KR101274047B1 - 학습용 피칭 머신 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과학 수업 중 학습자가 직접 소형의 피칭 머신을 용이하게 조립하여 실행해 볼 수 있도록 함으로써 피칭 머신의 원리, 공기와 야구공 간의 역학 관계 등을 쉽게 이해하고 체득할 수 있도록 한 학습용 피칭 머신에 관한 것으로, 본 발명에 따른 학습용 피칭 머신은, 배터리가 삽입되어 장착되는 배터리삽입홈이 형성되어 있는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트에 수직하게 설치되며 서로 일정 거리 이격되어 나란하게 결합되는 2개의 포스트와; 양측면부가 상기 포스트의 상단부에 체결수단에 의해 체결되어 수평한 축을 중심으로 회전이 가능하게 결합되며, 2개의 모터삽입홈이 형성되어 있는 모터마운터와; 상기 모터마운터의 모터삽입홈 각각에 삽입되는 제1모터 및 제2모터와; 상기 제1모터 및 제2모터에 축결합되어 회전하며 서로 일정 거리 이격되게 배치된 2개 1조의 스핀디스크와; 상기 베이스플레이트에 삽입되어 있는 배터리와, 상기 제1모터 및 제2모터를 전기적으로 연결하여 상기 배터리로부터 제1모터 및 제2모터로의 전원 인가를 제어하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

학습용 피칭 머신{Pitching Machine for Science Education}
본 발명은 과학 학습용 교구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과학 수업 과정에서 직접 학습자가 쉽고 간단하게 조립하여 실행해 볼 수 있도록 함으로써 피칭 머신의 원리, 공기와 야구공 간의 역학 관계 등을 쉽게 이해하고 체득할 수 있도록 한 학습용 피칭 머신에 관한 것이다.
초중등학생이 접하는 과학은 기초적이면서 과학에 대한 기본적인 이해를 갖도록 하는 아주 중요한 과정이 많이 포함되어 있다. 이러한 과학 교과목을 학습할 때 과학 원리를 정확히 이해하지 못하고 암기식공부를 하게 되면 점차 복잡하게 되는 과학 법칙들에 대하여 흥미를 잃게 된다. 결국 이러한 초기 과학 원리에 대한 이해를 돕고자 몇가지 실험도구가 등장하기는 하였지만 모든 학생이 자신이 직접 조립하고 실험하여 발생된 결과에 근거한 이해를 돕는 방식은 전무한 실정이다.
예를 들어, 공기 중을 유동하는 물체와 공기 간의 역학을 학습할 때, 단순히 사진이나 영상물로만 학습하는 경우와 직접 피칭머신을 사용하면서 체득하는 경우를 비교하면 이해도와 기억 지속 시간에 있어서 현저한 차이가 있게 된다.
하지만, 실제 피칭 머신의 경우 크기가 매우 크고, 가격이 비싸기 때문에 학습 중 직접 시현하기는 현실적으로 불가능하다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 과학 수업 중 학습자가 직접 소형의 피칭 머신을 용이하게 조립하여 실행해 볼 수 있도록 함으로써 피칭 머신의 원리, 공기와 야구공 간의 역학 관계 등을 쉽게 이해하고 체득할 수 있도록 한 학습용 피칭 머신을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리가 삽입되어 장착되는 배터리삽입홈이 형성되어 있는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트에 수직하게 설치되며 서로 일정 거리 이격되어 나란하게 결합되는 2개의 포스트와; 양측면부가 상기 포스트의 상단부에 체결수단에 의해 체결되어 수평한 축을 중심으로 회전이 가능하게 결합되며, 2개의 모터삽입홈이 형성되어 있는 모터마운터와; 상기 모터마운터의 모터삽입홈 각각에 삽입되는 제1모터 및 제2모터와; 상기 제1모터 및 제2모터에 축결합되어 회전하며 서로 일정 거리 이격되게 배치된 2개 1조의 스핀디스크와; 상기 베이스플레이트에 삽입되어 있는 배터리와, 상기 제1모터 및 제2모터를 전기적으로 연결하여 상기 배터리로부터 제1모터 및 제2모터로의 전원 인가를 제어하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 학습용 피칭 머신이 제공된다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 제1모터 및 제2모터는 상기 배터리에 병렬로 연결되며, 상기 배터리와 상기 제2모터를 연결하는 라인에는 제2모터로 인가되는 전원의 저항을 가변시키기 위한 저항체가 탈착 가능하게 접속되는 컨넥터가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 과학 수업 과정에서 학습자가 직접 소형의 피칭 머신을 용이하게 조립하여 실행해 볼 수 있도록 함으로써 피칭 머신의 원리 및 공기와 야구공 간의 역학 관계 등을 쉽게 이해하고 체득할 수 있으며, 학습에 흥미를 유발하고 집중도를 향상시킬 수 있다.
