KR100993985B1

KR100993985B1 - 헬스 기구

Info

Publication number: KR100993985B1
Application number: KR1020100023983A
Authority: KR
Inventors: 정해룡
Original assignee: 주식회사 동성산기
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-11-11

Abstract

본 발명은 실린더의 공기압을 운동 부하로 하는 헬스 기구에 관한 것이다.
본 발명에 따른 실린더의 공기압을 운동 부하로 하는 헬스 기구는, 공기압이 운동 부하값에 따라 유지되는 에어 실린더; 에어 실린더의 피스톤이 실린더 상부 또는 실린더 하부의 부하증가 설정위치에 도달할 때, 위치인식 신호를 발생시키는 위치인식 센서; 위치인식 신호를 입력받아 운동 부하값을 증가시키는 부하증가 신호를 발생시키는 컨트롤러; 및 컨트롤러에서 설정되는 운동 부하값에 따라 에어 실린더의 공기압값을 유지시키되, 부하증가 신호를 입력받아 일정시간 동안 에어 실린더의 공기압을 10~20% 증가시키는 전공 비례 제어 밸브를 포함한다.
본 발명에 따른 헬스 기구는 공기압을 정확하고 일정하게 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는 근력운동 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는 양방향 운동을 하는데 있어서, 양방향 운동 부하를 정확하고 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는 안전하며, 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

헬스 기구{health apparatus}

본 발명은 실린더의 공기압을 운동 부하로 하는 헬스 기구에 관한 것이다.

일반적으로, 헬스장에 설치되어 있는 바벨이나 덤벨 등의 근력강화용 헬스 기구는 정해진 단위의 무게를 가진 금속 웨이트와 연결된 레버를 밀거나 당기면서 중력의 작용을 극복하는 방향으로 운동을 하도록 되어 있다. 이러한 금속 웨이트 형태의 헬스 기구는 한 기구에서 한 방향으로 밖에 근육운동 효과가 없다는 단점을 갖고 있으며, 또한 사람에 따라 과도한 무게를 감당하지 못하여 놓치거나 하는 경우 부상의 위험이 항상 상존하는 문제점이 있다.

이러한 점들 개선하기 위하여, 최근에는 금속 웨이트가 아닌 유압이나 공기압을 이용하여 운동을 할 수 있게 만들어진 헬스 기구가 개발되고 있다. 유압을 이용하는 헬스 기구는 동력원이 따로 없어 원하는 유압의 세기 조절이 불가능하고 단지 유압 실린더의 오리피스(orifice)의 크기를 변화시켜 사용자가 레버를 밀고 당길 때의 가하는 힘 및 진행 속도를 바꿔가면서 양방향으로 운동할 수 있도록 되어 있다. 공기압을 이용하는 헬스 기구는 레버를 밀 때 또는 당길 때 컴프레서에서 일 방향으로 제공되는 공기압을 극복하는 방법으로 근력 운동을 하게 되며, 공기압의 세기를 조절하여 운동 세기를 조절할 수 있다.

하지만, 종래의 유압 또는 공기압 방식 헬스 기구는 실린더 내에서 피스톤의 위치에 따라 유압 또는 공기압이 달라지기 때문에, 유압 또는 공기압을 정확하고 일정하게 조절할 수 없어 정밀한 헬스 기구로는 적합하지 않는 문제점이 있다. 나아가, 헬스장에서는 헬스 트레이너가 일정 동작점에서 강제로 누르거나 당겨서 운동 부하를 추가하여 줌으로써 근력운동 효과를 향상시키는 역할을 하고 있으나, 종래의 유압 또는 공기압 방식 헬스 기구는 이러한 기능을 가지지 못하기 때문에 향상된 운동 효과를 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 헬스 트레이너의 순간적인 운동 부하 추가는 오히려 헬스 기구의 손상을 일으키거나 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

