KR101291314B1 - 허리운동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 방식의 허리 운동이 가능하도록 한 허리운동장치에 관한 것이다. 본 발명은 전원을 인가받아 회전축을 회전시키는 회전모터와; 상기 회전축에 고정되고, 상기 회전축과 평행하되 일정거리 이격된 중심축과 연결되는 연결부와; 상기 연결부에 대하여 자유 회동 가능하게 상기 중심축과 연결되는 판상의 안장과; 상기 회전모터의 일측에 상기 회전모터와 결합하여, 미리 정해진 일정한 경로를 따라 상기 회전모터를 왕복 이동시키는 왕복 이동장치를 포함하여 구성된다.

Description

허리운동장치{WAIST EXERCISE APPARATUS}
본 발명은 허리운동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 방식의 허리 운동이 가능하도록 한 허리운동장치에 관한 것이다.
허리와 골반은 인체의 중심을 이루는 부분으로서, 체중을 지탱함과 동시에 머리 및 상체를 안정적으로 지지하는 중추적 역할을 하는 부분이다. 특히 척추를 비롯한 인체 내부 장기와도 매우 유기적으로 연결된다. 또한 복부의 비만은 성인병의 원인이 될뿐 아니라 외모에도 중요한 영향을 미친다.
그러나 이와 같은 허리, 골반, 복부 부분의 근육을 강화하고 균형을 유지시키기 위한 기계적 운동장치는 일반적으로 한국 실용신안등록 출원번호 제20-2002-0015429호에 개시된 바와 같이 사람이 착석한 상태에서 안장 부분을 회전시키는 방식을 채용하고 있다.
하지만 이와 같은 운동장치는 그 움직임 패턴이 일정하여 허리나 골반, 복부 부분에서 강화할 수 있는 근육의 위치가 한정된다는 문제점이 있었다. 움직임의 순간적인 방향도 모두 원의 접선 방향에 제한되기 때문에, 운동 효과도 제한되었다. 나아가 안장 부분의 회전시 회전운동의 궤적을 크게 하는데 한계가 있고, 그에 따라 움직임의 궤적이 크지 않아 운동 효과도 높지 않았다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 운동장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 움직임의 패턴과 방향을 다양하게 조절할 수 있는 허리운동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 움직임의 궤적을 확장시킬 수 있는 허리운동장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 갖는 본 발명에 의한 허리운동장치는, 전원을 인가받아 회전축을 회전시키는 회전모터와; 상기 회전축에 고정되고, 상기 회전축과 평행하되 일정거리 이격된 중심축과 연결되는 연결부와; 상기 연결부에 대하여 자유 회동 가능하게 상기 중심축과 연결되는 판상의 안장과; 상기 회전모터의 일측에 상기 회전모터와 결합하여, 미리 정해진 일정한 경로를 따라 상기 회전모터를 왕복 이동시키는 왕복 이동장치를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 왕복 이동장치는, 전원을 인가받아 회동축을 회전시키는 이동모터와; 상기 회동축에 동심으로 고정되어 상기 회동축의 회전에 따라 함께 회전하는 피니언기어; 그리고 상기 피니언기어에 맞물려져, 상기 피니언기어의 회전에 따라 직선운동하는 래크기어를 포함하여 구성될 수도 있다.
또한 상기 허리운동장치는, 상기 회전모터와 상기 왕복 이동장치 각각의 구동 방향과 구동 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되며, 상기 제어부는, 상기 회전모터와 상기 왕복 이동장치 각각에 대한 구동 방향과 구동 속도를 미리 정한 복수의 운동 모드를 지원할 수도 있다.
나아가 상기 제어부에 의해 지원되는 복수의 운동 모드 중 하나를 선택하도록 하는 입력부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 허리운동장치는 다음과 같은 이점이 있다.
