KR101090837B1 - 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기 - Google Patents

플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 운동 기기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원형 또는 다각형의 플레이트 형태의 하우징; 음파 액추에이터; 및 음파 액추에이터를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하고, 진동수 및 진동 폭을 제어하는 제어 모듈을 포함하되, 상기 복수의 구성 요소가 플레이트형 하우징 내에 포함되어 있는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에 따르면, 바디부를 제거하고 플레이트부에 기타 구성요소를 모두 포함하도록 함으로써, 제조 단가를 낮추고, 필요 이상의 파워와 제어 방법을 적용하는 것을 방지하며, 기기를 소형화하여 개인용 운동 기기로 보급이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 바디부를 제거하고 플레이트 형상으로 함으로써, 다양한 운동 방법을 적용할 수 있다.

Description

플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기{PLATE TYPE SONIC VIBRATING EXERCISE MACHINE}
본 발명은 운동 기기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에 관한 것이다.
최근, 인간이 걷거나 달리면서 자연스럽게 발로부터 전달되는 일정한 패턴의 충격과 진동이 인체에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 연구들이 속속 보고되고 있다. 대부분의 진동은 인위적으로 조작할 수 없었기 때문에 인체에 악영향을 미칠 수밖에 없는 물리적인 자극에 불과했지만, 근래 진동 발생 장치 기술이 발달하면서 진동의 주파수(frequency)와 진폭(amplitude)을 자유롭게 조절할 수 있게 되었고, 인위적으로 조작할 수 있는 진동 스트레스는 오히려 인체에 적절한 자극 기제로 여겨지게 되었다. 적절한 인체 진동 자극은, 만성요통을 완화하며, 골다공증, 다발성 경화증, 파킨슨씨병, 뇌졸중 등의 질환 치료와 근/골격계 기능 향상, 만성요통의 완화 등 운동 기능과 환자 재활에 효과가 있으며, 심호흡계, 신경계, 내분비계 등에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌고, 이에 따라 현재는 인체 진동 자극이 물리치료, 재활, 노화 분야 등에 다양하게 응용되어 사용되고 있다.
한편, 운동 치료에 있어서, 강도가 높은 진동 운동은 환자의 상태를 더욱 악화시킬 수 있으며, 반대로 너무 약한 강도는 운동의 효과가 미미하고 재활의 전 과정에서 경제적, 시간적 낭비만을 초래하므로, 운동의 강도 조절이 필수적이다. 따라서 진동 운동 기기의 다양한 진동 방식 중 정밀한 조절이 가능한 음파 진동 운동 기기가 각광받고 있다. 음파 진동 운동 기기는 진동의 주파수와 진폭을 정밀하게 조절할 수 있어 운동 강도 조절에 획기적인 일대 전환점을 마련하였다.
하지만 기존의 음파 진동 운동 기기는 바디부와 플레이트부의 일체형으로 과도한 기구물의 제작이 요구되고, 필요 이상의 파워와 제어 방법을 적용하고 있으므로 그 제조 단가가 매우 높으며, 다양한 사용자의 요구에 의하여 바디가 다양한 운동 방법에 방해가 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 바디부를 제거하고 플레이트부에 기타 구성요소를 모두 포함하도록 함으로써, 제조 단가를 낮추고, 필요 이상의 파워와 제어 방법을 적용하는 것을 방지하며, 기기를 소형화하여 개인용 운동 기기로 보급이 가능하도록 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 바디부를 제거하고 플레이트 형상으로 함으로써, 다양한 운동 방법을 적용할 수 있는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기는,
원형 또는 다각형의 플레이트 형태의 하우징;
음파 액추에이터; 및
상기 음파 액추에이터를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하고, 진동수 및 진동 폭을 제어하는 제어 모듈을 포함하되,
상기 음파 액추에이터와 상기 제어 모듈이 플레이트형 하우징 내에 포함되어 있는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 음파 액추에이터는,
제조 공정을 간소화하고 기기를 소형화시키기 위하여 싱글 마그넷을 이용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 음파 액추에이터는,
직경이 100~180㎜일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 음파 액추에이터는,
원형으로 이루어진 하판의 중앙 돌출부에 장착되어 자계를 발생할 수 있도록 장착된 마그넷과, 상기 마그넷 위로 자기력에 의해 결합된 중간 링과, 상기 하판의 외곽을 따라 형성되는 외곽 링의 상부에 장착된 상부 링과, 상기 상부 링과 중간 링 사이에 형성되는 자기 갭의 내부에 삽입되어 상하 이동할 수 있도록 외주연으로 보이스 코일이 권취된 보빈을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는,