또한, 종래의 유압 또는 공기압 방식 헬스 기구는, 레버를 미는 방향이나 당기는 방향으로 양방향 운동을 하는데 있어서, 양방향 운동 부하를 정확하고 효과적으로 제어하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 오동작으로 인한 안전상의 문제를 야기할 수 있으며, 제작비용이 과다하여 헬스장에서 일반인이 범용으로 사용하기에는 부적합한 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 공기압을 정확하고 일정하게 조절할 수 있는 정밀한 헬스 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 근력운동 효과를 향상시킬 수 있는 헬스 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 양방향 운동을 하는데 있어서, 양방향 운동 부하를 정확하고 효과적으로 제어할 수 있는 헬스 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 안전하고, 제작비용을 절감할 수 있는 헬스 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 실린더의 공기압을 운동 부하로 하는 헬스 기구는, 공기압이 운동 부하값에 따라 유지되는 에어 실린더; 에어 실린더의 피스톤이 실린더 상부 또는 실린더 하부의 부하증가 설정위치에 도달할 때, 위치인식 신호를 발생시키는 위치인식 센서; 위치인식 신호를 입력받아 운동 부하값을 증가시키는 부하증가 신호를 발생시키는 컨트롤러; 및 컨트롤러에서 설정되는 운동 부하값에 따라 에어 실린더의 공기압값을 유지시키되, 부하증가 신호를 입력받아 일정시간 동안 에어 실린더의 공기압을 10~20% 증가시키는 전공 비례 제어 밸브를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 에어 실린더는 단동식 에어 실린더이며, 전공 비례 제어 밸브는 에어 실린더의 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실 중 일방에만 연결되어 공기압을 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 에어 실린더는, 실린더를 감싸는 하우징과, 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실에 연결되며 하우징의 일단에 나란히 형성되는 한 쌍의 공기 출입구와, 하우징에 일체로 형성되는 클레비스(clevis)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 위치인식 센서는 하우징의 내부에 형성되며, 하우징의 일단에는 위치인식 센서 연결구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 컨트롤러는, 운동 부하값을 설정하는 부하 설정부와, 부하증가 신호를 발생시키는 부하증가 신호 발생부와, 운동 기종을 변경하는 기종 변경부와, 운동을 비상 정지시키는 비상 정지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전공 비례 제어 밸브는 정전시 에어 실린더의 공기압을 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는, 일단이 전공 비례 제어 밸브와 연결되며 타단이 에어 실린더의 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실의 공기 출입구와 각각 연결되어, 전공 비례 제어 밸브로부터 일방의 공기실을 선택적으로 연결하는 것으로 양방향 운동 부하를 제공하는 전공 양방향 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는, 공기를 압축하는 컴프레서; 컴프레서에 연결되어 누유(漏油)를 방지하고 잔압을 배기하는 솔레노이드 밸브; 솔레노이드 밸브에 연결되어 압축되는 공기를 저장하는 에어 탱크; 에어 탱크와 전공 비례 제어 밸브 사이에 연결되어 에어 탱크로부터 배출되는 공기의 공기압을 조절하고 필터링하는 필터 레귤레이터; 및 컨트롤러, 컴프레서 및 솔레노이드 밸브에 외부 전원을 공급 또는 차단하는 온오프 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명에 따른 헬스 기구는 공기압을 정확하고 일정하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는 근력운동 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는 양방향 운동을 하는데 있어서, 양방향 운동 부하를 정확하고 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 헬스 기구는 안전하며, 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구의 각 구성 요소를 기능 블록으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더에 부착되는 위치인식 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 헬스 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스 기구를 설명하기 위한 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 본 발명에서는 에어 실린더의 길이 방향에 대한 부분 명칭 또는 지칭을, 피스톤의 헤드가 향하는 쪽을 실린더의 상부로 정의하고, 피스톤의 로드가 위치하는 쪽을 실린더의 하부로 정의한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

<제1 실시예>

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구의 각 구성 요소를 기능 블록으로 나타낸 블록도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구는, 운동 기구부(101), 에어 실린더(110), 위치인식 센서(120), 컨트롤러(130), 전공 비례 제어 밸브(140), 컴프레서(150), 솔레노이드 밸브(160), 에어 탱크(170), 필터 레귤레이터(180) 및 온오프 스위치(190)를 포함한다.