즉, 허리운동장치의 운동 패턴과 방향을 다양하게 조절함으로써 복부, 허리, 등을 둘러싼 다양한 근육들을 전체적으로 강화할 수 있다는 이점이 있다. 또한 이에 따라 운동이 필요한 근육의 위치에 맞춰 허리운동장치의 운동 패턴과 방향을 조절함으로써 각 사용자에게 맞는 운동방법을 제공할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명에 의한 허리운동장치에 의하면, 움직임의 궤적의 범위를 확장시킴으로써 운동 효과를 높일 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 요부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 이동 궤적의 패턴을 도시한 도면이다.
이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 요부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치의 이동 궤적의 패턴을 도시한 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 허리운동장치(100)는, 대략 한글 자음 'ㄷ'자 형상의 손잡이(11)를 포함한다. 상기 손잡이(11)는 허리운동장치(100)가 구동될 때 사용자의 양측에서 사용자를 감싸 보호하고, 사용자가 운동 중 중심을 유지하도록 한다.
그리고 상기 손잡이(11)의 일측에는 조작패널(13)이 구비된다. 상기 조작패널(13)은 하나 이상의 입력 버튼이 구비되어, 상기 허리운동장치(100)의 구동상태를 조절할 수 있도록 한다. 예를 들어 상기 조작패널(13)은 상기 허리운동장치(100)를 운동 또는 정지 상태로 제어하고, 상기 허리운동장치(100)의 운동 상태에서, 운동 속도나 방향 등을 제어할 수 있도록 한다. 상기 조작패널(13)은 후술할 안장에 사용자가 착석한 상태에서 사용자의 후방에 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 측방이나 전방 측에 설치될 수도 있다.
한편 상기 허리운동장치(100)의 상기 손잡이(11)는 수직프레임(20)에 의하여 후술할 장치본체(30)와 연결된다. 상기 수직프레임(20)은 상기 손잡이(11)를 지지함과 동시에 상기 장치본체(30)에 구비되는 구성요소들과 상기 조작패널(13) 사이의 데이터 교환 경로를 형성할 수 있으며, 상기 조작패널(13)로의 전원 공급의 경로를 형성할 수 있다.
상기 수직프레임(20)과 연결되는 장치본체(30)는 내부에 수납되는 구성요소들을 전체적으로 감싸는 형상을 갖는다. 특히 상기 장치본체(30)의 상면에는 상기 장치본체(30)의 내부와 연통되는 이동슬롯(35)이 구비되는데, 상기 이동슬롯(35)은 후술할 안장(40)이 왕복 운동하는 경로를 따라 앞뒤로 길게 연장된다.
그리고 상기 장치본체(30)의 상기 이동슬롯(35)의 상측에는 안장(40)이 결합된다. 상기 안장(40)은 상기 허리운동장치(100)의 사용자가 착석하는 부분으로서, 도면에 도시된 바와 같이 대략 사각 또는 원형 판상으로 형성되며, 사용자가 편안한 자세로 운동할 수 있도록 인체공학적 형상을 가질 수도 있다.
상기 안장(40)은 회전모터(45) 위에 안착 되는데, 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)에 고정되는 연결부(47)를 통해 상기 안장(40)과 상기 회전모터(45)와 연결된다. 여기서 상기 회전모터(45)는 인가되는 전원에 의하여 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)을 회전시키는 기계장치로서, 회전축(A1)의 회전속도와 회전방향을 조절가능하게 할 수 있다.
이때 상기 연결부(47)는 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)과는 고정적으로 연결되는 반면, 상기 안장(40)의 중심축(A2)과 서로 자유 회동 가능하게 연결된다. 여기서 상기 안장(40)의 중심축(A2)은 상기 안장(40)과 상기 연결부(47)가 자유 회동하는 회전축이다.
상기 회전모터(45)의 회전축(A1)과 상기 안장(40)의 중심축(A2)은 각각 평행하되, 서로 일치하지 않는다. 후술하겠지만, 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)과 상기 안장(40)의 중심축(A2)은 서로 길이
Figure 112011075540748-pat00001
만큼 이격된다. 그에 따라 상기 연결부(47)는 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)의 회동에 따라 함께 회전하면서, 상기 안장(40)의 중심축(A2)이 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)을 중심으로 회동하도록 한다. 즉, 상기 안장(40)의 중심축(A2)은 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)을 주축으로 하여 편심운동한다.