특히, 양쪽 스핀디스크의 회전 속도를 다르게 하여 공의 궤적을 다양하게 변화시킬 수 있으므로 야구의 커브의 원리 등을 쉽게 이해할 수 있다.
또한, 스핀디스크을 쉽게 교체하여 사용할 수 있으므로 다양한 크기의 공과 물체를 선택하여 발사할 수 있는 이점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습용 피칭 머신의 사시도이다.
도 2는 도 1의 학습용 피칭 머신의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 학습용 피칭 머신의 모터와 배터리 간의 전기적 연결 상태를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 1의 학습용 피칭 머신의 모터와 배터리 간의 전기적 연결 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1의 학습용 피칭 머신의 다른 사용례를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 학습용 피칭 머신의 또 다른 사용례를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 학습용 피칭 머신을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 학습용 피칭 머신은, 배터리(81)가 장착되는 베이스플레이트(10)와; 상기 베이스플레이트(10)에 수직하게 설치되며 서로 일정 거리 이격되어 나란하게 결합되는 2개의 포스트(20)와; 양측면부가 상기 포스트(20)의 상단부에 체결수단(35, 36, 37)에 의해 체결되어 수평한 축을 중심으로 회전이 가능하게 결합되며, 2개의 모터삽입홈(31)이 형성되어 있는 모터마운터(30)와; 상기 모터마운터(30)의 모터삽입홈(31) 각각에 삽입되는 제1모터(41) 및 제2모터(42)와; 상기 제1모터(41) 및 제2모터(42)에 축결합되어 회전하며 서로 일정 거리 이격되게 배치된 2개 1조의 스핀디스크(51, 52)와; 상기 베이스플레이트(10)에 장착되어 있는 배터리(81)와, 상기 제1모터(41) 및 제2모터(42)를 전기적으로 연결하여 상기 배터리(81)로부터 제1모터(41) 및 제2모터(42)로의 전원 인가를 제어하는 스위치(90)를 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 베이스플레이트(10)는 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트) 수지와 같은 합성수지 재질로 된 사각 플레이트로 이루어지며, 중앙에 상기 배터리(81)가 장착되는 배터리케이스(82)가 삽입되는 배터리삽입홈(11)이 형성되어 있으며, 이 배터리삽입홈(11)의 양측에는 상기 포스트(20)들의 하단부가 꼭 맞게 삽입되어 결합되는 포스트결합홈(12)이 형성되어 있다. 또한, 베이스플레이트(10)의 일측 가장자리 부분에는 상기 스위치(90)가 장착되는 스위치결합홈(13)이 형성되어 있다.
상기 포스트(20)는 상기 베이스플레이트(10)와 마찬가지로 EVA 수지와 같은 합성수지 재질로 이루어져 상기 베이스플레이트(10)의 포스트결합홈(12)에 꼭 맞게 삽입되면서 결합된다. 상기 포스트(20)의 상단부에는 상기 모터마운터(30)를 체결하기 위한 나비볼트(36)가 관통하는 볼트체결홀(21)이 형성되어 있다.
상기 포스트(20)들의 내측면에는 상기 모터마운터(30)를 장착하기 위한 마운트블록(35)이 나비볼트(36) 및 나비너트(37)에 의해 결합된다.
상기 모터마운터(30)는 EVA 수지와 같은 합성수지 재질로 된 사각 플레이트로 이루어지며, 상기 마운트블록(35)의 상부면에 양면접착테이프에 의해 고정된다. 상기 모터마운터(30)의 모터삽입홈(31)에 삽입되어 결합되는 제1모터(41) 및 제2모터(42)의 축에는 단단한 합성수지 재질의 어댑터(61, 62)가 결합되고, 상기 어댑터(61, 62) 상에는 제1스핀디스크(51) 및 제2스핀디스크(52)가 양면접착테이프에 의해 접합된다.
한편, 상기 제1모터(41)와 제2모터(42)는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 상기 배터리(81)에 병렬로 연결되고, 제2모터(42)는 컨넥터(73) 및 저항체(74)를 매개로 상기 배터리(81)에 전기적으로 연결되어 상기 저항체(74)의 저항에 따라 상기 제1모터(41)와 다른 회전속도를 갖게 된다. 상기 컨넥터(73)는 상기 포스트(20)들 중 어느 하나에 형성된 컨넥터삽입홀(22)에 삽입되어 고정된다.