운동 기구부(101)는 운동 부하를 제공하는 상기의 구성 요소들을 제외하고, 일반적인 헬스 기구의 구성 요소들, 예컨대 받침 의자, 레버, 지지대 등으로 구성된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 어깨근육 운동을 할 수 있는 숄더 프레스(shoulder press)를 일례로 들어서 설명하기로 한다.

에어 실린더(110)는 내부의 공기압이 컨트롤러(130)에서 설정되는 운동 부하값에 따른 공기압으로 유지된다. 이 공기압에서 피스톤을 왕복 운동시키는 것으로 사용자는 일정한 운동 부하로 운동을 할 수 있게 된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더(110)는 단동식 에어 실린더로서 피스톤에 의해 구획되는 상하부 두 개의 공기실 중 운동 부하를 제공하고자 하는 측의 공기실에만 공기를 인위적으로 흡기 또는 배기하여 공기압을 일정하게 유지함으로써 설정된 운동 부하를 제공하는데 나아가, 필요에 따라 흡기량 또는 배기량을 달리하여 공기압을 조절하는 것으로 운동 부하를 조절하는 것이 가능하다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더(110)의 작동 원리, 구조적 특징 등에 관한 보다 구체적인 설명은 다음의 도 3 내지 도 5를 통해 후술하기로 한다.

위치인식 센서(120)는 에어 실린더(110)의 피스톤이 실린더 상부 또는 실린더 하부의 부하증가 설정위치에 도달할 때, 위치인식 신호를 발생시킨다. 본 발명의 제1 실시예에서는 상술한 헬스 트레이너가 일정 동작점에서 운동 부하를 추가로 제공하여 근력운동 효과를 향상시키는 기능을 도모하고자 한다. 이를 위해 우선적으로 위치인식 센서(120)를 구비하여 운동 부하를 추가시키기 위한 부하증가 설정위치를 미리 결정하고 운동 동작 중 이 위치에 도달했는지 여부를 감지하도록 한다. 이때, 부하증가 설정위치는 사용자의 운동 동작 중 마지막 동작점, 예컨대 숄더 프레스인 경우 위쪽으로 밀어 올리는 동작의 마지막 동작점에 해당하는 피스톤의 위치인 실린더 상부(도 4의 위치인식 센서 부착위치 참조)로 설정하는 것이 바람직하다. 이는 운동 동작의 마지막에 임팩트가 가해질 때 더욱더 근력이 향상됨에 기인한다. 이때, 근력운동을 효과적으로 향상시키기 위한 운동 부하의 증가량은 10~20% 정도가 바람직하다.

컨트롤러(130)는 위치인식 센서(120)로부터 위치인식 신호를 입력받아 운동 부하값을 증가시키는 부하증가 신호를 발생시킨다. 부하증가 신호에는 운동 부하의 증가량(10~20%)과 운동 부하의 증가되는 시간(3~5초) 등이 미리 설정되어 있으며, 증가량 및 증가 시간은 제작자 또는 사용자가 필요에 따라 임의 변경할 수 있다. 또한, 컨트롤러(130)는 사용자가 원하는 운동 부하값을 설정하고, 헬스 기구의 기종에 따라 운동 부하값을 변경하며, 비상 정지시 운동 부하값을 0으로 설정한다. 이에 관한 보다 구체적인 설명은 다음의 도 6을 통해 후술하기로 한다.

전공 비례 제어 밸브(140)는 컨트롤러(130)에서 설정되는 운동 부하값에 따라 에어 실린더(110)의 공기압값을 유지시키되, 컨트롤러(130)로부터 부하증가 신호를 입력받아 일정시간(3~5초) 동안 에어 실린더(110)의 공기압을 10~20% 증가시킨다. 또한, 전공 비례 제어 밸브(140)는 단동식인 에어 실린더(110)의 공기실 중 일방에만 연결되어 공기압을 유지시킨다. 전공 비례 제어 밸브는 전압 신호에 비례하여 공기압을 조절하는 밸브로서, 본 발명의 제1 실시예에서는 컨트롤러(130)로부터 전공 비례 제어 밸브(140)로 인가되는 운동 부하값 또는 부하증가 신호가 특정 전압값을 가지는 신호에 해당하며, 운동 부하로 작용하는 에어 실린더(110)의 공기압이, 전압 신호에 비례하는 공기압에 해당된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에서는 전공 비례 제어 밸브(140)를 채용함으로써, 운동 부하값에 따라 공기압값을 유지하여 정밀한 운동 부하를 제공하는 것이 가능하며, 나아가 상술한 바와 같이 필요에 따라 공기압을 원하는 값으로 증가 또는 감소시키는 것도 가능하다.