이때 상기 연결부(47)와 상기 안장(40)이 자유 회동 가능하게 결합됨으로써, 상기 안장(40)의 중심축(A2)은 상기 연결부(47)를 따라 함께 회동하되, 상기 안장(40)에 사용자가 착석하였을 때, 사용자의 무게에 의하여 상기 안장(40)의 배열 방향은 변동되지 않도록 할 수 있다. 즉, 상기 허리운동장치(100)의 운동상태에서, 상기 안장(40)은 상기 연결부(47)에 대해서는 상대적으로는 회동하나, 상기 안장(40)이 배열되는 방향 자체가 변동되지는 않는다.
이때 상기 회전모터(45)가 상기 장치본체(30)의 외부로 노출되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 그러한 것은 아니고, 상기 안장(40)과 연결부(47) 외의 구성은 상기 장치본체(30) 내부에 수납되도록 구성할 수도 있다.
한편 상기 회전모터(45)는 그 하방에서 왕복 이동장치와 결합된다. 그에 따라 상기 회전모터(45)는 회전운동과 동시에 회전축에 수직하게 직선 왕복운동을 한다. 상기 왕복 이동장치의 일례로서, 이동모터(50)와 피니언기어(53), 그리고 래크기어(55)를 예시하였다. 상기 이동모터(50)는 상기 회전모터(45)와 마찬가지로 전원이 인가되면 회전하는 기계장치로서, 그 회전방향과 회전속도가 조절될 수 있다.
상기 이동모터(50)의 회전축에는 피니언기어(53)가 동심으로 결합되고, 상기 피니언기어(53)에는 래크기어(55)가 맞물린다. 그리하여 상기 회전모터(45)의 회전에 의하여 상기 피니언기어(53)가 회전하면서 상기 래크기어(55)가 상기 피니언기어(53)의 접선방향으로 왕복운동을 하게 된다.
그에 따라 상기 회전모터(45)가 상기 이동슬롯(35)을 따라 앞뒤로 왕복운동을 하면서 동시에 회동하게 된다. 그리하여 상기 안장(40) 또한 상기 허리운동장치(100)의 앞뒤로 이동하면서 상기 회전모터(45)의 중심에 대하여 편심 회동한다.
다만 직선 왕복운동은 하나의 예이고, 직선 외 다른 패턴의 왕복운동이 가능하도록 할 수도 있다.
이와 같은 상기 허리운동장치(100)에 대해 그 기능을 중심으로 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다. 상기 조작패널(13)을 포함하는 입력부(1000)에서는 상기 조작패널(13)을 통해 사용자로부터 명령을 입력받는다. 여기서 상기 조작패널(13)은 상기 허리운동장치(100)의 운동 및 정지 외에, 다양한 운동 모드를 선택 가능하도록 할 수 있는데, 상기 회전모터(45)의 회전방향, 상기 회전모터(45)의 회전속도, 그리고 상기 이동모터(50)의 회전속도(즉, 래크기어(55)의 이동속도) 각각을 선택하도록 할 수도 있고, 이들 중 적어도 하나를 변수로 하는 복수의 운동 모드를 선택하도록 할 수도 있다.
상기 입력부(1000)에서 명령이 입력되면, 제어부(2000)가 입력된 명령에 따라 구동부(3000)를 제어한다. 여기서 상기 제어부(2000)는 하나 이상의 운동 모드에서의 상기 회전모터(45)의 회전방향, 상기 회전모터(45)의 회전속도, 그리고 상기 이동모터(50)의 회전속도 각각과 각종 명령을 저장하는 저장수단과, 저장된 값에 따라 상기 구동부(3000)를 제어하는 처리수단을 포함한다.
