 세기로 교차 진동이 이루어지면 긴 다리가 착지된 진동발생장치의 수직 진동부(30), 즉 진동판(22)에 인가되는 진동력이 짧은 다리가 착지된 진동판(22)보다 더 크게 인가되므로 사용자의 허리, 즉 척추에 무리가 갈 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 제1 및 제2 파워 앰프(42a,42b)의 출력 세기를 사용자가 선택하여 조절함에 의해 자신의 신체적 특성에 맞게 긴 다리가 착지된 진동발 생장치의 세기를 상대적으로 약하게 설정하여 교차 진동형 운동장치를 사용할 수 있다.

다른 한편으로, 양 다리 중에 어느 한쪽의 다리나 척추 교정에 대한 재활 또는 강화 운동이 필요한 치료 목적으로 본 발명의 교차 진동형 운동장치를 사용하는 경우 제1 및 제2 파워 앰프(42a,42b)의 출력 세기를 조작부(15)에서 사용자가 선택할 수 있도록 구성함에 의해 원하는 치료 목적의 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한 이러한 치료 목적으로 이용하는 경우 제1 및 제2 파워 앰프(42a,42b)의 출력 세기 뿐 아니라 신호발생기(50)의 발진주파수를 조정함에 의해 진동판(22)의 진동수를 함께 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 도 3 내지 도 6에 도시된 제1실시예에서는 영구자석을 사용한 자기회로를 이용하여 구현된 진동발생장치를 예시하였으나, 본 발명에서는 하기와 같이 전자석을 이용한 진동발생장치를 적용하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 교차 진동형 운동장치에 사용되는 제2실시예에 따른 전자석형 진동발생장치의 단면도이다.

상기 제2실시예의 전자석형 진동발생장치는 수직 진동부(60)로서 전자석형을 사용하는 것을 제외하고 나머지 소자들은 상기한 제1실시예의 진동발생장치와 동일하므로 이에 대하여는 동일한 부재번호를 부여하고 이에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.

상기 전자석형 수직 진동부(60)는 전자석(63)을 이용한 자기회로에 형성된 자기 갭(G)에 진동판(22)을 상하로 구동시키기 위한 구동 코일(34)이 권취된 보 빈(39)이 삽입되어 있는 구조를 갖고 있다.

상기 전자석(63)은 금속으로 이루어진 베이스(21)의 중앙에 도시되지 않은 절연재를 통하여 그 위에 탑재된 요크(61)에 직류전원(DC)이 인가되는 코일(62)이 권취되어, 요크(61)로 이루어진 자기회로 내에 강력하고 지속적인 직류자속을 공급함에 의해 구동 코일(34)이 플레밍의 왼손 법칙에 따라 상하의 움직임을 유도해내는 역할을 한다.

자기회로 통로를 형성하는 요크(61)는 베이스(21)의 중앙에 위치한 원형의 베이스(61a)와, 베이스(61a)의 중앙으로부터 상측으로 돌출되어 전자석용 코일(62)이 권취된 봉 형상의 센터 폴(61b)과, 베이스(61a)의 단부로부터 상측으로 센터 폴(61b)의 높이만큼 연장된 원통형상의 외측 연장부(61c)와, 외측 연장부(61c)로부터 내측으로 2단 절곡 연장되어 센터 폴(61b) 상단과의 사이에 자기 갭(G)을 형성하는 자기 갭 형성부(61d)로 이루어져 있다.

따라서, 상기 요크 구조에서는 센터 폴(61b)과 외측 연장부(61c) 사이에 충분한 양의 전자석용 코일(62)이 권취될 수 있는 공간 구조를 갖고 있어 강력한 전자석을 구성할 수 있게 된다. 이 경우 자기 갭(G)에 삽입되어 상하로 진동하는 구동 코일(34)에 효율적으로 자기력이 미치도록 하기 위해서 요크(61)의 자기 갭 형성부(61d)는 구동 코일(34)이 진동하는 범위를 충분히 커버하도록 길게 형성된다.

요크(61)의 센터 폴(61b)에 권취되는 전자석용 코일(62)은 센터 폴(61b)의 상단부가 N극을 이루고, 자기 갭 형성부(61d)가 S극을 이루도록 코일의 권선 방향과 전류 흐름방향을 설정한다.