한편, 본 발명에 제1 실시예에 따른 전공 비례 제어 밸브(140)는 정전시 에어 실린더(110)의 공기압을 유지시키는 것으로 사고 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 제1 실시예에 따른 헬스 기구는 종래의 금속 웨이트 방식의 헬스 기구와 비교하여 보다 안전하다.

컴프레서(150, compressor)는 에어 실린더(110)에 공기압을 공급하기 위한 공기를 압축한다. 컴프레서(150)는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구를 가정이나 헬스장에서 사용할 수 있도록, 일반적으로 냉장고용으로 사용되고 있는 저소음(42dB), 소형의 컴프레서를 사용한다.

솔레노이드 밸브(160)는 컴프레서(150)에 연결되어 누유(漏油)를 방지하고 잔압을 배기한다. 구체적으로, 컴프레서(150)는 공기 압축 동작시 내부의 오일이 외부로 유출되는 경우가 종종 있다. 솔레노이드 밸브(160)는 누출되는 오일을 컴프레서(150)로 되돌림으로써, 컴프레서(150)의 누유를 방지할 수 있다. 또한, 솔레노이드 밸브(160)는 사용자가 헬스 기구의 사용을 종료하고 전원을 차단할 때 호스(hose) 내에 있는 잔량의 공기를 배기하는 동작을 행하여, 헬스 기구의 공기압을 초기화시킨다.

에어 탱크(170)는 솔레노이드 밸브(160)에 연결되어 압축되는 공기를 저장한다. 헬스 기구는 순간적인 동작을 반복하는 기구로서, 이 동작에 맞추어 컴프레서(150)로부터 공기압을 직접 제공하는 데에는 무리가 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에서는 압축 공기를 저장하는 에어 탱크(170)를 구비함으로써, 공기압을 원활하게 제공한다.

필터 레귤레이터(180)는 에어 탱크(170)와 전공 비례 제어 밸브(140) 사이에 연결되어 에어 탱크(170)로부터 배출되는 공기의 공기압을 조절하고 필터링한다. 구체적으로, 에어 탱크(170)와 전공 비례 제어 밸브(140) 사이의 공기압을 맞추어 주고, 전공 비례 제어 밸브(140)로 제공되는 공기를 필터링하여 불순물을 제거한다.

온오프 스위치(190)는 컨트롤러(130), 컴프레서(150) 및 솔레노이드 밸브(160)에 외부 전원(220V)을 공급 또는 차단한다. 이에 따라, 사용자는 운동 시작 전에 온오프 스위치(190)를 온(on)시키는 것에 의하여, 헬스 기구를 동작시킬 수 있으며, 운동 종료 후에 온오프 스위치(190)를 오프(off)시키는 것에 의하여, 헬스 기구를 정지시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 헬스 기구를 강제 종료시킬 수도 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구의 동작 순서를 살펴보면, 먼저 온오프 스위치(190)를 온시키는 것에 의해 헬스 기구에 전원을 공급한다. 온오프 스위치(190)에 의해 공급되는 전원은 컨트롤러(130), 컴프레서(150) 및 솔레노이드 밸브(160)를 동작시킨다. 컴프레서(150)를 통해 발생되는 공기압은 솔레노이드 밸브(160), 에어 탱크(170), 필터 레귤레이터(180) 및 전공 비례 제어 밸브(140)를 통해 최종적으로 에어 실린더(110)에 제공된다. 이때, 컨트롤러(130)는 사용자가 설정하는 운동 부하값을 전압 신호로하여 전공 비례 제어 밸브(140)를 제어하고, 전공 비례 제어 밸브(140)는, 피스톤의 이동에 연동하는 흡기와 배기 동작으로, 운동 부하값에 따른 공기압을 유지시킨다. 또한, 사용자의 운동 동작에 의해 피스톤이 부하증가 설정위치에 도달하게 되면, 위치인식 센서(120)는 위치인식 신호를 컨트롤러(130)에 전송하며, 이에 따라 컨트로러(130)는 부하증가 신호를 전공 비례 제어 밸브(140)에 전송한다. 전공 비례 제어 밸브(140)는 부하증가 신호에 따라 에어 실린더의 공기압을 증가시키는 것으로, 헬스 기구의 운동 부하를 증가시키게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구는 공기압을 정확하고 일정하게 조절할 수 있으며, 근력운동 효과를 향상시킬 수 있다. 이하에서는 상술한 구성 요소들의 기능, 구조, 작동 원리 등에 관해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더(110)는 전동 비례 제어 밸브를 통하여 흡기 또는 배기되는 일방의 공기실(111, 하부 공기실)만을 제어하는 것으로 타방의 공기실(112, 상부 공기실)은 공기 출입구(112a)가 개방되어 있다. 에어 실린더(110)를 상하 수직으로 설치하면 하부 공기실(111)이 부하측이 되며, 이때의 부하는 중력이다.