그리고 상기 구동부(3000)는 상기 회전모터(45)와 상기 이동모터(50)를 포함하며, 상기 제어부(2000)의 명령에 따른 방향 및 속도로 구동한다. 따라서 상기 회전모터(45)와 상기 이동모터(50)는 상기 제어부(2000)로부터의 명령에 따라 그 회전방향과 회전속도가 전환된다. 예를 들어 상기 제어부(2000)는 상기 래크기어(55)가 한정된 범위 내에서 왕복운동을 하도록 운동방향을 전환하기 위하여 상기 이동모터(50)의 회전방향을 주기적으로 변환하되, 회전방향을 변환하는 주기는 상기 이동모터(50)의 회전속도에 따라 달라지도록 할 수 있다.
이와 같은 허리운동장치(100)에 의하면, 상기 안장(40)이 전방 또는 후방으로 왕복 운동함과 동시에 회동하므로, 상기 안장(40)의 움직임을 매우 다양하게 할 수 있다는 이점이 있다. 상기 안장(40)의 움직임이 다양해지면, 허리 근육도 더 다양하게 움직일 수 있다는 점에서 매우 효과적이다.
상기 안장(40)의 움직임을 상기 안장(40)의 중심축(A2)의 궤적을 통해 살펴본다. 도 4에 도시된 궤적에 나타나있는 직선은 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)의 궤적을 나타내며, 곡선은 상기 안장(40)의 중심축(A2)의 궤적을 나타낸다. 도 4에는 직선왕복운동 중에서 일방향 운동의 궤적만을 나타내었다.
상기 회전모터(45)의 회전축(A1)은 상기 왕복 이동장치의 구동에 따라 운동을 하며, 상기 안장(40)의 중심축(A2)은 상기 회전모터(45)를 따라 왕복 이동을 함과 동시에 상기 회전모터(45)의 중심축(A1)을 기준으로 회동함으로써 도 4에 도시된 바와 같은 다양한 패턴의 궤적을 갖는다.
상기 회전모터(45)의 회전축(A1)의 직선이동궤적을 x축으로 하고, 상기 안장(40)의 상기 중심축(A2)이 이동하는 평면 상에서 x축과 수직인 방향으로 y축을 설정하며, 상기 회전모터(45)가 최초에 위치해있던 점을 원점(0, 0)으로 하여, 구동한 후 t시간이 지났을 때의 상기 중심축(A2)의 좌표를
Figure 112011075540748-pat00002
라고 하면,
Figure 112011075540748-pat00003
이고,
Figure 112011075540748-pat00004
이다. 여기서, r은 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)과 상기 중심축(A2) 사이의 거리이고, v는 상기 회전모터(45)의 회전축(A1)의 이동속도이며,
Figure 112011075540748-pat00005
는 상기 회전모터(45)의 회전 각속도이다.
여기서 yt는 -r이상 r이하의 값을 갖고, 일정하게 증감한다. 한편 xt는 계속 증가하는 값을 가질 수도 있고, 일부 구간에서 감소할 수도 있다.
즉, xt를 미분하면, 다음과 같다.
Figure 112011075540748-pat00006
그에 따라 다음이 성립한다.
Figure 112011075540748-pat00007
그러므로,
Figure 112011075540748-pat00008
일 때에는,
Figure 112011075540748-pat00009
가 일부 구간에서 음의 값을 갖는다. xt의 미분값이 일부 구간에서 음의 값을 가지므로 xt는 그 값이 감소하는 구간을 갖게되며, 도 4의 (a) 또는 (d)에 도시된 바와 같은 패턴의 궤적을 갖는다. 즉, 일부 구간에서 상기 안장(40)이 상기 회전모터(45)의 진행방향에 대해 역방향으로 이동하는 패턴의 궤적을 가질 수 있다.