무게 및 차지하는 공간을 최소화하기 위하여, 1개의 보드 모듈로 구성된 SMPS(Switched-Mode Power Supply) 타입의 파워 회로를 포함하는 전원 공급 모듈을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는,
음악 감상을 위한 오디오 모듈을 더 포함하되,
상기 제어 모듈은, 운동을 위한 저주파 구동 신호와 음악 감상을 위한 오디오 신호를 선택적 또는 동시에 중첩하여 인가하도록 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어 모듈은,
설정된 가청 주파수 이하를 차단하여 음원을 필터링하도록 할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에 따르면, 바디부를 제거하고 플레이트부에 기타 구성요소를 모두 포함하도록 함으로써, 제조 단가를 낮추고, 필요 이상의 파워와 제어 방법을 적용하는 것을 방지하며, 기기를 소형화하여 개인용 운동 기기로서 보급이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 바디부를 제거하고 플레이트 형상으로 함으로써, 다양한 운동 방법을 적용할 수 있다.
도 1은 진동 운동 기기의 방식에 따른 종류를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기의 시스템을 도식화한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에서, 듀얼 마그넷을 이용한 액추에이터를 포함하는 경우의 단면도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에서 싱글 마그넷을 이용한 액추에이터를 도시한 도면.
도 6은 종래의 전원 공급 모듈과, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에서의 전원 공급 모듈을 비교하여 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 진동 운동 기기의 방식에 따른 종류를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 진동 운동 기기는, 크랭크 방식, 시소 방식, 진동 모터 방식 및 음파 진동 방식 등이 있다. 크랭크 방식은 회전 모터에 캠을 연결하여 발판을 위로 밀어 올려 상하 진동을 만들어 내는 방식이고, 시소 방식은 기계적으로는 크랭크 방식이나, 발판의 이동 방향이 좌우가 번갈아 상하 진동하는 방식이다. 진동 모터 방식은, 편심 진동 모터를 이용하여 회전 운동을 상하 운동으로 전환하여 발생한 복합 진동을 신체에 그대로 전달하는 방식이다. 음파 진동 방식은, 보이스 코일 모터 방식을 응용한 것으로서, 음파장을 이용하여 수직 진동을 만들어 내는 방식이다.
크랭크 방식은 모터의 소음과 마모가 심하여 제품의 내구성이 떨어지고 모터의 가속도의 제어가 안 되므로 정밀한 세기 조절이 불가능하다는 문제가 있다. 시소 방식은 내구성이 약하고 상체는 크게 자극되지 않으며, 관절, 척추에 무리를 줄 수 있다는 문제가 있다. 한편, 진동 모터 방식은, 모터의 가속도 제어가 안 되어 정밀한 세기 조절이 불가능하고, 모터의 소음과 마모가 크며, 제품의 기계적 신뢰성이 떨어질 뿐만 아니라, 진동이 상하 좌우로 복합 전달되어 일반인들의 신체에 부적합하다는 문제가 있다. 이에 비하여 본 발명에서 제안하고 있는 음파 진동 방식의 진동 운동 기기는, 음파 진동 방식을 사용함으로써, 저주파수 영역까지 구동이 가능하고, 정밀한 세기를 조절할 수 있으며, 기계적 내구성이 우수하고, 정밀한 수직 진동만을 주므로 관절에 무리 없이 사용자의 신체 상태에 맞게 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기를 도시한 도면이다. 기존의 진동 운동 기기는, 바디부와 플레이트부의 일체형으로 과도한 기구물의 제작과 필요 이상의 전원 공급 및 제어 방법을 적용하여야 하므로, 그 제작 단가가 매우 높았으며, 바디부가 다양한 운동 방법에 방해가 되는 문제도 있었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기는, 바디부를 제거하고, 플레이트부에 진동 운동 기기가 구비해야할 복수의 구성 요소를 모두 포함하도록 함으로써, 제품 단가를 낮추고, 다양한 운동에 이용이 가능하도록 할 수 있다. 본 발명에서 제안하고 있는 진동 운동 기기는, 바디부 없이 플레이트부만을 구성요소로 하고 있으므로, 기타 세부적 구성 요소가 모두 플레이트부에 포함될 수 있도록 소형화가 요구되는데, 이와 관련하여서는 이하에서 도 3과 관련하여 각 구성요소를 설명하면서 상세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기의 시스템을 도식화한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기는, 하우징(100), 음파 액추에이터(200), 제어 모듈(300)을 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에 따라서는, 전원 공급 모듈(400) 및 오디오 모듈(500)을 더 포함할 수 있다.