단동식 에어 실린더에서는 하부 공기실(111)로 투입되는 공기의 압력이 하부 공기실(111)의 부하와 같아질 때 균형이 이루어지는데 이것을 공기의 밸런스가 일치한다고 한다. 예컨대, 내측 80인 에어 실린더에 2kgf/cm²의 압력을 투입할 때 평행을 이루는 추의 무게는 r²× 압력에 의해 100.48kg이다. 이때, 추의 위치의 변화는 압력의 변화가 아닌 유량의 변화이다. 따라서, 피스톤(113)이 어느 위치에 있어도 하부 공기실(111) 내부의 부하 압력은 동일하다.

본 발명의 제1 실시예에서는 이를 바탕으로 하여 하부 공기실(111)측에 공기의 압력을 조절하여 투입하면, 사용자는 공기의 압력만큼의 부하로 운동을 하게 된다. 이때, 추를 대신하여 사용자가 아래로 당기고 있다면, 100.48kg 이하의 힘일 때는 피스톤(113)이 올라가고, 100.48kg 이상의 힘일 때는 피스톤(113)이 내려오게 된다.

구체적으로, 공기 밸런스는 단동 에어 실런더에만 적용되며, 도 3의 (a)는 공기 밸런스 상태이다. 이때, 부하(W)는 공기압(P)과 동일하게 된다(W=P). 이 상태에서 부하, 즉 A1이 눌러주면, 도 3의 (b)와 같이 피스톤(113)의 위치는 아래로 내려가고 내부 공기압은 A1에 해당하는 압력만큼 증가한다. 이때, A1을 제거하면 피스톤(113)은 원래의 위치로 올라간다. 반대로, A1만큼 들어주면, 도 3의 (c)와 같이 피스톤(113)의 위치는 올라가고 내부 공기압은 A1에 해당하는 압력만큼 하락한다. 이때, A1을 제거하면 피스톤(113)은 원래의 위치로 내려간다. 이것을 플로팅(floating)이라 일컫는다.

이를 바탕으로 헬스 기구를 제작하면 피스톤의 위치에 따라 공기압의 변화가 다르게 나타나는데, 이는 종래의 문제점으로 지적한 바와 같이, 각각의 위치에서 정확한 공기압으로 운동 부하를 주어야 하는 헬스 기구로는 부적합하다.

따라서, 도 3의 (b)와 같이 피스톤(113)의 위치 변화가 있을 때에는, 내부 공기압이 P+A1이 아니라 P만 존재하도록 A1에 해당하는 압력만큼 순간적으로 배기된다면, 위치의 변화만 있고 내부 공기압이 P로 유지된다. 반대로, 도 3의 (c)와 같이 피스톤(113)의 위치 변화가 있을 때에는, 내부 공기압이 P-A1이 아니라 P만 존재하도록 A1에 해당하는 압력만큼 순간적으로 흡기된다면, 위치의 변화만 있고 내부 공기압이 P로 유지된다.