상기 스위치(90)는 제1단자(91)가 상기 제1모터(41) 및 제2모터(42)를 연결하는 전선(71)에 연결되고, 제2단자(92)가 상기 배터리(81)를 연결하는 전선(72)에 연결되어 상기 배터리(81)로부터 제1,2모터(41, 42)로의 전원 공급을 제어한다. 상기 스위치(90)는 상기 베이스플레이트(10)의 스위치결합홈(13)에 꼭 맞게 삽입되어 결합된다.
상기와 같이 구성된 학습용 피칭 머신의 조립 및 작동은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 모터마운터(30)의 모터삽입홈(31)에 제1모터(41) 및 제2모터(42)를 끼워서 삽입한다. 그리고, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1모터(41) 및 제2모터(42)의 한 쪽 단자에 전선(71a, 71b)을 연결한다. 이 때, 제2모터(42)에 연결된 전선(71a)을 컨넥터(73)의 한 쪽 단자홈에 삽입하여 연결하고, 제1모터(41)에 연결된 전선(71b)을 컨넥터(73)의 나머지 한 쪽 단자홈에 삽입하여 연결한다. 그리고, 상기 제1모터(41)와 컨넥터(73)를 연결하는 전선(71b)의 중간부분을 또 다른 전선(71c)으로 스위치(90)의 제1단자(91)에 연결함으로써 제1모터(41)와 제2모터(42)를 병렬 연결한다. 이어서, 제1모터(41) 및 제2모터(42)의 나머지 다른 한 쪽 단자에 각각 전선(72)을 연결하고, 이 전선(72)들을 서로 이어붙인 다음 배터리케이스(82)의 단자에 연결하여 제1,2모터(41, 42)를 배터리(81)와 병렬 연결한다.
그리고, 상기 배터리케이스(82)에 배터리(81)를 장착한 다음 배터리케이스(82)를 베이스플레이트(10)의 배터리삽입홈(11)에 끼워 넣어 고정시키고, 스위치(90)를 스위치결합홈(13)에 끼워 넣어 고정시킨다.
이어서, 상기 제1모터(41)의 축과 제2모터(42)의 축에 어댑터(61, 62)를 결합시키고, 상기 어댑터(61, 62)에 양면 접착테이프를 부착시킨 후 제1스핀디스크(51) 및 제2스핀디스크(52)를 부착시킨다.
그리고, 상기 양측 포스트(20)의 일측면에 마운트블록(35)을 위치시키고, 포스트(20)의 외측에서부터 볼트체결홀(21)을 통해 나비볼트(36)를 삽입하여 마운트블록(35)을 관통시키고, 나비너트(37)를 나비볼트(36) 끝단에 체결하여 마운트블록(35)을 포스트(20)에 고정시킨다.
그런 다음, 상기 포스트(20)들의 하단부를 베이스플레이트(10)의 포스트결합홈(12)에 끼워 넣어 고정시킨다. 그리고, 상기 컨넥터(73)를 일측 포스트(20)의 컨넥터삽입홀(22)에 끼워 넣어 고정시킨 다음, 컨넥터(73)에 도전성의 저항체(74)를 접속시킨다. 물론, 상기 포스트(20)를 베이스플레이트(10)에 먼저 고정시키고나서 마운트블록(35)을 포스트(20)에 결합시킬 수도 있다.
상기와 같이 포스트(20)를 베이스플레이트(10) 상에 고정시킨 다음, 상기 마운트블록(35)에 양면 접착테이프를 부착시키고 그 위에 상기 모터마운터(30)를 안착시켜 모터마운터(30)를 마운트블록(35)에 고정시키면 피칭머신의 조립이 완료된다.
이와 같이 조립된 피칭머신은 상기 스위치(90)를 온(on)시켜 배터리(81)의 전원을 제1모터(41) 및 제2모터(42)에 인가하면, 제1모터(41) 및 제2모터(42)의 축이 서로 반대 방향으로 회전하게 되어 상기 제1,2스핀디스크(51, 52)가 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 이 때, 제1,2스핀디스크(51, 52) 사이에 실험용 공(예를 들어 탁구공)(B)을 삽입하면 실험용 공이 제1,2스핀디스크(51, 52) 사이를 통해 목적지로 강하게 발사된다.
상기 피칭머신을 사용할 때, 상기 컨넥터(73)에 접속되는 저항체(74)를 철 또는 구리 등의 금속 선재를 사용하지 않고 5Ω 저항 등 소정의 저항값을 갖는 저항소자를 사용하게 되면, 제2모터(42)의 회전속도가 변화되어 제1모터(41)와 제2모터(42)의 회전속도가 달라지게 되고, 실험용 공이 제1,2스핀디스크(51, 52) 사이를 통과하면서 회전이 가해져 커브 등 다양한 궤적으로 공을 발사할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 것과 같이 상기 포스트(20)에 연결되어 있는 나비너트(37)와 나비볼트(36)를 풀어서 결속력을 느슨하게 한 다음 모터마운터(30)를 일정 각도로 기울인 다음, 다시 나비너트(37)와 나비볼트(36)를 단단히 조여 모터마운터(30)가 기울어진 상태로 피칭머신을 사용할 수도 있다.