하우징(100)은, 원형 또는 직사각형 등 다양한 형태의 플레이트로 구성될 수 있다. 하우징(100) 내에 기타 세부적 구성요소들이 모두 포함되어 있을 수 있으므로, 하우징(100)의 형태가 곧 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기의 형태가 될 수 있다.
음파 액추에이터(200)는, 본 발명에서 제안하고 있는 음파 진동 운동 기기에서 진동을 발생시키는 주요 구성요소로서, 하우징(100) 내에 구비되어 있을 수 있다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에서, 듀얼 마그넷을 이용한 액추에이터를 포함하는 경우의 단면도를 도시한 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 마그넷을 이용한 음파 액추에이터(200)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에서, 싱글 마그넷(240)을 이용한 액추에이터를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트형의 보급형 음파 진동 운동 기기에서, 진동 발생 모듈의 주요 구성요소인 음파 액추에이터(200)는, 하나의 마그넷(240)만을 이용하는 싱글 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200)일 수 있다. 싱글 마그넷(240)을 이용하는 경우, 제조 공정을 간소화하고, 기기를 소형화시킬 수 있다는 장점이 있다.
실시예에 따라서는, 싱글 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200)는, 직경이 100~180㎜로 구현할 수 있다. 기존의 듀얼 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200)는 기술적인 한계로 최소 직경이 200㎜ 이상이었으나, 본 발명에서 제안하고 있는 싱글 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200)는 직경이 100㎜까지 소형화가 가능할 수 있다. 본 발명에서 제안하고 있는 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기는, 세부적인 구성 요소의 소형화가 요구되므로 이와 같은 싱글 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200)가 더욱 적합할 수 있다.
한편, 싱글 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200)의 일실시예에 따르면, 원형으로 이루어진 하판(260)의 중앙 돌출부에 장착되어 자계를 발생할 수 있도록 장착된 마그넷(240)과, 마그넷(240) 위로 자기력에 의해 결합된 중간 링(230)과, 하판(260)의 외곽을 따라 형성되는 외곽 링(250)의 상부에 장착된 상부 링(220)과, 상부 링(220)과 중간 링(230) 사이에 형성되는 자기 갭의 내부에 삽입되어 상하 이동할 수 있도록 외주연으로 보이스 코일이 권취된 보빈(210)을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 구성을 채택함으로써, 제작단가를 낮추고, 제공공정을 간소화할 수 있으며, 기기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 자기력은 극대화시킬 수 있다.
바람직하게는, 음파 액추에이터(200)는, 싱글 마그넷(240) 타입의 음파 액추에이터(200) 크기 변화를 위해 제너레이터의 영구 자석 형상 및 배열 변화를 통해 자력이 극대화되도록 할 수 있다. 음파 액추에이터(200)의 크기 변화 설계 시 FEM(유한 요소 해석법)을 이용한 제너레이터의 자기장(Magnetic field) 계산을 위한 simulation geometry를 도출하여 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 음파 액추에이터(200)의 크기 변화에 따라 수직 가이드 및 완충 스프링을 설계함이 바람직하다. 변형된 음파 액추에이터(200)의 변위 및 가속도(RMS)의 측정 및 load test(부하 시험)를 통하여 음파 액추에이터(200)의 내구성을 검증하고 이를 반영하여 설계를 함으로써 보다 향상된 내구성을 확보할 수도 있다.