따라서, 구동 코일(34)에 극성이 주기적으로 변하는 정현파 구동신호가 인가되면 구동 코일(34)의 교류성 회전 자기장과 자기 갭(G) 내에 직류 자기장이 상호 작용하여 플레밍의 왼손 법칙에 따라 보빈(39)에 권선된 구동 코일(34)은 자기 갭(G) 내에서 상하로 진동하게 되고, 그 결과 진동판(22)도 상하로 진동한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전자석형 진동발생장치의 작용을 이하에 설명한다.

먼저, 전자석용 코일(62)에 DC 전원이 인가되어 코일(62)이 여자되면, 이에 따라 요크(61)는 전자석을 형성하게 되고, 그 결과 센터 폴(61b)의 상단부가 N극, 이에 대응하는 자기 갭 형성부(61d)가 S극을 이루게 된다. 그 결과, 전자석(63)의 요크(61)에 의해 형성된 자기회로 중 센터 폴(61b) 상단과 자기 갭 형성부(61d) 사이에는 자기 갭(G)이 형성된다.

이 때 사용자가 조작부(15)의 진동수를 설정하면, 이에 따라 선택된 주파수를 갖는 정현파 신호가 신호발생기(50)로부터 발생되어, 증폭부(40)로 인가된다.

상기 증폭부(40)에서는 상기한 도 7 및 도 8a 또는 도 8b와 같이 예비 증폭 및 전력증폭하면서 상호간에 180도의 위상차를 갖는 제1 및 제2 출력을 발생하여 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b)의 제1 및 제2 구동코일(34a,34b)에 인가함에 의해 제1 수직 진동부(30a)와 상기 제2 수직 진동부(30b)는 서로 교차 진동이 이루어진다.

본 발명에 따른 전자석형 수직 진동부(60)에서는 정현파 구동신호의 극성반전에 따라 이에 대응하여 진동판(22)이 가이드(23)를 따라 상하로 수직운동이 이루 어지는 방식이므로, 사용자가 정현파 구동신호의 주파수 설정에 대응하여 정확한 수직운동 회수의 제어가 가능하다.

상기한 제1 및 제2 실시예의 진동발생장치에서는 수직 진동부(30,60)를 진동판(22) 마다 1개를 사용한 것을 예시하였으나, 1개 이상을 조합하여 사용하는 것도 가능하다.

한편, 상기한 제1실시예에서는 수직 진동부(30)가 도 3 내지 도 6과 같이 외자형 자석(32b)과 내자형 자석(32a)을 이용하여 제1 및 제2 자기회로를 형성하고, 외자형 자석(32b)을 포함하는 제1 자기회로의 자기갭(33)을 이루는 요크(31)의 대향면에 균일한 자력선 분포를 실현하고, 내자형 자석(32a)을 포함하는 루프형 제2 자기회로에 의해 상기 자기갭(33) 부분의 자속 누설을 방지하는 구조를 갖고 있다.

그러나, 수직 진동부(30)가 자속 누설에 관하여 엄격한 규제가 없는 경우에는 도 11에 도시된 제3실시예의 수직 진동부와 같이 변형하는 것도 가능하다.

즉, 제3실시예의 수직 진동부(30a)는 자기회로가 내자형 자석(32a)을 포함하는 루프형 제2 자기회로를 생략하고, 외자형 자석(32b)을 포함하며 자기갭(33)을 형성하는 제1 자기회로만으로 이루어진다.

즉, 상기 제1 자기회로는 외자형 자석(32b)과, 외자형 자석(32b)의 하부에 배치되는 요크(31)의 외측부 내주부로부터 일정한 간격을 두고 폴피스 형태로 상측으로 연장된 연장부와, 외자형 자석(32b)의 상부에 배치되어 상기 폴피스형 연장부와의 대향면 사이에 자기갭(33)이 형성되는 요크(31)의 내측부로 이루어진 구조이다.

상기 제1 자기회로에 형성된 자기갭(33)에는 진동판(22)을 상하로 구동시키기 위한 구동 코일(34)이 권취된 보빈(39)이 삽입되어 있다.

또한, 본 발명에서는 도 12에 도시된 바와 같이 내자형 자기회로를 갖는 제4실시예에 따른 영구자석형 수직 진동부(70)를 사용하는 것도 가능하다.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이 단일 자석(73)이 요크(71)의 내부에 설치되고, 자석(73)의 상부에 톱플레이트(72)가 설치된 자기회로의 자기갭(G)에 구동 코일(34)이 권취된 보빈(39)이 위치된 구조를 갖고 있다.