한편, 상부 공기실(112)의 공기 출입구(112a)를 전공 비례 제어 밸브에 연결하여 제어하고, 하부 공기실(111)의 공기 출입구(111a)를 개방하면, 반대 방향의 운동에 대해 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더에 부착되는 위치인식 센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 피스톤(113)에 마그네틱 테이프(113a, magnetic tape)를 부착하고, 에어 실린더(110)의 외벽의 부하증가 설정위치에 위치인식 센서(120)를 부착함으로써, 피스톤(113)이 이동하여 부하증가 설정 위치에 도달하게 되면 위치인식 센서(120)는 이를 감지하고 위치인식 신호를 발생시키게 된다. 부하증가 설정 위치는 위치인식 센서(120)의 부착 위치에 따라 결정되며 필요에 따라 변경 가능하다. 이와 같이, 간단한 구성에 의해 부하증가 설정위치에 도달하는 피스톤(113)을 잘 감지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 실린더(110)는 실린더를 감싸는 하우징(114)과, 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실에 연결되며 하우징(114)의 일단에 나란히 형성되는 한 쌍의 공기 출입구(111a, 112a)와, 하우징(114)에 일체로 형성되는 클레비스(115, clevis)를 포함한다. 또한, 도 4를 통해 설명한 바와 같이 위치인식 센서는 실린더 외벽에 부착되어 하우징(114)의 내부에 형성되며, 하우징(114)의 일단에는 위치인식 센서 연결구(116)가 형성된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 에어 실린더(110)의 구조를 간단히 하여, 사용의 편의성을 도모할 수 있는 한편, 헬스 기구의 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(130)는 운동 부하값을 설정하는 부하 설정부와, 부하증가 신호를 발생시키는 부하증가 신호 발생부와, 운동 기종을 변경하는 기종 변경부와, 운동을 비상 정지시키는 비상 정지부를 포함한다.

구체적으로, 부하 설정부는 도 6과 같이 부하 표시창(131), 부하 설정 버튼(132) 및 입력 확인 버튼(133)으로 구성되며, 운동하는 사용자가 부하 설정을 할 수 있도록 해주는 기능부로서, 0~24V의 전압을 전공 비례 제어 밸브로 공급한다. 즉, 사용자는 부하 표시창(131)에 표시되는 운동 부하값을 kg 단위로 입력하고, 부하 설정부는 이 수치를 전압으로 전환하여 전공 비례 제어 밸브로 공급한다. 예컨대, 운동 부하값 120kg에 해당하는 전압값이 24V로 설정되어 있으면, 사용자가 부하 설정 버튼(132)을 통하여 40kg을 입력한 후 입력 확인 버튼(133)을 눌러주면, 컨트롤러(130)는 8V의 전압을 전공 비례 제어 밸브로 공급한다. 여기서, 부하 설정은 입력 확인 버튼(133)을 통한 입력 확인을 통해서만 되게 하여 사용자가 부하 변경을 인식할 수 있다. 따라서, 부하 변경에 따른 2차적인 사고를 예방할 수 있다.

부하증가 신호 발생부는 상술한 부하증가 신호를 발생시킨다. 도 6에는 도시하지 않았으나, 이 기능을 작동 또는 중지할 수 있는 버튼을 마련하는 것도 가능하다.

기종 변경부는 기종 변경 버튼(134)으로 구성되며, 둘 이상의 운동을 병행할 수 있는 헬스 기구에서 기종 변경 버튼(134)를 통하여 원하는 기종을 선택하고, 선택되는 기종에 따라 운동 부하의 범위, 운동 부하 증가량 등 제반의 설정값들을 변경한다.

비상 정지부는 비상 정지 버튼(135)으로 구성되며, 비상 정지 버튼(135)을 누르면 에어 실린더의 부하 하중이 순간적으로 0으로 되어 운동 부하가 순식간에 제거된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구는 종래의 금속 웨이트를 이용하는 헬스 기구와 비교하여 보다 안전하다.