또한 상기 제1,2스핀디스크(51, 52)는 제1,2모터(41, 42)의 어댑터(61, 62) 상에 접착 테이프에 의해 부착되어 있기 때문에 크기가 다른 공 또는 다른 물체, 예컨데 도 6에 도시한 것과 같은 종이비행기를 발사하고자 할 경우 상기 제1,2스핀디스크(51, 52)를 어댑터(61, 62) 상에서 분리한 다음, 다른 직경의 제1,2스핀디스크(51, 52)를 상기 어댑터(61, 62) 상에 부착시켜 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 EVA 수지 등의 합성수지를 사용한 소형 및 조립형 피칭머신을 구현하고 있기 때문에 과학 수업 과정에서 학습자가 직접 소형의 피칭 머신을 용이하게 조립하여 실행해 볼 수 있도록 함으로써 피칭 머신의 원리 및, 공기와 야구공 간의 역학 관계 등을 쉽게 이해하고 체득할 수 있으며, 학습에 흥미를 유발하고 집중도를 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 컨넥터(73)에 접속되는 저항체(74)를 바꾸어 접속시키게 되면, 제2모터(42)의 회전 속도가 가변되어 양쪽 제1,2스핀디스크(51, 52)의 회전 속도가 다르게 되어 공의 궤적을 다양하게 변화시킬 수 있으므로 야구의 커브의 원리 등을 쉽게 이해할 수 있다.
또한, 제1,2스핀디스크(51, 52)를 쉽게 교체하여 사용할 수 있으므로 다양한 크기의 공과 물체를 선택하여 발사할 수 있는 이점도 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 베이스플레이트 11 : 배터리삽입홈
12 : 포스트결합홈 13 : 스위치결합홈
20 : 포스트 30 : 모터마운터
31 : 모터삽입홈 35 : 마운트블록
36 : 나비볼트 37 : 나비너트
41, 42 : 제1,2모터 51, 52 : 제1,2스핀디스크
61, 62 : 어댑터 71, 72 : 전선
73 : 컨넥터 74 : 저항체
81: 배터리 82 : 배터리케이스

Claims (5)

  1. 배터리(81)가 삽입되어 장착되는 배터리삽입홈(11)이 형성되어 있는 베이스플레이트(10)와;
    상기 베이스플레이트(10)에 수직하게 설치되며 서로 일정 거리 이격되어 나란하게 결합되는 2개의 포스트(20)와;
    양측면부가 상기 포스트(20)의 상단부에 체결수단(35, 36, 37)에 의해 체결되어 수평한 축을 중심으로 회전이 가능하게 결합되며, 2개의 모터삽입홈(31)이 형성되어 있는 모터마운터(30)와;
    상기 모터마운터(30)의 모터삽입홈(31) 각각에 삽입되는 제1모터(41) 및 제2모터(42)와;
    상기 제1모터(41) 및 제2모터(42)에 축결합되어 회전하며 서로 일정 거리 이격되게 배치된 2개 1조의 스핀디스크(51, 52)와;
    상기 베이스플레이트(10)에 삽입되어 있는 배터리(81)와, 상기 제1모터(41) 및 제2모터(42)를 전기적으로 연결하여 상기 배터리(81)로부터 제1모터(41) 및 제2모터(42)로의 전원 인가를 제어하는 스위치(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 학습용 피칭 머신.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1모터(41) 및 제2모터(42)는 상기 배터리(81)에 병렬로 연결되며, 상기 배터리(81)와 상기 제2모터(42)를 연결하는 라인에는 제2모터(42)로 인가되는 전원의 저항을 가변시키기 위한 저항체(74)가 탈착 가능하게 접속되는 컨넥터(73)가 설치된 것을 특징으로 하는 학습용 피칭 머신.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컨넥터(73)는 상기 포스트(20)에 형성되는 컨넥터삽입홀(22)에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 학습용 피칭 머신.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1스핀디스크(51)와 제2스핀디스크(52)의 하부에는 제1모터(41)의 축과 제2모터(42)의 축과 각각 결합되는 단단한 합성수지 재질의 어댑터(61, 62)가 양면접착테이프에 의해 부착된 것을 특징으로 하는 학습용 피칭 머신.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베이스플레이트(10)와 포스트(20)는 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트) 수지로 이루어지며, 상기 포스트(20)는 상기 베이스플레이트(10)에 관통되게 형성된 포스트결합홈(12)에 꼭 맞게 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 학습용 피칭 머신.
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