상기 영구자석형 수직 진동부(70)는 고정된 자기회로에서 발생되는 비교번(직류) 자속과 상하 유동 가능한 구동 코일(34)에서 발생되는 교번(교류) 회전 자속이 플레밍의 왼손법칙에 따라 서로 반응하여 발생되는 흡입 및 반발력에 의해 보빈(39)과 연결된 진동판(22)과 구동 코일(34)이 상/하로 진동하여 구동신호에 대응한 수직 진동을 발생시키는 구조이다.

상기한 영구자석형 수직 진동부(70)에서도 자석(73)은 네오디뮴 자성재료를 사용하는 것이 바람직하고, 이를 이용하여 구성되는 진동발생장치는 미리 설정된 수직 진동력을 얻기 위하여 2 이상의 수직 진동부(70)를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 사용자가 설정한 진동수, 즉 주파수에 따라 정확하게 이에 대응하는 수직운동이 발생되고, 20Hz 이하의 저주파수에서도 구동 코일이 강한 자력을 발생할 수 있도록 진동판과 연결되며 외주에 구동 코일이 권취된 보빈이 전자석 또는 영구자석을 이용한 자기회로의 자기 갭에 삽입되어 있어 충분한 수직 운동력 을 제공한다.

한편, 상기 신호발생기의 구동신호는 0.1Hz~20kHz 분포의 주파수로 이루어지는데, 다이어트 목적으로 이용할 때에는 3~50Hz로 구동시키는 것이 바람직하며, 움직이지 못하던 신체의 재활을 위한 목적으로는 0.1Hz~25Hz로 구동시키고, 모세혈관의 세정과 확장을 위한 목적으로는 약 20kHz로 구동시키고, 장기의 운동을 위해서는 장기의 공진 주파수에 맞추어 구동시키는 것이 바람직하다.

그러나, 상기와 같이 신체의 재활 또는 모세혈관의 세정과 확장을 위한 목적으로 사용하는 경우는 다이어트 목적으로 이용할 때 보다 상대적으로 증폭부(40)의 출력 크기를 조절하여 진동폭을 작게 설정하는 것이 필요하다.

또한, 본 발명에서는 다이어트 운동을 위한 3~50Hz 대역의 저주파 구동신호와 음악 감상을 위한 30~20,000Hz 대역의 오디오 신호를 선택적 또는 동시에 중첩시켜서 인가할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 교차 진동형 운동장치의 외관을 설명하기 위한 측면도.

도 2는 본 발명의 정면도.

도 3은 본 발명에서 진동발생장치의 구조를 설명하기 위한 분리 단면도.

도 4는 본 발명에서 진동발생장치의 구조를 설명하기 위한 평면도.

도 5는 본 발명의 진동발생장치의 조립 상태 단면도.

도 6은 본 발명의 수직 진동부의 상세 구조를 설명하기 위한 분리 단면도.

도 7은 본 발명의 교차 진동형 운동장치에 사용되는 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략 블록도.

도 8a 내지 도 8c는 각각 본 발명에 사용된 증폭부의 바람직한 실시예들을 설명하기 위한 블록도.

도 9는 스프링과 가이드의 결합구조를 나타내는 단면도.

도 10은 본 발명의 음파 진동형 운동 의자에 사용되는 제2실시예에 따른 전자석형 진동발생장치의 단면도.

도 11은 본 발명의 음파 진동형 운동 의자에 사용되는 제3실시예에 따른 영구자석형 수직 진동부의 단면도.

도 12는 본 발명의 음파 진동형 운동 의자에 사용되는 제4실시예에 따른 영구자석형 수직 진동부의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 프레임 11 : 손잡이

12 : 표시부 15 : 조작부

16 : 하중 센서 17 : 근접 센서

18 : 메모리 19 : 제어부

20a,20b : 진동발생장치 21 : 베이스

22 : 진동판 23 : 가이드

24 : 가이드봉 25 : 스프링

26 : 조인트 27 : 가이드봉

30,30a,30b : 수직진동부 31 : 요크

32a,32b : 자석 33 : 자기갭

34,34a,34b : 구동코일 35 : 보빈 가이드

36 : 방열 파이프 38 : 중심부

39 : 보빈 40 : 증폭부

41,46 : 프리 앰프 42a,42b,47 : 파워 앰프

43 : 반전부 48 : 위상변경수단

48a,48b : 연결배선

Claims (16)