<제2 실시예>

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 헬스 기구를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 헬스 기구는 운동 기구부(101), 에어 실린더(110), 위치인식 센서(120), 컨트롤러(130), 전공 비례 제어 밸브(140), 전공 양방향 솔레노이드 밸브(710), 컴프레서(150), 솔레노이드 밸브(160), 에어 탱크(170), 필터 레귤레이터(180) 및 온오프 스위치(190)를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 헬스 기구의 운동 기구부(101), 에어 실린더(110), 위치인식 센서(120), 컨트롤러(130), 전공 비례 제어 밸브(140), 컴프레서(150), 솔레노이드 밸브(160), 에어 탱크(170), 필터 레귤레이터(180) 및 온오프 스위치(190)는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬스 기구의 운동 기구부(101), 에어 실린더(110), 위치인식 센서(120), 컨트롤러(130), 전공 비례 제어 밸브(140), 전공 양방향 솔레노이드 밸브(710), 컴프레서(150), 솔레노이드 밸브(160), 에어 탱크(170), 필터 레귤레이터(180) 및 온오프 스위치(190)와 동일 또는 유사한 구조, 기능 및 동작 특성을 가지므로, 이에 관한 구체적인 설명은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예를 참고하기로 하고, 이하에서는 생략하기로 한다.

전공 양방향 솔레노이드 밸브(710)는 일단이 전공 비례 제어 밸브(140)와 연결되며 타단이 에어 실린더(110)의 상하부 각 공기실(111, 112)의 공기 출입구(111a, 112a)와 각각 연결된다. 전공 양방향 솔레노이드 밸브(710)는 전기 신호에 의해 양 공기 출입구(111a, 112a) 중 일방의 공기 출입구를 전공 비례 제어 밸브(140)와 선택적으로 연결하여 주고, 타방의 공기 출입구를 개방한다. 전공 양방향 솔레노이드 밸브(710)는 전기 신호에 의해 공기 출입구 선택을 자유롭게 전환할 수 있다. 이때의 전기 신호는 컨트롤러(130)로부터 공급된다. 본 발명의 제2 실시예에서는 전공 양방향 솔레노이드 밸브(710)를 추가 장착하는 것으로, 하나의 헬스 기구로 두가지의 운동을 할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 운동 기구부(101)는, 에어 실린더(110)의 상부 공기실의 공기압을 조절하고 하부 공기실의 공기 출입구를 개방하는 것으로 숄더 프레스 헬스 기구를 구현할 수 있으며, 에어 실린더(110)의 하부 공기실의 공기압을 조절하고 상부 공기실의 공기 출입구를 개방하는 것으로 풀 다운(pull down) 헬스 기구를 구현할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 헬스 기구는 전공 양방향 솔레노이드 밸브를 채용하는 것에 의해 양방향 운동 부하를 정확하고 효과적으로 제어할 수 있다.

<다른 실시예>

(A) 본 발명의 다른 실시예로서 다음의 도 8과 같이, 운동 기구부(801)에 전후 방향으로 운동할 수 있는 부품을 추가로 장착하고, 에어 실린더 및 전공 양방향 솔레노이드 밸브를 더 구비하는 것에 의해 이종의 운동을 복합적으로 행할 수 있는 헬스 기구를 제공할 수 있다. 상술한 기종 변경 버튼은 이 경우 상하 운동과 전후 운동 전환의 편의를 제공한다.

(B) 컴플레서와 솔레노이드 밸브 사이에 과부하 방지 밸브를 추가 설치하는 것에 의해 공기압 상승에 따른 과부하를 방지할 수 있다.