제어 모듈(300)은, 음파 액추에이터(200)를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하고, 진동 수 및 진동 폭을 제어할 수 있다. 또한, 추후에 설명할 오디오 모듈(500)을 제어하는 역할도 수행할 수 있다. 이에 관하여는 추후에 오디오 모듈(500)의 설명과 함께 상세하게 살펴보기로 한다.
전원 공급 모듈(400)은, 1개의 보드 모듈로 구성된 SMPS(Switched-Mode Power Supply) 타입의 파워 회로를 포함할 수 있다. 도 6은 종래의 전원 공급 모듈과, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기에서의 전원 공급 모듈(400)을 비교하여 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 전원 공급 모듈(400)은, EI 트랜스포머, 파워 보드, 및 정합 보드로 이루어져 있었다. 이에 비하여, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 보급형 음파 진동 운동 기기는, SMPS(Switched-Mode Power Supply) 타입의 전원 공급 모듈(400)을 이용할 수 있다. 이와 같은 구성을 채택함으로써, 음파 진동 운동 기기의 무게를 최소화하고, 기기를 소형화할 수 있으므로, 개인용 음파 진동 운동 기기의 보급에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
오디오 모듈(500)은, 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기가, 음악 감상 기능을 더 포함할 수 있도록 한다. 오디오 모듈(500)은, 제어 모듈(300)에 의해 제어될 수 있는데, 제어 모듈(300)은 운동을 위한 저주파 구동 신호와 음악 감상을 위한 오디오 신호를 선택적 또는 동시에 중첩하여 인가할 수 있다. 이와 같은 구성을 채택함으로써, 운동을 위한 저주파 구동 신호와 음악 감상을 위한 오디오 신호를 선택적 또는 동시에 중첩시켜서 인가함에 의해 진동판을 저주파 구동시킴과 동시에 오디오 신호의 재생에 따른 음악을 감상할 수 있어 스피커와 같은 별도의 오디오 신호 재생 장치를 사용하지 않고도 음악 감상을 하면서 운동을 할 수 있다. 또한, 제어 모듈(300)에 의하여, 설정된 가청 주파수 이하를 차단(cut off)하여 음원을 필터링하도록 할 수도 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 하우징 200: 음파 액추에이터
210: 보이스 코일이 권취된 보빈 220: 상부링
230: 중간 링 240: 마그넷
250: 외곽 링 260: 하판
300: 제어 모듈 400: 전원 공급 모듈
500: 오디오 모듈

Claims (7)

  1. 진동 운동 기기로서,
    원형 또는 다각형의 플레이트 형태의 하우징;
    음파 액추에이터; 및
    상기 음파 액추에이터를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하고, 진동수 및 진동 폭을 제어하는 제어 모듈을 포함하되,
    상기 음파 액추에이터와 상기 제어 모듈이 플레이트형 하우징 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음파 액추에이터는,
    제조 공정을 간소화하고 기기를 소형화시키기 위하여 싱글 마그넷을 이용하는 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 음파 액추에이터는,
    직경이 100~180㎜인 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 음파 액추에이터는,
    원형으로 이루어진 하판의 중앙 돌출부에 장착되어 자계를 발생할 수 있도록 장착된 마그넷과, 상기 마그넷 위로 자기력에 의해 결합된 중간 링과, 상기 하판의 외곽을 따라 형성되는 외곽 링의 상부에 장착된 상부 링과, 상기 상부 링과 중간 링 사이에 형성되는 자기 갭의 내부에 삽입되어 상하 이동할 수 있도록 외주연으로 보이스 코일이 권취된 보빈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    무게 및 차지하는 공간을 최소화하기 위하여, 1개의 보드 모듈로 구성된 SMPS(Switched-Mode Power Supply) 타입의 파워 회로를 포함하는 전원 공급 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    음악 감상을 위한 오디오 모듈을 더 포함하되,
    상기 제어 모듈은, 운동을 위한 저주파 구동 신호와 음악 감상을 위한 오디오 신호를 선택적 또는 동시에 중첩하여 인가하는 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    설정된 가청 주파수 이하를 차단하여 음원을 필터링하는 것을 특징으로 하는, 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기.
KR1020110055350A 2011-06-08 2011-06-08 플레이트 타입의 음파 진동 운동 기기 KR101090837B1 (ko)

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