1. 베이스와;

   상기 베이스 위 좌우측에 거리를 두고 이격 배치되어 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 상호간에 180도 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 진동판을 교대로 상하 진동시키기 위한 제1 및 제2 진동장치와;

   상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 상기 제1 및 제2 진동판을 교차 진동시키기 위해 상호간에 180도 위상차를 갖는 상기 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 제어수단으로 구성되며;

   상기 제1 및 제2 진동장치는 각각,

   상기 베이스에 상하로 진동 가능하게 설치된 진동판을 구비하고, 자기갭 구동방식에 의해 자기갭에 배치된 구동코일에 상기 구동신호가 인가됨에 따라 구동코일과 연결된 진동판을 상하로 진동시키는 수직 구동부와,

   상기 베이스 및 상기 진동판에 그 양단이 각각 연결되어 상기 진동판의 수직 운동을 안내하는 다수의 가이드수단과,

   상기 진동판이 수직 방향으로 운동할 때에 진동판의 운동 범위를 제한하면서 진동판이 하강할 때에 충격력을 흡수하기 위한 다수의 진동 흡수수단으로 구성되며,

   상기 제어수단은

   사용자의 조작부에 대한 입력 설정에 대응하는 제어신호를 발생하는 제어부와,

   상기 제어신호에 따라 설정된 발진주파수를 갖는 정현파 구동 신호를 발생하기 위한 신호발생기와,

   상기 정현파 구동 신호를 증폭함과 동시에 상호간에 180도 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호를 발생하여 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 수직 구동부에 인가하기 위한 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 증폭부는

   상기 제어부의 제어신호에 따라 신호발생기에서 발생된 구동 신호를 예비 증폭하여 서로 동일한 제1 및 제2 출력으로 출력하는 프리앰프와,

   상기 프리앰프의 제1 및 제2 출력 중 제2 출력을 반전시켜 출력하는 반전부와,

   상기 프리앰프의 제1 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 수직 진동부를 구동시켜 주는 제1 파워 앰프와,

   상기 반전부의 제2 출력을 전력 증폭하여 상기 제2 수직 진동부를 구동시켜 주는 제2 파워 앰프로 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 증폭부는

   상기 신호발생기에서 발생된 구동 신호를 예비 증폭하여 출력하는 프리앰프와,

   상기 프리앰프의 출력을 전력 증폭하여 서로 동일한 제1 및 제2 출력을 발생하여 제1 및 제2 출력 중 어느 하나를 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 수직 구동부 중 어느 하나에 직접 인가하기 위한 파워 앰프와,

   상기 제1 및 제2 출력 중 나머지 다른 하나를 상호간에 180도 위상차를 갖도록 반전하여 출력이 인가되지 않는 나머지 수직 구동부에 인가하는 반전부로 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은

   상기 신호발생기의 발진주파수를 선택하여 진동판의 진동수를 설정하기 위한 진동수설정노브와,

   상기 증폭부의 제1 및 제2 출력을 선택적으로 조정함에 의해 제1 및 제2 진동판의 진동폭을 선택적으로 설정하기 위한 한쌍의 진동폭설정노브를 포함하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 수직 구동부는 서로 자극이 대향하도록 소정의 거리를 두고 배치되어 비교번 자계를 발생하는 하부 및 상부 자석, 상기 하부 자석의 하부면으로부터 상부 자석의 상부면으로 연장되는 루프형 순환회로부와 하부 자석의 하측 내주부로부터 일정한 간격을 두고 상측으로 수직으로 연장된 연장부를 일체로 구비한 제1요크, 상기 하부 및 상부 자석 사이를 연결하며 내주면이 제1요크의 연장부 외주면 사이에 자기갭을 형성하는 제2요크, 상기 구동신호가 인가될 때 교번 자계를 발생하며 상기 자기갭에 배치되어 상기 하부 및 상부 자석으로부터 발생된 비교번 자계와의 상호작용에 따라 상하로 변위되는 구동코일, 및 상기 구동코일이 원통부에 권선된 원통형 보빈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 증폭부는

   상기 신호발생기에서 발생된 구동 신호를 예비 증폭하여 출력하는 프리앰프와,

   상기 프리앰프의 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 수직 구동부에 인가하기 위한 출력을 발생하는 파워 앰프와,