(C) 본 발명의 헬스 기구는 가정 또는 헬스장에 사용되므로, 공기 출입구에 소음기를 부착함으로써, 개방되어 공기가 배출되는 측의 공기 출입구에서 발생되는 소음을 저감할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101, 801 : 운동 기구부
110 : 에어 실린더
111 : 하부 공기실
111a : 하부 공기실의 공기 출입구
112 : 상부 공기실
112a : 상부 공기실의 공기 출입구
113 : 피스톤
113a : 마그네틱 테이프
114 : 하우징
115 : 클레비스
116 : 위치인식 센서 연결구
120 : 위치인식 센서
130 : 컨트롤러
131 : 부하 표시창
132 : 부하 설정 버튼
133 : 입력 확인 버튼
134 : 기종 변경 버튼
135 : 비상 정지 버튼
140 : 전공 비례 제어 밸브
150 : 컴프레서
160 : 솔레노이드 밸브
170 : 에어 탱크
180 : 필터 레귤레이터
190 : 온오프 스위치
710 : 전공 양방향 솔레노이드 밸브

Claims

실린더의 공기압을 운동 부하로 하는 헬스 기구에 있어서,
상기 공기압이 운동 부하값에 따라 유지되는 에어 실린더;
상기 에어 실린더의 상부 또는 하부 외벽의 부하증가 설정위치에 부착되며, 상기 에어 실린더의 피스톤이 상기 부하증가 설정위치에 도달할 때, 위치인식 신호를 발생시키는 위치인식 센서;
상기 운동 부하값을 설정하는 부하 설정부와, 상기 위치인식 신호를 입력받아 상기 운동 부하값을 증가시키는 부하증가 신호를 발생시키는 부하증가 신호 발생부와, 상기 에어 실린더의 운동을 비상 정지시키는 비상 정지 신호를 발생시키는 비상 정지부를 포함하는 컨트롤러; 및
상기 부하 설정부에서 설정되는 운동 부하값에 따라 상기 에어 실린더의 공기압값을 유지시키며, 상기 부하증가 신호 발생부의 부하증가 신호를 입력받아 일정시간 동안 상기 에어 실린더의 공기압을 10~20% 증가시키며, 상기 비상 정지부의 비상 정지 신호를 입력받아 상기 에어 실린더의 공기압을 순식간에 제거하는 전공 비례 제어 밸브; 및
사용자가 사용을 종료하고 전원을 차단할 때, 잔량의 공기를 배기하여 전체 공기압을 초기화시키는 솔레노이드 밸브;
를 포함하는 헬스 기구.
제1항에 있어서,
상기 에어 실린더는 단동식 에어 실린더이며, 상기 전공 비례 제어 밸브는 상기 에어 실린더의 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실 중 일방에만 연결되어 상기 공기압을 유지시키는 것을 특징으로 하는 헬스 기구.
제1항에 있어서,
상기 에어 실린더는,
실린더를 감싸는 하우징과, 상기 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실에 연결되며 상기 하우징의 일단에 나란히 형성되는 한 쌍의 공기 출입구와, 상기 하우징에 일체로 형성되는 클레비스(clevis)를 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스 기구.
제3항에 있어서,
상기 위치인식 센서는 상기 하우징의 내부에 형성되며, 상기 하우징의 일단에는 위치인식 센서 연결구가 형성되는 것을 특징으로 하는 헬스 기구.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전공 비례 제어 밸브는 정전시 상기 에어 실린더의 공기압을 유지시키는 것을 특징으로 하는 헬스 기구.
제1항에 있어서,
일단이 상기 전공 비례 제어 밸브와 연결되며 타단이 상기 에어 실린더의 피스톤에 의해 구획되는 상하부 각 공기실의 공기 출입구와 각각 연결되어, 상기 전공 비례 제어 밸브로부터 일방의 상기 공기실을 선택적으로 연결하는 것으로 양방향 운동 부하를 제공하는 전공 양방향 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스 기구.
제1항에 있어서,
공기를 압축하는 컴프레서;
상기 컴프레서에 연결되어 누유(漏油)를 방지하고 잔압을 배기하는 솔레노이드 밸브;
상기 솔레노이드 밸브에 연결되어 압축되는 공기를 저장하는 에어 탱크;
상기 에어 탱크와 상기 전공 비례 제어 밸브 사이에 연결되어 상기 에어 탱크로부터 배출되는 공기의 공기압을 조절하고 필터링하는 필터 레귤레이터; 및
상기 컨트롤러, 상기 컴프레서 및 상기 솔레노이드 밸브에 외부 전원을 공급 또는 차단하는 온오프 스위치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스 기구.