그리고
Figure 112011075540748-pat00010
일 때에는,
Figure 112011075540748-pat00011
이 된다. 여기서
Figure 112011075540748-pat00012
이 0이 되는 점은,
Figure 112011075540748-pat00013
가 1이 될 때이며, 이때 yt의 미분값
Figure 112011075540748-pat00014
도 0이 된다. 그러므로 xt의 속도가 0이 되는 지점에서는 yt의 속도도 0이 되며, yt의 속도가 0이 되는 지점에서는 yt의 이동방향이 바뀌므로 도 4의 (b)와 (e)처럼 xt의 속도가 0이 됨과 동시에 yt의 이동 방향이 전환되는 점을 갖는 패턴의 궤적이 형성된다. 즉, 상기 회전모터(45)의 진행방향에 대한 상기 안장(40)의 수직방향 움직임의 방향이 순간적으로 급격히 전환되는 패턴의 궤적을 가질 수 있다.
또한
Figure 112011075540748-pat00015
일 때에는,
Figure 112011075540748-pat00016
이 된다. 그러므로 xt의 속도가 0이나 음수가 되지 않으므로 xt의 좌표가 계속 증가하는 (c)나 (f)와 같은 궤적이 형성된다. 상기 회전모터(45)의 진행방향으로 상기 안장(40)이 함께 진행하면서, 수직방향의 움직임도 부드럽게 전환되는 패턴의 궤적을 가질 수도 있다.
이와 같이 상기 회전모터(45)의 운동속도와 방향, 상기 회전모터(45)의 각속도와 회전방향에 따라 다양한 궤적의 운동이 가능하고, 전진 및 후진 운동이 가능하므로, 허리 근육을 다양한 각도와 방향에서 훈련시킬 수 있다. 회전 운동뿐 아니라, 전후진 운동이 가능하고 다양한 패턴의 움직임이 가능하기 때문에 배 근육과 등 근육 또한 동시에 훈련되며, 개개인의 상태나 운동이 필요한 근육의 위치에 따라 맞춤 운동이 가능하다. 즉 개개인에게 운동 및 교정이 필요한 근육의 위치에 따라 선택적인 운동 모드를 제공할 수 있다.
다만 상술한 실시예는 본원발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다.
100: 허리운동장치 11: 손잡이
13: 조작패널 20: 수직프레임
30: 장치본체 35: 이동슬롯
40: 안장 45: 회전모터
47: 연결부 50: 이동모터
53: 피니언기어 55: 래크기어

Claims (4)

  1. 전원을 인가받아 회전축을 회전시키는 회전모터와;
    상기 회전축에 고정되고, 상기 회전축과 평행하되 일정거리 이격된 중심축과 연결되는 연결부와;
    상기 연결부에 대하여 자유 회동 가능하게 상기 중심축과 연결되는 판상의 안장과;
    상기 회전축을 회전시키는 상기 회전모터의 일측에 상기 회전모터와 결합하여, 미리 정해진 일정한 경로를 따라 상기 회전모터를 직선 왕복 이동시키는 왕복 이동장치를 포함하여 구성되는 허리운동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 왕복 이동장치는,
    전원을 인가받아 회동축을 회전시키는 이동모터와;
    상기 회동축에 동심으로 고정되어 상기 회동축의 회전에 따라 함께 회전하는 피니언기어; 그리고
    상기 피니언기어에 맞물려져, 상기 피니언기어의 회전에 따라 직선운동하는 래크기어를 포함하여 구성되는 허리운동장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 허리운동장치는,
    상기 회전모터와 상기 왕복 이동장치 각각의 구동 방향과 구동 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제어부는, 상기 회전모터와 상기 왕복 이동장치 각각에 대한 구동 방향과 구동 속도를 미리 정한 복수의 운동 모드를 지원하는, 허리운동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 지원되는 복수의 운동 모드 중 하나를 선택하도록 하는 입력부를 더 포함하여 구성되는 허리운동장치.
KR1020110097899A 2011-09-28 2011-09-28 허리운동장치 KR101291314B1 (ko)

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