   상기 파워 앰프의 출력을 제1 및 제2 수직 구동부에 상호간에 180도 위상차를 갖도록 변환하여 인가하기 위한 위상변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 수직 구동부는 영구자석 또는 전자석을 포함하는 자기회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 진동판에 설치되어 하중 감지신호를 상기 제어부로 전송하는 하중 센서를 더 포함하며,

   상기 제어부는 상기 하중 센서를 통하여 상기 진동판에 올려진 물체의 하중을 감지하여, 감지된 하중에 적합한 진동수 및 진동폭으로 상기 수직 구동부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
10. 베이스와;

    상호간에 180도 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 구동신호발생수단과;

    상기 베이스 위 좌우측에 거리를 두고 이격 배치되어 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 각각 자기갭 구동방식에 의해 제1 및 제2 자기갭에 배치된 제1 및 제2 구동코일에 상호간에 180도 위상차를 갖는 상기 제1 및 제2 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 구동코일과 연결된 제1 및 제2 진동판이 교대로 상하 진동이 이루어지는 제1 및 제2 진동장치로 구성되며,

    상기 구동신호발생수단은

    사용자의 조작부에 대한 입력 설정에 대응하는 제어신호를 발생하는 제어부와,

    상기 제어신호에 따라 설정된 발진주파수를 갖는 정현파 구동 신호를 발생하기 위한 신호발생기와,

    상기 정현파 구동 신호를 증폭함과 동시에 상호간에 180도 위상차를 갖는 제1 및 제2 구동신호를 발생하여 상기 제1 진동장치와 제2 진동장치의 제1 및 제2 구동코일에 인가하기 위한 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서, 상기 증폭부는

    상기 제어부의 제어신호에 따라 신호발생기에서 발생된 정현파 구동 신호를 예비 증폭하여 서로 동일한 제1 및 제2 출력으로 출력하는 프리앰프와,

    상기 프리앰프의 제1 및 제2 출력 중 제2 출력을 반전시켜 출력하는 반전부와,

    상기 프리앰프의 제1 출력을 전력 증폭하여 상기 제1 수직 진동부의 제1 구동코일을 구동시켜 주는 제1 파워 앰프와,

    상기 반전부의 제2 출력을 전력 증폭하여 상기 제2 수직 진동부의 제2 구동코일을 구동시켜 주는 제2 파워 앰프로 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 진동장치는 각각 영구자석 또는 전자석을 포함하는 자기회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
14. 베이스와;

    서로 동일한 제1 및 제2 구동신호를 발생하는 구동신호발생수단과;

    상기 제2 구동신호를 반전시켜 제1 구동신호와 180도 위상 차이를 갖는 제3 구동신호를 발생하는 위상변경수단과;

    상기 베이스 위 좌우측에 거리를 두고 이격 배치되어 상하로 진동 가능하게 설치된 제1 및 제2 진동판을 각각 구비하고, 각각 자기갭 구동방식에 의해 제1 및 제2 자기갭에 배치된 제1 및 제2 구동코일에 상호간에 180도 위상차를 갖는 상기 제1 구동신호와 제3 구동신호가 인가됨에 따라 제1 및 제2 구동코일과 연결된 제1 및 제2 진동판이 교대로 상하 진동이 이루어지는 제1 및 제2 진동장치로 구성되며,

    상기 구동신호발생수단은 사용자의 조작부에 대한 입력 설정에 대응하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 따라 설정된 발진주파수를 갖는 정현파 구동 신호를 발생하기 위한 신호발생기와, 상기 정현파 구동 신호를 증폭하기 위한 증폭부를 포함하며,

    상기 위상변경수단은 상기 제2 구동신호를 반전시켜 제1 구동신호와 180도 위상 차이를 갖는 제3 구동신호를 발생하는 반전기로 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.
15. 삭제
16. 제 10항 또는 제14항에 있어서, 상기 베이스 및 상기 진동판에 그 양단이 각각 연결되어 상기 진동판의 수직 운동을 안내하는 다수의 가이드수단과,

    상기 진동판이 수직 방향으로 운동할 때에 진동판의 운동 범위를 제한하면서 진동판이 하강할 때에 충격력을 흡수하기 위한 다수의 진동 흡수수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교차 진동형 운동장치.

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